【Visual C++】游戏开发笔记三十二 浅墨DirectX提高班之一 DirectX大局观认知篇

本系列文章由zhmxy555（毛星云）编写，转载请注明出处。

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作者：毛星云（浅墨）邮箱：[email protected]

这篇文章作为DirectX系列知识的一个认知篇，希望大家看过之后，能对你印象中的DirectX有一个新的认识，学到新的东西。

这篇文章我们将分为五个部分来进行讲解，且最后提供了配套源代码的下载，这五部分是：

一、引言

二、DirectX的两种不同含义

三、DirectX的几套开发方案

四、Direct3D的体系结构

五，Win32应用程序的框架源代码欣赏

在一开头，跟大家先讲讲题外话。

用通俗易懂而亲切幽默的语言，描绘出晦涩难懂的编程知识，这是浅墨目前对自己的游戏开发笔记系列专栏的定位。

而新的子栏目名称，浅墨DirectX提高班，这个名字是来自著名dota解说2009的dota解说视频名称——《09dota提高班》。浅墨也是一名dota爱好者，平常也喜欢看看dota视频来提高dota技术，09的视频我是经常看的，所以浅墨DirectX提高班这个名称应运而生。

好了，现在就开始第一部分吧。

一、引言

DirectX，这个看起来酷酷的家伙，这个微软的亲儿子，自从这个世纪之交以来，一直是Windows平台下所有游戏开发的首选SDK。统观百度今日网络游戏排行榜，全是C++与DirectX搭档，在游戏引擎的配合下制作出的游戏作品：

这些游戏包括耳熟能详的《穿越火线》《地下城与勇士》《英雄联盟》（前三名竟然都是腾讯代理的。。。。。。。。。。）《魔兽世界》《梦幻西游》《qq飞车》《龙之谷》《qq炫舞》《武魂》《传奇》《剑网3》《反恐精英ol》等等，下面我们贴出一些宣传图

C++与DirectX 游戏作品之《CS online》：

C++与DirectX游戏作品之《魔兽世界》，WOW：

C++与DirectX游戏作品之《地下城与勇士》，DNF，大家俗称的毒奶粉- -：

C++与DirectX游戏作品之《英雄联盟》LOL（大家俗称的撸啊撸- -）

最后贴一张浅墨非常期待的动作游戏大作《鬼泣5》的主角但丁的帅气图：

好了，美图看完了。

从本节笔记开始，我们就来一步一步揭开DirectX游戏开发的神秘面纱，看看这个目前统治PC游戏界的图形API，到底能给我们哪些惊喜。

下面就来进入正题。

二、DirectX的两种不同含义

通常说的DirectX其实有两种不同的含义，一是指DirectX SDK（我们一般叫它DirectX开发包）或称DirectX API（DirectX应用程序可编程接口），用于开发高性能多媒体程序的应用程序接口；二是指DirectX Runtime（DirectX运行时），也就是一组动态链接库，是运行我们利用DirectX SDK开发出来的应用程序必须的运行环境。比如我们现在刚下载并安装好valve公司的游戏大作《Dota2》，想要来体验一番，我们兴奋地双击dota2的图标，本以为一切顺利，可以马上开始我们的dota2超神之旅，这时候却弹出了一个恼人的系统错误窗口，告诉我们说缺失某某D3D的DLL，要你重新安装该运用程序解决此问题，如图

其实并不是这个游戏程序安装错误，而是我们的DirectX Runtime（DirectX运行时）没有在我们的电脑上安装好，这时候，去网上下一个最新版的DirectX runtime就可以顺利进入游戏，开始我们的dota超神之旅了。

对于游戏玩家，他们只需要能顺利运行游戏就万事大吉了，显然他们对DirectX的印象停留在DirectX Runtime（DirectX运行时）就完全够用了。

对于游戏开发者，一般我们指的DirectX就是DirectX SDK。DirectX SDK作为开发包，里面关于DirectX开发相关的工具与资源应有尽有，显然就包括了上面的DirectX Runtime。我们后面提到的DirectX，一般都指的是DirectX SDK。

