何时将什么绑定到VAO？（这是一个关于IT技术的问题）

Question

我已经学习OpenGL三天了，可以完成工作，但感觉只是在复制粘贴而不知道自己在做什么。我认为我严重缺乏关于何时将、属性等绑定到顶点数组对象(VAO)上的基本理解，并没有找到任何详细说明这些方面的资源。

特别是，以下是我面临的一些问题。如果我创建一个VAO：

GLuint vao;
glGenVertexArrays(1, &vao);

在我绑定VAO之前，是否可以将任何内容绑定到它？（如果现在创建一个VBO，它是否会绑定到VAO？）

glBindVertexArray(vao);

绑定VAO之后，如果我创建一个VBO：

GLuint vbo;
glGenBuffers(1, &vbo);

它是否绑定到VAO？还是在我绑定它时发生？

glBindVertexArray(vbo);

或者当我复制一些内容到它时呢？

如果我获取一个属性位置：

att = glGetAttribLocation(program_id, "name");

它是否与VAO绑定？还是在启用后发生：

glEnableVertexAttribArray(att);

...或在设置它之后：

glVertexAttribPointer(att, ...);

我猜 EBO 和 VBO 的行为相同，所以我希望相同的“规则”适用。

Uniform 应该像全局变量一样运作，因此它们不应受到 VAO 的影响。

现在，关于解绑：

如果我将 VBO 绑定到 VAO，然后取消绑定 VBO，VBO 是否会从 VAO 中分离？

如果一个 VBO 绑定到多个 VAO，当我取消绑定该 VBO 时会发生什么？

关于释放资源：

当我删除一个 VBO 时会发生什么？它会从所有的 VAO 中删除吗？还是它们仍然有指向该 VBO 的“悬挂引用”？

关于程序：

如果我想在不同的程序之间重复使用 VBOs，是否可以这样做？然而，如果 VAOs 绑定属性和 VBOs，属性又需要程序参数，那么我能否在不同程序之间重复使用 VAOs？为什么属性需要程序参数？

关于调试：

是否有一种方法可以美观地打印 OpenGL 状态机？我想知道已链接的程序、使用的着色器、存在哪些 VAOs、哪些 VBOs 绑定到哪些 VAOs 上、哪些属性绑定到哪些 VAOs 和 VBOs 上，它们是否已设置并启用，有哪些 Uniforms 等信息。

关于绘制调用：

假设有人给我一个 VAO，并要求我将其绘制出来。有没有一种方法可以知道我应该调用 glDrawArrays 还是 glDrawElements？我能否从 VAO 中查询这些信息？也许还包括存储在其中的 VBO 的大小？

- gnzlbg

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应该已经有很多相关的答案了。例如，请查看我在http://stackoverflow.com/questions/26228498/glvertexattribpointer-overwrite和http://stackoverflow.com/questions/25794454/opengl-vertex-array-object-usage上的回答。 - Reto Koradi

谢谢，这些答案确实帮了我很多！我仍然对释放资源、调试VAO和操作系统感到困惑。我会继续寻找答案。 - gnzlbg

如果你释放了绑定到VAO的VBO，那么这个VBO直到不再绑定到VAO上才真正被“释放”（但是你不能再将其绑定）。倾倒整个状态机也相当不切实际；OpenGL是一个非常庞大的状态机。 - Colonel Thirty Two

Answer 1

不是。VAO不拥有任何数据，因此创建VBO时不能将其绑定到VAO上。要将VBO与VAO相关联，请在更改VAO状态之前先绑定VBO，然后调用glVertexAttribPointer()设置属性指针。不会。你可以在绑定VAO之前绑定VBO，并使用glBufferData()函数填充VBO中的数据。 VBO本质上只是一个简单的数据容器。但在VAO中跟踪的任何类型的顶点属性设置只能在绑定VAO之后进行。 glGetAttribLocation()仅获取属性位置，它不会改变任何状态。您将使用属性位置进行调用，例如glEnableVertexAttribArray()和glVertexAttribPointer()。将属性与给定的VBO关联的操作是在调用glVertexAttribPointer()时建立的，而给定的VBO处于绑定状态。虽然EBO的行为大多数情况下与VBO相同，但不完全相同。 GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER绑定是存储在VAO中的状态的一部分。这很有意义，因为在绘制调用期间仅使用一个元素数组缓冲区（而顶点属性可以来自多个不同的数组缓冲区），并且没有单独的调用指定“从当前绑定的元素数组缓冲区中使用索引数据”，就像glVertexAttribPointer（）指定“从当前绑定的数组缓冲区中使用顶点数据”一样。相反，当您调用glDrawElements()时隐式发生这种情况。因此，在绘制调用时需要绑定元素数组缓冲区，并且该绑定是VAO状态的一部分。正确的。统一变量与着色器程序相关联，而不是VAOs。如果我将VBO“绑定”到VAO，然后解除绑定VBO，它是否会从VAO中分离？ 不会。

