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C++客户端使用RenderDoc和Visual Studio截帧工具调优

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在C++游戏客户端开发中，经常会碰到渲染性能优化各种头疼的问题。为了分析渲染问题并找到性能瓶颈，可以借助截帧工具，如RenderDoc或Visual Studio自带的截帧工具。本文探讨使用这两种工具进行调试和优化，尝试提升开发中客户端的渲染性能。

一、为什么需要截帧工具？

在游戏开发中，渲染性能问题往往表现为帧率下降、卡顿或画面异常。通过截帧工具，我们可以：

  1. ​分析每一帧的渲染过程：查看Draw Call、渲染状态、资源使用情况等。
  2. ​定位性能瓶颈：找到渲染性能问题的根源，如过多的Draw Call、高复杂度的Shader、不合理的资源使用等。
  3. ​验证优化效果：通过对比优化前后的截帧数据，验证优化策略的有效性。

二、RenderDoc的使用

RenderDoc是一款开源的图形调试工具，支持DirectX、OpenGL、Vulkan等多种图形API。以下是使用RenderDoc优化C++游戏客户端的步骤：

1. ​安装与配置

  • 下载并安装RenderDoc：RenderDoc官网
  • 启动RenderDoc，配置游戏客户端的可执行文件路径和启动参数。

2. ​捕获帧数据

  • 在RenderDoc中点击“Launch”启动游戏客户端。
  • 在游戏中运行到需要调试的场景，按下F12（默认快捷键）捕获当前帧。
  • 捕获完成后，RenderDoc会自动加载帧数据。

3. ​分析帧数据

  • ​Draw Call分析：查看每一帧的Draw Call数量，找出过多的Draw Call或重复的渲染操作。
  • ​资源查看：检查纹理、缓冲区等资源的使用情况，确保资源加载和释放合理。
  • ​Shader调试：查看Shader的输入输出，分析Shader的性能问题。
  • ​渲染状态：检查深度测试、混合模式等渲染状态，确保设置正确。

4. ​优化建议

  • ​减少Draw Call：使用批处理（Batching）或实例化（Instancing）减少Draw Call数量。
  • ​优化Shader：简化Shader计算，减少纹理采样次数。
  • ​合理使用资源：压缩纹理格式，减少显存占用。

三、Visual Studio截帧工具的使用指南

Visual Studio自带的截帧工具（Graphics Debugger）是DirectX开发的强大调试工具，以下是使用步骤：

1. ​启用Graphics Debugger

  • 在Visual Studio中打开游戏客户端项目。
  • 点击“调试”菜单，选择“Graphics > Start Graphics Debugging”。

2. ​捕获帧数据

  • 游戏启动后，运行到需要调试的场景。
  • 在Visual Studio中点击“Graphics > Capture Frame”捕获当前帧。

3. ​分析帧数据

  • ​事件列表：查看每一帧的渲染事件，分析Draw Call和渲染状态。
  • ​资源查看：检查纹理、缓冲区等资源的使用情况。
  • ​Pipeline状态：查看顶点着色器、像素着色器等阶段的输入输出。
  • ​帧性能分析：使用“Frame Analysis”工具分析每一帧的性能瓶颈。

4. ​优化建议

  • ​减少渲染状态切换：合并相同渲染状态的Draw Call。
  • ​优化资源使用：使用Mipmaps、压缩纹理格式。
  • ​Shader优化：减少复杂计算，使用低精度数据类型。

四、常见优化点

1：Draw Call过多

  • ​问题描述：游戏帧率下降，RenderDoc显示Draw Call数量过多。
  • ​可能解决方案：
    1. 使用批处理（Batching）合并相同材质的物体。
    2. 使用实例化（Instancing）渲染大量相同的物体。
  • ​验证效果：RenderDoc显示Draw Call数量显著减少，帧率提升。