三、DirectX的几套开发方案

我们已经知道DirectX是一套应用程序开发接口，但是DirectX不同于它的死对头OpenGL直接提供函数的接口。在早期的版本中，DirectX SDK是以COM接口的方式提供给开发者的，把功能相似的函数封装在一个COM接口中。随着微软.NET战略的实施，从DirectX 9.0开始，除了COM接口的方式，DirectX开发接口还可以以.NET类库的形式提供给我们。所以，目前DirectX开发游戏或者三维图形程序时就有了两种选择：

1.采用COM接口的方式。

2.采用.NET类库的方式。

先来讲讲DirectX的第一套开发方案，也就是采用COM接口。COM接口与C、C++甚至Visual Basic编程语言都是可以擦出火花的。尤其是C++，与COM接口配合使用有非常高的契合度，显然C++/COM接口搭档是目前使用最广泛的DirectX开发方式。

对于第二种开发方案，DirectX配合.NET类库的方式，可以配合C#、Mannaged C++等编程语言进行开发。尤其是C#与.NET配合DirectX，这样可以充分发挥.NET类库提供的强大功能，例如数据库的开发、底层通信功能的支持等等。对于开发一些性能要求不高的游戏或者三维图形程序时，C#与.NET配合DirectX可能比C++与COM接口配DirectX来得更合适。

但是对于大型游戏开发，执行效率永远都是要放在第一位的。一谈到执行效率，这可是C/C++的长处。所以，在高性能游戏的开发领域，C/C++就显得比任何编程语言都要高贵与雍容。

所以，毋庸多言，C++与COM接口配DirectX，是目前99%大型游戏采用的开发方案，也是我们主要讲解的方向。

四、Direct3D的体系结构

Direct3D作为DirectX的绝对主力，是微软与OpenGL在3D图形领域抗衡的正面武器。每次DirectX升级之时，微软都会单独针对Direct3D这款API进行大量更新，使其拥有更强大的功能，更完善的使用体验。因为Direct3D主攻3D图形与3D游戏，可谓DirectX中撑场面的API，自然我们在后续讲解中要将更多的重心放在它之上。

下面我们就来迈出介绍Direct3D的第一步，讲解Direct3D程序开发和运行密切相关的一些知识。

先来看一张结构图，这是Direct3D，GDI/GDI+与应用程序，显卡之间交互关系的一张简明扼要的结构图：

1.关于结构图的解释

如图，Win32应用程序可以使用Direct3D以及GDI/GDI+两套图形库完成与显卡的交互。当然，能与显卡交互的方式不只有这两种，方法多得是，这里我们只需要暂时知道有这两种就可以了。我们可以看到，与Direct3D和GDI/GDI+处于同一层次，也就是说，Direct3D和GDI/GDI+都可以通过图形设备驱动程序接口(DDI)访问图形硬件，也就是显卡。但不同于GDI/GDI+这对“屌丝”设备的是，“高富帅”Direct3D可是有一个牛逼闪闪的“后台”的，那就是硬件抽象层（HAL）。Direct3D可以使用硬件抽象层（HAL）通过图形设备驱动程序接口(DDI)来访问显卡，从而可以充分地发挥显卡的潜在性能，绘制出高性能高质量的精美图形来。如果我们的显卡支持Direct3D的话，HAL就存在于我们的计算机中，而需要运行DirectX 9.0开发的应用程序的话，我们的显卡驱动程序需要至少支持DirectX 7.0版本以上的DDI才可以，不过在如今支持DirectX 11显卡烂大街的时代，这显然不会是什么问题。

