欢迎回到 Vulkan 学习之旅！
在上一篇中，我们成功创建了一个 Vulkan 实例。如果你当时试着故意传错一些参数（比如把扩展数量填成 0），你会发现程序可能直接崩溃，或者什么都不显示，但控制台里没有任何报错信息。
这就是 Vulkan 的"冷酷"之处。为了追求极致的性能，Vulkan 的驱动程序在默认情况下几乎不做任何错误检查。
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你传了空指针？驱动：好吧，我读。-> Crash
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你用了不支持的纹理格式？驱动：行，我画。-> 黑屏
为了不让我们在 Debug 时发疯，Vulkan 引入了 Validation Layers (校验层)。它像是一个中间人，拦截你的所有 API 调用，检查参数是否合规。如果发现问题，它会像严厉的老师一样详细地告诉你："嘿，你在第几行犯了错，根据规范你应该这样做..."。
今天，我们就把这位"守护天使"请进我们的代码里。
策略：Debug 开启，Release 关闭
校验层虽然好，但它会消耗额外的 CPU 资源。因此，我们的策略是：开发时开启，发布时关闭。
在 HelloVulkanApp 类定义的上方，我们添加一些全局常量来控制这个逻辑：
cpp
// 如果定义了 NDEBUG (通常在 Release 模式下)，则关闭校验层
#ifdef NDEBUG
const bool enableValidationLayers = false;
#else
const bool enableValidationLayers = true;
#endif
// 我们需要请求的标准校验层名称
const std::vector<const char*> validationLayers = {
"VK_LAYER_KHRONOS_validation"
};小知识：
VK_LAYER_KHRONOS_validation是一个"全家桶"校验层，包含了参数检查、线程安全检查、内存泄漏检测等所有标准功能。Vulkan SDK 已经自带了它。
检查校验层是否可用
虽然我们装了 SDK，但为了代码的健壮性，我们得先问问 Vulkan："这个校验层真的存在吗？"
在类中添加一个辅助函数 checkValidationLayerSupport：
cpp
bool checkValidationLayerSupport() {
uint32_t layerCount;
vkEnumerateInstanceLayerProperties(&layerCount, nullptr);
std::vector<VkLayerProperties> availableLayers(layerCount);
vkEnumerateInstanceLayerProperties(&layerCount, availableLayers.data());
// 遍历我们需要的所有 layer，看看能不能在 availableLayers 里找到
for (const char* layerName : validationLayers) {
bool layerFound = false;
for (const auto& layerProperties : availableLayers) {
if (strcmp(layerName, layerProperties.layerName) == 0) {
layerFound = true;
break;
}
}
if (!layerFound) {
return false;
}
}
return true;
}升级 createInstance
现在我们需要修改上一节[Vulkan 学习之路] 02 - 万物起源：创建 Vulkan 实例 (Instance)-CSDN博客写的 createInstance 函数。
我们需要做两件事：
-
如果启用了校验层，将其添加到
VkInstanceCreateInfo中。 -
为了接收校验层发出的报错信息，我们需要启用一个额外的扩展：
VK_EXT_debug_utils。
为了代码整洁，我们把获取扩展的逻辑抽离出来：
cpp
std::vector<const char*> getRequiredExtensions() {
uint32_t glfwExtensionCount = 0;
const char** glfwExtensions;
glfwExtensions = glfwGetRequiredInstanceExtensions(&glfwExtensionCount);
std::vector<const char*> extensions(glfwExtensions, glfwExtensions + glfwExtensionCount);
if (enableValidationLayers) {
// 如果开启调试，必须加上 Debug Utils 扩展
extensions.push_back(VK_EXT_DEBUG_UTILS_EXTENSION_NAME);
}
return extensions;
}然后更新 createInstance：
cpp
void createInstance() {
// 1. 先检查支持
if (enableValidationLayers && !checkValidationLayerSupport()) {
throw std::runtime_error("validation layers requested, but not available!");
}
// ... appInfo 设置保持不变 ...
