EnTT：现代C++实体组件系统框架

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摘要： EnTT：现代C++实体组件系统框架概述 EnTT是一个开箱即用的现代C++实体组件系统（ECS）框架，以其卓越的性能、灵活的设计和简洁的API而闻名。与传统的面向对象设计不同，...

EnTT：现代C++实体组件系统框架

概述

EnTT是一个开箱即用的现代C++实体组件系统（ECS）框架，以其卓越的性能、灵活的设计和简洁的API而闻名。与传统的面向对象设计不同，ECS采用数据驱动的架构，将数据（组件）与行为（系统）分离，特别适合游戏开发、模拟系统和需要高性能实体管理的应用场景。

核心特性

1. 极致性能

基于类型安全的内存池分配
缓存友好的数据布局
零成本抽象设计
编译期多态性

2. 现代C++设计

完全头文件库（仅需包含头文件）
支持C++17及以上标准
模板元编程优化
移动语义和完美转发

3. 丰富的功能集

实体管理
组件存储
视图和组（高效查询）
信号和事件系统
资源管理
快照（序列化支持）

基本概念

实体（Entity）

实体是游戏世界中的唯一标识符，本身不包含数据或行为：

text

#include <entt/entt.hpp>

entt::registry registry;
auto entity = registry.create();  // 创建实体
registry.destroy(entity);         // 销毁实体

组件（Component）

组件是纯数据容器：

text

struct Position {
    float x, y;
};

struct Velocity {
    float dx, dy;
};

struct Health {
    int current;
    int max;
};

// 添加组件
registry.emplace<Position>(entity, 0.0f, 0.0f);
registry.emplace<Velocity>(entity, 1.0f, 0.0f);
registry.emplace<Health>(entity, 100, 100);

// 获取组件
auto& pos = registry.get<Position>(entity);
auto& vel = registry.get<Velocity>(entity);

// 移除组件
registry.remove<Velocity>(entity);

系统（System）

系统处理具有特定组件组合的实体：

text

// 移动系统
auto movementSystem = [&](const auto& view) {
    for (auto [entity, pos, vel] : view.each()) {
        pos.x += vel.dx;
        pos.y += vel.dy;
    }
};

// 每帧调用
auto view = registry.view<Position, Velocity>();
movementSystem(view);

高级特性

视图（View）

高效查询具有特定组件的实体：

text

// 获取所有具有Position和Velocity的实体
auto view = registry.view<Position, Velocity>();

// 遍历（只读）
for (auto entity : view) {
    const auto& pos = view.get<Position>(entity);
    const auto& vel = view.get<Velocity>(entity);
    // 处理逻辑
}

// 遍历（可修改，更高效）
for (auto [entity, pos, vel] : view.each()) {
    pos.x += vel.dx;
    pos.y += vel.dy;
}

// 排除特定组件
auto view = registry.view<Position, Velocity>(entt::exclude<Frozen>);

组（Group）

当需要同时访问多个组件且性能要求极高时使用：

text

// 创建组（编译时确定组件）
auto group = registry.group<Position>(entt::get<Velocity, Health>);

// 遍历（最优性能）
for (auto [entity, pos, vel, health] : group.each()) {
    // 同时访问三个组件
}

观察者（Observer）

监听组件变化：

text

// 监听Position组件的创建和更新
entt::observer observer{registry, entt::collector.update<Position>()};

// 每帧检查
observer.each([](auto entity) {
    // 处理Position发生变化的实体
});

事件系统

内置的事件发布-订阅机制：

text

struct CollisionEvent {
    entt::entity a;
    entt::entity b;
};

// 订阅事件
registry.on<CollisionEvent>().connect([](const CollisionEvent& event) {
    // 处理碰撞事件
});

// 发布事件
registry.trigger(CollisionEvent{entity1, entity2});

完整示例：简单游戏引擎

text

#include <entt/entt.hpp>
#include <iostream>

// 组件定义
struct Transform {
    float x = 0, y = 0, rotation = 0;
};

struct Sprite {
    std::string textureId;
    int width = 0, height = 0;
};

struct Physics {
    float vx = 0, vy = 0;
    float gravity = 9.8f;
};

struct Player {
    int score = 0;
};

// 系统定义
class RenderSystem {
public:
    void update(entt::registry& registry) {
        auto view = registry.view<Transform, Sprite>();
        
        for (auto [entity, transform, sprite] : view.each()) {
            std::cout << "Rendering at (" << transform.x << ", " << transform.y 
                      << ") with texture: " << sprite.textureId << "\n";
        }
    }
};

class PhysicsSystem {
public:
    void update(entt::registry& registry, float deltaTime) {
        auto view = registry.view<Transform, Physics>();
        
        for (auto [entity, transform, physics] : view.each()) {
            transform.x += physics.vx * deltaTime;
            transform.y += physics.vy * deltaTime;
            physics.vy += physics.gravity * deltaTime;
        }
    }
};

int main() {
    entt::registry registry;
    
    // 创建玩家实体
    auto player = registry.create();
    registry.emplace<Transform>(player, 100.0f, 200.0f, 0.0f);
    registry.emplace<Sprite>(player, "player_texture", 64, 64);
    registry.emplace<Physics>(player, 50.0f, 0.0f, 9.8f);
    registry.emplace<Player>(player, 0);
    
    // 创建敌人实体
    auto enemy = registry.create();
    registry.emplace<Transform>(enemy, 300.0f, 150.0f, 0.0f);
    registry.emplace<Sprite>(enemy, "enemy_texture", 32, 32);
    
    // 系统实例
    RenderSystem renderSystem;
    PhysicsSystem physicsSystem;
    
    // 游戏循环
    float deltaTime = 0.016f; // 约60FPS
    
    for (int frame = 0; frame < 100; ++frame) {
        physicsSystem.update(registry, deltaTime);
        renderSystem.update(registry);
        
        // 检查玩家位置
        auto& playerTransform = registry.get<Transform>(player);
        if (playerTransform.y > 500.0f) {
            std::cout << "Player fell!\n";
            break;
        }
    }
    
    return 0;
}