纵使身陷996福报，忙中偷闲试开新坑。
钱塘江上潮信来，今日方知我是我！
void run() {
initWindow();
initVulkan();
mainLoop();
cleanup();
}窗口调用GLFW库，跟 Vulkan 本身无关，不再赘述。
首先创建一个实例来初始化Vulkan库。
- 如果启用了校验层，检查你要使用的校验层是否合法
- 填充 应用程序 相关信息（非必须）
- 填充 创建实例 相关信息 （如果启用了校验层，也包含校验层信息）
- 根据所填信息创建实例
void HelloTriangleApplication::createInstance()
{
if (enableValidationLayers && !checkValidationLayerSupport())
{
throw std::runtime_error("使用了不被支持的校验层");
}
//应用程序信息
//这个结构体不是必须的，但是它可以帮助驱动程序优化应用程序。
//比如，应用程序使用了某个引擎，驱动程序对这个引擎有一些特殊处理，这时就可能有很大的优化提升
VkApplicationInfo appInfo = {};
handleAppInfo(appInfo);
//创建信息
//这个结构体是创建一个Vulkan实例时必须填写的信息。
//它告诉Vulkan的驱动程序需要使用的全局扩展和校验层。全局是指这里的设置对于整个应用程序都有效，而不仅仅对一个设备有效。
VkInstanceCreateInfo createInfo = {};
handleCreateInfo(appInfo, createInfo);
//创建实例
VkResult result = vkCreateInstance(&createInfo, nullptr, &m_Instance);
if (result != VK_SUCCESS)
{
throw std::runtime_error("创建实例失败");
}
}Vulkan为了尽可能降低开销，默认情况下提供的错误检查功能非常有限。很多很基本的错误都没有被Vulkan显式地处理，遇到错误程序会直接崩溃或者发生未被明确定义的行为。
又因为Vulkan需要我们显式地定义每一个操作，所以就很容易在使用过程中产生一些小错误，比如使用了一个新的GPU特性，却忘记在逻辑设备创建时请求这一特性。
因此，Vulkan引入了校验层来优雅地解决错误检查问题。校验层是一个可选的可以用来在Vulkan API函数调用上进行附加操作的组件。
校验层常被用来做下面的工作：
-
检测参数值是否合法
-
追踪对象的创建和清除操作，发现资源泄漏问题
-
追踪调用来自的线程，检测是否线程安全
-
将API调用和调用的参数写入日志
-
追踪API调用进行分析和回放
Vulkan可以使用两种不同类型的校验层：实例校验层 和设备校验层。
实例校验层只检查和全局Vulkan对象相关的调用，比如Vulkan实例。设备校验层只检查和特定GPU相关的调用。
设备校验层现在已经不推荐使用，也就是说，应该使用实例校验层来检测所有的Vulkan调用。
💡 这也是为什么我们在第一步创建实例的Info时，需要填入校验层的相关信息。
因为我们启用实例校验层实际上也是创建实例的一部分，只是由于篇幅原因，我们把启用校验层单开一个标题。
- 填充 创建校验层 相关信息。（之前实例的CreateInfo也使用的是同一个信息）
- 根据 实例 ， 创建信息 ， 回调函数 创建DebugMessenger
void HelloTriangleApplication::createDebugMessenger()
{
if (!enableValidationLayers) return;
VkDebugUtilsMessengerCreateInfoEXT createInfo = {};
handleCreateInfo_DebugMessager(createInfo);
CreateDebugUtilsMessengerEXT(m_Instance, &createInfo, nullptr, &m_Messenger);
}回调函数返回了一个布尔值，用来表示引发校验层处理的Vulkan API调用是否被中断。
如果返回值为true，对应Vulkan API调用就会返回VK_ERROR_VALIDATION_FAILED_EXT错误代码。
通常，只在测试校验层本身时会返回true，其余情况下，回调函数应该返回VK_FALSE。
static VKAPI_ATTR VkBool32 VKAPI_CALL debugCallback( VkDebugUtilsMessageSeverityFlagBitsEXT messageSeverity, VkDebugUtilsMessageTypeFlagsEXT messageType, const VkDebugUtilsMessengerCallbackDataEXT* pCallbackData, void* pUserData) {
std::cerr << "validation layer: " << pCallbackData->pMessage << std::endl;
return VK_FALSE;
}这些参数在Messager的CreateInfo中也填充过了。
-
第一个参数messageSeverity指定消息的级别：
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VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_SEVERITY_VERBOSE_BIT_EXT：诊断信息
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VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_SEVERITY_INFO_BIT_EXT：资源创建之类的信息
