交换链重建

介绍

我们现在的应用程序已经成功绘制了一个三角形，但还有一些情况没有正确处理。窗口表面可能会发生变化，导致交换链与其不再兼容。造成这种情况的原因之一是窗口大小的改变。我们必须捕获这些事件并重新创建交换链。

重建交换链

创建一个新的 recreateSwapChain 函数，调用 createSwapChain 和所有依赖于交换链或窗口大小的对象的创建函数。

void recreateSwapChain() {
    device.waitIdle();

    createSwapChain();
    createImageViews();
}

我们首先调用 vkDeviceWaitIdle，因为就像上一章一样，我们不应该触碰可能仍在使用的资源。显然，我们需要重新创建交换链本身。图像视图需要重新创建，因为它们直接基于交换链图像。

为了确保在重新创建这些对象之前清理旧版本，我们应该将一些清理代码移到一个单独的函数中，我们可以从 recreateSwapChain 函数调用它。让我们称之为 cleanupSwapChain：

void cleanupSwapChain() {

}

void recreateSwapChain() {
    device.waitIdle();

    cleanupSwapChain();

    createSwapChain();
    createImageViews();
}

注意，为了简单起见，我们这里不重新创建渲染通道。理论上，交换链图像格式可能在应用程序的生命周期内发生变化，例如，当将窗口从标准范围移动到高动态范围显示器时。这可能需要应用程序重新创建渲染通道，以确保正确反映动态范围之间的变化。

我们将所有作为交换链刷新的一部分重新创建的对象的清理代码从 cleanup 移到 cleanupSwapChain：

void cleanupSwapChain() {
    swapChainImageViews.clear();
    swapChain = nullptr;
}

void cleanup() {
    cleanupSwapChain();

    glfwDestroyWindow(window);
    glfwTerminate();
}

注意，在 chooseSwapExtent 中，我们已经查询了新的窗口分辨率，以确保交换链图像具有（新的）正确大小，所以不需要修改 chooseSwapExtent（记住，我们在创建交换链时已经必须使用 glfwGetFramebufferSize 来获取表面的像素分辨率）。

重建交换链就是这么简单！然而，这种方法的缺点是我们需要在创建新的交换链之前停止所有渲染。可以在旧交换链的图像上的绘制命令仍在进行时创建新的交换链。您需要将旧交换链传递给 VkSwapchainCreateInfoKHR 结构的 oldSwapchain 字段，并在使用完毕后立即销毁旧交换链。

次优或过时的交换链

现在我们只需要弄清楚何时需要重建交换链，并调用我们新的 recreateSwapChain 函数。幸运的是，Vulkan 通常会在呈现期间告诉我们交换链不再足够。 vkAcquireNextImageKHR 和 vkQueuePresentKHR 函数可以返回以下特殊值来表示这一点。

VK_ERROR_OUT_OF_DATE_KHR：交换链与表面不再兼容，不能再用于渲染。通常在窗口调整大小后发生。
VK_SUBOPTIMAL_KHR：交换链仍然可以成功呈现到表面，但表面属性不再完全匹配。

auto [result, imageIndex] = swapChain.acquireNextImage( UINT64_MAX, *presentCompleteSemaphores[currentFrame], nullptr );

if (result == vk::Result::eErrorOutOfDateKHR) {
    recreateSwapChain();
    return;
}
if (result != vk::Result::eSuccess && result != vk::Result::eSuboptimalKHR) {
    throw std::runtime_error("failed to acquire swap chain image!");
}

如果在尝试获取图像时发现交换链已经过时，那么就不可能再向其呈现了。因此，我们应该立即重建交换链，并在下一个 drawFrame 调用中重试。

如果交换链是次优的，您也可以决定这样做，但在这种情况下，我选择继续，因为我们已经获取了一个图像。 VK_SUCCESS 和 VK_SUBOPTIMAL_KHR 都被视为"成功"返回代码。

result = presentQueue.presentKHR( presentInfoKHR );
if (result == vk::Result::eErrorOutOfDateKHR || result == vk::Result::eSuboptimalKHR) {
    framebufferResized = false;
    recreateSwapChain();
} else if (result != vk::Result::eSuccess) {
    throw std::runtime_error("failed to present swap chain image!");
}

currentFrame = (currentFrame + 1) % MAX_FRAMES_IN_FLIGHT;

vkQueuePresentKHR 函数返回相同的值，含义也相同。在这种情况下，如果交换链是次优的，我们也会重建交换链，因为我们希望获得最佳结果。

修复死锁

如果我们现在尝试运行代码，可能会遇到死锁。调试代码，我们发现应用程序到达 vkWaitForFences 但永远不会继续。这是因为当 vkAcquireNextImageKHR 返回 VK_ERROR_OUT_OF_DATE_KHR 时，我们重建交换链然后从 drawFrame 返回。但在此之前，当前帧的栅栏已经被等待并重置。由于我们立即返回，没有提交工作执行，栅栏永远不会被信号通知，导致 vkWaitForFences 永远停止。

