OpenGL和GLSL中Uniforms和Varyings的内存对齐

Question

我希望你能帮我翻译一下涉及IT技术的内容。以下是需要翻译的内容：

我遇到了一个令我困惑的问题，而且找不到答案。当我编写这样的shader时：

layout (location = 0) in vec3 inPosition;
layout (location = 1) in vec3 inNormal;
layout (location = 2) in vec2 inTexCoords;

我知道vec3与许多vec4或SIMD兼容数据类型不同，它们没有16字节对齐。我知道这一点（我认为），因为在我的C++代码中，我的数据是：

struct Vertex
{
    vec3 position;
    vec3 normal;
    vec2 texCoords;
};

每个向量都与其他向量紧密相邻，没有填充，大小为8 * sizeof(float)，32字节。我将其传递给uniform变量，着色器可以正确读取它，因此我知道它们都是对齐的。

但是，当涉及到GLSL中的uniform块时，例如使用std140标准，一个vec3在添加另一个vec3或vec4之前必须填充额外的四个字节：

如果成员是由占用N个基本机器单元的三个组件组成的矢量，则基本对齐方式为4N

然而，你也可以在vec3和下一个vec3之间存储四个字节的int或bool变量以压缩大小。这是否意味着顶点布局的属性指针值不遵循std140布局？另外，例如，如果我在C++代码中使用SIMD 16字节对齐的向量，这是否意味着我将不能再将属性指针值设置为vec3、vec3、vec2，而必须全都使用vec4？

此外，我在文档中看到了以下警告：

警告：实现有时会在vec3组件上出错std140布局。建议您手动填充结构/数组并避免完全使用vec3。

这里建议不要使用vec3，但我认为将一个四字节的int或bool变量放在vec3之后是一种聪明的节省空间的技巧。

- Zebrafish

Answer 1

std140布局仅适用于接口块，而不适用于缓冲区内容或接口块之外的属性。由于接口块不能用作顶点着色器的输入或片段着色器的输出，因此std140不会影响glVertexAttribPointer的设置方式或顶点数据的存储方式。

关于警告：是的，将vec3后面的空间用于存储int/float/bool是一种聪明的技巧。但正如警告所述，驱动程序实现有时会出错。因此，如果您想确保您的代码在任何地方都能可靠运行，您要么必须进行大量测试，要么根本不使用vec3。再次注意，这只适用于接口块的情况。普通的vec3统一变量不会受到影响。

您可以在C++端打包存储3个浮点数和一个整数，但通过接口块访问时使用vec4。然后，您可以通过使用floatBitsToInt(myBlock.myVec4.w)来检索整数。

- BDL

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那很有帮助。floatBitsToInt 完全让我大开眼界，因为一开始我试图找到一个 u8vec4 来存储 0-255 的 RGBA，然后发现 glsl 根本不处理单字节数据类型，所以我的下一个想法是发送一个 int 并使用位运算符来获取正确的颜色通道。 - Zebrafish

等一下，我意识到即使使用floatBitsToInt，我仍然需要进行位操作。如果我的0-255颜色是我的vec4.w，我仍然需要进行移位和提取正确的字节。 - Zebrafish