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VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_SEVERITY_WARNING_BIT_EXT：警告信息
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VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_SEVERITY_ERROR_BIT_EXT：不合法和可能造成崩溃的操作信息
可以使用比较运算符来过滤处理一定级别以上的调试信息：
if (messageSeverity >=VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_SEVERITY_WARNING_BIT_EXT) { // Message is important enough to show }
-
-
第二个参数MessageType：
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VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_TYPE_GENERAL_BIT_EXT：发生了一些与规范和性能无关的事件
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VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_TYPE_VALIDATION_BIT_EXT：出现了违反规范的情况或发生了一个可能的错误
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VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_TYPE_PERFORMANCE_BIT_EXT：进行了可能影响Vulkan性能的行为
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第三个参数pCallbackData参数，只有这个在先前并没有在CreateInfo里填充过，它是一个指向CallbackData结构体的指针，结构体的部分重要信息：
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pMessage：一个以null结尾的包含调试信息的字符串
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pObjects：存储有和消息相关的Vulkan对象句柄的数组
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objectCount：数组中的对象个数
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最后一个参数pUserData是一个指向用户自定义数据的指针
-
是一个 用户自定义指针，在创建 Messenger 时通过 CreateInfo 传递给 Vulkan。它的主要作用是让用户可以在回调函数中访问外部的上下文信息
-
在实际使用中，pUserData 可以指向任何用户定义的结构体或变量，回调函数在被调用时，Vulkan 会将这个指针原样传递给回调函数，供你在回调中使用
-
物理设备指的就是显卡。
创建VkInstance后，我们可以查询系统中的显卡设备是否支持我们需要的特性。Vulkan允许我们选择任意数量的显卡设备，并能够同时使用它们，但在这里，我们只使用第一个满足我们需求的显卡设备。
队列族是对物理设备上的某种功能性资源的抽象。 每个物理设备提供若干队列族，每个队列族支持特定类型的操作，比如：
- 图形操作（Graphics）
- 计算操作（Compute）
- 传输操作（Transfer，内存传输）
每个物理设备包含多个队列族，每个队列族里的所有队列都是一样的。
Vulkan的几乎所有操作，从绘制到加载纹理都需要将操作指令提交给一个队列，然后才能执行。
- 获取计算机的物理设备列表
- 获取物理设备的Properties，Features和队列族等相关信息，并按需进行检测
逻辑设备是与物理设备交互的接口。一个物理设备可以有多个逻辑设备。
每个逻辑设备在创建时需要指明 需要使用的队列族 及 每个队列族里所需队列的数量。
- 填充 所需队列 的相关信息
- 填充 设备特性 的相关信息
- 填充 创建逻辑设备 的相关信息
- 创建逻辑设备
- 获取队列（逻辑设备->队列族索引->队列索引）
✨需要强调的是：
- 队列是创建逻辑设备时被创建的，因此第五步是获取而非创建。
- vkGetDeviceQueue的第三个参数，代表队列在逻辑设备的索引。
比如：逻辑设备有队列族1（优先级1.0），队列族2（优先级0.5），每个各请求分配了2个队列。
此时逻辑设备的索引3就代表 队列族2的第1个队列
void HelloTriangleApplication::CreateLogicalDevice()
{
//创建逻辑设备需要先创建队列
VkDeviceQueueCreateInfo queueCreateInfo = {};
float queuePriority = 1.0f;
int queueFamilyIndex = FindQueueFamilies(m_PhysicalDevice, VK_QUEUE_GRAPHICS_BIT);
HandleCreateInfo_DeviceQueue(queueCreateInfo, queuePriority, queueFamilyIndex);
//设备特性
