XMVECTORとXMFLOATどっち？問題
XMVECTOR
XMVECTORは、DirectXMathライブラリの中核をなすデータ型です。その特徴は以下の通りです。
- SIMD (Single Instruction, Multiple Data) 最適化: 複数の浮動小数点数を同時に処理できるCPU命令（SSE/AVXなど）を利用するために設計されています。これにより、ベクトル演算や行列演算が非常に高速に行われます。
- アラインメント: SIMD命令が効率的に動作するために、通常16バイト境界にアラインメントされています。
- レジスタでの操作: 多くの場合、CPUのレジスタ上で直接操作されるため、メモリアクセスによるオーバーヘッドが少ないです。
- 直接的なアクセスが難しい:
XMVECTORの個々の要素に直接アクセス（例:vec.x）することは通常できません。要素にアクセスするには、XMVectorGetX(),XMVectorSetX()などの関数を使用する必要があります。
XMVECTOR を使うべき場面:
- ベクトルや行列の計算: 加算、減算、乗算、内積、外積、変換など、あらゆる数学的な演算を行う場合。
- シェーダーへの定数バッファのアップロード: シェーダーで利用するベクトルや行列データは、通常
XMVECTORで計算し、XMFLOAT4などで構成された定数バッファに格納してからGPUへ送ります。 - 一時的な計算結果: 関数内で中間的な計算を行う場合。
例:
C++
#include <DirectXMath.h>
// XMVECTOR同士の加算
XMVECTOR v1 = XMVectorSet(1.0f, 2.0f, 3.0f, 0.0f);
XMVECTOR v2 = XMVectorSet(4.0f, 5.0f, 6.0f, 0.0f);
XMVECTOR vResult = XMVectorAdd(v1, v2);
// 行列とベクトルの乗算
XMMATRIX m = XMMatrixRotationY(XM_PIDIV4);
XMVECTOR transformedVec = XMVector3TransformCoord(v1, m);XMFLOAT (例: XMFLOAT3, XMFLOAT4)
XMFLOATシリーズのデータ型（XMFLOAT2, XMFLOAT3, XMFLOAT4など）は、C++の通常の構造体として定義されています。
- メモリ上でのデータ格納: メモリ上にデータをシンプルに格納するために使用されます。
- アクセスしやすい:
float x, y, z, w;のようにメンバが直接公開されているため、個々の要素にアクセスしやすいです。 - アラインメントの制約が少ない: 特別なアラインメントを考慮する必要がない場合が多いです（ただし、定数バッファなどGPUに送るデータの場合はアラインメントが重要になります）。
- SIMD最適化はされない:
XMFLOAT自体はSIMD最適化の恩恵を受けません。
XMFLOAT を使うべき場面:
- 構造体やクラスのメンバ変数: オブジェクトの位置、回転、スケールなど、永続的に保持したいデータ。
- 頂点バッファのレイアウト: 頂点データ（位置、法線、UVなど）を定義する場合。
- ファイルへの保存や読み込み: データをファイルに書き込んだり、ファイルから読み込んだりする場合。
- GUIでの表示など、個々の要素へのアクセスが必要な場合。
XMVECTORでの計算結果の格納:XMVECTORで計算した結果をメモリに保存する際、XMStoreFloat3()やXMStoreFloat4()関数を使用してXMFLOAT型に変換します。
例:
C++
#include <DirectXMath.h>
// 構造体のメンバとして位置を保持
struct GameObject {
XMFLOAT3 position;
XMFLOAT4 color;
// ...
};
GameObject player;
player.position = XMFLOAT3(0.0f, 1.0f, 0.0f);
player.color = XMFLOAT4(1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
// XMVECTORの計算結果をXMFLOAT3に格納
XMVECTOR vec = XMVectorSet(10.0f, 20.0f, 30.0f, 0.0f);
XMFLOAT3 resultFloat3;
XMStoreFloat3(&resultFloat3, vec); // ここで変換変換について
XMVECTORとXMFLOATの間は、以下の関数を使って相互に変換できます。
XMFLOAT→XMVECTOR:XMLoadFloat2()XMLoadFloat3()XMLoadFloat4()XMLoadFloat3x3()(行列用)XMLoadFloat4x4()(行列用) これらの関数は、XMFLOAT型のデータをXMVECTOR型（またはXMMATRIX型）にロードし、SIMD演算の準備をします。
XMVECTOR→XMFLOAT:XMStoreFloat2()XMStoreFloat3()XMStoreFloat4()XMStoreFloat3x3()XMStoreFloat4x4()これらの関数は、XMVECTOR型の計算結果をXMFLOAT型のメモリ領域にストアします。
まとめと推奨されるフロー
DirectXプログラミングにおける理想的なデータフローは以下のようになります。
- データ格納: オブジェクトの状態（位置、回転、色など）は、クラスや構造体のメンバとして**
XMFLOAT**型で保持します。 - 計算開始: 計算が必要になったら、**
XMLoadFloat関数を使用してXMFLOAT型のデータをXMVECTOR**型にロードします。 - 計算実行: **
XMVECTOR**型を使って、DirectXMathの関数（XMVectorAdd,XMMatrixMultiplyなど）で高速なSIMD演算を行います。 - 計算結果の格納: 計算が終わったら、**
XMStoreFloat関数を使用してXMVECTOR型の結果を再びXMFLOAT**型にストアし、永続化します。