《Windows游戏编程大师技巧》五、DirectX基础知识和令人生畏的COM

所有的DirectX组件都是以COM实现的，两者环环相扣。

DirectX基础

DirectX可能会让身为程序员的你丧失些对硬件的控制能力，但是DirectX比Windows系统自带

的GDI或MCI快上很多倍，并且也更稳定。在编写Windows游戏的过程中，使用DirectX的方法

要干净和优雅得多。

你只要向DirectX发出命令，它就会帮你处理所有细节问题。无论是显卡、声卡、键盘鼠标

还是网卡，只要是DirectX支持的硬件，就可以被你的程序使用而无需知道其中的奥秘。

DirectX是如何工作的呢？通过COM技术，以及一套由微软和硬件厂商共同编写的驱动库就

可以实现。硬件商必须遵守微软的协议才能开发与硬件通信的驱动程序。

DirectX已经包含了许多组件，包括DirectDraw、DirectSound、DirectInput、DirectShow等等。

从上图中可以看到在DirectX 8.0版本里，DirectDraw和Direct3D合并为DirectX Graphics。而DirectSound和

DirectMusic合并为DirectX Audio。并且DirectShow也集成到DirectX里。虽然有很多版本，但我们可以通过

COM决定究竟使用DirectX 3.0、5.0、6.0或是其他版本。并且各版本只是有些许的差别，学会一个版本就

能够掌握其他的（除了Direct3D）。但本书不会太多涉及DirectX的内容，毕竟你的整个游戏编程生涯并不会

与DirectX绑在一起。当你以后使用其他API时仍然可以理解游戏编程的基础技术，这才是本书的终极目标。

从上图中还会发现，DirectX下有两个层叫做HEL（硬件仿真层）和HAL（硬件抽象层）。HAL直接和硬件对话，

是硬件商提供的设备驱动程序。当硬件支持你要求的功能时HAL才被使用，可以通过DirectX调用直接和它通信。

例如当你要求绘制一个位图时，硬件数据块复制器能迅速完成这个任务，比软件循环高效得多。HEL则是当硬件

不支持你要求的功能时被使用。比如当硬件不支持位图旋转时，HEL就会通过软件运算来完成该项任务。显然

这样处理速度会慢，但关键是这样不会因为硬件不支持而影响你的程序。另外，HAL和HEL之间的切换对用户而言

是透明的。

你能想象自行编写驱动程序来支持市场上所有显卡吗？这需要数千人年的工作量，事实上也是不可能完成的。

DirectX的确是微软和所有硬件商倾注了大量研究和努力的成果，它是超高性能的标准。

COM：是微软还是魔鬼的杰作？

虽然C++有许多很酷的OO功能，但很多人仍然不使用或者用错。因此大规模程序的

编写仍然是个问题，这也是COM模型要解决的困难之一。当修改或升级一部分代码时，

必须要重新编译生成一个可执行文件，这也是COM要解决的另一个问题。不用重新编译

程序就能升级COM模块，即插即用。这项技术在底层非常复杂，编写自己的COM对象也

非常有挑战性，但是COM对象使用起来却是非常容易的。

一个COM对象事实上就是一套实现了大量接口的C++类。这些接口用于和COM对象交互。

所有接口必须从一个名为IUnknown接口继承而来。

struct IUnknown

{

virtual HRESULT __stdcall QueryInterface(const IID &iid, (void**)ip);

virtual ULONG __stdcall AddRef() = 0;

virtual ULONG __stdcall Release() = 0;

