OpenGL游戏引擎

Question

我正在为娱乐制作一个C++游戏引擎，并使用OpenGL渲染我的东西。我制作了一个批量渲染器，它可以用300 FPS (无纹理)渲染50K的精灵。我使用300 FPS运行的旧设置如下：

我有一个名为Renderable2D的类，它包含所有内容：

class Renderable2D
{
protected:
    vec3f m_Position;
    vec2f m_Size;
    vec4f m_Color;
    const Texture2D * m_Texture;
    std::vector<vec2f> m_TexCoords;

protected:
    Renderable2D() { }

public:
    Renderable2D(vec3f position, vec2f size, vec4f color)
        : m_Position(position), m_Size(size), m_Color(color), m_Texture(nullptr)
    {
        m_TexCoords.push_back(vec2f(0, 0));
        m_TexCoords.push_back(vec2f(0, 1));
        m_TexCoords.push_back(vec2f(1, 1));
        m_TexCoords.push_back(vec2f(1, 0));
    }

    virtual ~Renderable2D()
    { }

    inline virtual void Submit(Renderer2D * renderer) const
    {
        renderer->Submit(*this);
    }

    inline const vec3f& GetPosition() const { return m_Position; }
    inline const vec2f& GetSize() const { return m_Size; }
    inline const vec4f& GetColor() const { return m_Color; }
    inline const std::vector<vec2f>& GetTexCoords() const { return m_TexCoords; }

    inline const GLuint GetTextureID() const { return (m_Texture == nullptr ? 0 : m_Texture->GetTextureID()); }
};

基本上，这是一个包含所有内容的类:纹理坐标(如果有)、颜色、位置和大小。我的批处理呈现器有一种方法可以根据这个类绘制任何Renderable2D：

void BatchRenderer::Submit(const Renderable2D& renderable)
{
    const vec3f& position = renderable.GetPosition();
    const vec2f& size = renderable.GetSize();
    const unsigned int color = renderable.GetColor();
    const std::vector<vec2f>& texCoords = renderable.GetTexCoords();
    const GLuint tid = renderable.GetTextureID();

    float ts = 0.0f;
    if (tid > 0)
    {
        bool found = false;
        for (unsigned int i = 0; i < m_TextureSlots.size(); i++)
        {
            if (m_TextureSlots[i] == tid)
            {
                ts = (float)(i + 1);
                found = true;
                break;
            }
        }
        if (!found)
        {
            if (m_TextureSlots.size() >= 32)
            {
                End();
                Flush();
                Begin();
            }

        m_TextureSlots.push_back(tid);
        ts = (float)(m_TextureSlots.size());
        }
    }

    Maths::vec3f _tpos = *m_TransformationBack * position;

    m_Buffer->Position = _tpos;
    m_Buffer->TexCoord = texCoords[0];
    m_Buffer->TexID = ts;
    m_Buffer->Color = color;
    m_Buffer++;

    _tpos.y += size.y;

    m_Buffer->Position = _tpos;
    m_Buffer->TexCoord = texCoords[1];
    m_Buffer->TexID = ts;
    m_Buffer->Color = color;
    m_Buffer++;

    _tpos.x += size.x;

    m_Buffer->Position = _tpos;
    m_Buffer->TexCoord = texCoords[2];
    m_Buffer->TexID = ts;
    m_Buffer->Color = color;
    m_Buffer++;

    _tpos.y -= size.y;

    m_Buffer->Position = _tpos;
    m_Buffer->TexCoord = texCoords[3];
    m_Buffer->TexID = ts;
    m_Buffer->Color = color;
    m_Buffer++;

    m_IndexCount += 6;
}

我想让它变得更好、更快，所以我为renderable2D创建了子类。Renderable2D只有它的位置和大小。Rectangle (从Renderable2D遗传而来)也有颜色，雪碧也有纹理和纹理。我认为这是一个更多的分类，并使一个简单的彩色矩形重量较轻(没有纹理和弦)。然后，我重写了Renderable2D的矩形和精灵的S提交方法，并为我的渲染器创建了(我认为是)优化的提交方法。我保留了原来的提交方法，但是重载了该方法，所以我有：

void BatchRenderer::Submit(const vec2f& position, const vec2f& size, unsinged int color);
void BatchRenderer::Submit(const vec2f& position, const vec2f& size, GLuint textureID, const std::vector<vec2f>& textureCoords);