2：Shader性能瓶颈

  • ​问题描述：Visual Studio截帧工具显示像素着色器耗时较高。
  • ​可能解决方案：
    1. 简化Shader计算，减少纹理采样次数。
    2. 使用低精度数据类型（如half代替float）。
  • ​验证效果：Visual Studio帧性能分析显示像素着色器耗时降低。

3：纹理资源过大

  • ​问题描述：RenderDoc显示纹理资源占用显存过高。
  • ​可能解决方案：
    1. 压缩纹理格式（如BC7、ASTC）。
    2. 使用Mipmaps优化远处纹理的渲染。
  • ​验证效果：RenderDoc显示显存占用显著减少。

五、工具对比与选择

工具 优点 缺点 适用场景
​RenderDoc 跨平台，支持多种图形API，功能强大 需要单独安装，学习曲线较陡 跨平台开发，深度调试
​Visual Studio 集成开发环境，与C++项目无缝衔接 仅支持DirectX，功能相对有限 DirectX开发，快速调试

选择建议：

  • 如果需要跨平台支持或深度调试，选择RenderDoc。
  • 如果是DirectX开发且追求快速调试，选择Visual Studio。

cocos2d-x 截图保存到本地

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游戏推广的一个很重要组成就是玩家分享，所以游戏截图就起到很大作用了。截图功能通过CCRenderTexture实现。

1.CCRenderTexture

CCRenderTexture是一个通用渲染对象，可以通过构建一个CCRenderTexture对象，把要渲染的东西填充进去，在渲染开始前调用call函数，调用cocos的场景的visit函数对其进行渲染，渲染结束后调用end函数。

CCRenderTexture继承于CCNode，所以可以简单地把渲染纹理添加到你的场景中，就像处理其它cocos中的节点一样，当然它还提供了保存功能，可以把渲染纹理保存为PNG或JPG格式。

在实际应用中中，只是获取渲染的纹理还不够，还要考虑不同尺寸设备的截图范围，当然，这个是针对采用kResolutionNoBorder屏幕适配方案来说，下面的粒子就是针对kResolutionNoBorder。

2.API

//创建和初始化函数
   static CCRenderTexture * create(int w ,int h, CCTexture2DPixelFormat eFormat, GLuint uDepthStencilFormat);
   static CCRenderTexture * create(int w, int h, CCTexture2DPixelFormat eFormat);
   static CCRenderTexture * create(int w, int h);
   bool initWithWidthAndHeight(int w, int h, CCTexture2DPixelFormat eFormat);
   bool initWithWidthAndHeight(int w, int h, CCTexture2DPixelFormat eFormat, GLuint uDepthStencilFormat);

   //开始获取
   void begin();

   //开始渲染时清除之前渲染的内容
   void beginWithClear(float r, float g, float b, float a);
   void beginWithClear(float r, float g, float b, float a, float depthValue);
   void beginWithClear(float r, float g, float b, float a, float depthValue, int stencilValue);

   //结束获取
   void end();

   //清除纹理
   void clear(float r, float g, float b, float a);
   void clearDepth(float depthValue);
   void clearStencil(int stencilValue);

   //保存纹理为图片文件，可以选择JPG/PNG格式，默认是JPEG格式，成功返回真
   bool saveToFile(const char *szFilePath);
   bool saveToFile(const char *name, tCCImageFormat format);

3.示例

修改HelloWorld中结束菜单的回调函数如下：


void CTestLayer::menuCloseCallback(CCObject* pSender)
{
    SaveScreenShot();
}

//截图功能
void CTestLayer::SaveScreenShot()
{
 //获取屏幕尺寸
//CCDirector::sharedDirector()->getVisibleSize();
CCSize size =  CCDirector::sharedDirector()->getWinSize();
CCPoint origin = VisibleRect::getVisibleRect().origin;
CCSize visableSize = VisibleRect::getVisibleRect().size;

//使用屏幕尺寸初始化一个空的渲染纹理对象
CCRenderTexture* texture = CCRenderTexture::create((int)size.width, (int)size.height);