2.关于硬件抽象层 HAL

大多数基于Direcr3D API设计开发的三维图形程序都运行于硬件抽象层（Hardware Abstraction Layer）,也就是HAL之上。使用HAL的好处，是既能充分利用系统硬件的加速功能，又隐藏了硬件相关的设备特性。这就是说，Direct3D利用HAL实现了设备无关的特性，通过Direct3D可以编写出与设备无关的高效代码。硬件抽象层是由硬件制造商提供的特定于硬件的接口，Direct3D利用该接口实现了对显示硬件的直接访问。所以，应用程序永远不需要访问HAL，直接与Direct3D API打交道就可以了。HAL可以是显卡的一部分，也可以是和显卡驱动程序相互关联的单独动态链接库（DLL）。

HAL仅仅是与设备相关的代码，对于硬件不支持的功能，它并不提供软件模拟。在DirectX 9.0中，针对同一种显示设备，HAL提供3种顶点处理模式：软件顶点处理、硬件顶点处理和混合顶点处理。还有，纯硬件设备是HAL的变体，纯硬件设备类型仅支持硬件顶点处理。

3.关于参考光栅设备REF

万事还是有个特殊的，是吧。有时候，Direct3D提供的某些功能不被我们的显卡支持，但是我们偏偏想去使用这些功能的话，就可以使用一下Direct3D的辅助设备，也就是参考光栅设备（Reference Rasterizer Device，REF）。这种REF设备可以以软件运算的方式完全支持Direct3D API。借助REF设备，我们可以在代码中使用那些不为当前硬件所支持的特性，并对这些特征进行测试。

五，Win32应用程序的框架源代码欣赏

扯了那么多空话，无非能使大家对DirectX有些更深刻的认识，不过落到实处，还是需要在敲代码上下功夫。俗话说，千里之堤，溃于蚁穴，为了后面更好地演示与学习我们关于DirectX的各项功能，首先需要有一个很好的Win32应用程序框架。

这是浅墨敲出来的一个详细注释的Win32应用程序的源代码，文章稍后会把详细注释的源代码贴出来，先给大家看一个大概的框架一览：

为了演示DirectX各项功能的方便性，与代码的易读性，目前我们并没有以类为载体。我们的想法是，当后面需要构建功能复杂的程序的时候，再转向面向对象的思想。我们之后学习的关于Direct3D的编程，简单点说，只需：

1.在Direct3D_Init(HWND hwnd )函数里完成Direct3D的相关初始化

2.在Direct3D_Render( )函数里完成渲染。

3.Direct3D_CleanUp( )函数里完成资源的清理。

这三步就可以了。

下面我们就来贴出详细注释的源代码：

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//【Visual C++】游戏开发笔记系列配套源码 三十二 浅墨DirectX提高班 之 Win32窗口的创建
//		Note_Code_32
//		 VS2010版
// 2012年 11月07日  Create by 浅墨 
//图标素材： 古剑奇谭 风雪晴
//此刻心情：多年以后，当你回忆往昔，唯一让你觉得真实，和骄傲的，是你现在昂首挺胸、用力走过的人生。
//
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// Desc: 头文件定义部分  
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#include 



//*****************************************************************************************
// Desc: 宏定义部分   
//*****************************************************************************************
#define SCREEN_WIDTH	800							//为窗口宽度定义的宏，以方便在此处修改窗口宽度
#define SCREEN_LEIGHT	600							//为窗口高度定义的宏，以方便在此处修改窗口高度
#define WINDOW_TITLE	L"【Visual C++游戏开发笔记】博文配套demo之三十二 浅墨DirectX提高班 之 Win32窗口的创建"	//为窗口标题定义的宏
#define SAFE_RELEASE(p) { if(p) { (p)->Release(); (p)=NULL; } }   //定义一个安全释放宏，便于后面COM接口指针的释放



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// Desc: 全局变量声明部分  
//
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//*****************************************************************************************
// Desc: 全局函数声明部分 
//
//***************************************************************************************** 
LRESULT CALLBACK	WndProc( HWND hwnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam );
HRESULT				Direct3D_Init(HWND hwnd);
void				Direct3D_Render( );
void				Direct3D_CleanUp( );



