游戏实时排行榜C++实现

需求

在网络游戏中，服务器通常会对全服玩家的某些数据进行排名，如等级、战力、活动获取的积分等等。而对于排行榜，需做到以下要求求：

排行榜需要做到实时，如玩家战力提升，立马看到新的排名
只关心前N名玩家的排名，通常 N <= 1000
排名分前后顺序，不可并列，如同一战力，先达到的排名靠前

实现

源码地址

https://github.com/zifengzwz/sundrycpp/tree/main/rank

目录结构

.
├── CMakeLists.txt
├── main.cpp
└── sorted_set.hpp

sorted_set.hpp

#ifndef SORTED_SET
#define SORTED_SET#include <memory>
#include <set>
#include <unordered_map>template <class Key, class T>
class sorted_set {public:using key_type = Key;using value_type = T;using size_type = std::size_t;// default: care of top 1000static constexpr size_type default_top = 1000;struct key_value_type {key_type first;value_type second;key_value_type(const key_type& k, const value_type& v): first(k), second(v) {}};using key_value_ptr = std::shared_ptr<key_value_type>;struct key_value_less {constexpr bool operator()(const key_value_ptr& left,const key_value_ptr& right) const {if (left->second == right->second) {return left->first < right->first;}return left->second < right->second;}};sorted_set() : top_(default_top) {}explicit sorted_set(size_type top) : top_(top == 0 ? default_top : top) {}sorted_set(const sorted_set&) = delete;sorted_set& operator=(const sorted_set&) = delete;~sorted_set() = default;sorted_set(sorted_set&& right): top_(right.top_),map_(std::move(right.map_)),set_(std::move(right.set_)) {}sorted_set& operator=(sorted_set&& right) noexcept {top_ = right.top_;map_ = std::move(right.map_);set_ = std::move(right.set_);return *this;}// ranged-for: large->smallauto begin() const { return set_.rbegin(); }auto end() const { return set_.rend(); }auto find(key_type k) { return map_.find(k); }auto map_end() { return map_.end(); }auto set_end() { return set_.end(); }void insert(const key_type& k, const value_type& v) {auto add = [&] {key_value_ptr ptr = std::make_shared<key_value_type>(k, v);map_.emplace(k, ptr);set_.insert(ptr);};auto it = map_.find(k);if (it == map_.end()) {if (set_.size() < top_) {add();} else if (set_.size() == top_) {auto val = v;if (val < (*set_.begin())->second) return;map_.erase((*set_.begin())->first);set_.erase(set_.begin());add();}} else {set_.erase(it->second);map_.erase(it);add();}}void erase(const key_type& k) {auto it = map_.find(k);if (it == map_.end()) return;set_.erase(it->second);map_.erase(it);}void clear() {set_.clear();map_.clear();}size_type size() { return set_.size(); }size_type rank(const key_type& k) {auto it = map_.find(k);if (it == map_.end() || set_.empty()) return 0;size_type rank = 0;for (auto n = set_.rbegin(); n != set_.rend(); ++n) {++rank;if ((*n)->first == k) return rank;}return 0;}private:size_type top_;std::unordered_map<key_type, key_value_ptr> map_;std::set<key_value_ptr, key_value_less> set_;
};#endif

这里使用标准库的set和unordered_map简单地实现sorted_set(有序集合)
参与排名的userid与排名数据为一个整体，作为set的元素和unordered_map的值，userid为unordered_map的键
利用set的红黑树结构进行自排序，unordered_map哈希特性进行快速索引
默认排名为前1000(default_top)
通常排名在单线程中进行，无需考虑多线程安全，禁用拷贝构造和赋值操作
添加了begin和end方法，支持从大到小的范围for循环

main.cpp

#include <chrono>
#include <cstdint>
#include <iostream>
#include <random>#include "sorted_set.hpp"struct rank_item {int score{0};int64_t time{0};bool operator<(const rank_item& r) {if (score == r.score) {return time > r.time;}return score < r.score;}bool operator==(const rank_item& r) {return score == r.score && time == r.time;}
};// [left, right]
int rand_num(int left, int right) {static std::default_random_engine gen(std::random_device{}());std::uniform_int_distribution<decltype(right)> dis(left, right);return dis(gen);
}int64_t get_time_milli() {auto now = std::chrono::system_clock::now().time_since_epoch();return std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(now).count();
}int main(int argc, char* argv[]) {sorted_set<int, rank_item> rank_info;for (int i = 1; i <= 10; ++i) {rank_info.insert(i, rank_item{rand_num(50, 100), get_time_milli()});}int rank = 1;for (auto& n : rank_info) {std::cout << "rank: " << rank << ", userid: " << n->first<< ", score: " << n->second.score << std::endl;++rank;}return 0;
}

对于排名数据rank_item，需重载<和==运算符
随机生成50-100之间的数值作为得分，对userid为1-10的玩家进行排名

CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.19)
project(rank LANGUAGES CXX)
SET(CMAKE_CXX_STANDARD 17)
add_executable(rank main.cpp sorted_set.hpp)

由于使用了一些新特性，需要cmake添加对C++17标准的支持

编译运行

# mkdir build
# cd build
# cmake ..
# cmake --build .
# ./rank
rank: 1, userid: 4, score: 100
rank: 2, userid: 8, score: 97
rank: 3, userid: 5, score: 94
rank: 4, userid: 9, score: 91
rank: 5, userid: 2, score: 89
rank: 6, userid: 3, score: 75
rank: 7, userid: 6, score: 70
rank: 8, userid: 7, score: 68
rank: 9, userid: 10, score: 64
rank: 10, userid: 1, score: 55

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