VkInstanceCreateInfo createInfo{};
createInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_INSTANCE_CREATE_INFO;
createInfo.pApplicationInfo = &appInfo;
// 2. 使用新函数获取扩展
auto extensions = getRequiredExtensions();
createInfo.enabledExtensionCount = static_cast<uint32_t>(extensions.size());
createInfo.ppEnabledExtensionNames = extensions.data();
// 3. 设置校验层
if (enableValidationLayers) {
createInfo.enabledLayerCount = static_cast<uint32_t>(validationLayers.size());
createInfo.ppEnabledLayerNames = validationLayers.data();
} else {
createInfo.enabledLayerCount = 0;
}
if (vkCreateInstance(&createInfo, nullptr, &instance) != VK_SUCCESS) {
throw std::runtime_error("failed to create instance!");
}
}建立信使 (Debug Messenger)
现在校验层已经开启了，但如果它发现了错误，它该怎么告诉我们呢？我们需要注册一个回调函数（Callback）。
定义回调函数
这是一个静态函数，格式由 Vulkan 规定。我们简单地把错误信息打印到控制台：
cpp
static VKAPI_ATTR VkBool32 VKAPI_CALL debugCallback(
VkDebugUtilsMessageSeverityFlagBitsEXT messageSeverity,
VkDebugUtilsMessageTypeFlagsEXT messageType,
const VkDebugUtilsMessengerCallbackDataEXT* pCallbackData,
void* pUserData) {
// messageSeverity 可以用来判断是 警告(Warning) 还是 错误(Error)
std::cerr << "validation layer: " << pCallbackData->pMessage << std::endl;
// 返回 VK_FALSE 表示不要中断 Vulkan 调用（除非你想让程序崩溃）
return VK_FALSE;
}加载扩展函数 (这里的坑比较深)
vkCreateDebugUtilsMessengerEXT 是一个扩展函数，不是 Vulkan 核心加载器的一部分。这意味着我们不能直接调用它，需要动态获取它的函数地址。
我们在类定义之前添加这两个代理函数：
cpp
VkResult CreateDebugUtilsMessengerEXT(VkInstance instance, const VkDebugUtilsMessengerCreateInfoEXT* pCreateInfo, const VkAllocationCallbacks* pAllocator, VkDebugUtilsMessengerEXT* pDebugMessenger) {
auto func = (PFN_vkCreateDebugUtilsMessengerEXT) vkGetInstanceProcAddr(instance, "vkCreateDebugUtilsMessengerEXT");
if (func != nullptr) {
return func(instance, pCreateInfo, pAllocator, pDebugMessenger);
} else {
return VK_ERROR_EXTENSION_NOT_PRESENT;
}
}
void DestroyDebugUtilsMessengerEXT(VkInstance instance, VkDebugUtilsMessengerEXT debugMessenger, const VkAllocationCallbacks* pAllocator) {
auto func = (PFN_vkDestroyDebugUtilsMessengerEXT) vkGetInstanceProcAddr(instance, "vkDestroyDebugUtilsMessengerEXT");
if (func != nullptr) {
func(instance, debugMessenger, pAllocator);
}
}配置 Messenger
在类中添加 setupDebugMessenger 函数。我们在这里告诉 Vulkan：我们关心哪些级别的日志（比如警告和错误），以及出了问题去找哪个回调函数。
cpp
// 成员变量
VkDebugUtilsMessengerEXT debugMessenger;
void setupDebugMessenger() {
if (!enableValidationLayers) return;
VkDebugUtilsMessengerCreateInfoEXT createInfo{};
createInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_DEBUG_UTILS_MESSENGER_CREATE_INFO_EXT;
// 过滤日志级别：我们要看 详细信息(Verbose)、警告(Warning) 和 错误(Error)
createInfo.messageSeverity = VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_SEVERITY_VERBOSE_BIT_EXT | VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_SEVERITY_WARNING_BIT_EXT | VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_SEVERITY_ERROR_BIT_EXT;
// 过滤消息类型
createInfo.messageType = VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_TYPE_GENERAL_BIT_EXT | VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_TYPE_VALIDATION_BIT_EXT | VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_TYPE_PERFORMANCE_BIT_EXT;
// 绑定刚才写的回调函数
createInfo.pfnUserCallback = debugCallback;
if (CreateDebugUtilsMessengerEXT(instance, &createInfo, nullptr, &debugMessenger) != VK_SUCCESS) {
throw std::runtime_error("failed to set up debug messenger!");
}
}组装与清理
