从外部 API 比较两个相同类型的结构

Question

所以基本上我试图比较两个来自 Vulkan 的 VkPhysicalDeviceFeatures，一个来自我正在查看的 VkPhysicalDevice，另一个对应于我实际需要的一组功能。 VkPhysicalDeviceFeatures struct only 包含 VkBool32 成员（它们是 uint32_t 的类型定义），但 vulkan 的每个次要版本都可以添加未知数量的这些功能。我想做的只是将每个结构的成员相互比较，而不是为了相等，更多的是逻辑比较。如果物理设备结构中的相应成员为假，但我的结构对该成员具有真，那么比较应该返回假。

我能想到的唯一方法就是this answer 发布的内容：

bool hasRequiredFeatures(VkPhysicalDevice physical_device,
                              VkPhysicalDeviceFeatures required_features) {

    VkPhysicalDeviceFeatures physical_device_features = getSupportedFeatures(physical_device);
    std::size_t struct_length = sizeof(VkPhysicalDeviceFeatures) / sizeof(VkBool32);

    auto physical_device_features_bool_ptr = reinterpret_cast<VkBool32*>(&physical_device_features);
    auto required_features_bool_ptr = reinterpret_cast<VkBool32*>(&required_features);
    for(std::size_t i = 0; i < struct_length; ++i){
        if(physical_device_features_bool_ptr[i] == VK_FALSE && required_features_bool_ptr[i] == VK_TRUE){
            return false;
        }
    }
    return true;
}

这可以满足我的要求（尽管有一种方法可以通过名称查看哪个特定成员未能通过比较，但我想如果没有反射这是不可能的）但我认为 C++ 不能保证严格对齐像这样？我有没有跨平台的方式来完成这个？

Answer 1

您的方法存在一个大问题，它与 C++ 的关系不大，而与 Vulkan 的关系更大。具体来说：

小版本的 vulkan 可以添加未知数量的这些结构

这告诉我你打算将这种技术应用于VkPhysicalDeviceFeatures2，以及任何可以出现在其pNext 链中的特征结构。因此，“这些结构的数量未知”。

好吧，事情是这样的：VkPhysicalDeviceFeatures2 不仅仅是一堆VkBools。它是一个可扩展的 Vulkan 结构，这意味着它以此类结构共有的 sType 和 pNext 字段开头。所有 1.0 后的 Vulkan 设备功能结构也是如此。

可以执行您在 1.0 后特性结构中声明的代码必须能够获取整个 pNext 特性结构链并对其进行测试。为了做到这一点，您必须知道它们是什么。无法仅从指向任意数据的指针查询此数据包含 X 个 VkBools。

要完成这项工作，您需要能够将sType 值映射到该结构的大小。因此，它不能自动扩展（不，C++ 反射不能解决这个问题；它不知道 void *pNext 指向什么结构）；这将需要一定程度的手动维护。

幸运的是，Vulkan XML specification description files 清楚地指定了哪些结构可以存在于特定的pNext 链中。因此，您可以编写一个工具来加载 XML，找到 VkPhysicalDeviceFeatures2，并处理出现在其 pNext 链中的所有结构（这部分说起来容易做起来难，因为 XML 格式只是为由 Khronos 处理而构建的自己的工具）来查找可用的结构，并生成您需要的 C++ 信息。我相信你可以用任何脚本语言相对轻松地编写这样的东西。

但是，既然您已经在（准合理的）XML 中获得了结构定义，并且您已经拥有了无论如何都会生成一些 C++ 代码的工具……您可以只生成 实际的比较逻辑。也就是说，不用手写成员对成员的比较，只需生成成员对成员的比较。您甚至可以获取不匹配的成员名称。

如果您要处理任意pNext-chain 功能，那么您将需要某种生成器工具。如果您仍然需要生成器工具，只需使用它来解决整个问题。

现在，重要的是要认识到假设的hasRequiredFeatures 实现的生成代码将不得不是半复杂的。如果您允许完整的pNext 结构链，那么您需要构建自己的相应等效结构链以用于从 Vulkan 进行查询。这并不是微不足道的。

您需要遍历pNext 链并检​​查每个结构的sType 字段。但是当然，pNext 是void*，所以你将不得不稍微撒谎/欺骗 C++ 的规则来读取sType 字段。基本上，您必须将reinterpret_cast 和void* 转换为VkStructureType*，读取值，将其与您正在使用的所有可能性进行比较，然后从那里开始。您应该跳过任何您不知道的sType，这将需要更多的 C++ 技巧。

但是您使用的是低级 API；打破 C++ 的规则只是你必须习惯的事情。

对于每个这样的结构，您需要分配一个匹配的结构，适当地填写其sType，然后将其添加到您正在构建的pNext 链中。

一旦您构建了所有这些，您就可以进行 Vulkan 调用、进行比较、收集数据，最后删除整个结构链。

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如果您的目标真的是只使用 VkPhysicalDeviceFeatures 而不是可扩展结构，并且您只想使用 C++ 可移植的方式来比较此类结构，那么只需将 memcpy 放入 VkBool 数组并比较两个数组不匹配。这两种类型都是可以简单复制的，所以从表面上看，这样做并不是非法的。

此代码尚未编译或测试。

bool hasRequiredFeatures(VkPhysicalDevice physical_device,
                              VkPhysicalDeviceFeatures required_features)
{

    constexpr auto feature_count = sizeof(VkPhysicalDeviceFeatures) / sizeof(VkBool32);
    using FeatureArray = std::array<VkBool, feature_count>;

    auto physical_device_features = getSupportedFeatures(physical_device);

    FeatureArray required;
    memcpy(&required, &required_features, sizeof(FeatureArray));

    FeatureArray retrieved;
    memcpy(&retrieved, &physical_device_features, sizeof(FeatureArray));

    bool did_mismatch = false;
    for(auto it_pair = std::mismatch(required.begin(), required.end(), retrieved.begin());
        it_pair.first != required.end();
        it_pair = std::mismatch(it_pair.first, required.end(), it_pair.second))
    {
        did_mismatch = true
        auto mismatch_index = it_pair.first - required.begin();
        //Do something with mismatch_index
    }

    return did_mismatch;
}