VkPhysicalDeviceFeatures deviceFeatures = {};
//创建逻辑设备
VkDeviceCreateInfo createInfo = {};
HandleCreateInfo_Device(queueCreateInfo, deviceFeatures, createInfo);
if (vkCreateDevice(m_PhysicalDevice, &createInfo, nullptr, &m_Device) != VK_SUCCESS)
{
throw std::runtime_error("failed to create logical device!");
}
vkGetDeviceQueue(m_Device, queueFamilyIndex, 0, &m_GraphicsQueue);
}窗口表面（surface）是 Vulkan API 与不同操作系统窗口系统（如 Windows、Linux 和 macOS）之间的桥梁。它为不同平台的窗口提供了一个抽象层，使开发者可以通过简单的操作实现跨平台的图形输出。窗口表面的核心功能是为 Vulkan 渲染结果提供显示目标。
- 通过glfw的接口
glfwCreateWindowSurface(m_Instance, m_Window, nullptr, &m_Surface)可以直接创建窗口表面。 - 在之前的队列族检测中，通过如下接口：
检测出能够呈现图像到窗口表面的队列族。
VkBool32 presentSupport = false; vkGetPhysicalDeviceSurfaceSupportKHR(device, i, surface, &presentSupport);
- 获取呈现队列（上一节内容）
交换链，用于管理图像的呈现和显示。它负责在应用程序和显示设备之间进行图像的交换，使得绘制的内容可以最终显示在屏幕上。
-
检测设备拓展是否支持交换链：
通过
vkEnumerateDeviceExtensionProperties获取所有支持的接口，然后遍历查询是否含有VK_KHR_SWAPCHAIN_EXTENSION_NAME。实际上，如果设备支持呈现队列，那么它就一定支持交换链。但我们最好还是显式地进行交换链扩展的检测，然后显式地启用交换链扩展。
同时，逻辑设备的创建信息需要修改
enabledExtensionCount和ppEnabledExtensionNames -
配置交换链支持细节
//存储查询信息的结构体 struct SwapChainSupportDetails { VkSurfaceCapabilitiesKHR capabilities; std::vector<VkSurfaceFormatKHR> formats; std::vector<VkPresentModeKHR> presentModes; };
每个交换链有三种和表面相关的最基本的属性需要我们检查：
-
基础表面特性
vkGetPhysicalDeviceSurfaceCapabilitiesKHR通过参数返回一个结构体
VkSurfaceCapabilitiesKHR，存放了交换链的最小/最大图像数量，最小/最大图像宽度、高度等信息。一般而言，交换链的分辨率就是最终窗口的分辨率。我们通过
VkSurfaceCapabilitiesKHR里的currentExtent,minImageExtent,minImageExtent和glfw窗口大小等信息设置交换链的分辨率。VkExtent2D HelloTriangleApplication::ChooseSwapResolution(const VkSurfaceCapabilitiesKHR& capabilities) { //Vulkan通过currentExtent成员变量来告知适合我们窗口的交换范围。 //一些窗口系统会使用一个特殊值，uint32_t变量类型的最大值，表示允许我们自己选择对于窗口最合适的交换范围 if (capabilities.currentExtent.width != std::numeric_limits<uint32_t>::max()) { return capabilities.currentExtent; } VkExtent2D actualExtent; actualExtent.width = Math::Clamp(Width, capabilities.minImageExtent.width, capabilities.maxImageExtent.width); actualExtent.height = Math::Clamp(Height，capabilities.minImageExtent.height,capabilities.c.height); return actualExtent; }
-
表面格式
vkGetPhysicalDeviceSurfaceFormatsKHR第四个参数返回VkSurfaceFormatKHR类型的数组，表示设备支持的所有表面格式，每个VkSurfaceFormatKHR包含了一个format（像素格式）和一个colorSpace（颜色空间）。
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像素格式
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颜色格式
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VK_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM:
每个像素由 4 个 8 位通道（红、绿、蓝、alpha）组成。 UNORM 表示颜色值是 [0, 1] 范围内的线性归一化值。 -
VK_FORMAT_B8G8R8A8_SRGB:
类似，但颜色通道顺序为蓝、绿、红、alpha。 SRGB 表示使用标准 RGB gamma 校正。
