Question

我正在使用Apple的新Metal框架编写iOS应用程序。我有一个Matrix4对象数组（参见Ray Wenderlich's tutorial），我需要通过MTLDevice.newBufferWithLength（）方法传入着色器。 Matrix4对象正在利用Apple的GLKit（它包含一个GLKMatrix4对象）。

我正在利用GPU调用来实现实例化。

我稍后会将其更改为一个结构，其中包含每个实例的更多数据（仅限于Matrix4对象。

如何有效地将[Matrix4]对象数组复制到此缓冲区中？
有更好的方法吗？同样，我将扩展它以使用未来更多数据的结构。

以下是我的代码的一部分：

let sizeofMatrix4 = sizeof(Float) * Matrix4.numberofElements()

// This returns an array of [Matrix4] objects.
let boxArray = createBoxArray(parentModelViewMatrix)

let sizeOfUniformBuffer = boxArray.count * sizeOfMatrix4
var uniformBuffer = device.newBufferWithLength(sizeofUniformBuffer, options: .CPUCacheModeDefaultCache)
let bufferPointer = uniformBuffer?.contents()

// Ouch - way too slow.  How can I optimize?
for i in 0..<boxArray.count
{
    memcpy(bufferPointer! + (i * sizeOfMatrix4), boxArray[i].raw(), sizeOfMatrix4)
}

renderEncoder.setVertexBuffer(uniformBuffer, offset: 0, atIndex: 2)

注意： boxArray [i] .raw（）方法在Objective-C代码中定义为：

- (void *)raw {
    return glkMatrix.m;
}

你可以看到我循环遍历每个数组对象，然后执行memcpy。我这样做是因为我遇到了将数组视为连续内存集的问题。

谢谢！

Answer 1

Swift数组被认为是连续的内存，但你需要确保它真的是一个Swift数组而不是秘密的NSArray。如果您想完全确定，请使用ContiguousArray。这将确保连续的内存，即使其中的对象可以桥接到ObjC。如果您想要更好地控制内存，请查看ManagedBuffer。

这样，您应该使用newBufferWithBytesNoCopy(length:options:deallocator)在现有内存周围创建一个MTL缓冲区。

Answer 2

我使用一系列粒子将其传递给计算着色器。

简而言之，我定义了一些常量并声明了一些可变指针和一个可变缓冲区指针：

let particleCount: Int = 1048576
var particlesMemory:UnsafeMutablePointer<Void> = nil
let alignment:UInt = 0x4000
let particlesMemoryByteSize:UInt = UInt(1048576) * UInt(sizeof(Particle))
var particlesVoidPtr: COpaquePointer!
var particlesParticlePtr: UnsafeMutablePointer<Particle>!

var particlesParticleBufferPtr: UnsafeMutableBufferPointer<Particle>!

当我设置粒子时，我填充指针并使用posix_memalign（）来分配内存：

    posix_memalign(&particlesMemory, alignment, particlesMemoryByteSize)

    particlesVoidPtr = COpaquePointer(particlesMemory)
    particlesParticlePtr = UnsafeMutablePointer<Particle>(particlesVoidPtr)

    particlesParticleBufferPtr = UnsafeMutableBufferPointer(start: particlesParticlePtr, count: particleCount)

填充粒子的循环略有不同 - 我现在遍历缓冲区指针：

    for index in particlesParticleBufferPtr.startIndex ..< particlesParticleBufferPtr.endIndex
    {
        [...]

        let particle = Particle(positionX: positionX, positionY: positionY, velocityX: velocityX, velocityY: velocityY)

        particlesParticleBufferPtr[index] = particle
    }

在applyShader（）函数中，我创建了一个内存副本，用作输入和输出缓冲区：

    let particlesBufferNoCopy = device.newBufferWithBytesNoCopy(particlesMemory, length: Int(particlesMemoryByteSize),
        options: nil, deallocator: nil)

    commandEncoder.setBuffer(particlesBufferNoCopy, offset: 0, atIndex: 0)

    commandEncoder.setBuffer(particlesBufferNoCopy, offset: 0, atIndex: 1)

...在着色器运行后，我将共享内存（particlesMemory）放回缓冲区指针：

    particlesVoidPtr = COpaquePointer(particlesMemory)
    particlesParticlePtr = UnsafeMutablePointer(particlesVoidPtr)

    particlesParticleBufferPtr = UnsafeMutableBufferPointer(start: particlesParticlePtr, count: particleCount)

这是at my GitHub repo here

的最新Swift 2.0版本

Answer 3

显然，使用共享内存和MTLDevice.makeBuffer(bytesNoCopy:...)的目的是避免冗余内存副本。因此，理想情况下，我们会寻找一种设计，使我们可以在数据加载到MTLBuffer对象后轻松操作数据。

经过一段时间的研究后，我决定尝试创建一个半通用解决方案，以便简化页面对齐内存的分配，将内容加载到内存中，然后在共享内存中操作项目块。

我创建了一个名为PageAlignedArray的Swift数组实现，它与内置Swift数组的接口和功能相匹配，但总是驻留在页面对齐的内存中，因此可以很容易地成为{ {1}}。我还添加了一种方便的方法来直接将MTLBuffer转换为Metal缓冲区。

当然，您可以继续改变您的阵列，并且您的更新将自动提供给GPU共享内存架构。但是，请记住只要数组的长度发生变化，就必须重新生成PageAlignedArray对象。

以下是一个快速代码示例：

MTLBuffer

示例使用var alignedArray : PageAlignedContiguousArray<matrix_double4x4> = [matrixTest, matrixTest] alignedArray.append(item) alignedArray.removeFirst() // Behaves just like a built-in array, with all convenience methods // When it's time to generate a Metal buffer: let testMetalBuffer = device?.makeBufferWithPageAlignedArray(alignedArray)，但该数组应适用于任何Swift值类型。请注意，如果使用引用类型（例如任何类型的matrix_double4x4），则数组将包含指向元素的指针，因此无法从GPU代码中使用。

有效地将Swift数据复制到iOS Metal

3 个答案: