DirectX SDK 2006学习笔记1——框架

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　　友情提醒：所谓的框架是指SDK目录下/Samples/C++/Common路径下的DXUT系列函数包装。学习框架的前提是必须有足够的Windows API，GUI编程经验，必须熟悉Windows的消息机制，回调机制，最好有万行左右的C/C++编程经验。MFC在这里没有任何用处。另外我觉得最好在看程序之前对于D3D的所有概念有点了解，什么是vertex，texture，matrix，lighting，mesh等等，以及相关的数学概念。这些都可以在网上找到中文翻译，帮助你快速入门。

 

　　DXSDK2006和2003版的比起来更新了不少东西，比如DirectX10，还有Managed

DirectX等等。不过我关心的还是D3D9。除了个别接口的更改之外，DXSDK2006还提供了一套图形控件的类库，它的界面还是很漂亮的：）如图：

 

　　学习一个框架还是从它的入口学习比较方便，否则容易迷失在无穷无尽的API和层层包装之中。DXSDK2006的框架和2003版的DX9.0c框架有很大的不同。首先是2003版的框架中提供了一个CD3DApplication类，这个类对于初始化，清除，以及游戏窗口的创建，游戏主循环进行了包装。这是一个不错的类，不知道为什么在2006版中去掉了。不过不要紧，2006版的框架中提供的一些C包装函数已经足够了。在看这些函数之前，我们还是先来看看SDK目录下/Samples/C++ /Direct3D/Tutorials中有些什么吧。Tut01_CreateDevice是创建框架，这个程序不用框架，研究一下有助于了解D3D的大致工作流程。下面是winmain函数中的一部分。

 

    // Initialize Direct3D

    if( SUCCEEDED( InitD3D( hWnd ) ) )

    {

         // Show the window

        ShowWindow( hWnd, SW_SHOWDEFAULT );

        UpdateWindow( hWnd );

 

        // Enter the message loop

        MSG msg;

        while( GetMessage( &msg, NULL, 0, 0 ) )

        {

            TranslateMessage( & msg );

             DispatchMessage( & msg );

        }

    }

　　

　　在消息循环之前有个初始化设备的函数InitD3D( hWnd )，其代码如下：

HRESULT InitD3D( HWNDhWnd )

{

    if( NULL == ( g_pD3D = Direct3DCreate9( D3D_SDK_VERSION ) ) )

        return E_FAIL;

 

    D3DPRESENT_PARAMETERS d3dpp;

    ZeroMemory( & d3dpp, sizeof(d3dpp) );

    d3dpp. Windowed = TRUE;

    d3dpp. SwapEffect = D3DSWAPEFFECT_DISCARD;

    d3dpp. BackBufferFormat = D3DFMT_UNKNOWN;

 

if( FAILED( g_pD3D->CreateDevice( D3DADAPTER_DEFAULT,

D3DDEVTYPE_HAL, hWnd,

D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING, & d3dpp,

& g_pd3dDevice ) ) )

    {

         return E_FAIL;

    }

    return S_OK;

}

 

主要是调用 Direct3DCreate9 和 g_pD3D-> CreateDevice 这两个函数。查看 DXSDK 文档中关于 D3DPRESENT_PARAMETERS 的定义，大致了解一下。

接下来要关心的就是消息循环了，在回调函数 MsgProc中处理了两个消息，一个是 WM_DESTROY，里面调用了Cleanup函数，另一个是WM_PAINT函数，里面调用了Render函数。Cleanup函数很简单，就是调用D3D对象及其设备对象的Release函数释放资源，而Render函数就是D3D中最重要的函数了。

VOID Render()

{

    if( NULL==g_pd3dDevice)

        return;

 

    // Clear the backbuffer to a blue color

    g_pd3dDevice-> Clear( 0, NULL, D3DCLEAR_TARGET, D3DCOLOR_XRGB(0,0,255), 1.0f, 0 );

   

    // Begin the scene

    if( SUCCEEDED( g_pd3dDevice->BeginScene() ) )

    {

        // Rendering of scene objects can happen here

   

        // End the scene

        g_pd3dDevice-> EndScene();

    }

 

    // Present the backbuffer contents to the display

    g_pd3dDevice-> Present( NULL, NULL, NULL, NULL);

}

　　主要调用的函数有BeginScene, EndScene和Present函数。

    对D3D应用程序有了大概了解之后就可以看空框架程序了。这个程序可以在Samples/C++/Direct3D/EmptyProject中找到。

　　从WinMain中的调用可以看到，框架首先设定一堆回调函数，很多事情的是在用户自己写的回调函数中实现。从DXUTInit开始，程序开始调用框架内的API来完成初始化——创建窗口——创建设备——主消息循环——退出等一系列操作。调查Common目录下DXUT.cpp文件就可以发现DXUTInit函数干了以下几件事情

①     设定开始调用这个函数的标志符

②     InitCommonControls

③     保存当前的sticky/toggle/filter键

④     通过事先导入winmm.dll的方法timeBeginPeriod来确保调用Sleep的准确性

⑤     设定一些标志附，读取命令行参数

⑥     检查版本

⑦     获得D3D对象指针。值得一提的是框架中大部分全局变量是通过类DXUTState的静态变量state的get/set方法得到的。这些get/set方法是用宏定义的，里面调用了加锁和解锁，因此保证了全局变量设定的线程安全。这些全局性的变量包括D3D对象指针，D3D设备对象指针，BackBufferSurfaceDesc，DeviceCaps，窗口HINSTANCE，窗口句柄HWND，焦点句柄HWNDFocus，全屏设备句柄，窗口设备句柄，窗口客户端矩形，模式切换时窗口客户端矩形，模式切换时全屏客户端矩形，Time，ElapsedTime，FPS数，窗口标题，设备数据DeviceStats，以及是否暂停渲染，时间是否暂停，窗口是否激活等标志，一些窗口事件等等。这些都可以通过DXUTGETXXX/DXUTSETXXX/DXUTISXXX系列包装函数获得。

