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前两天在群里面看到大佬转发一篇文章:Getting started with Metal-cpp

链接在此:

https://developer.apple.com/metal/cpp/

文章大意就是:一顿操作安排上,苹果现在支持用 C++ 开发 Metal 了。

众所周知,在做渲染后端开发时,OpenGL 和 Vulkan 都是支持 C++ 开发的,可以直接定义 C++ 相关接口并根据平台特性去实现。

而 Metal 则需要支持 Objective-C 才行了,编写的文件也是 .m 文件格式,但是现在就可以直接写 C++ 的渲染实现了。

前置准备

根据官方文章中的内容,首先要确保 Xcode 版本在 9.3 以上,并且要使用 C++17 的语法。

同时要下载好 Metal 对应的 C++ 头文件(metal-cpp),链接地址如下:

https://developer.apple.com/metal/cpp/files/metal-cpp_macOS12_iOS15.zip

创建工程

创建一个 macOS 上的工程,可以是 App 工程也可以是命令行工程,主要是验证一下环境配置是否正确。

接下来要把下载好的 Metal 头文件(metal-cpp)放在工程搜索路径中的,如下图所示:

然后把 C++ 版本改成 std=c++17 。

接下来要把 framework 依赖包含进来:

主要是:

  • Foundation.framework
  • QuartzCore.framework
  • Metal.framework

把以上的环境依赖都搞定之后,就可以进行代码开发了。

代码开发

首先需要把 Metal 相关头文件包含进来,由于它只是一个头文件的库,要生成对应的实现,还要把一些宏配置加上。

核心就是如下一段代码,

#define NS_PRIVATE_IMPLEMENTATION
#define CA_PRIVATE_IMPLEMENTATION
#define MTL_PRIVATE_IMPLEMENTATION
#include <Foundation/Foundation.hpp>
#include <Metal/Metal.hpp>
#include <QuartzCore/QuartzCore.hpp>

在其他需要用到 Metal 相关对象的地方,就只用包含三个头文件就好了。

三个头文件都是配套一起出现的,当然也可以只包含一个头文件就行。

在下载 metal-cpp 的 SingleHeader 文件夹下,有一个 MakeSingleHeader.py 脚本, 运行它来生成:

./SingleHeader/MakeSingleHeader.py Foundation/Foundation.hpp QuartzCore/QuartzCore.hpp Metal/Metal.hpp

这样一来,在 SingleHeader 文件夹下会生成 Metal.hpp 文件,它包含了所有会用到的对象,只包含它一个就好了。

#define NS_PRIVATE_IMPLEMENTATION
#define CA_PRIVATE_IMPLEMENTATION
#define MTL_PRIVATE_IMPLEMENTATION
#include <Metal/Metal.hpp>

成功引入了 Metal 头文件就可以进行开发了,官方也给出了一个 Demo 工程,可以运行下这个工程:

https://developer.apple.com/documentation/metal/rendering_a_scene_with_deferred_lighting_in_c

另外,用 Metal 做渲染引擎的开发,比用 OpenGL 写要快多了,因为它本身就提供了很多封装工具类,比 OpenGL 从零开始写要省不少事,而且说不定性能还强不少。

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