最后一步，把这一切串起来。
修改 initVulkan：
cpp
void initVulkan() {
createInstance();
setupDebugMessenger(); // <--- 必须在 createInstance 之后
}修改 cleanup：
cpp
void cleanup() {
if (enableValidationLayers) {
DestroyDebugUtilsMessengerEXT(instance, debugMessenger, nullptr);
}
vkDestroyInstance(instance, nullptr);
glfwDestroyWindow(window);
glfwTerminate();
}完整代码：
cpp
#define GLFW_INCLUDE_VULKAN
#include <GLFW/glfw3.h>
#include <iostream>
#include <stdexcept>
#include <vector>
#include <cstring>
#include <cstdlib>
const uint32_t WIDTH = 800;
const uint32_t HEIGHT = 600;
const std::vector<const char*> validationLayers = {
"VK_LAYER_KHRONOS_validation"
};
#ifdef NDEBUG
const bool enableValidationLayers = false;
#else
const bool enableValidationLayers = true;
#endif
VkResult CreateDebugUtilsMessengerEXT(VkInstance instance, const VkDebugUtilsMessengerCreateInfoEXT* pCreateInfo, const VkAllocationCallbacks* pAllocator, VkDebugUtilsMessengerEXT* pDebugMessenger) {
auto func = (PFN_vkCreateDebugUtilsMessengerEXT) vkGetInstanceProcAddr(instance, "vkCreateDebugUtilsMessengerEXT");
if (func != nullptr) {
return func(instance, pCreateInfo, pAllocator, pDebugMessenger);
} else {
return VK_ERROR_EXTENSION_NOT_PRESENT;
}
}
void DestroyDebugUtilsMessengerEXT(VkInstance instance, VkDebugUtilsMessengerEXT debugMessenger, const VkAllocationCallbacks* pAllocator) {
auto func = (PFN_vkDestroyDebugUtilsMessengerEXT) vkGetInstanceProcAddr(instance, "vkDestroyDebugUtilsMessengerEXT");
if (func != nullptr) {
func(instance, debugMessenger, pAllocator);
}
}
class HelloTriangleApplication {
public:
void run() {
initWindow();
initVulkan();
mainLoop();
cleanup();
}
private:
GLFWwindow* window;
VkInstance instance;
VkDebugUtilsMessengerEXT debugMessenger;
void initWindow() {
glfwInit();
glfwWindowHint(GLFW_CLIENT_API, GLFW_NO_API);
glfwWindowHint(GLFW_RESIZABLE, GLFW_FALSE);
window = glfwCreateWindow(WIDTH, HEIGHT, "Vulkan", nullptr, nullptr);
}
void initVulkan() {
createInstance();
setupDebugMessenger();
}
void mainLoop() {
while (!glfwWindowShouldClose(window)) {
glfwPollEvents();
}
}
void cleanup() {
if (enableValidationLayers) {
DestroyDebugUtilsMessengerEXT(instance, debugMessenger, nullptr);
}
vkDestroyInstance(instance, nullptr);
glfwDestroyWindow(window);
glfwTerminate();
}
void createInstance() {
if (enableValidationLayers && !checkValidationLayerSupport()) {
throw std::runtime_error("validation layers requested, but not available!");
}
VkApplicationInfo appInfo{};
appInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_APPLICATION_INFO;
appInfo.pApplicationName = "Hello Triangle";
appInfo.applicationVersion = VK_MAKE_VERSION(1, 0, 0);
appInfo.pEngineName = "No Engine";
appInfo.engineVersion = VK_MAKE_VERSION(1, 0, 0);
appInfo.apiVersion = VK_API_VERSION_1_0;
VkInstanceCreateInfo createInfo{};
createInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_INSTANCE_CREATE_INFO;
createInfo.pApplicationInfo = &appInfo;
auto extensions = getRequiredExtensions();
createInfo.enabledExtensionCount = static_cast<uint32_t>(extensions.size());
createInfo.ppEnabledExtensionNames = extensions.data();
VkDebugUtilsMessengerCreateInfoEXT debugCreateInfo{};
if (enableValidationLayers) {
createInfo.enabledLayerCount = static_cast<uint32_t>(validationLayers.size());
createInfo.ppEnabledLayerNames = validationLayers.data();
populateDebugMessengerCreateInfo(debugCreateInfo);
