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c++之创建异构顶点数据数组的可移植方法

2024年02月27日10lvdongjie

在图形编程中使用顶点格式是很常见的。 例如,here 对此进行了描述。 .

但是,我正在寻找一种方法来完成不会调用未定义行为的方法 (我主要寻找 C++ 信息,但 C 也可以)。

常见的方法是这样的:首先,将顶点格式声明为结构体。

struct Vertex { 
    float x; 
    float y; 
    uint16_t someData; 
    float etc; 
}; 

然后,您创建一个数组,填充它们,并将它们发送到您的图形 API(例如:OpenGL)。

Vertex myVerts[100]; 
myVerts[0].x = 42.0; 
// etc. 
 
// when done, send the data along: 
graphicsApi_CreateVertexBuffer(&myVerts[0], ...); 

(旁白:我跳过了告诉 API 格式是什么的部分;我们假设它知道)。

但是,图形 API 不了解您的结构。它只需要内存中的一系列值,例如:

|<---  first vertex   -->||<---  second vertex  -->| ... 
[float][float][u16][float][float][float][u16][float] ... 

由于打包和对齐问题,无法保证 myVerts 会在内存中以这种方式布局。

当然,大量的代码都是这样编写的,并且它可以工作,尽管 not being portable .

但是有没有任何可移植的方法来做到这一点,但两者都不是

1. Inefficient 
2. Awkward to write 

这基本上是一个序列化问题。另请参阅:Correct, portable way to interpret buffer as a struct

据我所知,主要的符合标准的方法是将内存分配为 char[]。 然后,您只需按照您希望的布局方式填写所有字节即可。

但是要从上面的 struct Vertex 表示形式转换为 char[] 表示形式将需要额外的拷贝(并且是一个缓慢的逐字节拷贝,此时)。所以效率很低。

或者,您可以直接将数据写入 char[] 表示形式,但这非常尴尬。说 verts[5].x = 3.0f 比寻址到字节数组、将 float 写入 4 个字节等要好得多。

有没有一种好的、可移植的方法来做到这一点?

请您参考如下方法:

However, the graphics API has no knowledge about your struct. It just wants a sequence of values in memory, something like:

|<---  first vertex   -->||<---  second vertex  -->| ... 
[float][float][u16][float][float][float][u16][float] ... 

这不是真的。图形 API 了解您的结构,因为您告诉了它您的结构。你甚至已经知道了:

(Aside: I skipped the part where you tell the API what the format is; we'll just assume it knows).

当您告诉图形 API 每个字段在结构中的位置时,您应该使用 sizeofoffsetof 而不是猜测结构的布局。那么即使编译器插入填充,您的代码也将正常工作。例如(在 OpenGL 中):

struct Vertex { 
    float position[2]; 
    uint16_t someData; 
    float etc; 
}; 
 
glVertexAttribPointer(position_index, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(struct Vertex), (void*)offsetof(struct Vertex, position)); 
glVertexAttribIPointer(someData_index, 1, GL_SHORT, sizeof(struct Vertex), (void*)offsetof(struct Vertex, someData)); 
glVertexAttribPointer(etc_index, 1, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(struct Vertex), (void*)offsetof(struct Vertex, etc)); 

不是

glVertexAttribPointer(position_index, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 14, (void*)0); 
glVertexAttribIPointer(someData_index, 1, GL_SHORT, 14, (void*)8); 
glVertexAttribPointer(etc_index, 1, GL_FLOAT, GL_FALSE, 14, (void*)10); 

当然,如果您以已知格式(可能与编译器的结构布局不同)从磁盘读取顶点作为字节 block ,那么您可以使用硬编码布局来解释这些字节。如果您将顶点视为结构数组,则使用编译器为您决定的布局。