//设置位置
texture->setPosition(ccp(size.width/2, size.height/2));
CCScene* curScene = CCDirector::sharedDirector()->getRunningScene();

//开始获取
texture->begin();

//遍历场景节点对象，填充纹理到texure中
curScene->visit();

//结束获取
texture->end();

//保存为PNG图
if (origin.x == 0 && origin.y == 0) {
texture->saveToFile("screenshot.png", kCCImageFormatPNG);
return;
}

// 适配不同尺寸设备，只截取屏幕大小的尺寸,没采用kResolutionNoBorder就不用下面的处理

CCRect finalRect = CCRectMake(origin.x, origin.y, visableSize.width, visableSize.height);
CCSprite *sprite = CCSprite::createWithTexture(texture->getSprite()->getTexture(), finalRect);
sprite->setAnchorPoint(CCPoint(0, 0));
sprite->setFlipY(true);
CCRenderTexture *finalRtx = CCRenderTexture::create(visableSize.width, visableSize.height);
finalRtx->begin();
sprite->visit();
finalRtx->end();
finalRtx->saveToFile("screenshot.png", kCCImageFormatPNG);
}

C++中const用法浅析

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看到const 关键字，很多程序员想到的可能是const 常量，这可有点象踩到陷井上还不知道自己危险了。读读以下文字会使你对c++中的const有一个全面的认识。

const 是C++中常用的类型修饰符，有某些微妙的应用场合，如果没有搞清本源，则错误在所难免。本篇中将对const进行辨析。溯其本源，究其实质，希望能对大家理解const有所帮助，根据思维的承接关系，分为如下几个部分进行阐述。

C++中为什么会引入const

C++的提出者当初是基于什么样的目的引入（或者说保留）const关键字呢？，这是一个有趣又有益的话题，对理解const很有帮助。

1． 大家知道，C++有一个类型严格的编译系统，这使得C++程序的错误在编译阶段即可发现许多，从而使得出错率大为减少，因此，也成为了C++与C相比，有着突出优点的一个方面。

2． C中很常见的预处理指令 #define VariableName VariableValue 可以很方便地进行值替代，这种值替代至少在三个方面优点突出：

一是避免了意义模糊的数字出现，使得程序语义流畅清晰，如下例：
#define USER_NUM_MAX 107 这样就避免了直接使用107带来的困惑。
二是可以很方便地进行参数的调整与修改，如上例，当人数由107变为201时，进改动此处即可，
三是提高了程序的执行效率，由于使用了预编译器进行值替代，并不需要为这些常量分配存储空间，所以执行的效率较高。
鉴于以上的优点，这种预定义指令的使用在程序中随处可见。

3． 说到这里，大家可能会迷惑上述的1点、2点与const有什么关系呢?,好，请接着向下看来：

预处理语句虽然有以上的许多优点，但它有个比较致命的缺点，即，预处理语句仅仅只是简单值替代，缺乏类型的检测机制。这样预处理语句就不能享受C++严格类型检查的好处，从而可能成为引发一系列错误的隐患。

4．好了，第一阶段结论出来了：

结论： Const 推出的初始目的，正是为了取代预编译指令，消除它的缺点，同时继承它的优点。
现在它的形式变成了：
Const DataType VariableName = VariableValue ;
为什么const能很好地取代预定义语句？
const 到底有什么大神通，使它可以振臂一挥取代预定义语句呢？

