Vulkan是一种高性能的图形和计算API，它提供了对现代GPU的直接控制。在Kotlin Native中使用Vulkan API，可以让充分利用跨平台的优势，同时保持高效的图形渲染性能。本文将介绍如何在Kotlin Native中设置和使用Vulkan API，包括创建窗口表面、选择物理设备、创建逻辑设备、配置命令池和队列等步骤。
在Vulkan中，窗口表面是对已创建的窗口（例如Windows、Linux或Android窗口）的抽象。对于不同的平台，创建窗口表面的方式也有所不同。例如，在Windows平台上，需要使用VK_KHR_WIN32_SURFACE_EXTENSION_NAME扩展，而在Linux平台上，则需要使用VK_KHR_XCB_SURFACE_EXTENSION_NAME。以下是在Windows平台上创建窗口表面的示例代码：
val surfaceInfo = alloc {
sType = VK_STRUCTURE_TYPE_WIN32_SURFACE_CREATE_INFO_KHR
pNext = null
flags = 0u
@Suppress("UNCHECKED_CAST")
hinstance = sharedData.hInstance!! as vulkan.HINSTANCE
@Suppress("UNCHECKED_CAST")
hwnd = sharedData.hwnd!! as vulkan.HWND
}
if (!VK_CHECK(vkCreateWin32SurfaceKHR(instance, surfaceInfo.ptr, null, surfaceVar.ptr))) {
throw RuntimeException("Failed to create surface.")
}
在Linux平台上，创建窗口表面的代码略有不同，但基本原理相同。需要指定窗口的连接和窗口ID。
物理设备是系统中安装的物理GPU。在Vulkan中，需要枚举系统中的物理设备，并选择一个支持所需功能的设备。以下是在Kotlin Native中枚举物理设备的示例代码：
var buffer: CArrayPointer? = null
while (result == VK_INCOMPLETE) {
if (!VK_CHECK(vkEnumeratePhysicalDevices(instance, gpuCount.ptr, null)))
throw RuntimeException("Could not enumerate GPUs.")
buffer?.let {
nativeHeap.free(it)
buffer = null
}
buffer = nativeHeap.allocArray(gpuCount.value.toInt())
result = vkEnumeratePhysicalDevices(instance, gpuCount.ptr, buffer)
if (result != VK_INCOMPLETE && !VK_CHECK(result))
throw RuntimeException("Could not enumerate GPUs.")
}
在选择了物理设备后，可以获取其属性，例如表面能力、设备扩展等。这些信息对于后续的设备配置至关重要。
逻辑设备是从用户角度看到的物理设备。在Vulkan中，每个物理设备都需要创建一个对应的逻辑设备。以下是在Kotlin Native中创建逻辑设备的示例代码：
val queueCreateInfos: ArrayList = ArrayList()
val defaultQueuePriority = allocArrayOf(1.0f)
val queueInfo = alloc().apply {
sType = VK_STRUCTURE_TYPE_DEVICE_QUEUE_CREATE_INFO
queueCount = 1u
pQueuePriorities = defaultQueuePriority
}
if (presentable) {
val queue = pdevice.presentableQueue
if (queue < 0)
throw RuntimeException("Presentable queue not found")
_queueFamilyIndices.graphics = queue.toUInt()
queueInfo.queueFamilyIndex = _queueFamilyIndices.graphics!!
_poolType = PoolType.GRAPHICS
} else {
// 其他队列类型的处理
}
val queueInfos = allocArray(queueCreateInfos.size) {
val info = queueCreateInfos[idx++]
this.flags = info.flags
this.sType = info.sType
this.flags = info.flags
this.pNext = info.pNext
this.pQueuePriorities = info.pQueuePriorities
this.queueCount = info.queueCount
this.queueFamilyIndex = info.queueFamilyIndex
}
val deviceCreateInfo = alloc().apply {
sType = VK_STRUCTURE_TYPE_DEVICE_CREATE_INFO
queueCreateInfoCount = queueCreateInfos.size.toUInt()
pQueueCreateInfos = queueInfos
pEnabledFeatures = enabledFeatures?.ptr
}
if (enabledExtensions.size > 0) {
deviceCreateInfo.enabledExtensionCount = enabledExtensions.size.toUInt()
deviceCreateInfo.ppEnabledExtensionNames = enabledExtensions.toCStringArray(memScope)
}
if (!VK_CHECK(vkCreateDevice(pdevice.device, deviceCreateInfo.ptr, null, _device.ptr)))
throw RuntimeException("Failed to create _device")
在创建逻辑设备的同时，还需要创建一个命令池和队列。这些资源对于后续的图形渲染和计算任务至关重要。
在Vulkan应用程序中，及时释放不再使用的资源和回收分配的内存是非常重要的。这不仅可以避免内存泄漏，还可以提高应用程序的性能。以下是在Kotlin Native中释放资源和回收内存的示例代码：
// 释放资源和回收内存的代码