任何更好的替代std :: vector的方法 <std::unique_ptr<T> &gt;？

Question

我正在寻找一个需要满足以下要求的容器（针对游戏开发，尤其是实体管理） ：

1. 快速迭代
2. 没有存储元素的副本
3. 没有使元素的指针无效
4. 移除和插入元素

例：

Container<Entity> container;

// This pointer will always point to the player
Entity* player{new Entity};          
container.add(player);               

// Set some entities to "dead"
for(auto& e : container) if(e->type == "Enemy") e->die(); 

// Use erase-remove idiom on "dead" entities
container.cleanup();                 

// Player pointer is still valid
player->doSomething();               

---

到目前为止，我已经尝试了两种不同的容器类型：

• std::vector<std::unique_ptr<T>>
  1. 缓存友好 （快速迭代）
  2. 没有副本 （感谢std::unique_ptr ）
  3. 没有指针无效 （感谢std::unique_ptr ）

...和...

• std::list<T>
  1. 非缓存友好 （迭代速度较慢）
  2. 无副本
  3. 没有指针无效

即使看起来违反直觉， 根据我的基准 ， std::vector<std::unique_ptr<T>>比std::list<T>性能更高。

（对于较大的类型， std::list<T>在插入过程中性能更高，但std::vector<std::unique_ptr<T>>仍然是赢家） 。

---

我想知道是否有更好的替代std::vector<std::unique_ptr<T>> 。

理想地，替代方案应该是高速缓存友好的 ，以实现快速迭代，并且即使在添加/删除现有项目之后，用户也可以引用相同的项目（指针不应无效） 。

Answer 1

通过性能测试，您正在做正确的事情。 那是回答这个问题的唯一真实方法。

我所知道的唯一可能更快的方法是创建一个缓冲区。 然后为vector<unique_ptr<T>, custom_allocator<unique_ptr<T>>>创建一个自定义分配器，该分配器从缓冲区分配。

还从同一缓冲区分配对象（这样，将unique_ptr的点指向缓冲区）。

为此，您必须知道上限，或者为超出限制时编写溢出逻辑。

使自定义分配器从缓冲区的中间向上增长。

使unique_ptrs的分配从缓冲区的中间向下增加。

只要整个缓冲区都适合高速缓存行，您就会尽可能快。 这并非易事，而且您当前的解决方案可能已经足够好了。

Answer 2

这听起来像是普通的std :: vector是您想要的。

到目前为止，这是最快的迭代，因为您需要对内存的连续部分进行一次扫描。 您只能通过研究T的结构来做得更好。

可以使用O（1）中的push_back插入新元素。 可以通过O（1）中的swap和pop_back的组合来删除单个元素。 可以使用remove_if和擦除组合删除几个元素。

您不能存储指针，因为它们将无效。 但是，您可以做的是存储索引并使向量几乎全局可用。

使用索引代替指针还有两个优点：

1. ints使用4个字节，而指针使用8个字节。 使用指针会自动导致更大的内存占用，从而导致更多的高速缓存未命中。 我怀疑您将拥有2 ^ 32个以上的实体，所以8个字节是多余的。
2. 您可以使用数组的结构而不是结构的数组。

为了说明第2点，请看以下两个示例

struct Unit{
    int type, health;
};
vector<Unit>units;
for(int i=0; i<(int)units.size(); ++i)
    if(units[i].type == medic)
        units[i].health += 10;

与

vector<int>type, health;
for(int i=0; i<(int)type.size(); ++i)
    if(type[i] == medic)
        health[i] += 10;

假设只有很少的医生。 在第一个代码段中，由于类型和运行状况值在内存中相邻，因此必须通过缓存将整个内存通过管道传输。 在第二个示例中，只需要加载所有类型的数据，而医疗人员的健康值很少。 总的来说，需要加载的内存更少，这导致了更快的迭代。