ECS実装でEntityとSystemの実装方法が知りたい

Question

実現したいこと

下記はECS実装に向けてまずは簡単なコンソール出力にて、実装を簡略化したものなのですが、
SystemとEntityの部分でどのように、EntitiyとComponentDataを連携して
それぞれ異なるComponentDataに対してSystemを実行したらいいか知りたいです。

ECSとは：https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A8%E3%83%B3%E3%83%86%E3%82%A3%E3%83%86%E3%82%A3%E3%83%BB%E3%82%B3%E3%83%B3%E3%83%9D%E3%83%BC%E3%83%8D%E3%83%B3%E3%83%88%E3%83%BB%E3%82%B7%E3%82%B9%E3%83%86%E3%83%A0

ECSの実装について：https://zenn.dev/rita0222/articles/c22a8367e31b4d5f4eeb

知りたいこと

System部の実装方法で、複数の異なるComponentDataの塊を処理する方法

コード内容

Chunkクラスはある程度の数のComponentDataをまとめておく機構なのですが未使用です
ArcheTypeクラスはChunkクラスをまとめておく機構ですが未使用です。
現状ではTransform,Rendererの二つのComponentがあります。
Systemは基底クラスでこのクラスを継承してSystemを実装しています。

前提

Entity Component Systemでのキャッシュヒットで効率化を行う。

考えたこと

１，今のような場合だとmain()関数に直接記述できますが実際の開発ではロジック化するので違います
２，仮にComponentDataが一種類だけでVoxelのみだったらSystem部のUpdate()関数の引数に(std::vector<Voxel> &v)などといった形で考えたのですが、実際の開発では複数の種類あるはずなので実装できません。
３，そもそもキャッシュヒットを狙う設計なので、ポインタなどを使うとデータが並ばなくなるので
困りっています。

理解したこと

１，ECSではComponentはデータのみを持ち、非ECSでコンポーネント指向のUnityのような形である、
Update()のような機能はSystemが処理する

該当のソースコード

#include <iostream>
#include <glm/glm.hpp>
#include <vector>

/*############################################################################
# 基底クラス  
##############################################################################*/

/*######################################
#  ComponentData base class
########################################*/
class ComponentData
{
public:
    ComponentData()
    {
        std::cout << "Component Created" << std::endl;
    }

};

/*######################################
#  ArcheType base class
########################################*/
class ArcheType
{
public:
    ArcheType()
    {
        std::cout << "ArcheType Created" << std::endl;
    }



};

/*######################################
#  System base class
########################################*/
class System
{
public:
    
    System()
    {
        std::cout << "System Created" << std::endl;
    }

    virtual void Update() = 0;
};

/*############################################################################
# 派生クラス  
##############################################################################*/

/*######################################
#  Transform Component
########################################*/
class Transform
{
public:

    glm::vec3 position;
    glm::vec3 rotate;
    glm::vec3 scale;

    Transform()
    {
        std::cout << "Transform Created" << std::endl;
    }


};

/*######################################
#  Mesh Component
########################################*/
class Mesh
{
public:

    glm::vec4 color;
    
    Mesh()
    {
        std::cout << "Mesh Created" << std::endl;
    }
};

/*######################################
#  Voxel ComponentData
########################################*/
class Voxel : public ComponentData
{
public:

    Transform transform;
    Mesh mesh;

    Voxel() : ComponentData()
    {
        std::cout << "Voxel Created" << std::endl;
    }
};

/*######################################
#  Render System
########################################*/
class RenderSystem : public System
{
public:
    
    RenderSystem()
    {
        std::cout << "Render System Created" << std::endl;
    }

    void Update() override
    {
        std::cout << "Render System Updated" << std::endl;
    }

};

/*######################################
#  Movement System
########################################*/
class MovementSystem : public System
{
public:
    
    MovementSystem()
    {
        std::cout << "Movement System Created" << std::endl;
    }

    void Update() override
    {
        std::cout << "Movement System Updated" << std::endl;
    }

};


/*############################################################################
# その他
##############################################################################*/

/*######################################
#  Chunk
########################################*/
class Chunk
{
public:


    Chunk()
    {
        std::cout << "Chunk Created" << std::endl;
    }
};

/*######################################
#  Entity
########################################*/
class Entity
{
public:

};

int main()
{
    std::vector<Voxel> voxelList;
    voxelList.resize(100);

    


}

Comments

[fana]

（単なる誤記の指摘みたいな話ですが）
質問文末尾の

> ポインタやなどを使うと…

という箇所で単語が抜けてしまっている（：本来は「ポインタやXXXなど」と書かれる場所である）ように見えます．
（困り事を説明している個所なので，ここで抜けている単語というのが話の内容において重要だったりしないのかな？　と）

[user12345]

修正しました。

[dodox86]

唐突に'ECS実装'との単語が出てきましたが、設計、デザインパターンの一種「Entity-Component-System」でしょうかね。ゲームプログラミング界隈では一般的な単語、概念なのでしょうか。
※あまり日本語サイトでヒットしなかったので、英語でAIのCopilotさんに訊ねるといくつか紹介されました。

https://en.wikipedia.org/wiki/Entity_component_system
> Entity–component–system (ECS) is a software architectural pattern mostly used in video game development for the representation of game world objects.

