c++ - 创建异构顶点数据数组的可移植方法

Question

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？

Answer 1

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 sizeof 和 offsetof 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。