1． 首先，以const 修饰的常量值，具有不可变性，这是它能取代预定义语句的基础。
2． 第二，很明显，它也同样可以避免意义模糊的数字出现，同样可以很方便地进行参数的调整和修改。
3． 第三，C++的编译器通常不为普通const常量分配存储空间，而是将它们保存在符号表中，这使得它成为一个编译期间的常量，没有了存储与读内存的操作，使得它的效率也很高，同时，这也是它取代预定义语句的重要基础。
这里，我要提一下，为什么说这一点是也是它能取代预定义语句的基础，这是因为，编译器不会去读存储的内容，如果编译器为const分配了存储空间，它就不能够成为一个编译期间的常量了。
4． 最后，const定义也像一个普通的变量定义一样，它会由编译器对它进行类型的检测，消除了预定义语句的隐患。

const 使用情况分类详析

1.const 用于指针的两种情况分析：
int const *a; //a/可变，*a不可变
int *const a; //a不可变，*a可变
分析：const 是一个左结合的类型修饰符，它与其左侧的类型修饰符合为一个类型

修饰符，所以，int const 限定 *a,不限定a。int *const 限定a,不限定*a。

2.const 限定函数的传递值参数：

void fun(const int var);

分析：上述写法限定参数在函数体中不可被改变。由值传递的特点可知，var在函数体中的改变不会影响到函数外部。所以，此限定与函数的使用者无关，仅与函数的编写者有关。
结论：最好在函数的内部进行限定，对外部调用者屏蔽，以免引起困惑。如可改写如下：

void fun(int var){
const int & varalias = var;

varalias ………

}

3.const 限定函数的值型返回值：

const int fun1();
const myclass fun2();

分析:上述写法限定函数的返回值不可被更新，当函数返回内部的类型时（如fun1），已经是一个数值，当然不可被赋值更新，所以，此时const无意义，最好去掉，以免困惑。当函数返回自定义的类型时（如fun2），这个类型仍然包含可以被赋值的变量成员，所以，此时有意义。

4. 传递与返回地址： 此种情况最为常见，由地址变量的特点可知，适当使用const，意义昭然。

5. const 限定类的成员函数：

class classname {
public:
int fun() const;
…..
}

注意：采用此种const 后置的形式是一种规定，亦为了不引起混淆。在此函数的声明中和定义中均要使用const,因为const已经成为类型信息的一部分。

获得能力：可以操作常量对象。
失去能力：不能修改类的数据成员，不能在函数中调用其他不是const的函数。

Const，Const函数，Const变量，函数后面的Const 的区别

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看到const 关键字，C++程序员首先想到的可能是const 常量。这可不是良好的条件反射。如果只知道用const 定义常量，那么相当于把火药仅用于制作鞭炮。const 更大的魅力是它可以修饰函数的参数、返回值，甚至函数的定义体。

const 是constant 的缩写，“恒定不变”的意思。被const 修饰的东西都受到强制保护，可以预防意外的变动，能提高程序的健壮性。所以很多C++程序设计书籍建议：“Use const whenever you need”。

1.用const 修饰函数的参数

如果参数作输出用，不论它是什么数据类型，也不论它采用“指针传递”还是“引用传递”，都不能加const 修饰，否则该参数将失去输出功能。const 只能修饰输入参数：

如果输入参数采用“指针传递”，那么加const 修饰可以防止意外地改动该指针，起到保护作用。

例如StringCopy 函数：

void StringCopy(char *strDestination, const char *strSource);

其中strSource 是输入参数，strDestination 是输出参数。给strSource 加上const修饰后，如果函数体内的语句试图改动strSource 的内容，编译器将指出错误。

如果输入参数采用“值传递”，由于函数将自动产生临时变量用于复制该参数，该输入参数本来就无需保护，所以不要加const 修饰。

例如不要将函数void Func1(int x) 写成void Func1(const int x)。同理不要将函数void Func2(A a) 写成void Func2(const A a)。其中A 为用户自定义的数据类型。

对于非内部数据类型的参数而言，象void Func(A a) 这样声明的函数注定效率比较底。因为函数体内将产生A 类型的临时对象用于复制参数a，而临时对象的构造、复制、析构过程都将消耗时间。

为了提高效率，可以将函数声明改为void Func(A &a)，因为“引用传递”仅借用一下参数的别名而已，不需要产生临时对象。但是函数void Func(A &a) 存在一个缺点：