createInfo.pNext = (VkDebugUtilsMessengerCreateInfoEXT*) &debugCreateInfo;
} else {
createInfo.enabledLayerCount = 0;
createInfo.pNext = nullptr;
}
if (vkCreateInstance(&createInfo, nullptr, &instance) != VK_SUCCESS) {
throw std::runtime_error("failed to create instance!");
}
}
void populateDebugMessengerCreateInfo(VkDebugUtilsMessengerCreateInfoEXT& createInfo) {
createInfo = {};
createInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_DEBUG_UTILS_MESSENGER_CREATE_INFO_EXT;
createInfo.messageSeverity = VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_SEVERITY_VERBOSE_BIT_EXT | VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_SEVERITY_WARNING_BIT_EXT | VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_SEVERITY_ERROR_BIT_EXT;
createInfo.messageType = VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_TYPE_GENERAL_BIT_EXT | VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_TYPE_VALIDATION_BIT_EXT | VK_DEBUG_UTILS_MESSAGE_TYPE_PERFORMANCE_BIT_EXT;
createInfo.pfnUserCallback = debugCallback;
}
void setupDebugMessenger() {
if (!enableValidationLayers) return;
VkDebugUtilsMessengerCreateInfoEXT createInfo;
populateDebugMessengerCreateInfo(createInfo);
if (CreateDebugUtilsMessengerEXT(instance, &createInfo, nullptr, &debugMessenger) != VK_SUCCESS) {
throw std::runtime_error("failed to set up debug messenger!");
}
}
std::vector<const char*> getRequiredExtensions() {
uint32_t glfwExtensionCount = 0;
const char** glfwExtensions;
glfwExtensions = glfwGetRequiredInstanceExtensions(&glfwExtensionCount);
std::vector<const char*> extensions(glfwExtensions, glfwExtensions + glfwExtensionCount);
if (enableValidationLayers) {
extensions.push_back(VK_EXT_DEBUG_UTILS_EXTENSION_NAME);
}
return extensions;
}
bool checkValidationLayerSupport() {
uint32_t layerCount;
vkEnumerateInstanceLayerProperties(&layerCount, nullptr);
std::vector<VkLayerProperties> availableLayers(layerCount);
vkEnumerateInstanceLayerProperties(&layerCount, availableLayers.data());
for (const char* layerName : validationLayers) {
bool layerFound = false;
for (const auto& layerProperties : availableLayers) {
if (strcmp(layerName, layerProperties.layerName) == 0) {
layerFound = true;
break;
}
}
if (!layerFound) {
return false;
}
}
return true;
}
static VKAPI_ATTR VkBool32 VKAPI_CALL debugCallback(VkDebugUtilsMessageSeverityFlagBitsEXT messageSeverity, VkDebugUtilsMessageTypeFlagsEXT messageType, const VkDebugUtilsMessengerCallbackDataEXT* pCallbackData, void* pUserData) {
std::cerr << "validation layer: " << pCallbackData->pMessage << std::endl;
return VK_FALSE;
}
};
int main() {
HelloTriangleApplication app;
try {
app.run();
} catch (const std::exception& e) {
std::cerr << e.what() << std::endl;
return EXIT_FAILURE;
}
return EXIT_SUCCESS;
}见证奇迹：故意犯个错
现在，编译并运行你的程序。如果是 Debug 模式，一切应该正常运行（黑窗口）。
怎么确认它生效了？
我们在 cleanup 里的 vkDestroyInstance 之前，故意加一行错误代码：
cpp
vkDestroyInstance(nullptr, nullptr);再次运行，查看 Visual Studio 的"输出"窗口（Output）或者控制台窗口。你应该会看到类似这样的红色警告：
validation layer: Validation Error: [ VUID-vkDestroyInstance-instance-parameter ] Object 0: VK_NULL_HANDLE, type = VK_OBJECT_TYPE_INSTANCE; | MessageID = 0x8a62378b | Invalid VkInstance Object 0x0.
这行报错简直是天籁之音！它告诉了我们错误的位置、类型以及原因。
从今天起，你不再是一个人在战斗。Validation Layers 将是你学习 Vulkan 路上最忠实的伙伴。
下一步
环境安全了，是时候干点硬核的了。下一篇，我们将开始挑选物理设备 (Physical Devices)，看看你的显卡到底支持哪些 Vulkan 特性！