关于校验层：
Vulkan API 的设计是紧紧围绕最小化驱动程序开销进行的，所以，默认情况下，Vulkan API 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。Vukan 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。
然而，这并不意味着我们不能将错误检查加入 API 调用。Vulkan 引入了校验层来优雅地解决这个问题。校验层是一个可选的可以用来在 VulkanAPI 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
可以使用这个校验层实现来保证自己的应用程序在不同的驱动程序下能够尽可能得表现一致，而不是
依赖于某个驱动程序的未定义行为。
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。
Vulkan规范文档为了兼容性仍推荐启用设备校验层。
在本教程，为了简便，我们为实例和设备指定相同的校验层
创建一个VkInstance实例包含以下内容
1.初始化 Vulkan 库
2.指定了一些驱动程序需要使用的应用程序信息
3.检测扩展支持
4.设置回调函数来接受调试信息
示例如下：
#define GLFW_INCLUDE_VULKAN
#include <GLFW/glfw3.h>//GLFW 库会自动包含Vulkan 库的头文件
#include <iostream>
#include <stdexcept>
#include <functional>//用于资源管理
#include <cstdlib>//用来使用 EXITSUCCESS 和 EXIT_FAILURE 宏
#include <set> //使用集合
#include <fstream>//读取文件
const int WIDTH = 800;
const int HEIGHT = 600;
//指定校验层的名称--代表隐式地开启所有可用的校验层
const std::vector<const char*> validataionLayers = {
"VK_LAYER_LUNARG_standard_validation"
};
//控制是否启用指定的校验层
#ifdef NDEBUG
const bool enableValidationLayers = false;
#else
const bool enableValidationLayers = true;
#endif
class HelloTriangle{
public:
void run(){
initWindow();
initVulkan();
mainLoop();
cleanup();
}
private:
GLFWwindow* window = nullptr;//窗口句柄
VkInstance instance;//vulkan实例句柄
VkDebugUtilsMessengerEXT callback;//存储回调函数信息
///初始化glfw
void initWindow(){
glfwInit();//初始化glfw库
//显示阻止自动创建opengl上下文
glfwWindowHint(GLFW_CLIENT_API,GLFW_NO_API);
//禁止窗口大小改变
glfwWindowHint(GLFW_RESIZABLE,GLFW_FALSE);
/**
glfwCreateWindow 函数:
前三个参数指定了要创建的窗口的宽度，高度和标题.
第四个参数用于指定在哪个显示器上打开窗口,
最后一个参数与 OpenGL 相关
*/
//创建窗口
window = glfwCreateWindow(WIDTH,HEIGHT,"vulakn",
nullptr,nullptr);
}
void createInstance(){
//是否启用校验层并检测指定的校验层是否支持
if(enableValidationLayers && !checkValidationLayerSupport()){
throw std::runtime_error(
"validation layers requested,but not available");
}
/**
VkApplicationInfo设置写应用程序信息，这些信息的填写不是必须的，但填写的信息
可能会作为驱动程序的优化依据，让驱动程序进行一些特殊的优化。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。
*/
/**
Vulkan 创建对象的一般形式如下:
sType 成员变量来显式指定结构体类型
pNext 成员可以指向一个未来可能扩展的参数信息--这个教程里不使用
*/
VkApplicationInfo appinfo={};
appinfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_APPLICATION_INFO;
appinfo.pApplicationName = "hello";
appinfo.applicationVersion = VK_MAKE_VERSION(1,1,77);
appinfo.pEngineName = "No Engine";
appinfo.engineVersion = VK_MAKE_VERSION(1,1,77);
appinfo.apiVersion = VK_API_VERSION_1_1;
/**
VkInstanceCreateInfo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
*/
//设置vulkan实例信息
VkInstanceCreateInfo createInfo = {};
createInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_INSTANCE_CREATE_INFO;
createInfo.pApplicationInfo = &appinfo;
/**
返回支持的扩展列表:
我们可以获取扩展的个数，以及扩展的详细信息