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深度格式
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VK_FORMAT_D24_UNORM_S8_UINT:
24 位用于深度值，8 位用于模板值（Stencil）。 -
VK_FORMAT_D32_SFLOAT:
32 位浮点深度值。
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其他特殊格式：
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VK_FORMAT_R5G6B5_UNORM_PACK16:
16 位 RGB 格式（5 位红，6 位绿，5 位蓝）。 -
VK_FORMAT_A2B10G10R10_UNORM_PACK32:
32 位压缩 RGB 和 Alpha。
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颜色空间
colorSpace 定义了如何解释存储在图像中的颜色数据。它主要描述了颜色值的范围和校正方式（如是否使用 gamma 校正）。
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VK_COLOR_SPACE_SRGB_NONLINEAR_KHR：
默认颜色空间，表示使用标准 sRGB gamma 校正 sRGB 是一种非线性颜色空间，优化了人眼对亮度变化的感知 -
VK_COLOR_SPACE_LINEAR_KHR：
线性颜色空间。 没有应用 gamma 校正，直接处理线性光照强度 -
VK_COLOR_SPACE_HDR10_ST2084_EXT（HDR 支持）：
用于支持高动态范围（HDR）显示 提供更高亮度范围、更细腻的对比度 -
VK_COLOR_SPACE_BT709_LINEAR_EXT 和 VK_COLOR_SPACE_BT2020_LINEAR_EXT：
用于高级显示设备，如电视和影院设备
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我们选择使用VK_FORMAT_B8G8R8A8_UNORM和VK_COLOR_SPACE_SRGB_NONLINEAR_KHR。
for (const auto& availableFormat : availableFormats) { if (availableFormat.format == VK_FORMAT_B8G8R8A8_UNORM && availableFormat.colorSpace == VK_COLOR_SPACE_SRGB_NONLINEAR_KHR) { return availableFormat; } }
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可用的呈现模式
vkGetPhysicalDeviceSurfacePresentModesKHR通过参数返回VkSurfaceFormatKHR类型的数组，表示设备支持的所有呈现模式。
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VK_PRESENT_MODE_IMMEDIATE_KHR（立即模式）
描述：
应用程序画完一帧，就直接把它提交到屏幕上，不管显示器是不是准备好。可能问题：
显示器可能还在显示上一帧的部分内容，就接着展示新的一帧了，显示器上同时出现多帧的画面，即为画面撕裂。适合场景：
不在意画面撕裂但追求最低延迟的场景，比如一些工具软件。 -
VK_PRESENT_MODE_FIFO_KHR（队列模式， V-Sync）
描述：
画面按照先进先出的顺序排队，显示器每刷新一次（垂直同步）就从队列里拿一帧。如果队列满了，应用程序需要等前面的帧被显示才能提交新帧。问题：
如果显卡无法按时生成一帧图像（比如 60 FPS 显示器上帧率低于 60），会导致重复显示上一帧，产生明显的卡顿感。适合场景：
普通游戏，注重画面稳定性。 -
VK_PRESENT_MODE_FIFO_RELAXED_KHR（放松队列模式）
描述：
和上面的队列模式差不多，但放松了对垂直同步的严格要求。如果应用程序在某个垂直同步周期中没有提交新帧（队列为空），但在下一个垂直同步前提交了新帧，那么这帧会立即显示，因此可能会导致撕裂。效果：
前两者的折中，减少延迟，但可能出现撕裂。适合场景：
偶尔帧率不稳定的应用，比如非高强度的实时渲染。 -
VK_PRESENT_MODE_MAILBOX_KHR（邮箱模式，三倍缓冲）
描述：
三倍缓冲使用三个缓冲区： 第一个缓冲区供显示器读取（显示的帧）。 第二个缓冲区存储已经渲染好的下一帧，等待显示。 第三个缓冲区供显卡继续渲染新的一帧。 假设第一个缓冲区正在显示frame1，第二个缓冲区存储frame2， 若此时第三个缓冲区里frame3已经被渲染好了， 则第二个缓冲区会将frame2替换为frame3。可以保证显示的下一帧始终是最新的。效果：
只要算力足够，没有撕裂，延迟更低。适合场景：
追求流畅画面和低延迟的高性能游戏，比如 FPS 和动作游戏。
上面四种呈现模式，只有VK_PRESENT_MODE_FIFO_KHR模式保证一定可用，但许多驱动程序对VK_PRESENT_MODE_FIFO_KHR呈现模式的支持还不够好。
我们选择呈现模式的优先级：
VK_PRESENT_MODE_MAILBOX_KHR>VK_PRESENT_MODE_IMMEDIATE_KHR>VK_PRESENT_MODE_FIFO_KHR -
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-
创建交换链