幸运的是，有一个简单的修复方法。延迟重置栅栏，直到我们确定会提交工作。因此，如果我们提前返回，栅栏仍然是有信号的，下次我们使用相同的栅栏对象时，vkWaitForFences 不会死锁。

drawFrame 的开头现在应该是这样的：

vkWaitForFences(device, 1, &inFlightFences[currentFrame], VK_TRUE, UINT64_MAX);

uint32_t imageIndex;
VkResult result = vkAcquireNextImageKHR(device, swapChain, UINT64_MAX, imageAvailableSemaphores[currentFrame], VK_NULL_HANDLE, &imageIndex);

if (result == VK_ERROR_OUT_OF_DATE_KHR) {
    recreateSwapChain();
    return;
} else if (result != VK_SUCCESS && result != VK_SUBOPTIMAL_KHR) {
    throw std::runtime_error("failed to acquire swap chain image!");
}

// 只有在提交工作时才重置栅栏
vkResetFences(device, 1, &inFlightFences[currentFrame]);

显式处理调整大小

虽然许多驱动程序和平台在窗口调整大小后自动触发 VK_ERROR_OUT_OF_DATE_KHR，但这并不能保证一定会发生。这就是为什么我们将添加一些额外的代码来显式处理调整大小。首先，添加一个新的成员变量，标记已发生调整大小：

std::vector<vk::raii::Fence> inFlightFences;

bool framebufferResized = false;

然后应该修改 drawFrame 函数，也检查这个标志：

if (result == vk::Result::eErrorOutOfDateKHR || result == vk::Result::eSuboptimalKHR) {
    framebufferResized = false;
    recreateSwapChain();
} else if (result != vk::Result::eSuccess) {
    ...
}

在 vkQueuePresentKHR 之后执行此操作很重要，以确保信号量处于一致状态，否则已发出信号的信号量可能永远不会被正确等待。现在，要实际检测调整大小，我们可以使用 GLFW 框架中的 glfwSetFramebufferSizeCallback 函数来设置回调：

void initWindow() {
    glfwInit();

    glfwWindowHint(GLFW_CLIENT_API, GLFW_NO_API);

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

static void framebufferResizeCallback(GLFWwindow* window, int width, int height) {

}

我们创建一个 static 函数作为回调的原因是因为 GLFW 不知道如何正确调用带有正确 this 指针的成员函数到我们的 HelloTriangleApplication 实例。

然而，我们在回调中确实得到了对 GLFWwindow 的引用，还有另一个 GLFW 函数允许您在其中存储任意指针：glfwSetWindowUserPointer：

window = glfwCreateWindow(WIDTH, HEIGHT, "Vulkan", nullptr, nullptr);
glfwSetWindowUserPointer(window, this);
glfwSetFramebufferSizeCallback(window, framebufferResizeCallback);

现在可以从回调中使用 glfwGetWindowUserPointer 检索此值，以正确设置标志：

static void framebufferResizeCallback(GLFWwindow* window, int width, int height) {
    auto app = reinterpret_cast<HelloTriangleApplication*>(glfwGetWindowUserPointer(window));
    app->framebufferResized = true;
}

现在尝试运行程序并调整窗口大小，看看帧缓冲区是否确实随窗口正确调整大小。

处理最小化

还有一种情况可能导致交换链过时，那就是一种特殊的窗口调整大小：窗口最小化。这种情况特殊，因为它会导致帧缓冲区大小为 0。在本教程中，我们将通过扩展 recreateSwapChain 函数来处理这种情况，暂停直到窗口再次处于前台：

void recreateSwapChain() {
    int width = 0, height = 0;
    glfwGetFramebufferSize(window, &width, &height);
    while (width == 0 || height == 0) {
        glfwGetFramebufferSize(window, &width, &height);
        glfwWaitEvents();
    }

    device.waitIdle();

    ...
}

初始调用 glfwGetFramebufferSize 处理大小已经正确且 glfwWaitEvents 没有等待对象的情况。

恭喜，您现在已经完成了您的第一个行为良好的 Vulkan 程序！在下一章中，我们将摆脱顶点着色器中的硬编码顶点，实际使用顶点缓冲区。

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