接口介绍

本节主要讲述 C 与 C++ 接口的差异，您可以暂时跳过，感兴趣时再回来查看。

接口概述

Vulkan 提供了两种编程接口风格：

1. 原生C接口：定义在 vulkan/vulkan.h 头文件中

2. C++封装：Vulkan-hpp提供现代C++封装，位于：

   • vulkan/vulkan.hpp：基础封装，内部包含 vulkan.h
   • vulkan/vulkan_raii.hpp：基于 RAII 的资源管理封装

本章以 vulkan-hpp 封装为主，介绍其核心概念和使用方法。 你可以将本章视作接口的概览，暂时无需记住内容，可以结合后续章节的代码示例逐步理解。

命名风格

1. 与C接口的命名差异

vulkan-hpp 封装和 C 接口都采样“大/小驼峰”方式命名，且类型名保持高度一致:

VkInstance c_instance;  // C 接口中的实例类型
vk::Instance cpp_instance;  // C++ 封装中的实例类型，具有命名空间区分

2. 命名空间

vulkan-hpp 使用 vk 命名空间来组织所有类型和函数， RAII 封装处于 vk::raii 命名空间。 例：

vk::Instance instance;  // vk 命名空间下的 Instance 类型
vk::SystemError error;  // vk 命名空间下的 SystemError 异常类型
vk::raii::Context context;  // RAII 封装在 vk::raii 命名空间下

3. 枚举类型

Vulkan-hpp 中的枚举值使用“类枚举”风格，枚举值以 e 开头，如果类名带 Bits 则表示通过其他类型实现了“仿”位运算。 例：

auto flag_1 = vk::SwapchainCreateFlagBitsKHR::eDeferredMemoryAllocationEXT;
auto flag_2 = vk::SwapchainCreateFlagBitsKHR::eProtected;
vk::SwapchainCreateFlagKHR flags = flag_1 | flag_2;  // 仿位运算

全局和成员运算符 |、& 重载允许了这些枚举值进行位运算，FlagBits 运算的结果是对应的 Flag 类型。 Flag 实际是一个“类”而不是枚举类或整型数据，因此作者称其为“仿”位运算。

4. 全局常量

C 风格中有很多特殊值使用宏定义，而 vulkan-hpp 中使用全局常量代替这些宏，它们直接位于 vk 命名空间下。

VK_KHR_PORTABILITY_ENUMERATION_EXTENSION_NAME // C 风格的宏定义
vk::KHRPortabilityEnumerationExtensionName ; // 这是 vulkan-hpp 中的提供全局常量

资源管理

1. 基本概念

Vulkan 使用显式资源管理，所有资源（如实例、设备、缓冲区等）都需要手动创建和销毁。 所有的资源创建都需要一个 info 结构体来提供配置信息，如 vk::InstanceCreateInfo、vk::DeviceCreateInfo、vk::MemoryAllocateInfo 等。

2. C 风格资源管理

在 C 风格接口中，资源的创建和销毁通常分为这几步：

VkInstanceCreateInfo createInfo = {};  // 创建信息
createInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_INSTANCE_CREATE_INFO;  // 设置类型字段 sType
// 设置其他字段，如应用信息、扩展名等
VkInstance instance;
if (vkCreateInstance(&createInfo, nullptr, &instance) != VK_SUCCESS) {
    throw std::runtime_error("Failed to create instance");
} // 创建实例并检查是否成功
// 使用 instance 进行其他操作
vkDestroyInstance(instance, nullptr);  // 销毁实例

由于 C 没有类，结构体无法自动构造，你需要手动设置每个字段。

3. C++ 风格资源管理

C++ 的基础封装的使用与 C 类似，但类型提供了成员变量初始化，部分字段无需设置：

vk::InstanceCreateInfo createInfo; // 创建信息，无需设置 sType
// 其他字段提供默认值，可修改
vk::Instance instance = vk::createInstance(createInfo); // 使用全局函数创建实例
// 使用 instance 进行其他操作
instance.destroy();  // 必须手动销毁实例，因为此对象只是一个句柄，并不管理资源

4. RAII 封装

RAII 封装对象使用普通 C++ 封装相同的 info 结构体，但提供了自动资源管理：

vk::raii::Context context; // RAII 封装的上下文，初始化 RAII 封装需要的函数指针
vk::InstanceCreateInfo createInfo; // 创建信息，同 C++ 基础封装
vk::raii::Instance instance = context.createInstance(createInfo); // RAII 封装创建实例
// 使用 instance 进行其他操作
// RAII 封装会在析构时自动销毁实例

RAII 对象通常使用父对象成员函数或自身的构造函数创建。

5. 异常处理

C 风格接口通常通过返回值来指示错误，而 C++ 封装使用异常处理机制：

// C 风格中
if (vkCreateInstance(&createInfo, nullptr, &instance) != VK_SUCCESS) {
    // .... 处理错误
}

// C++ 封装中
try {
    vk::raii::Instance instance = context.createInstance(createInfo);
} catch (const vk::SystemError& e) {
    std::cerr << "Failed to create instance: " << e.what() << std::endl;
    // 处理异常
}

在部分情况下，C++ 封装也会使用错误码，我们会在后面的章节提及。

vk::raii基本原理

vk::raii 是 Vulkan-hpp 中提供的 RAII 包装器，用于自动化资源管理。

核心设计理念

每个 vk::raii:: 类型（如 vk::raii::Semaphore）内部存储对应的 Vulkan 原始句柄（如 VkSemaphore），在析构函数中调用相应的 destroy 函数释放资源。 RAII 类型通常：

• 默认构造函数通常被禁用（防止无效资源）
• 允许用 nullptr 构造（表示空资源）
• 禁用拷贝构造（小部分资源允许拷贝）
• 允许移动构造（资源管理权转移）

隐式转换

raii 类型可以隐式转换为非 raii 的仅句柄类型，此时资源依然由 raii 类型管理。

vk::raii::Semaphore raii_semaphore = ...;  // RAII 对象
vk::Semaphore raw_semaphore = raii_semaphore;  // 隐式转换为原始类型
// 资源将在 raii_semaphore 销毁时释放

显式转换

使用 * 运算符可以将 raii 类型转换为 vulkan-hpp 的仅句柄类型，再用一次 * 则转换成 C 接口的仅句柄类型。 这实际是重载了成员运算符，在某些必须显式转换的场合很有用。

vk::raii::Semaphore raii_semaphore = ...;
need_raw_semaphore(*raii_semaphore);  // *raii_semaphore 返回 vk::Semaphore&
VkSemaphore ctype_semaphore = **raii_semaphore;

核心差异总结

特性	C接口	C++封装
命名空间	全局前缀(Vk/VK)	vk命名空间
枚举值	宏定义	类枚举成员(e前缀)
资源创建	分离Create/Destroy函数	构造函数/RAII自动管理
错误处理	返回值检查	异常机制
扩展名	保持宏定义不变	保持宏定义不变
结构体初始化	需手动设置大部分内容	构造函数提供成员初始化

提示：本教程主要使用 C++ RAII 封装，既保持现代 C++ 风格，又能简化资源管理。

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下面让我们开始绘制第一个三角形！！

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