}

QueryInterface根据一个128位的接口标识符iid来返回请求的接口。

AddRef和Release管理引用计数器跟踪当前COM对象生命周期。

COM的设计者只是使用虚C++类来实现COM，而不要求用户也必须使用C++来

访问或者创建它们。只要你创建的是一个和Microsoft C++编译器在创建虚C++

类时所创建的二进制映像一样的映像，这个COM对象就可以兼容。

来看一个可以运行的COM对象实例。

DirectX的COM对象有很多。这些COM对象在安装DirectX时作为动态链接库DLL

包含在你的系统中。当运行DirectX游戏时，程序会装载DLL，请求接口，然后

接口的实现函数会被调用从而完成任务。编译时，不需要调用CoCreateInstance

函数，也不需要对COM进行初始化，从而从操作COM的沉闷工作中解脱出来。

因此编译时要包含一些库函数.LIB文件，应用程序与DLL中COM对象的桥梁。

// DEMO5_1.CPP - A ultra minimal working COM example // NOTE: not fully COM compliant // INCLUDES ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// #include <stdio.h> #include <malloc.h> #include <iostream> #include <objbase.h> // note: you must include this header it contains important constants // you must use in COM programs using namespace std; // GUIDS ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // these were all generated with GUIDGEN.EXE // {B9B8ACE1-CE14-11d0-AE58-444553540000} const IID IID_IX = { 0xb9b8ace1, 0xce14, 0x11d0, { 0xae, 0x58, 0x44, 0x45, 0x53, 0x54, 0x0, 0x0 } }; // {B9B8ACE2-CE14-11d0-AE58-444553540000} const IID IID_IY = { 0xb9b8ace2, 0xce14, 0x11d0, { 0xae, 0x58, 0x44, 0x45, 0x53, 0x54, 0x0, 0x0 } }; // {B9B8ACE3-CE14-11d0-AE58-444553540000} const IID IID_IZ = { 0xb9b8ace3, 0xce14, 0x11d0, { 0xae, 0x58, 0x44, 0x45, 0x53, 0x54, 0x0, 0x0 } }; // INTERFACES //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // define the IX interface interface IX: IUnknown { virtual void __stdcall fx(void)=0; }; // define the IY interface interface IY: IUnknown { virtual void __stdcall fy(void)=0; }; // CLASSES AND COMPONENTS /////////////////////////////////////////////////////////////////// // define the COM object class CCOM_OBJECT : public IX, public IY { public: CCOM_OBJECT() : ref_count(0) {} ~CCOM_OBJECT() {} private: virtual HRESULT __stdcall QueryInterface(const IID &iid, void **iface); virtual ULONG __stdcall AddRef(); virtual ULONG __stdcall Release(); virtual void __stdcall fx(void) {cout << "Function fx has been called." << endl; } virtual void __stdcall fy(void) {cout << "Function fy has been called." << endl; } int ref_count; }; // CLASS METHODS //////////////////////////////////////////////////////////////////////////// HRESULT __stdcall CCOM_OBJECT::QueryInterface(const IID &iid, void **iface) { // this function basically casts the this pointer or the Iunknown // pointer into the interface requested, notice the comparison with // the GUIDs generated and defined in the begining of the program // requesting the IUnknown base interface if (iid==IID_IUnknown) { cout << "Requesting IUnknown interface" << endl; *iface = (IX*)this; } // end if // maybe IX? if (iid==IID_IX) { cout << "Requesting IX interface" << endl; *iface = (IX*)this; } // end if else // maybe IY if (iid==IID_IY) { cout << "Requesting IY interface" << endl; *iface = (IY*)this; } // end if else { // cant find it! cout << "Requesting unknown interaface!" << endl; *iface = NULL; return(E_NOINTERFACE); } // end else // if everything went well cast pointer to IUnknown and call addref() ((IUnknown *)(*iface))->AddRef(); return(S_OK); } // end QueryInterface //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ULONG __stdcall CCOM_OBJECT::AddRef() { // increments reference count cout << "Adding a reference" << endl; return(++ref_count); } // end AddRef /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ULONG __stdcall CCOM_OBJECT::Release() { // decrements reference count cout << "Deleting a reference" << endl; if (--ref_count==0) { delete this; return(0); } // end if else return(ref_count); } // end Release /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// IUnknown *CoCreateInstance(void) { // this is a very basic implementation of CoCreateInstance() // it creates an instance of the COM object, in this case // I decided to start with a pointer to IX -- IY would have // done just as well IUnknown *comm_obj = (IX *)new(CCOM_OBJECT); cout << "Creating Comm object" << endl; // update reference count comm_obj->AddRef(); return(comm_obj); } // end CoCreateInstance /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void main(void) { // create the main COM object IUnknown *punknown = CoCreateInstance(); // create two NULL pointers the the IX and IY interfaces IX *pix=NULL; IY *piy=NULL; // from the original COM object query for interface IX punknown->QueryInterface(IID_IX, (void **)&pix); // try some of the methods of IX pix->fx(); // release the interface pix->Release(); // now query for the IY interface punknown->QueryInterface(IID_IY, (void **)&piy); // try some of the methods piy->fy(); // release the interface piy->Release(); // release the COM object itself punknown->Release(); } // end main