bgfx - 跨平台渲染库
项目标题与描述
bgfx是一个跨平台、图形API无关的“自带引擎/框架”风格渲染库。它提供了一套统一的接口，让开发者能够在不同的图形API和平台上使用相同的代码进行渲染，极大地简化了跨平台图形应用的开发流程。
该项目支持多种主流的渲染后端，包括Direct3D 11/12、Metal、OpenGL、Vulkan等，以及从Android到WebGL的广泛平台支持，使其成为游戏开发、实时渲染和图形应用的理想选择。
功能特性
- 跨平台支持：支持Android、iOS、Linux、macOS、Windows等多平台
- 图形API无关：统一接口支持Direct3D、OpenGL、Vulkan、Metal等主流图形API
- 高性能渲染：优化的渲染管线和资源管理机制
- 灵活的集成方式："Bring Your Own Engine/Framework"设计理念
- 丰富的工具链：包含调试工具、性能分析工具等
- 活跃的社区支持：拥有Discord聊天社区和GitHub讨论区
- 完善的文档：提供详细的API参考、示例和构建指南
- 模块化设计：可单独使用或与其他引擎集成
安装指南
系统要求
- 编译器：支持C++11的编译器（GCC、Clang、MSVC等）
- 构建系统：支持GN、CMake、Make等构建系统
- 依赖项：
- 各平台对应的图形API SDK
- 可选：GLM数学库、STB图像库等
构建步骤
-
克隆仓库
git clone https://github.com/bkaradzic/bgfx.git cd bgfx -
生成构建文件
# 使用CMake cmake -B build -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -
编译项目
cmake --build build --config Release -
运行示例
cd build/bin ./example-00-helloworld
平台特定说明
- Windows：需要安装Windows SDK和DirectX SDK
- macOS/iOS：需要Xcode和Metal SDK
- Android：需要Android NDK和SDK
- Linux：需要OpenGL开发包和相应驱动
使用说明
基础初始化
以下是一个简单的bgfx初始化示例：
#include <bgfx/bgfx.h>
#include <bx/bx.h>int main() {// 初始化bgfxbgfx::Init init;init.type = bgfx::RendererType::Count; // 自动选择渲染器init.resolution.width = 1280;init.resolution.height = 720;init.resolution.reset = BGFX_RESET_VSYNC;if (!bgfx::init(init)) {// 处理初始化失败return -1;}// 设置视图bgfx::setViewClear(0, BGFX_CLEAR_COLOR | BGFX_CLEAR_DEPTH, 0x303030ff);bgfx::setViewRect(0, 0, 0, 1280, 720);// 主循环while (!shouldExit()) {// 开始帧bgfx::touch(0);// 渲染代码...// 结束帧bgfx::frame();}// 关闭bgfxbgfx::shutdown();return 0;
}
创建渲染程序
// 顶点着色器
static const char* vsCode = R"(attribute vec3 a_position;attribute vec4 a_color0;varying vec4 v_color0;void main() {gl_Position = vec4(a_position, 1.0);v_color0 = a_color0;}
)";// 片段着色器
static const char* fsCode = R"(varying vec4 v_color0;void main() {gl_FragColor = v_color0;}
)";// 创建着色器程序
bgfx::ShaderHandle vsh = bgfx::createShader(bgfx::makeRef(vsCode, (uint32_t)strlen(vsCode))
);
bgfx::ShaderHandle fsh = bgfx::createShader(bgfx::makeRef(fsCode, (uint32_t)strlen(fsCode))
);
bgfx::ProgramHandle program = bgfx::createProgram(vsh, fsh, true);
渲染几何体
// 定义顶点结构
struct PosColorVertex {float x, y, z;uint32_t abgr;
};// 创建顶点声明
bgfx::VertexLayout layout;
layout.begin().add(bgfx::Attrib::Position, 3, bgfx::AttribType::Float).add(bgfx::Attrib::Color0, 4, bgfx::AttribType::Uint8, true).end();// 创建顶点缓冲区
PosColorVertex vertices[] = {{ -0.5f, -0.5f, 0.0f, 0xff0000ff },{ 0.5f, -0.5f, 0.0f, 0xff00ff00 },{ 0.0f, 0.5f, 0.0f, 0xffff0000 }
};bgfx::VertexBufferHandle vbh = bgfx::createVertexBuffer(bgfx::makeRef(vertices, sizeof(vertices)),layout
);// 渲染循环中
bgfx::setVertexBuffer(0, vbh);
bgfx::setState(BGFX_STATE_DEFAULT);
bgfx::submit(0, program);
纹理使用示例
// 加载纹理
bgfx::TextureHandle texture = bgfx::createTexture2D(256, 256, false, 1,bgfx::TextureFormat::BGRA8,BGFX_TEXTURE_NONE | BGFX_SAMPLER_NONE,nullptr
);// 设置纹理
bgfx::setTexture(0, textureUniform, texture);// 带纹理的着色器
static const char* texturedFsCode = R"(uniform sampler2D s_texColor;varying vec2 v_texcoord0;void main() {gl_FragColor = texture2D(s_texColor, v_texcoord0);}
)";
核心代码
渲染器抽象层
/*** 渲染器抽象基类* 提供统一的渲染接口，具体实现由各平台渲染后端完成*/
class Renderer {
public:virtual ~Renderer() = default;// 初始化渲染器virtual bool init(const Init& init) = 0;// 关闭渲染器virtual void shutdown() = 0;// 重置渲染目标virtual void reset(const Reset& reset) = 0;// 提交渲染命令virtual void submit(ViewId view, ProgramHandle program) = 0;// 设置顶点缓冲区virtual void setVertexBuffer(uint8_t stream,VertexBufferHandle handle,uint32_t startVertex,uint32_t numVertices) = 0;// 设置索引缓冲区virtual void setIndexBuffer(IndexBufferHandle handle,uint32_t firstIndex,uint32_t numIndices) = 0;// 设置渲染状态virtual void setState(uint64_t state, uint32_t rgba = 0) = 0;// 设置纹理virtual void setTexture(uint8_t stage,UniformHandle sampler,TextureHandle texture,uint32_t flags = UINT32_MAX) = 0;