//*****************************************************************************************
// Name: WinMain( )
// Desc: Windows应用程序入口函数
//*****************************************************************************************
int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance,LPSTR lpCmdLine, int nShowCmd)
{

	//开始设计一个完整的窗口类
	WNDCLASSEX wndClass = { 0 };				//用WINDCLASSEX定义了一个窗口类
	wndClass.cbSize = sizeof( WNDCLASSEX ) ;	//设置结构体的字节数大小
	wndClass.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;	//设置窗口的样式
	wndClass.lpfnWndProc = WndProc;				//设置指向窗口过程函数的指针
	wndClass.cbClsExtra		= 0;
	wndClass.cbWndExtra		= 0;
	wndClass.hInstance = hInstance;				//指定包含窗口过程的程序的实例句柄。
	wndClass.hIcon=(HICON)::LoadImage(NULL,L"icon.ico",IMAGE_ICON,0,0,LR_DEFAULTSIZE|LR_LOADFROMFILE); //本地加载自定义ico图标
	wndClass.hCursor = LoadCursor( NULL, IDC_ARROW );    //指定窗口类的光标句柄。
	wndClass.hbrBackground=(HBRUSH)GetStockObject(GRAY_BRUSH);  //为hbrBackground成员指定一个灰色画刷句柄	
	wndClass.lpszMenuName = NULL;						//用一个以空终止的字符串，指定菜单资源的名字。
	wndClass.lpszClassName = L"ForTheDreamOfGameDevelop";		//用一个以空终止的字符串，指定窗口类的名字。

	if( !RegisterClassEx( &wndClass ) )				//设计完窗口后，需要对窗口类进行注册，这样才能创建该类型的窗口
		return -1;		

	HWND hwnd = CreateWindow( L"ForTheDreamOfGameDevelop",WINDOW_TITLE,			//喜闻乐见的创建窗口函数CreateWindow
		WS_OVERLAPPEDWINDOW, CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT, SCREEN_WIDTH,
		SCREEN_LEIGHT, NULL, NULL, hInstance, NULL );

    	
    MoveWindow(hwnd,250,80,SCREEN_WIDTH,SCREEN_LEIGHT,true);   //调整窗口显示时的位置，使窗口左上角位于（250,80）处
	ShowWindow( hwnd, nShowCmd );    //调用Win32函数ShowWindow来显示窗口
	UpdateWindow(hwnd);  //对窗口进行更新，就像我们买了新房子要装修一样

	//Direct3D资源的初始化
	Direct3D_Init (hwnd);
	MessageBox(hwnd, L"DirectX，等着瞧吧，老夫随浅墨来降服你了~!", L"浅墨的消息窗口", 0); //使用MessageBox函数，创建一个消息窗口
	//消息循环过程
	MSG msg = { 0 };  //初始化msg
	while( msg.message != WM_QUIT )			//使用while循环
	{
		if( PeekMessage( &msg, 0, 0, 0, PM_REMOVE ) )   //查看应用程序消息队列，有消息时将队列中的消息派发出去。
		{
			TranslateMessage( &msg );		//将虚拟键消息转换为字符消息
			DispatchMessage( &msg );		//该函数分发一个消息给窗口程序。
		}
		else
		{
			Direct3D_Render();   //进行渲染
		}
	}

	UnregisterClass(L"ForTheDreamOfGameDevelop", wndClass.hInstance);  //程序准备结束，注销窗口类
	return 0;  
}