不需要，以上的解释已经涵盖了此问题。

如果一个VBO绑定到多个VAO，当我取消该VBO的绑定会发生什么？

当只有一个VAO时什么都不会发生，当有多个VAO时还是一样什么都不会发生。

删除VBO时会发生什么？它会从所有的VAO中删除吗？或者它们仍然有对该VBO的"空引用"？

这是OpenGL中比较复杂的部分之一。如果你能够背诵所有对象类型的确切删除规则（它们并不都相同），那么你已经达到了高级水平... 在这种情况下，VBO将自动从当前绑定的VAO中解除绑定，但是不会从未绑定的其他VAO中解除绑定。如果其他VAO引用VBO，则VBO将保持存在，直到所有这些绑定被断开或删除VAO。

然而，如果VAOs绑定属性和VBOs，并且属性采用程序参数，我可以在多个程序之间重用VAOs吗？

是的，您可以为多个程序使用VAO。程序状态和VAO状态是独立的。在程序中，顶点属性位置指定用于为每个attribute/in变量提供值的顶点属性。只要多个程序为相同的属性使用相同的位置，就可以使用相同的VAO。为了实现这一点，您可能需要在顶点着色器中使用layout (location=...)指令或在链接程序之前调用glBindAttribLocation()来为每个程序指定属性位置。

有没有一种方法可以漂亮地打印OpenGL状态机？

有一些glGet*()的调用可以让你检索当前OpenGL状态的大部分信息。虽然不太方便，但所有的信息都是可获取的。许多平台/供应商还提供了开发者工具，允许您查看程序执行时的OpenGL状态。

假设有人给我一个VAO，我需要画它。有没有办法知道我应该调用glDrawArrays还是glDrawElements？

这是一个不寻常的情况。大多数情况下，您创建VAO，因此您知道如何画它。或者如果有人创建了它，您会要求他们画它。但如果您真的需要它，您可以使用glGetIntegerv(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER_BINDING, ...)获取当前绑定的元素数组缓冲区。

- Reto Koradi

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谢谢您提供如此清晰的答案。您认为在应用程序中拥有一个“vao管理器”值得吗？就像一个小的类，包装创建/销毁vaos/vbos/shaders/attributes/programs并知道当前活动内容一样？这可以让我打印出正在发生的事情，并且我认为编写这样的代码可以帮助我更好地理解。 - gnzlbg

有一件事情我还不太清楚。当我禁用一个属性时会发生什么？调用 glDisableVertexAttribArray 会从当前绑定的 VAO 中移除一个属性吗？如果是，它只会从当前绑定的 VAO 中移除吗？ - gnzlbg

是的，它修改了当前绑定的VAO中的状态。我编辑了我的答案并将其添加到列表中。这些规则与“glEnableVertexAttribArray()”完全等效。可以将每个属性想象为具有“启用”属性，该属性是VAO状态的一部分。glEnableVertexAttribArray()和glDisableVertexAttribArray()都会修改此属性的值。一个调用将其设置为“true”，另一个调用将其设置为“false”。 - Reto Koradi

谢谢！我看了你的其他答案，也受益匪浅。但是我仍然觉得整个VAO的事情并不傻瓜化（希望随着时间的推移会变得更好）。例如，我喜欢VBO的工作方式（请求缓冲区，获取缓冲区，对其进行任何操作，并在需要时将其删除）。感觉很熟悉（就像malloc / new / make_unique）。然而，VAO /属性的设计由于滥用副作用而显得不必要地复杂。VAO /属性很轻量级，应该像创建和配置VAO /属性结构体一样简单，一次性传递给OpenGL即可。 - gnzlbg

谢谢你的回答。我有一个问题... "因此，在绘制调用时需要绑定元素数组缓冲区，而这个绑定是VAO状态的一部分。"。所以如果有多个对象具有自己的元素缓冲区，它们需要在绑定VAO之前绑定，对吗？像这样： ` // 绑定对象1的元素数组 // 绑定对象1的VAO // 对象1的drawelements调用// 绑定对象2的元素数组 // 绑定对象2的VAO // 对象2的drawelements调用...` VAO是否保持关于使用哪个元素数组的状态？ - sonofrage

@sonofrage 不，绑定元素缓冲区到VAO之前是没有意义的，因为第一次绑定会被VAO状态中的元素缓冲区绑定覆盖。你可以在VAO之后绑定元素缓冲区。或者更好的方法是，在最初设置对象的VAO时绑定元素缓冲区。然后你只需要在绘制调用之前绑定VAO，并且绑定正确的元素缓冲区。 - Reto Koradi

Answer 2

VAO表可以在规范的“状态表”部分找到

伪代码如下：

struct VAO{
    GL_INT element_array_binding; //IBO used for glDrawElements and friends
    char* label;//for debugging

    struct{//per attribute values
        bool enabled; //whether to use a VBO for it

        //corresponding to the values passed into glVertexAttribPointer call
        int size;
        unsigned int stride; 
        GL_ENUM type; 
        bool normalized;
        bool integer; //unconverted integers
        bool long; //double precision
        void* offset;
        int bufferBinding;//GL_ARRAY_BUFFER bound at time of glVertexAttribPointer call

        int attributeDiviser; //as used for instancing 

    } attributes[MAX_VERTEX_ATTRIBS];
};

值得注意的是，程序状态（绑定哪一个、统一值等）明显缺失。

- ratchet freak

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感谢提供规范的链接！ - lmat - Reinstate Monica