通过这种方式，我不需要为m_Buffer分配所有东西，我可以消除if语句(if (tid > 0))，因为现在我知道可渲染何时使用纹理。我认为这会加快代码的速度，但它将其速度降低到了大约一半(对于未优化和“优化”的代码，测试条件是一样的)。为什么这个重构(我认为应该加速代码)减慢了它的速度？少分配，少一个if语句，更小的数据结构。

• m_Buffer：它实际上是一个顶点缓冲区对象，命名简单，因为它不仅存储顶点，而且还存储颜色、纹理坐标和纹理ID。Submit方法基本上将映射的数据写入此缓冲区。
• ts：它代表纹理槽，是的，这是一个非常糟糕的命名，我应该重命名它。它是一个浮点数，因为OpenGL实际上更喜欢浮动缓冲区中的浮点数，而不是整数。
• m_IndexCount：索引缓冲区的大小。(顶点索引)
• Renderable2D：我有一个提交方法，它只是将自己传递给呈现器。是故意虚拟的。你不能直接把精灵送到渲染器上，因为有Rendereable2Ds叫Groups，他们凌驾于Submit方法之上，而是把他们的孩子送去。
• m_Texture：Renderable2D现在将其设置为nullptr。有一个名为Sprite的子类，它基本上是一个构造函数，它将纹理设置为传递的参数。我的计划是把Renderable2D从它不需要的东西中清理出来，比如纹理，因为雪碧真的需要它。

Answer 1

我会做一些不同的事情，再加上一些更广泛的建议：

• 在我看来，Renderable2D代表的是一个精灵，每个精灵都是四边形的。在这种情况下，您实际上不需要可变数量的纹理坐标，而是只需要4。在这种情况下，不需要使用std::vector并强制进行堆分配。如果您开放使用vec2f或std::array，只需使用C++11的普通数组即可。
• 当方法直接定义在头文件中的类主体中时，不需要添加inline。这不符合实际目的，只会使代码更加冗长。
• 总是喜欢C++风格的类型。如果您尝试一些不安全的强制转换，static_cast和朋友将提供更好的编译器诊断。

两种个人风格：

• 使用PascalCase命名用户定义的类型(就像您已经做过的那样)和用camelCase命名变量和函数是一种常见的约定，以区分这两种情况。实际上，这样做的目的是将任何可以在camelCase中获取其内存地址的名称命名，并为类型保留第一个大写字母。
• 我发现最好先将类的公共接口放在头文件中，以便给予它更多的强调。这通常是您和您的代码用户将更经常看到的部分。受保护和私有是实现的细节，所以不需要那么突出。

Answer 2

我同意“魅力”的建议。我也有几个问题要问。

命名

Submit()方法的目的是什么？它提交了什么？(例如，我没有看到对OpenGL的任何调用来提交顶点属性数据。)此外，它似乎更新了内部指针m_Buffer的值。它是什么缓冲器？它的名称应反映它所代表的内容。是顶点数据吗？如果是这样的话，将其命名为m_VertexBuffer或m_SpriteBuffer或任何合适的名称。

类型

在Submit()方法中，ts的目的是什么？它是一个float，但最终将mBuffer->TexId分配给ts的值。但是纹理ID是GLuints。而且，它似乎是纹理槽数组中的索引，而不是OpenGL所知道的实际纹理ID。如果它实际上不是glGenTextures()返回的ID或其他类似的ID，我不会将它命名为TexID。也许是TextureIndex？它不太可能是float，所以让ts成为正确的类型，不管它是GLuint还是unsigned int。

重复

您有几乎相同的代码编写了4次：

m_Buffer->Position = _tpos;
m_Buffer->TexCoord = texCoords[0];
m_Buffer->TexID = ts;
m_Buffer->Color = color;
m_Buffer++;

为什么不把它变成一个函数，用适当的参数调用它4次，而不是用手写4次呢？

Miscellaneous

Submit()的最后一行是做什么的？

m_IndexCount += 6;

上面的代码似乎正在向m_Buffers列表中添加4个条目。为什么指数会增加6？它的目的是什么？

在Renderable2D中，您有一个传递Renderer2D的Submit()方法。它只是简单地调用renderer->Submit(*this);。这似乎是一种毫无意义的方法。为什么调用方不直接调用renderer->Submit(*renderable);并保存1步呢？

存储器

如何设置Renderable2D::m_Texture？我知道如何获得它，但是它没有在构造函数中设置，它是protected，并且没有访问器来设置它。(它也从未被释放过，如果另一个对象拥有它，这可能是可以的。)如果是这样的话，如果您使用的是std::shared_ptr，则可以考虑使用C++11。)