OpenGL 如何填充缓冲区并将它们读回？答案

【问题标题】：How does OpenGL fill buffers and read them back?OpenGL 如何填充缓冲区并将它们读回？
【发布时间】：2016-01-08 14:55:36
【问题描述】：

我使用带有一堆 GLfloat 的 OpenGL 缓冲区作为顶点缓冲区，一切都很好。 GLfloats 的格式为[x1, y1, z1, x2, y2, z2, ...]。

但是，在关注this tutorial 时，它告诉我改用glm::vec3：

glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, vertices.size() * sizeof(GLfloat), &vertices[0], GL_STATIC_DRAW);

glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, vertices.size() * sizeof(glm::vec3), &vertices[0], GL_STATIC_DRAW);

现在这段代码是有效的，我想知道 OpenGL 怎么知道如何用 glm::vec3 而不是 GLfloats 填充缓冲区。然后我想知道，当我从缓冲区读回数据时，使用：

std::vector<glm::vec3> data;
glGetBufferSubData(mTarget, offset, vertexCount * sizeof(glm::vec3), &data[0]);`

这会产生一堆 glm::vec3 吗？所以问题是，OpenGL 如何用glm::vec3 填充缓冲区，并且（如果是，如何）读回它？

【问题讨论】：

标签： c++ opengl buffer glm-math

【解决方案1】：

根据OpenGL's documentation，glBufferData()需要一个指向data的指针（即一个数组，即顶点的坐标）。

我们先来看看glm::vec3的实现。

如果您查看 glm's Github repo，您会发现，取决于您的编译标志，glm::vec3 是 typedef of highp_vec3，这是 typedef of tvec3<float, highp>。

tvec3 在type_vec3.hpp 中声明（包含在vec3.hpp 中），类（模板）方法在type_vec3.inl 中定义。

特别是operator[]'s definition 是：

template <typename T, precision P>
GLM_FUNC_QUALIFIER T & tvec3<T, P>::operator[](typename tvec3<T, P>::length_type i)
{
    assert(i >= 0 && static_cast<detail::component_count_t>(i) < detail::component_count(*this));
    return (&x)[i];
}

鉴于那段代码，人们会假设x 是包含glm::vec3 坐标的“数组”的第一个元素。然而，当我们回到type_vec3.h 时，我们发现：

union { T x, r, s; };
union { T y, g, t; };
union { T z, b, p; };

所以x、y 和z 是独立的属性。但是感谢how class/struct members are laid out，它们可以被视为一个从&x开始的单个数组。

我们现在知道，glm::vec3（实际上是tvec3）以连续的方式存储坐标。但它是否也存储其他属性？

好吧，我们可以继续深入代码，或者用一个简单的程序给我们答案：

#include <iostream>
#include <ios>

#include <glm/vec3.hpp>

int main()
{
    const glm::vec3 v;

    const size_t sizeof_v   = sizeof(v);
    const size_t sizeof_xyz = sizeof(v.x) + sizeof(v.y) + sizeof(v.z);

    std::cout << "sizeof(v)  : " << sizeof_v   << std::endl;
    std::cout << "sizeof(xyz): " << sizeof_xyz << std::endl;

    std::cout << "sizeof(v) == sizeof(xyz) : " << std::boolalpha << (sizeof_v == sizeof_xyz) << std::endl;
}

在我的机器上打印：

sizeof(v)  : 12
sizeof(xyz): 12
sizeof(v) == sizeof(xyz) : true

因此，glm::vec3 仅存储(x, y, z) 坐标。

现在，如果我们创建一个std::vector<glm::vec3> vertices;，可以肯定地说&vertices[0]（在C++11 中为vertices.data()）指向的数据的布局是：

vertices == [vertice1 vertice2 ...]
         == [vertice1.x vertice1.y vertice1.z vertice2.x vertice2.y vertice2.z ...]

回到最初的问题——glBufferData() 的要求：当你传递&vertices[0] 时，你实际上传递了data 的地址（即指针），正如glBufferData() 所期望的那样。同样的逻辑也适用于glGetBufferSubData()。

【讨论】：

太棒了！这很有帮助。作为奖励，您可以将“任何东西”传递给 OpenGL 缓冲区吗？说一个类的实例数组。我猜当你读回数据时，它不太工作，或者会吗？
这取决于您 binding 的 GL 对象。但根据我的经验，如果你想上传顶点，你将不得不使用教程中提到的方法（即传递一个原始数组或 glm::vec3 等......基本上，x, y, z 的连续结构因此，如果您创建一个自定义类，该类的 only x, y, z 定义类似于 glm（或大小为 3 的数组），您应该可以传递一个包含其数量的向量实例。
@fordcars：嗯，GL 缓冲区对象只是具有指定大小的连续内存区域。所以你可以把你喜欢的东西放在那里，也可以读回来。但是，如果您打算将缓冲区用作 OpenGL 本身的输入，则需要根据您使用的缓冲区类型来计算一些限制。顶点属性可以是某些数据类型的 1 到 4 维向量，并且顶点数组需要以连续元素之间的恒定偏移量进行布局。将对象的实例放在那里可能会起作用，但您可能会浪费一些内存。

【解决方案2】：

glm::vec3 只是结构中的三个浮点数。因此，将 glm::vec3 的地址传递给 gl 函数实际上与将地址传递给浮点数组的第一个元素相同。 GLfloat 只是 float btw 的 typedef。

同样的原则也适用于从 gl 读取数据。内存中glm::vec3的x个元素数组等价于3x个元素的GLfloat(float)数组。

【讨论】：