VkSwapchainCreateInfoKHR createInfo = {}; createInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_SWAPCHAIN_CREATE_INFO_KHR; createInfo.surface = m_Surface; //imageCount：能够支持的缓冲区的个数 //使用minImageCount + 1来支持三倍缓冲 uint32_t imageCount = swapChainDetails.capabilities.minImageCount + 1; //maxImageCount的值为0表明，可以使用任意数量的缓冲区。所以只有maxImageCount的值大于0的时候需要检查。 if (swapChainDetails.capabilities.maxImageCount > 0 && imageCount > swapChainDetails.capabilities.maxImageCount) { imageCount = swapChainDetails.capabilities.maxImageCount; } createInfo.minImageCount = imageCount; createInfo.imageFormat = surfaceFormat.format; createInfo.imageColorSpace = surfaceFormat.colorSpace; createInfo.imageExtent = extent; //mageArrayLayers成员变量用于指定每个图像所包含的层次。对于非立体3D应用,它的值为1。但对于VR等应用程序来说，会使用更多的层次。 createInfo.imageArrayLayers = 1; //imageUsage成员变量用于指定我们将在图像上进行怎样的操作。我们在图像上进行绘制操作，也就是将图像作为一个颜色附着来使用。 //如果需要对图像进行后期处理之类的操作，可以使用VK_IMAGE_USAGE_TRANSFER_DST_BIT作为imageUsage成员变量的值，让交换链图像可以作为传输的目的图像。 createInfo.imageUsage = VK_IMAGE_USAGE_COLOR_ATTACHMENT_BIT; int index = GetQueueFamiliesIndex(m_PhysicalDevice, VK_QUEUE_GRAPHICS_BIT); //VK_SHARING_MODE_EXCLUSIVE：一张图像同一时间只能被一个队列族所拥有，在另一队列族使用它之前，必须显式地改变图像所有权。 //这一模式下性能表现最佳。 createInfo.imageSharingMode = VK_SHARING_MODE_EXCLUSIVE; /* * 如果不要求队列族必须支持两个功能： * //VK_SHARING_MODE_CONCURRENT：图像可以在多个队列族间使用，不需要显式地改变图像所有权。 * //协同模式需要我们使用queueFamilyIndexCount和pQueueFamilyIndices来指定共享所有权的队列族。 * //如果图形队列族和呈现队列族是同一个队列族(大部分情况下都是这样)，我们就不能使用协同模式，协同模式需要我们指定至少两个不同的队列族。 * createInfo.imageSharingMode = VK_SHARING_MODE_CONCURRENT; * //VK_SHARING_MODE_EXCLUSIVE模式没必要设置这两个 * createInfo.queueFamilyIndexCount = 2; * createInfo.pQueueFamilyIndices = {index1 , index2}; */ //我们可以为交换链中的图像指定一个固定的变换操作(需要交换链具有supportedTransforms特性)，比如顺时针旋转90度或是水平翻转。 //如果不需要进行任何变换操作，指定使用currentTransform变换即可。 createInfo.preTransform = swapChainDetails.capabilities.currentTransform; //compositeAlpha成员变量用于指定alpha通道是否被用来和窗口系统中的其它窗口进行混合操作。 //通常，我们将其设置为VK_COMPOSITE_ALPHA_OPAQUE_BIT_KHR来忽略掉alpha通道。 createInfo.compositeAlpha = VK_COMPOSITE_ALPHA_OPAQUE_BIT_KHR; //presentMode成员变量用于设置呈现模式。clipped成员变量被设置为VK_TRUE,表示我们不关心被窗口系统中的其它窗口遮挡的像素的颜色，这允许Vulkan采取一定的优化措施，但如果我们回读窗口的像素值就可能出现问题。 createInfo.presentMode = presentMode; createInfo.clipped = VK_TRUE; //最后是oldSwapchain成员变量，需要指定它，是因为应用程序在运行过程中交换链可能会失效。比如，改变窗口大小后，交换链需要重建，重建时需要之前的交换链 createInfo.oldSwapchain = VK_NULL_HANDLE; -
获取交换链图像的图像句柄
经典操作：
vkGetSwapchainImagesKHR(m_Device, m_SwapChain, &createInfo.minImageCount, nullptr); m_SwapChainImages.resize(createInfo.minImageCount); vkGetSwapchainImagesKHR(m_Device, m_SwapChain, &createInfo.minImageCount, m_SwapChainImages.data());