我们要绘制第一个三角形，首先需要设置它将使用的着色器。对于三角形，我们只需要 2 个着色器，这是渲染 3D 对象的最小值。我们将有一个片段着色器，它只是将片段着色为红色，以及一个形成三角形的顶点着色器。
着色器是用 GLSL 编写的，它是 OpenGL 着色语言。它类似于 C，但有一些小的差异。
顶点着色器将为每个绘制调用中的顶点执行一次函数（在本例中我们将使用 main()，但它可以有其他名称）。顶点着色器的任务是写入 gl_Position 以输出顶点的最终位置，并将更多变量输出到片段着色器。
片段着色器将使用来自顶点着色器的变量，并且对于每个三角形覆盖的像素，它将执行一次。它的任务是输出最终颜色。
我们将向着色器文件夹添加 2 个新文件。 triangle.frag 和 triangle.vert
顶点着色器
让我们打开 triangle.vert 并编写着色器
//we will be using glsl version 4.5 syntax
#version 450
void main()
{
//const array of positions for the triangle
const vec3 positions[3] = vec3[3](
vec3(1.f,1.f, 0.0f),
vec3(-1.f,1.f, 0.0f),
vec3(0.f,-1.f, 0.0f)
);
//output the position of each vertex
gl_Position = vec4(positions[gl_VertexIndex], 1.0f);
}
在我们的第一个顶点着色器中，我们创建了一个由 3 个 vec3 组成的常量数组，这将是三角形每个顶点的位置。
然后我们必须写入 gl_Position 以告诉 GPU 顶点的位置。这是顶点着色器工作的必要条件。在这里，我们将使用 gl_VertexIndex 访问我们的位置数组，gl_VertexIndex 是正在执行此着色器的顶点的编号。然后我们将其转换为 vec4，因为这是 gl_Position 所期望的。
片段着色器
//glsl version 4.5
#version 450
//output write
layout (location = 0) out vec4 outFragColor;
void main()
{
//return red
outFragColor = vec4(1.f,0.f,0.f,1.0f);
}
我们的片段着色器甚至更简单。我们将只返回硬编码的红色。
输出行非常重要
layout (location = 0) out vec4 outFragColor;
在这里，我们声明了片段着色器输出的变量。我们声明我们将在位置 0 输出一个 vec4。如果我们同时写入多个图像，例如来自 GBuffer，我们将有更多输出变量，但在这种情况下，一个就足够了。
编译着色器。
如果着色器位于正确的文件夹 project/shaders 中，它们将被 CMake 检测到。重新生成 Cmake visual studio 项目，它们应该被检测到。检查生成的 visual studio 解决方案上的“Shaders”项目，新的 2 个文件应该在那里。如果您重建 Shaders 项目，则应该编译着色器。在构建输出中，如果发生错误，它将给出错误。
如果您查看根项目文件夹下的 CMakeLists.txt，您将看到它正在创建一个自定义的 Shader 目标，该目标通过抓取 shaders/ 文件夹中所有以 *.frag 和 *.vert 结尾的文件来构建。我建议您阅读该部分。它已被注释，解释了它的工作原理。
Vulkan 着色器工作流程
Vulkan 不直接理解 GLSL，它理解 SPIRV。 SPIRV 是 Vulkan 的着色器字节码。将 SPIRV 视为 GLSL 的二进制优化版本。
我们需要将我们刚刚编写的 GLSL 转换为 spirv，以便 Vulkan 可以理解它。这就是我们上面所做的，结果是一些 .spv 文件，我们可以将其加载到 Vulkan 上。
Vulkan SDK 附带了 glslang 着色器编译器的内置版本，我们在这里使用它来离线编译着色器。可以使用相同的编译器作为库，并在您的游戏引擎中即时编译 GLSL 着色器，但我们目前不打算这样做。
在代码中加载着色器
现在我们有了 .spv 文件，我们可以尝试加载它们。
在 Vulkan 中，加载的着色器存储在 VkShaderModule 中。您可以将多个 VkShaderModule 与多个管线一起使用和组合，因此我们将首先创建一个“load_module()”函数，该函数将加载 SPIRV 文件并将其编译为 VkShaderModule
让我们首先向我们的 VulkanEngine 类添加一个新函数
//loads a shader module from a spir-v file. Returns false if it errors
bool load_shader_module(const char* filePath, VkShaderModule* outShaderModule);
并开始其实现
bool VulkanEngine::load_shader_module(const char* filePath, VkShaderModule* outShaderModule)
{
return false;
}
我们将使用来自 Cpp 的标准文件输出。确保将 <fstream> 添加到 vk_engine.cpp 中的包含列表。
我们在 load_shader_module 函数中要做的第一件事是打开文件
bool VulkanEngine::load_shader_module(const char* filePath, VkShaderModule* outShaderModule)
{
//open the file. With cursor at the end
std::ifstream file(filePath, std::ios::ate | std::ios::binary);
if (!file.is_open()) {
return false;
}
}