//*****************************************************************************************
// Name: WndProc()
// Desc: 窗口过程函数WndProc,对窗口消息进行处理
//*****************************************************************************************
LRESULT CALLBACK WndProc( HWND hwnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam )      
{
	switch( message )				//switch语句开始
	{
	case WM_PAINT:					 // 客户区重绘消息
		Direct3D_Render();          //调用Direct3D_Render函数，进行画面的绘制
		ValidateRect(hwnd, NULL);   // 更新客户区的显示
		break;									//跳出该switch语句

	case WM_KEYDOWN:                // 键盘按下消息
		if (wParam == VK_ESCAPE)    // ESC键
			DestroyWindow(hwnd);    // 销毁窗口, 并发送一条WM_DESTROY消息
		break;
	case WM_DESTROY:				//窗口销毁消息
		Direct3D_CleanUp();     //调用Direct3D_CleanUp函数，清理Direct3D
		PostQuitMessage( 0 );		//向系统表明有个线程有终止请求。用来响应WM_DESTROY消息
		break;						//跳出该switch语句

	default:						//若上述case条件都不符合，则执行该default语句
		return DefWindowProc( hwnd, message, wParam, lParam );		//调用缺省的窗口过程
	}

	return 0;					//正常退出
}


//*****************************************************************************************
// Name: Direct3D_Init( )
// Desc: 初始化Direct3D
//*****************************************************************************************

HRESULT Direct3D_Init(HWND hwnd)
{
	return S_OK;
}



//*****************************************************************************************
// Name: Direct3D_Render()
// Desc: 使用Direct3D进行渲染
//*****************************************************************************************
void Direct3D_Render()
{
	 //暂时为空，且听浅墨下回分解
}


//*****************************************************************************************
// Name: Direct3D_CleanUp()
// Desc: 对Direct3D的资源进行清理
//*****************************************************************************************
void Direct3D_CleanUp()
{
	//暂时为空，且听浅墨下回分解
}

最终，程序运行结果如下：

其中图标素材使用的是新生代国产武侠单机游戏《古剑奇谭》中的风雪晴

浅墨在窗口初始化完成后，用MessageBox函数写了一条：

MessageBox(hwnd, L"DirectX，等着瞧吧，老夫随浅墨来降服你了~!", L"浅墨的消息窗口", 0); //使用MessageBox函数，创建一个消息窗口

这样就可以弹出如下对话框了：

后面在初始化Direct3D阶段，如果某项初始化失败，我们就可以用Message语句弹出消息框，提示哪项内容初始化失败了。

关于Win32方面的知识前面相关文章里已经讲了很多了，相信大家都已经耳濡目染，而且浅墨对上面的代码进行了非常详细的注释，所以这里就不再赘述。Direct3D方面的基础知识和相关的一些周边知识是非常多非常杂的，后面会渐渐都跟大家涉及到。

下面放出本节笔记配套源代码的下载地址。

本节笔记配套源代码请点击这里下载：

【浅墨DirectX提高班】配套源码之一

以上就是本节笔记的全部内容，更多精彩内容，且听下回分解。

浅墨在这里，希望喜欢游戏开发系列文章的朋友们能留下你们的评论，每次浅墨登陆博客看到大家的留言的时候都会非常开心，感觉自己正在传递一种信仰，一种精神。

另外，浅墨刚刚参加了2012年CSDN年度博客之星的评选活动。
在这里，恳请支持浅墨，喜欢游戏开发系列文章的朋友们去投浅墨一票，有了大家的支持，浅墨会更用心地写出更优秀的博客文章来与大家分享,把技术分享这种信仰传递下去。

大家的支持就是浅墨继续写下去的动力~~~

如果文章中有什么疏漏的地方，也请大家指正。也希望大家可以多留言来和我探讨编程相关的问题。

文章最后，送给大家一句话，以此共勉：

其实所有漂泊的人，不过是为了有一天能够不再漂泊，能用自己的力量撑起身后的家人和自己爱的人。

希望现在正在电脑前看浅墨文章的朋友们都能与浅墨一起努力，早日让自己变得强大，能不再漂泊，能有力量去守护身后的家人，和自己爱的人。

下周一，游戏开发笔记，我们，不见不散。