[fana]

> mostly used in video game development

これってどっちの意味なんだろう？（←英語弱い）
・「ゲーム開発という場面において　最も使われているパターン　である」みたいな意味？
・「このパターンが使われる主な場面というのは，　ゲーム開発　である」みたいな意味？

前者なら
> ゲームプログラミング界隈では一般的な単語、概念
という話になり，後者だとその辺はよくわからん感じ(?)ですね．

[maisumakun]

> 唐突に'ECS実装'との単語が出てきましたが

真っ先にElastic Container Service（AWSのサービス）が浮かんでしまい、一瞬思考がデッドロックしました。

Answer 1

解決方法 (手順)

1. シグネチャベースのエンティティグループ化
2. システムでアーキタイプを処理

解説

ECSアーキテクチャで異なるアーキタイプ（つまり、異なるコンポーネントの組み合わせ）をシステムが処理するための一般的なアプローチは、アーキタイプごとのグループ化と、それに応じたシステム処理の分割

結論

シグネチャベースでグループ化する

シグネチャベースのエンティティグループ化

エンティティを追加する際に、そのエンティティが持つコンポーネントに基づいてアーキタイプ（シグネチャ）を計算し、そのシグネチャに該当するリストやグループにエンティティを追加します。

class ArchetypeManager {
public:
    std::unordered_map<ComponentSignature, std::vector<Entity>> archetypeMap;

    void AddEntityToArchetype(Entity entity, ComponentSignature signature) {
        archetypeMap[signature].push_back(entity);
    }

    const std::vector<Entity>& GetEntitiesBySignature(ComponentSignature signature) {
        return archetypeMap[signature];
    }
};

システムでアーキタイプを処理

各システムは、自分が必要とするコンポーネントに対応するシグネチャを持っており、アーキタイプごとに異なる処理を行います。

class RenderSystem {
public:
    void Update(ArchetypeManager& archetypeManager) {
        ComponentSignature renderSignature;
        renderSignature.set(TransformComponentID); // Transform を要求
        renderSignature.set(MeshComponentID); // Mesh を要求

        const auto& entities = archetypeManager.GetEntitiesBySignature(renderSignature);
        
        for (auto entity : entities) {
            // エンティティの Transform と Mesh を使ってレンダリング処理
        }
    }
};

参考

ChatGPT: [ECSアーキテクチャで、下記のコードですが複数の異なるアーキタイプをシステムが処理するための機構はどうつくればいいのか？]と記述し、下に上記の提示コードをclass Transformから Voxel ComponentData
をコピペし回答を取得、※AIなので同じものが回答されるかわかりません。

Answer 2

ECS

なる話を全く知りませんので，「ECSの場合はこうするんだよ！」みたいな話があるのか否か等全くわからないのですが，
（ECSなる単語を無視して）質問内容のみを見た感想 としては

２，仮にComponentDataが一種類だけでVoxelのみだったらSystem部のUpdate()関数の引数に(std::vector<Voxel> &v)などといった形で考えたのですが、実際の開発では複数の種類あるはずなので実装できません。

という困り事（というか「不自由さ」とでもいうか？）が起きている原因というのは，
「複数個の System 群のインタフェース を統一しようとしていること（：class MovementSystem : public System みたいな実装形態）」にあるのではないか？　と見えます．
この実装形態というのは must なのでしょうか？
言い換えれば， MovementSystem と RenderSystem は全く自由に（ System から派生とかせずに）実装するのではダメなのでしょうか？

//こんな感じに書き並べれば行けるのでは？　という素人発想
void Update()
{
  MovementSystem MS;
  RenderSystem RS;
  ...（他に何種類あるのかわからないけども）

  //適切な順番で更新処理を行う．
  //「インタフェース統一縛り」が無いならば，個々に必要なものを渡すことには何の障害も無い．
  MS.Update( a,b,c );
  RS.Update( x,y );
  ...
}

上記のような話がダメである場合（System の種類というのが膨大？　「ECSの場合は～」みたいな話にそぐわない？　その他？）……
各 System に事前に必要なものを渡しておくとかすれば，Update() のシグネチャは統一できそうですが，そういう話でもない？？