Очередь представления в GLFW

Продолжим работу с приложением на GLFW из прошлой темы и рассмотрим получение в нем очереди представления:

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

#include <iostream>
#include <stdexcept>
#include <vector>
#include <cstring>
#include <cstdlib>
#include <set>

const uint32_t WIDTH = 300;
const uint32_t HEIGHT = 250;

// структура для хранения индексов семейств очередей
struct QueueFamilyIndices {
    uint32_t graphicsFamilyIndex;
    uint32_t presentFamilyIndex;

    VkBool32 graphicsSupport;
    VkBool32 presentSupport;

    bool isComplete() {
        return graphicsSupport && presentSupport;
    }
};

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

private:
    GLFWwindow* window;

    VkInstance instance;
    VkSurfaceKHR surface;       // поверхность рисования

    // физическое устройство
    VkPhysicalDevice physicalDevice = VK_NULL_HANDLE;
    // логическре устройство
    VkDevice device;

    VkQueue graphicsQueue;  // графическая очередь
    VkQueue presentQueue;   // очередь представления

    // создаем окно
    void initWindow() {
        glfwInit();

        glfwWindowHint(GLFW_CLIENT_API, GLFW_NO_API);
        glfwWindowHint(GLFW_RESIZABLE, GLFW_FALSE);
        window = glfwCreateWindow(WIDTH, HEIGHT, "METANIT.COM", nullptr, nullptr);
    }

    // инициализация всех аспектов Vulkan
    void initVulkan() {
        createInstance();           // создание VkInstance
        createSurface();            // создание поверхности рисования
        selectPhysicalDevice();     // выбор физического устройства
        createLogicalDevice();      // создание логического устройства
    }

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

    void cleanup() {
        // удаляем логическое устройство
        vkDestroyDevice(device, nullptr);
        // удаляем поверхность
        vkDestroySurfaceKHR(instance, surface, nullptr);
        // удаляем объект VkInstance
        vkDestroyInstance(instance, nullptr);

        glfwDestroyWindow(window);
        glfwTerminate();
    }

    // создание VkInstance
    void createInstance() {

        VkInstanceCreateInfo createInfo{};
        createInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_INSTANCE_CREATE_INFO;

        uint32_t glfwExtensionCount = 0;
        const char** glfwExtensions;
        // получаем расширения для GLFW
        glfwExtensions = glfwGetRequiredInstanceExtensions(&glfwExtensionCount);
        // устанавливаем расширения для VkInstance
        createInfo.enabledExtensionCount = glfwExtensionCount;
        createInfo.ppEnabledExtensionNames = glfwExtensions;

        if (vkCreateInstance(&createInfo, nullptr, &instance) != VK_SUCCESS) {
            throw std::runtime_error("Не удалось создать VkInstance!");
        }
    }

    // создаем поверхность
    void createSurface() {
        if (glfwCreateWindowSurface(instance, window, nullptr, &surface) != VK_SUCCESS) {
            throw std::runtime_error("Не удалось создать поверхность для рисования!");
        }
    }

    // выбираем физическое устройство
    void selectPhysicalDevice() {
        uint32_t deviceCount = 0;
        vkEnumeratePhysicalDevices(instance, &deviceCount, nullptr);

        if (deviceCount == 0) {
            throw std::runtime_error("Подходящее устройство GPU отсутствует!");
        }

        std::vector<VkPhysicalDevice> devices(deviceCount);
        vkEnumeratePhysicalDevices(instance, &deviceCount, devices.data());

        // выбираем первое подходящее устройство
        for (const auto& device : devices) {
            if (isDeviceSuitable(device)) {
                physicalDevice = device;
                break;
            }
        }

        if (physicalDevice == VK_NULL_HANDLE) {
            throw std::runtime_error("Подходящее устройство GPU отсутствует!");
        }
    }

    // создание логического устройства
    void createLogicalDevice() {
        // получаем обе очереди
        QueueFamilyIndices indices = findQueueFamilies(physicalDevice);

        std::vector<VkDeviceQueueCreateInfo> queueCreateInfos;
        // набор для индексов семейств очередей, если они совпадают, то остается только один индекс
        std::set<uint32_t> uniqueQueueFamilies = {
            indices.graphicsFamilyIndex,
            indices.presentFamilyIndex
        };

        float queuePriority = 1.0f;
        // проходим по всем индексам семейств очередей и создаем для каждого индекса структуру VkDeviceQueueCreateInfo
        for (uint32_t queueFamily : uniqueQueueFamilies) {
            VkDeviceQueueCreateInfo queueCreateInfo{};
            queueCreateInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_DEVICE_QUEUE_CREATE_INFO;
            queueCreateInfo.queueFamilyIndex = queueFamily;
            queueCreateInfo.queueCount = 1;
            queueCreateInfo.pQueuePriorities = &queuePriority;
            queueCreateInfos.push_back(queueCreateInfo);
        }

        VkDeviceCreateInfo createInfo{};
        createInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_DEVICE_CREATE_INFO;

        // устанавливаем обе очереди для создания устройства
        createInfo.queueCreateInfoCount = static_cast<uint32_t>(queueCreateInfos.size());
        createInfo.pQueueCreateInfos = queueCreateInfos.data();
        createInfo.enabledExtensionCount = 0;