*/
uint32_t extensionCount = 0;//扩展的个数
vkEnumerateInstanceExtensionProperties(nullptr,
&extensionCount,nullptr);
//分配数组来存储扩展信息
//每个 VkExtensionProperties 结构体包含了扩展的名字和版本信息
std::vector<VkExtensionProperties> extensions(extensionCount);
//获取所有扩展信息
vkEnumerateInstanceExtensionProperties(nullptr,
&extensionCount,
extensions.data());
std::cout << "available extension:" << std::endl;
for(const auto& extension : extensions){
std::cout << "\t"<<extension.extensionName<<std::endl;
}
//设置扩展列表
auto extensions2 = getRequiredExtensions();
createInfo.enabledExtensionCount =
static_cast<uint32_t>(extensions2.size());
createInfo.ppEnabledExtensionNames = extensions2.data();
//判断是否启用校验层,如果启用则设置校验层信息
if(enableValidationLayers){
//设置layer信息
createInfo.enabledLayerCount =
static_cast<uint32_t>(validataionLayers.size());
createInfo.ppEnabledLayerNames = validataionLayers.data();
}else{
createInfo.enabledLayerCount = 0;
}
/**
创建 Vulkan 对象的函数参数的一般形式如下：
1.一个包含了创建信息的结构体指针
2.一个自定义的分配器回调函数，本教程未使用，设置为nullptr
3.一个指向新对象句柄存储位置的指针
*/
//创建vulkan实例
VkResult result = vkCreateInstance(&createInfo,nullptr,
&instance);
if(result != VK_SUCCESS){
throw std::runtime_error("failed to create instance!");
}
}
//使用代理函数创建VkDebugUtilsMessengerEXT
VkResult CreateDebugUtilsMessengerEXT(VkInstance instance ,
const VkDebugUtilsMessengerCreateInfoEXT* pCreateInfo,
const VkAllocationCallbacks * pAllocator,
VkDebugUtilsMessengerEXT* pCallback){
/**
vkCreateDebugUtilsMessengerEXT 函数是一个扩展函数，不会被Vulkan库
自动加载，所以需要我们自己使用 vkGetInstanceProcAddr 函数来加载它
函数的第二个参数是可选的分配器回调函数，我们没有自定义的分配器，
所以将其设置为 nullptr。由于我们的调试回调是针对特定Vulkan实例和它的校验层，
所以需要在第一个参数指定调试回调作用的 Vulkan 实例。
*/
auto func = (PFN_vkCreateDebugUtilsMessengerEXT)vkGetInstanceProcAddr(
instance,"vkCreateDebugUtilsMessengerEXT");
if ( func != nullptr ){
//使用代理函数来创建扩展对象
return func(instance,pCreateInfo,pAllocator,pCallback);
}else{
return VK_ERROR_EXTENSION_NOT_PRESENT;
}
}
//创建代理函数销毁VkDebugUtilsMessengerEXT
void DestroyDebugUtilsMessengerEXT(VkInstance instance ,
VkDebugUtilsMessengerEXT callback,
const VkAllocationCallbacks* pAllocator){
auto func = (PFN_vkDestroyDebugUtilsMessengerEXT)vkGetInstanceProcAddr(
instance,"vkDestroyDebugUtilsMessengerEXT");
if ( func != nullptr ){
return func(instance,callback,pAllocator);
}
}
//设置调试回调
void setupDebugCallback(){
//如果未启用校验层直接返回
if(!enableValidationLayers)
return;
//设置调试结构体所需的信息
VkDebugUtilsMessengerCreateInfoEXT createInfo = {};
createInfo.sType =
VK_STRUCTURE_TYPE_DEBUG_UTILS_MESSENGER_CREATE_INFO_EXT;
//用来指定回调函数处理的消息级别
createInfo.messageSeverity =
VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_SEVERITY_VERBOSE_BIT_EXT |
VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_SEVERITY_WARNING_BIT_EXT |
VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_SEVERITY_ERROR_BIT_EXT;
//指定回调函数处理的消息类型
createInfo.messageType =
VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_TYPE_GENERAL_BIT_EXT |
VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_TYPE_VALIDATION_BIT_EXT |
VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_TYPE_PERFORMANCE_BIT_EXT;
//指向回调函数的指针
createInfo.pfnUserCallback = debugCallback ;
//指向用户自定义数据的指针它是可选的
//这个指针所指的地址会被作为回调函数的参数，用来向回调函数传递用户数据
createInfo.pUserData = nullptr ; // Optional
//使用代理函数创建 VkDebugUtilsMessengerEXT 对象
if(CreateDebugUtilsMessengerEXT(instance,&createInfo,
nullptr,&callback) != VK_SUCCESS){
throw std::runtime_error("faild to set up debug callback!");
}
}
//初始化 Vulkan 对象。
void initVulkan(){
createInstance();//创建vulkan实例
setupDebugCallback();//调试回调
}
//设置主循环
void mainLoop(){
//添加事件循环
//glfwWindowShouldClose检测窗口是否关闭
while(!glfwWindowShouldClose(window)){
glfwPollEvents();//执行事件处理
}
}
//清理资源
void cleanup(){
if(enableValidationLayers){
//调用代理销毁VkDebugUtilsMessengerEXT对象
DestroyDebugUtilsMessengerEXT(instance,callback,nullptr);
}
/**
Vulkan 中创建和销毁对象的函数都有一个 VkAllocationCallbacks 参数,
可以被用来自定义内存分配器,本教程也不使用
*/
//销毁vulkan实例
vkDestroyInstance(instance,nullptr);
//销毁窗口
glfwDestroyWindow(window);
//结束glfw
glfwTerminate();
}
//请求所有可用的校验层
bool checkValidationLayerSupport(){
//vkEnumerateInstanceLayerProperties获取了所有可用的校验层列
uint32_t layerCount;
vkEnumerateInstanceLayerProperties(&layerCount,nullptr);
std::vector<VkLayerProperties> availableLayers(layerCount);
vkEnumerateInstanceLayerProperties(&layerCount,
availableLayers.data());
for(const char* layerName : validataionLayers){
bool layerFound = false;
for(const auto& layerProperties : availableLayers){
std::cout << "layername:"<<layerProperties.layerName<<std::endl;
if(strcmp(layerName,layerProperties.layerName)==0){
layerFound = true;
break;
}
}
if(!layerFound){
return false;
}
}
return true;
}
//根据是否启用校验层，返回所需的扩展列表
std::vector<const char*> getRequiredExtensions(){
uint32_t glfwExtensionCount =0;
const char** glfwExtensions;
glfwExtensions=glfwGetRequiredInstanceExtensions(&glfwExtensionCount);
std::vector<const char*> extensions(glfwExtensions,
glfwExtensions+glfwExtensionCount);
if(enableValidationLayers){
//需要使用 VK_EXT_debug_utils 扩展，设置回调函数来接受调试信息
//如果启用校验层,添加调试报告相关的扩展
extensions.push_back(VK_EXT_DEBUG_UTILS_EXTENSION_NAME);
}
return extensions;
}
/**
第一个参--指定了消息的级别，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
它可以是下面的值：
VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_SEVERITY_VERBOSE_BIT_EXT：诊断信息
VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_SEVERITY_INFO_BIT_EXT：资源创建之类的信息
VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_SEVERITY_WARNING_BIT_EXT：警告信息
VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_SEVERITY_ERROR_BIT_EXT：不合法和可能造成崩溃的操作信息
第二个参数--消息的类型，如下：
VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_TYPE_GENERAL_BIT_EXT：
发生了一些与规范和性能无关的事件
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
VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_TYPE_PERFORMANCE_BIT_EXT：
进行了可能影响 Vulkan 性能的行为
第三个参--一个指向 VkDebugUtilsMessengerCallbackDataEXT 结构体的指针
包含了下面这些非常重要的成员：
pMessage：一个以 null 结尾的包含调试信息的字符串
pObjects：存储有和消息相关的 Vulkan 对象句柄的数组
objectCount：数组中的对象个数
最后一个参数 pUserData 是一个指向了我们设置回调函数时，传递的数据的指针
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
*/
//接受调试信息的回调函数,以 vkDebugUtilsMessengerCallbackEXT 为原型
//使用 VKAPI_ATTR 和 VKAPI_CALL 定义，确保它可以被 Vulkan 库调用
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;
}
};
int main(int argc, char *argv[])
{
HelloTriangle hello;
try{
hello.run();
}catch(const std::exception& e){
//捕获并打印hello中抛出的异常
std::cerr<<e.what()<<std::endl;
return EXIT_FAILURE;
}
return EXIT_SUCCESS;
}
Vulkan API使用该vkInstance对象存储所有每个应用程序状态。应用程序必须在执行任何其他Vulkan操作之前创建Vulkan实例。
基本的Vulkan架构如下所示：
上图显示Vulkan应用程序链接到Vulkan库，通常称为加载器。创建实例会初始化加载器。加载程序还加载并初始化低级图形驱动程序，通常由GPU硬件供应商提供。
请注意，此图中描述了各个层，这些层也由加载程序加载。层通常用于验证，这是通常由驱动程序执行的错误检查。在Vulkan中，驱动程序比其他API（如OpenGL）更轻量级，部分原因是它们将此验证功能委托给验证层。图层是可选的，每次应用程序创建实例时都可以有选择地加载图层。
创建实例
#define APP_SHORT_NAME "vulkansamples_instance"
int main(int argc, char *argv[])
{
/* VULKAN_KEY_START */
//初始化有关应用程序的一些基本信息
VkApplicationInfo app_info = {};
app_info.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_APPLICATION_INFO;
app_info.pNext = NULL;
app_info.pApplicationName = APP_SHORT_NAME;
app_info.applicationVersion = 1;
app_info.pEngineName = APP_SHORT_NAME;
app_info.engineVersion = 1;
app_info.apiVersion = VK_API_VERSION_1_1;
//创建实例所需的附加信息
VkInstanceCreateInfo inst_info = {};
inst_info.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_INSTANCE_CREATE_INFO;//结构的类型
//此void指针有时用于在类型结构中传递特定于扩展的信息，其中sType成员设置为扩展定义的值。
//如上所述，扩展可以分析沿着这个pNext指针链传递的任何结构，以找到它们识别的结构
inst_info.pNext = NULL;
//目前没有定义标志，因此将其设置为零
inst_info.flags = 0;
inst_info.pApplicationInfo = &app_info;
inst_info.enabledExtensionCount = 0;//扩展个数
inst_info.ppEnabledExtensionNames = NULL;
inst_info.enabledLayerCount = 0;//层个数
inst_info.ppEnabledLayerNames = NULL;
VkInstance inst;// 如果实例创建成功，函数返回的句柄
VkResult res;
//应用程序执行自己的主机内存管理,否则,Vulkan实现使用默认的系统内存管理工具
VkAllocationCallbacks* callback = NULL;
//返回成功res为0
res = vkCreateInstance(&inst_info, callback, &inst);
if (res == VK_ERROR_INCOMPATIBLE_DRIVER) {
std::cout << "cannot find a compatible Vulkan ICD\n";
exit(-1);
} else if (res) {
std::cout << "unknown error\n";
exit(-1);
}
vkDestroyInstance(inst, NULL);//销毁该实例
/* VULKAN_KEY_END */
return 0;
}