Vulkan Tutorial (4) - Draw a triangle - Setup - Base Code
기본 구조
지난 챕터에서 Vulkan 프로젝트를 생성하고, 샘플 코드를 통해서 필요한 구성을 테스트했습니다. 이번 챕터에서는 이 코드로 시작합니다:
#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;
}
먼저 LunarG SDK에 있는 Vulkan 헤더를 include 합니다. 함수나 구조체, 열거형을 제공합니다. 에러 처리를 위해 stdexcept 와 iostream 헤더를 포함합시다. cstdlib는 EXIT_SUCCESS 와 EXIT_FAILURE 매크로를 제공합니다.
프로그램은 Vulkan 오브젝트를 private 클래스 멤버로 저장하고, 각각을 초기화하는 함수를 추가하는 클래스로 래핑됩니다. 이 클래스는 initVulkan에서 호출됩니다. 모든 것이 준비되면, 프레임 렌더링을 시작하는 메인 루프에 진입합니다. mainLoop함수는 창이 닫힐 때까지 반복되는 루프입니다. 창이 닫히고 mainLoop 함수가 반환되면, cleanup 함수에서 사용했던 리소스들을 해제합니다.
실행 중에 치명적인 오류가 발생하면 설명 메세지가 포함된 std::runtime_error 예외가 발생합니다. 이 예외는 main 함수로 전파되고 명령 프롬프트에 프린트됩니다. 다양한 표준 예외 타입을 처리하기 위해, 더 일반적인 std::exception을 사용합니다. 곧 다룰 에러 중에 한가지 예제는, 필수 확장 기능이 지원되지 않는 것입니다.
이 챕터 이후에 나올 모든 챕터들은 initVulkan에서 호출될 새로운 함수를 추가할 것입니다. 그리고 하나 이상의 새로운 Vulkan 오브젝트를 private 클래스 멤버도 추가할 것입니다. 이 멤버들은 cleanup에서 해제되어야 합니다.
자원 관리
malloc으로 할당된 메모리들을 free로 해제해야하는 것처럼, 모든 Vulkan 오브젝트는 더 이상 필요하지 않을 때 명시적으로 파괴되어야 합니다. C++에서는 <memory> 헤더에서 제공하는 RAII나 스마트 포인터를 사용하여 자동으로 메모리를 관리할 수 있습니다. 그러나 이 튜토리얼에서는 Vulkan 오브젝트들의 할당과 해제를 명시적으로 합니다. 결국, 모든 작업에 대해 명시적으로 하는 것이 실수를 피할 수 있는 방법입니다. 또한, 명시적으로 하는 것은 어떤 API를 배우던 간에 좋은 습관이 될 것입니다.
이 튜토리얼을 따라한 후에는, 자동으로 생성자에서 Vulkan 오브젝트를 생성하고 소멸자에서 해제하여 자원을 관리하는 C++ 클래스를 구현할 수 있습니다. 또는 별도로 std::unique_ptr이나 std::shared_ptr을 사용하여 별도로 지우는 기능을 정의할 수도 있습니다. RAII는 거대한 Vulkan 프로그램에서 권장되는 모델이지만, 기능을 배울 때에는 항상 뒤에서 무슨 일이 일어나고 있는지 아는 것이 좋습니다.
Vulkan 오브젝트는 vkCreateXXX같은 이름의 함수로 생성되거나, vkAllocateXXX 등으로 다른 오브젝트를 통해 할당됩니다. 오브젝트가 더 이상 쓰이지 않는 후에는 vkDestroyXXX, vkFreeXXX로 파괴합니다. 이러한 함수의 매개변수는 일반적으로 오브젝트 유형마다 다르지만, 공통적으로 공유하는 매개변수가 있습니다: 바로 pAllocator입니다. 이건 사용자 정의된 메모리 할당자에 대한 콜백을 지정할 수 있는 매개변수입니다. 튜토리얼에서는 이 매개변수를 무시하고 항상 nullptr을 지정할 것입니다.