⑧     通过DXUT_Dynamic_Direct3DCreate9创建D3D对象。很多D3D底层API都是通过动态的方式加载的，这样有利于效率的提高。

⑨     重设全局时钟

⑩     设定DXUTInited为true。很多DXUT系列的函数都喜欢在入口设定一个开始调这个函数的标志，在出口设定一个这个函数已经被调过的标志，这样可以在以后再次调用这个函数的时候了解当前什么工作已经做了，什么工作没做需要补做。我想这个主要是用来防止函数重入问题的吧。其他函数中的这一对函数就不再提了

 

　　呼~第一个函数大致看完了，接下来是DXUTCreateWindow函数。什么？要问DXUTSetCursorSettings为什么被无视？因为这个函数不重要。DXUTCreateWindow的工作大致是这样的

①     判断关于设备的CallBack有没有设定好

②     判断DXUTInit()有没有被调用成功（注意不是有没有调用）。

③     获得焦点句柄，因为窗口还没有创建，所以这个句柄应该是NULL

④     设定HInstance

⑤     设定窗口类

⑥     注册窗口类

⑦     设定窗口位置和大小。好长一段代码，汗

⑧     创建窗口。终于。。。

⑨     设定窗口焦点句柄，全屏设备句柄，窗口设备句柄

　　

　　接下来的函数是DXUTCreateDevice。这个函数就是用来选择最优设备并创建的。

①     设定参数中的回调函数和上下文，以备后用

②     检查窗口是否被成功创建，否则再调用一次DXUTCreateWindow

③     枚举所有可能的显示模式。枚举过程非常复杂，用到了CD3DEnumeration中的一些包装函数，这些设备信息包括分辨率，颜色位深等等。这里会用到DXUTCreateDevice传进来的参数IsDeviceAcceptable

④     如果命令行设定过显示模式，那么将刚才得到的信息覆盖。

⑤     采用某种权重的算法找出最优显示模式（DXUTFindValidDeviceSettings）

⑥     切换设备。这里用到了DXUTCreateDevice传进来的参数ModifyDeviceSettings。切换设备时要考虑很多问题：比如需要暂时忽略WM_SIZE消息；只有在第一次创建设备的时候才用命令行参数；按照需要调用DXUTCreate3DEnvironment和DXUTReset3DEnvironment；分全屏和窗口设备重设；重设完了根据需要处理WM_SIZE消息；显示窗口，允许WM_SIZE消息等等

 

　　最后是DXUTMainLoop。

①     检查是否有重入问题

②     设定进入主循环标志

③     检查设备是否已经被成功创建，没创建的话用默认参数创建一次

④     检查前面三个函数是否成功调用。汗，又是检查

⑤     处理窗口消息，注意只有在没有消息处理的时候才调用DXUTRender3DEnvironment()

⑥     在消息循环退出之后清除加速表。应该是类似SHIFT+X这种键盘加速表的清除吧

⑦     更改主循环标志

 

　　还是有必要看一下主消息循环中的DXUTRender3DEnvironment

①     检查设备是否丢失

②     在窗口模式下检查桌面分辨率位深设定，以便重设设备

③     尝试重设设备DXUTReset3DEnvironment

④     判断上次渲染到现在时间(elapsed time)决定是否要进行渲染

⑤     调用用户的FrameMove函数

⑥     调用用户的FrameRender函数

⑦     调用Present函数

⑧     更新当前Frame

⑨     根据命令行检查是否需要关闭应用程序

 

 

　　主函数看完之后，剩下的就是一些回调函数了。要正确使用这些回调函数，除了知道它们的作用之外，还需要知道这些函数是何时被调用的。下面是调用顺序

• 程序启动：InitApp →MsgProc →IsDeviceAcceptable →ModifyDeviceSettings → OnCreateDevice →OnResetDevice → 渲染主循环
• 渲染主循环：OnFrameMove → OnFrameRender
• 改变设备：ModifyDeviceSettings → OnLostDevice →根据需要调用OnDestroyDevice → OnResetDevice → 渲染主循环
• 程序退出：OnLostDevice →OnDestroyDevice

　　下面是各函数的作用：

InitApp	初始化一些图形控件和 GUI 的消息处理函数
OnCreateDevice	创建设备时的回调函数，用于创建 D3DPOOL_MANAGED 资源
OnResetDevice	重设设备时的回调函数，用于创建 D3DPOOL_DEFAULT 资源
OnFrameMove	动画实现处，常用于矩阵转换等操作
OnFrameRender	渲染实现处，常用于渲染场景
OnLostDevice	设备丢失时的回调函数，释放由 OnResetDevice 创建的资源
OnDestroyDevice	设备析构时的回调函数，释放由 OnCreateDevice 创建的资源
IsDeviceAcceptable	创建设备时用来对所有可用设备进行过滤的函数
ModifyDeviceSettings	更改设备时的回调函数，用于实现更改设备时所需做的其他操作
MsgProc	安排各空件处理消息的顺序
OnGUIEvent	程序控件绑定的消息处理回调函数

 

　　以上函数均可以更换名字，这里只是用框架默认的函数名字。