程序框架

基本结构

我们从本章开始学习使用Vulkan API编写代码，基本的代码框架如下：

#include <vulkan/vulkan.h>

#include <iostream>
#include <stdexcept>
#include <cstdlib>

class HelloTriangleApplication {
public:
    void run() {
        initVulkan();
        mainLoop();
        cleanup();
    }

private:
    void initVulkan() {

    }

    void mainLoop() {

    }

    void cleanup() {

    }
};

int main() {
    HelloTriangleApplication app;

    try {
        app.run();
    } catch (const std::exception& e) {
        std::cerr << e.what() << std::endl;
        return EXIT_FAILURE;
    }

    return EXIT_SUCCESS;
}

我们首先包含Vulkan API的头文件，它为提供了Vulkan API函数、结构体、枚举的声明，stdexcept和iostream头文件用来打印信息和捕获异常，cstdlib头文件用来使用EXITSUCCESS和EXIT_FAILURE宏。

程序被包装为一个类，将Vulkan对象作为类的私有成员。主要步骤：

使用initVulkan函数来初始化Vulkan对象；
初始化完成后，进入mainLoop主循环进行渲染操作；
关闭窗口时，跳出mainLoop循环；
使用cleanup函数清理资源。

如果在程序执行过程中发生错误，会抛出std::runtime_error异常，我们在main函数捕获异常，并将异常信息打印到控制台。为了处理各种异常，我们使用std::exception来捕获异常，一个比较常见的异常就是请求的扩展不支持。

在后续的章节中，我们会逐步添加新对象到这个类中，在initVulkan函数中进行初始化，并在cleanup函数中进行清理。

资源管理

使用malloc分配的内存需调用free释放，同理，创建的Vulkan对象在不需要时也要显式地删除。现代C++可以使用RAll或<memory>提供的智能指针自动进行资源管理，本教程为了让大家更清晰地了解Vulkan对象的创建、删除过程和它们的生命周期，选择手动管理资源。Vulkan的一个核心思想就是明确地定义每个操作以避免错误。

学完本教程后，读者可以将RAII应用到自己的程序中，使用std::shared_ptr实现资源的自动管理，但对于学习而言，最好是能清晰地理解每个细节。

Vulkan对象可以通过类似vkCreateXXX或vkAllocateXXX函数创建。当对象不再使用时，使用vkDestroyXXX或vkFreeXXX函数进行删除。这些函数的参数因不同类型的对象而异，但都有一个pAllocator参数，我们可以通过它来自定义内存分配器的回调函数。但本教程中没有使用它，直接设置为nullptr。

集成GLFW

Vulkan可以在没有窗口的情况下使用，即离屏渲染。一般情况还是需要一个窗口来显示渲染结果。接下来，我们学习窗口的相关操作。

首先替换代码中的#include <vulkan/vulkan.h>为：

#define GLFW_INCLUDE_VULKAN
#include <GLFW/glfw3.h>

上面的代码将GLFW库包含进来，而GLFW库会自动包含Vulkan库头文件。接着添加一个initWindow函数来初始化GLFW，并在run函数中调用它：

void run() {
        initWindow();
        initVulkan();
        mainLoop();
        cleanup();
    }

private:
    void initWindow() {

    }

initWIndow调用了glfwInit来初始化GLFW库，由于GLFW库最初是为OpenGL设计的，所以我们需要显式地设置GLFW，告诉它不要创建OpenGL上下文：

glfwWindowHint(GLFW_CLIENT_API, GLFW_NO_API);

处理窗口大小的变化需要特别小心，我们会在以后介绍它，暂时先禁止改变窗口大小：

glfwWindowHint(GLFW_RESIZABLE, GLFW_FALSE);

接着，添加了一个GLFWwindow* window变量存储创建的窗口句柄：

window =glfwCreateWindow(800, 600, "Vulkan", nullptr, nullptr);

glfwCreateWindow函数的前三个参数指定了窗口的宽度、高度和标题，第四个参数指定在哪个显示器上打开窗口，最后一个参数与OpenGL相关，对vulkan没有意义。

写死窗口大小不是一个好习惯，我们定义了两个常量，方便以后修改：

const int WIDTH = 800;
const int HEIGHT = 600;

现在，initWindow函数变成这样：

void initWindow() {
    glfwInit();

    glfwWindowHint(GLFW_CLIENT_API, GLFW_NO_API);
    glfwWindowHint(GLFW_RESIZABLE, GLFW_FALSE);

    window = glfwCreateWindow(WIDTH, HEIGHT, "Vulkan", nullptr, nullptr);
}

为了确保程序在没有错误或窗口没有关闭的情况下可以一直运行，我们在mainLoop函数中添加下面的事件循环：

void mainLoop() {
    while (!glfwWindowShouldClose(window)) {
        glfwPollEvents();
    }
}

上面的代码循环检查事件，检测是否点击了窗口关闭按钮，如果点击了就结束循环。之后的章节，我们会在这个循环中调用渲染函数来渲染一帧画面。

一旦窗口关闭，就可以结束GLFW，然后在cleanup函数中销毁创建的资源：

void cleanup() {
    glfwDestroyWindow(window);

    glfwTerminate();
}

现在我们就有了一个可以使用Vulkan API的窗口程序框架，下面让我们创建第一个Vulkan对象吧！

本章节代码：C++代码

基本结构​

资源管理​

集成GLFW​

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资源管理

集成GLFW