        // создаем логическое устройство
        if (vkCreateDevice(physicalDevice, &createInfo, nullptr, &device) != VK_SUCCESS) {
            throw std::runtime_error("Не удалось создать логическое устройство!");
        }

        // создаем графическую очередь
        vkGetDeviceQueue(device, indices.graphicsFamilyIndex, 0, &graphicsQueue);
        // создаем очередь представления
        vkGetDeviceQueue(device, indices.presentFamilyIndex, 0, &presentQueue);
    }

   // проверка, является ли устройство подходящим
    bool isDeviceSuitable(VkPhysicalDevice device) {
        QueueFamilyIndices indices = findQueueFamilies(device);
        // считаем устройство подходящим, если есть поддержка обеих очередей
        return indices.isComplete();
    }
    // получаем индексы семейства очередей
    QueueFamilyIndices findQueueFamilies(VkPhysicalDevice device) {
        QueueFamilyIndices indices;

        uint32_t queueFamilyCount = 0;
        vkGetPhysicalDeviceQueueFamilyProperties(device, &queueFamilyCount, nullptr);

        std::vector<VkQueueFamilyProperties> queueFamilies(queueFamilyCount);
        vkGetPhysicalDeviceQueueFamilyProperties(device, &queueFamilyCount, queueFamilies.data());

        int i = 0;
        // проходим по всем очередям
        for (const auto& queueFamily : queueFamilies) {
            // получаем индекс семейства с графической очередью
            if (queueFamily.queueFlags & VK_QUEUE_GRAPHICS_BIT) {
                indices.graphicsFamilyIndex = i;
                indices.graphicsSupport = true;
            }
            // смотрим, поддерживается ли очередь представления
            vkGetPhysicalDeviceSurfaceSupportKHR(device, i, surface, &indices.presentSupport);
            if (indices.presentSupport)  indices.presentFamilyIndex = i;
            if (indices.isComplete())  break; // если обе очереди установлены
            i++;
        }
        return indices;
    }
};

int main() {
    HelloApplication app;

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

    return EXIT_SUCCESS;
}

Рассмотрим основные моменты, связанные с получением очереди представления. Прежде всего определяем структуру для хранения обоих индексов - индексов семейства очереди представления и семейства графической очереди (хотя, как правило, эти индексы совпадают, но ориентируемся на худший вариант):

struct QueueFamilyIndices {
    uint32_t graphicsFamilyIndex;
    uint32_t presentFamilyIndex;

    VkBool32 graphicsSupport;
    VkBool32 presentSupport;

    bool isComplete() {
        return graphicsSupport && presentSupport;
    }
};

В нашем случае устройство должно поддерживать и графическую очередь, и очередь представления. А с помощью функции isComplete() мы сможем узнать, есть ли поддержка обоих очередей.

В основном классе программы для хранения очереди представления определена отдельная переменная:

VkQueue presentQueue;

В функции findQueueFamilies() формируем структуру QueueFamilyIndices, получая индексы для семейств обеих очередей:

for (const auto& queueFamily : queueFamilies) {
    // получаем индекс семейства с графической очередью
    if (queueFamily.queueFlags & VK_QUEUE_GRAPHICS_BIT) {
        indices.graphicsFamilyIndex = i;
        indices.graphicsSupport = true;
    }
    // смотрим, поддерживается ли очередь представления
    vkGetPhysicalDeviceSurfaceSupportKHR(device, i, surface, &indices.presentSupport);
    if (indices.presentSupport)  indices.presentFamilyIndex = i;
    if (indices.isComplete())  break; // если обе очереди установлены
    i++;
}

Для выявления поддержки очереди представления здесь применяется функция vkGetPhysicalDeviceSurfaceSupportKHR()

В функции selectPhysicalDevice() при выборе физического устройства выбираем первое попавшееся устройство, если оно поддерживает обе очереди.

В функции createLogicalDevice() при создании логического устройства получаем индексы семейств обоих очередей и определяем множество из них:

std::set<uint32_t> uniqueQueueFamilies = {
    indices.graphicsFamilyIndex,
    indices.presentFamilyIndex
};

Благодаря этому, если оба индекса совпадают (что часто и происходит), то в наборе будет только один индекс.

Затем проходим по этому набору и для каждого индекса создаем структуру VkDeviceQueueCreateInfo

std::vector<VkDeviceQueueCreateInfo> queueCreateInfos;

for (uint32_t queueFamily : uniqueQueueFamilies) {
    VkDeviceQueueCreateInfo queueCreateInfo{};
    queueCreateInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_DEVICE_QUEUE_CREATE_INFO;
    queueCreateInfo.queueFamilyIndex = queueFamily;
    queueCreateInfo.queueCount = 1;
    queueCreateInfo.pQueuePriorities = &queuePriority;
    queueCreateInfos.push_back(queueCreateInfo);
}

В конце создаем обе очереди:

vkGetDeviceQueue(device, indices.graphicsFamilyIndex, 0, &graphicsQueue);
vkGetDeviceQueue(device, indices.presentFamilyIndex, 0, &presentQueue);