GLFW 통합
Vulkan은 화면 외 렌더링을 할 때는 윈도우 창이 없어도 완벽하게 돌아가지만, 실제로 무언가를 표시하는 것이 흥미로울 것입니다! 먼저 #include <vulkan/vulkan.h> 줄을 이렇게 바꿉니다.
#define GLFW_INCLUDE_VULKAN
#include <GLFW/glfw3.h>
이런 식으로 GLFW는 자체적으로 정의를 포함하고 Vulkan 헤더를 불러옵니다. initWindow 함수를 추가하고 run에서 다른 것들이 불리기 전에 호출되도록 추가하세요. 이 함수로 GLFW를 초기화하고 창을 만듭니다.
void run() {
initWindow();
initVulkan();
mainLoop();
cleanup();
}
private:
void initWindow() {
}
iniWindow에서 호출되는 첫번째 함수는 GLFW 라이브러리를 초기화하는 glfwInit()이어야 합니다. GLFW는 원래 OpenGL 컨텍스트를 생성하도록 설계되었기 때문에, 후속 호출에서 OpenGL 컨텍스트를 생성하지 않도록 지시해야 합니다:
glfwWindowHint(GLFW_CLIENT_API, GLFW_NO_API);
크기가 조정되는 창을 처리하는 것은 특별히 주의가 필요하므로 나중에 보겠습니다. 지금은 다른 창 힌드 호출을 사용하여 비활성화합니다.
glfwWindowHint(GLFW_RESIZABLE, GLFW_FALSE);
이제 실제 창을 만드는 일이 남았습니다. GLFWWindow* window; private 클래스 멤버를 추가하여 참조를 저장하고 창을 다음과 같이 초기화합니다.
window = glfwCreateWindow(800, 600, "Vulkan", nullptr, nullptr);
처음 세 개의 매개변수는 창의 너비, 높이, 창 제목을 지정합니다. 네번째 매개변수는 창을 열 모니터를 선택적으로 지정할 수 있으며, OpenGL에서만 작동됩니다.
하드코딩된 너비와 높이 숫자 대신 상수를 사용하는 것이 좋습니다. 앞으로 이 값들을 두번 정도 더 참조하게 될 것입니다. HelloTriangleApplication 클래스 정의부 위에 다음 줄을 추가합니다:
const uint32_t WIDTH = 800;
const uint32_t HEIGHT = 600;
그리고 창 생성 호출을 이렇게 대체했습니다.
window = glfwCreateWindow(WIDTH, HEIGHT, "Vulkan", nullptr, nullptr);
initWindow 함수는 이렇게 되어야 합니다:
void initWindow() {
glfwInit();
glfwWindowHint(GLFW_CLIENT_API, GLFW_NO_API);
glfwWindowHint(GLFW_RESIZABLE, GLFW_FALSE);
window = glfwCreateWindow(WIDTH, HEIGHT, "Vulkan", nullptr, nullptr);
}
오류가 발생하거나 창이 닫힐 때까지 어플리케이션이 실행되기 위해, mainLoop에 이벤트 루프를 추가해야 합니다:
void mainLoop() {
while (!glfwWindowShouldClose(window)) {
glfwPollEvents();
}
}
이 코드는 상당히 자명해야 합니다. 루프하면서 사용자가 X 버튼을 누르고 창을 닫는 등의 이벤트를 체크합니다. 또한 나중에 단일 프레임을 렌더링하는 함수를 호출하는 루프이기도 합니다.
창이 닫히면 GLFW를 파괴하고 자원을 정리해야 합니다. 우리의 첫번째 cleanup 코드는 이렇습니다:
void cleanup() {
glfwDestroyWindow(window);
glfwTerminate();
}
지금 프로그램을 실행하면 창을 닫을 때까지 Vulkan이라는 제목이 보이는 창이 표시될 것입니다. 이제 Vulkan 어플리케이션의 골격이 생겼으므로, 첫번째 Vulkan 오브젝트를 만들어봅시다!