};
资源管理
/*** 资源管理器* 负责管理GPU资源的生命周期*/
class ResourceManager {
public:ResourceManager();~ResourceManager();// 创建顶点缓冲区VertexBufferHandle createVertexBuffer(const Memory* mem,const VertexLayout& layout,uint16_t flags = BGFX_BUFFER_NONE);// 创建索引缓冲区IndexBufferHandle createIndexBuffer(const Memory* mem,uint16_t flags = BGFX_BUFFER_NONE);// 创建纹理TextureHandle createTexture(const Memory* mem,uint64_t flags = BGFX_TEXTURE_NONE,uint8_t skip = 0,TextureInfo* info = nullptr);// 创建着色器程序ProgramHandle createProgram(ShaderHandle vsh,ShaderHandle fsh,bool destroyShaders = false);// 销毁资源void destroy(VertexBufferHandle handle);void destroy(IndexBufferHandle handle);void destroy(TextureHandle handle);void destroy(ProgramHandle handle);private:// 资源映射表typedef bx::HashMap<uint64_t,Resource*,1024,bx::Hash<bx::StringView>> ResourceMap;ResourceMap m_vertexBuffers;ResourceMap m_indexBuffers;ResourceMap m_textures;ResourceMap m_programs;// 内存分配器bx::AllocatorI* m_allocator;
};
统一着色器系统
/*** 统一着色器接口* 支持多种着色器语言和平台*/
class UniformShaderSystem {
public:UniformShaderSystem();// 编译着色器ShaderHandle compileShader(const char* source,ShaderType type,const char* defines = nullptr);// 链接程序ProgramHandle linkProgram(ShaderHandle vertexShader,ShaderHandle fragmentShader);// 设置统一值void setUniform(UniformHandle handle,const void* value,uint16_t num = 1);// 预编译着色器缓存void precompileShaders(const char* shaderPath,const char* outputPath);private:// 着色器编译器class ShaderCompiler {public:enum class Language {GLSL,HLSL,MSL,SPIRV};// 跨平台着色器编译bool compile(Language sourceLang,Language targetLang,const char* source,const char* entryPoint,const char* profile,std::vector<uint8_t>& output);};ShaderCompiler m_compiler;bx::HashMap<uint64_t,ShaderBinary,512,bx::Hash<bx::StringView>> m_shaderCache;
};
渲染命令队列
/*** 渲染命令队列* 实现命令缓冲和延迟执行*/
class RenderCommandQueue {
public:RenderCommandQueue();// 添加命令到队列template<typename Command, typename... Args>void addCommand(Args&&... args);// 执行所有命令void execute();// 清除命令队列void clear();// 等待GPU完成void waitForGPU();private:// 命令基类class CommandBase {public:virtual ~CommandBase() = default;virtual void execute() = 0;};// 具体命令模板template<typename Func>class Command : public CommandBase {public:Command(Func&& func) : m_func(std::forward<Func>(func)) {}void execute() override { m_func(); }private:Func m_func;};// 命令队列bx::RingBuffer<CommandBase*, 4096> m_commands;// 线程同步bx::Mutex m_mutex;bx::ConditionVariable m_condition;
};
多线程渲染
/*** 多线程渲染管理器* 支持并行渲染和资源加载*/
class MultiThreadedRenderer {
public:MultiThreadedRenderer(uint32_t numWorkerThreads = 4);~MultiThreadedRenderer();// 提交渲染任务void submitRenderTask(RenderTask&& task);// 提交资源加载任务void submitResourceTask(ResourceTask&& task);// 等待所有任务完成void waitForTasks();// 获取渲染统计信息const RenderStats& getStats() const;private:// 工作线程class WorkerThread {public:WorkerThread(MultiThreadedRenderer* manager);~WorkerThread();void start();void stop();void addTask(Task&& task);private:void run();MultiThreadedRenderer* m_manager;bx::Thread m_thread;bx::Mutex m_mutex;bx::ConditionVariable m_condition;std::vector<Task> m_tasks;bool m_running;};// 任务队列std::vector<std::unique_ptr<WorkerThread>> m_workers;RenderStats m_stats;// 任务分发uint32_t m_nextWorker;bx::Mutex m_statsMutex;
};
这些核心组件构成了bgfx的渲染系统，提供了从资源管理、着色器编译到多线程渲染的完整解决方案。每个组件都经过精心设计，确保在保持跨平台兼容性的同时提供最佳性能。
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