“引用传递”有可能改变参数a，这是我们不期望的。解决这个问题很容易，加const修饰即可，因此函数最终成为void Func(const A &a)。

以此类推，是否应将void Func(int x) 改写为void Func(const int &x)，以便提高效率？完全没有必要，因为内部数据类型的参数不存在构造、析构的过程，而复制也非常快，“值传递”和“引用传递”的效率几乎相当。

问题是如此的缠绵，我只好将“const &”修饰输入参数的用法总结一下。

对于非内部数据类型的输入参数，应该将“值传递”的方式改为“const 引用传递”，目的是提高效率。例如将void Func(A a) 改为void Func(const A &a)。

对于内部数据类型的输入参数，不要将“值传递”的方式改为“const 引用传递”。否则既达不到提高效率的目的，又降低了函数的可理解性。例如void Func(int x) 不应该改为void Func(const int &x)。

2 用const 修饰函数的返回值
如果给以“指针传递”方式的函数返回值加const 修饰，那么函数返回值（即指针）的内容不能被修改，该返回值只能被赋给加const 修饰的同类型指针。例如函数
const char * GetString(void);
如下语句将出现编译错误：
char *str = GetString();
正确的用法是
const char *str = GetString();
如果函数返回值采用“值传递方式”，由于函数会把返回值复制到外部临时的存储单元中，加const 修饰没有任何价值。
例如不要把函数int GetInt(void) 写成const int GetInt(void)。
同理不要把函数A GetA(void) 写成const A GetA(void)，其中A 为用户自定义的数据类型。
如果返回值不是内部数据类型，将函数A GetA(void) 改写为const A & GetA(void)的确能提高效率。但此时千万千万要小心，一定要搞清楚函数究竟是想返回一个对象的“拷贝”还是仅返回“别名”就可以了，否则程序会出错。
函数返回值采用“引用传递”的场合并不多，这种方式一般只出现在类的赋值函数中，目的是为了实现链式表达。

例如：
class A
{
A & operate = (const A &other); // 赋值函数
};
A a, b, c; // a, b, c 为A 的对象

a = b = c; // 正常的链式赋值
(a = b) = c; // 不正常的链式赋值，但合法
如果将赋值函数的返回值加const 修饰，那么该返回值的内容不允许被改动。上例中，语句 a = b = c 仍然正确，但是语句 (a = b) = c 则是非法的。
3 const 成员函数
任何不会修改数据成员的函数都应该声明为const 类型。如果在编写const 成员函数时，不慎修改了数据成员，或者调用了其它非const 成员函数，编译器将指出错误，这无疑会提高程序的健壮性。以下程序中，类stack 的成员函数GetCount 仅用于计数，从逻辑上讲GetCount 应当为const 函数。编译器将指出GetCount 函数中的错误。
class Stack
{
public:
void Push(int elem);
int Pop(void);
int GetCount(void) const; // const 成员函数
private:
int m_num;
int m_data[100];
};
int Stack::GetCount(void) const
{
++ m_num; // 编译错误，企图修改数据成员m_num
Pop(); // 编译错误，企图调用非const 函数
return m_num;
}
const 成员函数的声明看起来怪怪的：const 关键字只能放在函数声明的尾部，大概是因为其它地方都已经被占用了。
关于Const函数的几点规则：

a. const对象只能访问const成员函数,而非const对象可以访问任意的成员函数,包括const成员函数.
b. const对象的成员是不可修改的,然而const对象通过指针维护的对象却是可以修改的.
c. const成员函数不可以修改对象的数据,不管对象是否具有const性质.它在编译时,以是否修改成员数据为依据,进行检查.
d. 然而加上mutable修饰符的数据成员,对于任何情况下通过任何手段都可修改,自然此时的const成员函数是可以修改它的

文章来源：http://www.cnblogs.com/Fancyboy2004/archive/2008/12/23/1360810.html