Extra2D/include/renderer/instance_buffer.h

#pragma once

#include <renderer/rhi/rhi.h>
#include <renderer/rhi/rhi_types.h>
#include <types/math/vec2.h>
#include <types/math/color.h>
#include <types/math/mat4.h>
#include <vector>
#include <memory>

namespace extra2d {

/**
 * @brief 实例数据
 *
 * 单个实例的属性数据，用于实例化渲染
 * 布局遵循 std140 对齐规则
 */
struct InstanceData {
    // 第一组 16 字节
    Vec2 position;      // 位置偏移 (8 bytes)
    float rotation;     // 旋转角度 (4 bytes)
    float padding0;     // 填充到 16 字节对齐 (4 bytes)
    
    // 第二组 16 字节
    Vec2 scale;         // 缩放 (8 bytes)
    float padding1[2];  // 填充到 16 字节对齐 (8 bytes)
    
    // 第三组 16 字节
    Color color;        // 颜色 (16 bytes) - r, g, b, a
    
    // 第四组 16 字节
    float uvX;          // UV 起始 X (4 bytes)
    float uvY;          // UV 起始 Y (4 bytes)
    float uvWidth;      // UV 宽度 (4 bytes)
    float uvHeight;     // UV 高度 (4 bytes)

    InstanceData()
        : position(0.0f, 0.0f)
        , rotation(0.0f)
        , padding0(0.0f)
        , scale(1.0f, 1.0f)
        , padding1{0.0f, 0.0f}
        , color(Color::White)
        , uvX(0.0f)
        , uvY(0.0f)
        , uvWidth(1.0f)
        , uvHeight(1.0f) {}
};

static_assert(sizeof(InstanceData) == 64, "InstanceData size should be 64 bytes for std140 alignment");

/**
 * @brief 实例缓冲区
 *
 * 管理实例化渲染的实例数据缓冲区
 * 支持动态更新和双缓冲
 */
class InstanceBuffer {
public:
    /**
     * @brief 默认构造函数
     */
    InstanceBuffer();

    /**
     * @brief 析构函数
     */
    ~InstanceBuffer();

    // 禁止拷贝
    InstanceBuffer(const InstanceBuffer&) = delete;
    InstanceBuffer& operator=(const InstanceBuffer&) = delete;

    // 允许移动
    InstanceBuffer(InstanceBuffer&& other) noexcept;
    InstanceBuffer& operator=(InstanceBuffer&& other) noexcept;

    /**
     * @brief 初始化实例缓冲区
     * @param maxInstances 最大实例数量
     * @return 初始化是否成功
     */
    bool initialize(uint32_t maxInstances);

    /**
     * @brief 关闭缓冲区
     */
    void shutdown();

    /**
     * @brief 更新实例数据
     * @param instances 实例数据数组
     * @param count 实例数量
     * @return 更新是否成功
     */
    bool updateInstances(const InstanceData* instances, uint32_t count);

    /**
     * @brief 添加单个实例
     * @param instance 实例数据
     * @return 实例索引
     */
    uint32_t addInstance(const InstanceData& instance);

    /**
     * @brief 清除所有实例
     */
    void clear();

    /**
     * @brief 获取当前实例数量
     * @return 实例数量
     */
    uint32_t getInstanceCount() const { return instanceCount_; }

    /**
     * @brief 获取最大实例数量
     * @return 最大实例数量
     */
    uint32_t getMaxInstances() const { return maxInstances_; }

    /**
     * @brief 获取 RHI 缓冲区句柄
     * @return 缓冲区句柄
     */
    BufferHandle getBufferHandle() const { return bufferHandle_; }

    /**
     * @brief 获取 RHI 缓冲区指针
     * @return 缓冲区指针
     */
    RHIBuffer* getRHIBuffer() const { return bufferHandle_.get(); }

    /**
     * @brief 检查是否有效
     * @return 是否有效
     */
    bool isValid() const { return bufferHandle_.isValid(); }

private:
    BufferHandle bufferHandle_;     // RHI 缓冲区句柄
    uint32_t maxInstances_ = 0;     // 最大实例数量
    uint32_t instanceCount_ = 0;    // 当前实例数量
    std::vector<InstanceData> cpuBuffer_;  // CPU 端缓冲区
};

/**
 * @brief 实例缓冲区管理器
 *
 * 管理多个实例缓冲区的分配和回收
 */
class InstanceBufferManager {
public:
    /**
     * @brief 默认构造函数
     */
    InstanceBufferManager();

    /**
     * @brief 析构函数
     */
    ~InstanceBufferManager();

    // 禁止拷贝
    InstanceBufferManager(const InstanceBufferManager&) = delete;
    InstanceBufferManager& operator=(const InstanceBufferManager&) = delete;

    // 允许移动
    InstanceBufferManager(InstanceBufferManager&& other) noexcept;
    InstanceBufferManager& operator=(InstanceBufferManager&& other) noexcept;

    /**
     * @brief 初始化管理器
     * @return 初始化是否成功
     */
    bool initialize();

    /**
     * @brief 关闭管理器
     */
    void shutdown();

    /**
     * @brief 获取或创建实例缓冲区
     * @param minSize 最小容量（实例数量）
     * @return 实例缓冲区指针
     */
    InstanceBuffer* acquireBuffer(uint32_t minSize);

    /**
     * @brief 回收实例缓冲区
     * @param buffer 缓冲区指针
     */
    void releaseBuffer(InstanceBuffer* buffer);

    /**
     * @brief 重置所有缓冲区
     */
    void reset();

private:
    std::vector<std::unique_ptr<InstanceBuffer>> bufferPool_;
    uint32_t currentBufferIndex_ = 0;
    static constexpr uint32_t DEFAULT_BUFFER_SIZE = 1024;
};

} // namespace extra2d