我们将使用标志 std::ios::binary 以二进制模式打开流，并使用 std::ios::ate 将流光标放在末尾
在 cpp 中，文件操作是在流上完成的，它有一个我们将必须使用的光标。因为光标现在位于文件末尾，我们可以使用它来了解文件有多大，创建一个足够大的 std::vector<uint32_t> 来容纳整个着色器文件，然后将整个文件复制到向量中
//find what the size of the file is by looking up the location of the cursor
//because the cursor is at the end, it gives the size directly in bytes
size_t fileSize = (size_t)file.tellg();
//spirv expects the buffer to be on uint32, so make sure to reserve an int vector big enough for the entire file
std::vector<uint32_t> buffer(fileSize / sizeof(uint32_t));
//put file cursor at beginning
file.seekg(0);
//load the entire file into the buffer
file.read((char*)buffer.data(), fileSize);
//now that the file is loaded into the buffer, we can close it
file.close();
有了这个，我们现在已经将整个着色器文件加载到 buffer std 向量中，并且可以将其加载到 Vulkan 上。
//create a new shader module, using the buffer we loaded
VkShaderModuleCreateInfo createInfo = {};
createInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_SHADER_MODULE_CREATE_INFO;
createInfo.pNext = nullptr;
//codeSize has to be in bytes, so multiply the ints in the buffer by size of int to know the real size of the buffer
createInfo.codeSize = buffer.size() * sizeof(uint32_t);
createInfo.pCode = buffer.data();
//check that the creation goes well.
VkShaderModule shaderModule;
if (vkCreateShaderModule(_device, &createInfo, nullptr, &shaderModule) != VK_SUCCESS) {
return false;
}
*outShaderModule = shaderModule;
return true;
在着色器中出现错误是很常见的，这会导致 vkCreateShaderModule 失败，因此我们在此处不会使用 VK_CHECK 宏。
创建 VkShaderModule 非常简单，我们只需要使用典型的 Vulkan sType 和 pnext 样板填充创建信息，然后将代码指针设置为我们存储文件的向量。然后我们只需调用该函数即可获得结果。
在初始化时加载着色器。
我们将向 VulkanEngine 类添加另一个 init_ 函数 init_pipelines()，我们将在其中初始化我们要渲染的对象的管线。我们尚不打算编写管线，但我们将尝试加载 SPIRV 着色器以查看一切是否顺利。
也将其添加到类中的其他 init_ 声明中
void VulkanEngine::init_pipelines(){
VkShaderModule triangleFragShader;
if (!load_shader_module("../../shaders/triangle.frag.spv", &triangleFragShader))
{
std::cout << "Error when building the triangle fragment shader module" << std::endl;
}
else {
std::cout << "Triangle fragment shader successfully loaded" << std::endl;
}
VkShaderModule triangleVertexShader;
if (!load_shader_module("../../shaders/triangle.vert.spv", &triangleVertexShader))
{
std::cout << "Error when building the triangle vertex shader module" << std::endl;
}
else {
std::cout << "Triangle vertex shader successfully loaded" << std::endl;
}
}
让我们使用相对路径加载两个着色器模块。很容易使其无法正常工作，因此我们将打印到控制台以查看着色器是否已加载。
剩下的唯一事情是从我们的主 init() 函数调用 init_pipelines() 函数。我们可以在我们想要的任何时间点调用它，只要它在 init_vulkan() 之后，但我们只会将其添加到末尾。
void VulkanEngine::init()
{
// ... other stuff ...
init_pipelines();
//everything went fine
_isInitialized = true;
}
如果您此时运行代码，您应该会在控制台窗口中看到“successfully loaded”输出。
下一步：设置渲染管线