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10강: 언리얼 컨테이너 라이브러리 I - Array와 Set #43

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10강: 언리얼 컨테이너 라이브러리 I - Array와 Set

언리얼 컨테이너 라이브러리

언리얼 엔진이 자체 제작해서 제공하는 라이브러리(UCL, Unreal Container Library)는 언리얼 오브젝트를 안정적으로 지원하며 다수의 오브젝트 처리에 유용하게 사용된다. 언리얼 C++은 다양한 자료구조 라이브러리를 직접 만들어 제공하고 있다. (TArray, TSet, TMap)

접두사 T는 탬플릿 라이브러리를 의미한다.

C++ STL과 언리얼 컨테이너 라이브러리의 차이점

쉽게 말해서 언리얼에서는 언리얼 컨테이너 라이브러리를 사용하는 것이 좋다.

언리얼 C++ 주요 컨테이너 라이브러리

TArray의 구조와 활용

TArray 개요

TArray는 동적 배열의 자료구조로 STL의 std::vector와 유사하다. (C#은 List<T>와 유사) TArray는 동적 배열을 구현하며, 배열의 크기가 동적으로 변할 수 있다.

게임에서는 특히 가변 배열 자료구조를 효과적으로 활용하는 것이 좋으며 데이터가 순차적으로 모여있기 때문에 메모리를 효과적으로 사용할 수 있고 캐시 효율이 높다. 컴퓨터 사양이 좋아짐에 따라 캐시 지역성으로 인한 성능 향상은 굉장히 중요해짐, 임의 데이터의 접근이 빠르고, 고속으로 요소를 순회하는 것이 가능해진다.

가변 배열은 데이터를 추가하는 것은 가볍지만, 중간에 요소를 추가하거나 삭제하는 작업의 비용이 크다. 데이터가 많아질 수록 검색, 삭제, 수정 작업이 느려지기 때문에, 많은 수의 데이터 검색 작업이 일어난다면, TArray대신에 TSet을 사용하는 것이 좋다.

TArray의 내부 구조

같은 자료가 빈틈없이 메모리에 정렬되어 있다. 순차적으로 정렬되어 있기 때문에 한번에 인덱스를 참조하여 데이터를 가져올 수 있다.

TArray 실습

// Fill out your copyright notice in the Description page of Project Settings.

#include "MyGameInstance.h"
#include "Algo/Accumulate.h"

void UMyGameInstance::Init()
{
 Super::Init();

 const int32 ArrayNum = 10;
 TArray<int32> Int32Array; // 현재 참조 변수만 선언되어 있고, 메모리는 할당되어 있지 않다.

 for (int32 i = 0; i < ArrayNum; ++i)
 {
  Int32Array.Add(i); // 메모리가 할당된다.
 }

 Int32Array.RemoveAll([](int32 Value) { return Value % 2 == 0; }); // 짝수를 제거한다. 람다

 Int32Array += {2, 4, 6, 8, 10}; // Operator+=를 사용하여 배열에 추가한다.

 TArray<int32> Int32ArrayCompare;
 int32 CArray[] = {1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 10};
 Int32ArrayCompare.AddUninitialized(ArrayNum);
 FMemory::Memcpy(Int32ArrayCompare.GetData(), CArray, sizeof(int32) * ArrayNum); // 메모리 복사

 ensure(Int32Array == Int32ArrayCompare);

 // Algo
 int32 Sum = 0;
 for (const int32& Int32Elem : Int32Array)
 {
  Sum += Int32Elem;
 }

 ensure(Sum == 55);

 int32 SumByAlgo = Algo::Accumulate(Int32Array, 0); // Algo::Accumulate를 사용하여 배열의 합을 구한다.
 ensure(SumByAlgo == Sum);
}

TSet의 구조와 활용

TSet의 특징

STL의 Set과 언리얼 TSet의 비교

따라서 STL set과 언리얼 TSet의 활용 방법은 서로 다르기 때문에 주의할 것. TSet은 중복 없는 데이터 집합을 구축하는데 유용하게 사용할 수 있다.

TSet의 내부 구조

동적 가변 배열의 형태를 가지지만, 중간 중간 데이터가 빠져 있을 수 있다. 내부는 해쉬테이블 형태이기에 접근이 빠르고 비어있는 데이터부터 채워넣을 수 있다.

TSet (세트)는 TMap (맵) 및 TMultiMap (멀티 맵)과 비슷하지만, 중요한 차이점이 있습니다: 독립된 키로 데이터 값을 연결하기 보다, TSet 는 데이터 값 자체를 키로 사용하며, 이 때 엘리먼트를 값을 평가하는 오버라이드 가능 함수를 사용합니다. TSet 는 엘리먼트 추가, 검색, 제거가 매우 빠릅니다 (고정비). 기본적으로 TSet 는 중복 키를 지원하지 않지만, 템플릿 파라미터로 사용할 수는 있습니다.

내부적으로 해시테이블 형태록 구성되어 있고 데이터 자체가 키를 가지기에 빠르다는 것을 의미힌다.

TSet 는 순서가 중요치 않은 상황에서 고유 엘리먼트를 저장하는 데 사용되는 고속 컨테이너 클래스입니다

TArray 와는 달리 TSet 엘리먼트의 메모리 내 상대 순서는 신뢰성이 있거나 안정적이지 않으며, 반복처리 결과도 처음 추가된 순서와 다르게 반환될 수 있습니다. 메모리에도 인접해서 놓이지 않을 수 있습니다. 세트의 데이터 구조는 희소 배열로, 엘리먼트 사이 간극을 효율적으로 지원하는 배열입니다. 세트에서 엘리먼트가 제거되면, 희소 배열에 간극이 나타납니다. 이 간극은 앞으로 추가되는 엘리먼트가 메꿉니다.

자료구조의 시간 복잡도 비교

TArray TSet
접근 O(1) O(1)
검색 O(n) O(1)
삽입 O(n) O(1)
삭제 O(n) O(1)

정리