1.对比

在Metal(2)——三角形案例中，我们使用了下面的方法来向顶点着色器传递数据：

func setVertexBytes(_ bytes: UnsafeRawPointer, 
             length: Int, 
              index: Int)

在苹果的官方文档中，说明此方法避免了创建用于存储数据的缓冲区的开销，由Metal来自行管理。但实际上，setVertexBytes:length:atIndex: 这个方法，其实是每次都重新 copy 传递的数据，创建一个 MTLBuffer 对象，然后改用 setVertexBuffer(_:offset:index:) 或者 setVertexBuffers(_:offsets:with:) 方法，来传递数据给顶点着色器，然后删掉旧的 MTLBuffer 对象。所以如果是频繁使用的数据，使用这个方法，还是会造成不必要的性能损耗。
文档中同时还提到了，这个方法只能一次传递长度小于4k的数据。
所以，如果数据长度大于4K或者是会多次使用的数据，还是建议使用MTLBuffer 对象。

2.MTLBuffer

2.1定义

MTLBuffer，可以理解成一个 CPU 和 GPU 都可以访问的内存块，它里面存储的数据，是没有格式、类型限制的，即可以存储任意类型的数据。
Metal 对于MTLBuffer中存储的内容一无所知，只知道它的长度大小。我们需要自己来定义存储在MTLBuffer对象中的数据格式，并确保app跟着色器知道如何读取和写入数据。

2.2创建

MTLBuffer对象只能通过MTLDevice对象来创建。苹果提供了下面三种方法来创建：

makeBuffer(length:options:)创建MTLBuffer对象，并分配指定长度的存储空间。。
makeBuffer(bytes:length:options:)MTLBuffer创建MTLBuffer对象，分配指定长度的存储空间，并将数据拷贝到开辟的空间中。
makeBuffer(bytesNoCopy:length:options:deallocator:)创建一个MTLBuffer对象，该对象重用现有的存储分配，并且不分配任何新的存储。

2.3 Options

在创建MTLBuffer对象时，还需要设置一个属性——MTLResourceOptions，它表示着资源（Buffer、Texture..）的管理方式，要根据项目实际情况取舍。一般情况下，也可以不写（options:[]），它表示 CPU，GPU 都能正常读写。

@available(iOS 8.0, *)
public struct MTLResourceOptions : OptionSet {

    public init(rawValue: UInt)

    
    public static var cpuCacheModeWriteCombined: MTLResourceOptions { get }

    
    @available(iOS 9.0, *)
    public static var storageModeShared: MTLResourceOptions { get }

    
    @available(iOS 9.0, *)
    public static var storageModePrivate: MTLResourceOptions { get }

    @available(iOS 10.0, *)
    public static var storageModeMemoryless: MTLResourceOptions { get }

    
    @available(iOS 10.0, *)
    public static var hazardTrackingModeUntracked: MTLResourceOptions { get }

    @available(iOS 13.0, *)
    public static var hazardTrackingModeTracked: MTLResourceOptions { get }

    
    public static var optionCPUCacheModeWriteCombined: MTLResourceOptions { get }
}

3.案例

下面将用一个小案例，来讲解如何使用MTLBuffer

项目的结构与流程跟之前的非常类似。
创建generateVertexData方法，来创建并返回大量的顶点数据。

func generateVertexData() -> [ZVertex]{
        let quadVertices = [ZVertex(position: [-20, 20], color: [1, 0, 0, 1]),
                            ZVertex(position: [20, 20], color: [1, 0, 0, 1]),
                            ZVertex(position: [-20, -20], color: [1, 0, 0, 1]),
                            
                            ZVertex(position: [20, -20], color: [0, 0, 1, 1]),
                            ZVertex(position: [-20, -20], color: [0, 0, 1, 1]),
                            ZVertex(position: [20, 20], color: [0, 0, 1, 1]),
        ]
        
        //行/列 数量
        let NUM_COLUMNS = 25
        let NUM_ROWS = 15
        
        //顶点个数
        let NUM_VERTICES_PER_QUAD = quadVertices.count
        
         //四边形间距
        let QUAD_SPACING:Float = 50.0
        
        
        //2. 开辟空间
        var vertices = [ZVertex]()
        
        //3.获取顶点坐标(循环计算)
        for row in 0..<NUM_ROWS {
            for column in 0..<NUM_COLUMNS {
                //左上角的位置 注意坐标系基于2D笛卡尔坐标系,中心点(0,0),所以会出现负数位置
                let x = (Float(-NUM_COLUMNS)/2 + Float(column)) * QUAD_SPACING + QUAD_SPACING/2.0
                let y = (Float(-NUM_ROWS)/2 + Float(row)) * QUAD_SPACING + QUAD_SPACING/2.0
                let upperLeftPosition = vector2(x, y)
                
                //遍历6个顶点 即小矩形顶点
                for index in 0..<NUM_VERTICES_PER_QUAD {
                    var vertex = quadVertices[index]
                    //向量的加法
                    vertex.position += upperLeftPosition
                    let newVertex = ZVertex(position: vertex.position, color: vertex.color)
                    //新的顶点数据 追加到数组
                    vertices.append(newVertex)
                }
            }
        }
        //最后返回
        return vertices
    }

通过创建的顶点数据，来创建MTLBuffer对象

//5.获取顶点数据
let verteices = generateVertexData()
//创建一个vertex buffer,可以由GPU来读取
vertexBuffer = device?.makeBuffer(bytes: verteices,
  				 		length: MemoryLayout<ZVertex>.size*verteices.count, 
						options: [])

使用MTLBuffer对象，将顶点数据传送到顶点着色器。

//将_vertexBuffer 设置到顶点缓存区中
            renderEncoder?.setVertexBuffer(vertexBuffer, offset: 0, index: Int(ZVertexInputIndexVertices.rawValue))

完整demo

Metal(4)——MTLBuffer