Direct3D11学习：（五）演示程序框架

转载请注明出处：http://www.cnblogs.com/Ray1024

 

一、概述

在此系列最开始的文章Direct3D11学习：（一）开发环境配置中，我们运行了一个例子BoxDemo，看过这个例子源码的朋友都会发现，代码量比较大，但是Win32窗口初始化和Direct3D11初始化工作占用了很多大一部分代码，然而，我们真正关心的绘制代码并不是这些。

为了避免以后每次创建演示程序都需要重复的初始化工作，把我们的注意力集中在演示程序度所要表达的特定细节上，我们把重复的初始化代码封装到一个简单的程序框架D3D11App中，位于D3D11App.h和D3D11App.cpp文件中。D3D11App.h和D3D11App.cpp文件包含了窗口初始化和D3D11初始化的核心代码，可以在新的演示程序中包含它，导入该框架，直接编写我们的核心代码就可以了。

 

二、演示程序框架

2.1 D3D11Util.h文件

在介绍演示程序框架之前，我们需要介绍一组文件D3D11Util.h和D3D11Util.cpp。

这组文件包含了一些有用的工具代码，都是程序中常用的工具。比如COM对象安全释放的宏ReleaseCOM()、HRESULT值的错误处理宏HR()和常用颜色值定义等等。

这里解释一下HRESULT值的错误处理宏HR()：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

#ifndef HR #define HR(x)                                              \ {                                                          \     HRESULT hr = (x);                                      \     if(FAILED(hr))                                         \     {                                                      \         DXTrace(__FILE__, (DWORD)__LINE__, hr, L#x, true); \     }                                                      \ } #endif

在这个宏中，使用了DX的错误处理库dxerr.lib库中的函数DXTrace。当函数的返回值表明调用失败时，我们把返回值传递给DXTrace函数。如果hr=S_FALSE时，弹出消息框显示错误信息。

HR()宏使用方法：

1 2	HR(m_pD3DDevice->CheckMultisampleQualityLevels(         DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM, 4, &m_4xMsaaQuality));

D3D11Util.h和D3D11Util.cpp文件中其他的工具在这里就不介绍了，有兴趣的朋友可以在文章最后的下载源码处下载浏览源码。

 

2.2 核心类D3D11App

D3D11App是我们学习D3D11中所有应用程序类的基类，它提供了用于创建主应用程序窗口、运行应用程序消息循环、处理窗口消息和初始化D3D11的函数。另外，这个类还定义了一些框架函数。所有的D3D11应用程序类都继承于D3D11App类，重载它的virtual框架函数，并创建一个D3D11App派生类的单例对象。D3D11App类的定义如下： 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67

class D3D11App { public:     D3D11App(HINSTANCE hInstance);     virtual ~D3D11App();           // 获取应用程序实例句柄     HINSTANCE AppInst()const;     // 获取主窗口句柄     HWND MainWnd()const;     // 后台缓存区的长宽比     float AspectRatio()const;     // 应用程序消息循环     int Run();        // 框架方法     // 派生类需要重载这些方法实现所需的功能       virtual bool Init();     virtual void OnResize();     virtual void UpdateScene(float dt)=0;     virtual void DrawScene()=0;     virtual LRESULT MsgProc(HWND hwnd, UINT msg, WPARAM wParam, LPARAM lParam);       // 处理鼠标输入事件的便捷重载函数     virtual void OnMouseDown(WPARAM btnState, int x, int y){ }     virtual void OnMouseUp(WPARAM btnState, int x, int y)  { }     virtual void OnMouseMove(WPARAM btnState, int x, int y){ }   protected:       // 创建窗口     bool InitMainWindow();       // 初始化D3D     bool InitDirect3D();       // 计算帧率     void CalculateFrameStats();   protected:       HINSTANCE m_hAppInst;       // 应用程序实例句柄     HWND      m_hMainWnd;       // 主窗口句柄     bool      m_appPaused;      // 程序是否处在暂停状态     bool      m_minimized;      // 程序是否最小化     bool      m_maximized;      // 程序是否最大化     bool      m_Resizing;       // 程序是否处在改变大小的状态     UINT      m_4xMsaaQuality;  // 4X MSAA质量等级       GameTimer m_timer;          // 用于记录deltatime和游戏时间       ID3D11Device*           m_pD3DDevice;           // D3D11设备     ID3D11DeviceContext*    m_pD3DImmediateContext; // 上下文     IDXGISwapChain*         m_pSwapChain;           // 交换链     ID3D11Texture2D*        m_pDepthStencilBuffer;  // 深度缓冲区     ID3D11RenderTargetView* m_pRenderTargetView;    // 渲染目标视图     ID3D11DepthStencilView* m_pDepthStencilView;    // 深度缓冲视图       D3D11_VIEWPORT          m_screenViewport;       // 视口         std::wstring    m_mainWndCaption;       // 窗口标题     D3D_DRIVER_TYPE m_D3DDriverType;        // 是否使用硬件加速     int             m_clientWidth;          // 窗口大小     int             m_clientHeight;         // 窗口大小     bool            m_enable4xMsaa;         // 是否使用4XMSAA };

上面的代码中有注释，从注释中我们可以看到成员函数和变量的作用。

下面的部分我们将详细介绍D3D11App一部分成员函数。

 

2.3 D3D11App部分成员函数介绍

在这节中我们主要介绍D3D11App类的成员函数中的框架方法。所谓框架方法，就是D3D11App中的虚函数，在之后学习的每个演示程序中，我们可以重载这些方法来实现特定示例中的代码细节。D3D11App类实现的这种结构可以将所有的初始化代码、消息处理代码和其他代码安排得井井有条，使派生类专注于实现演示程序的特定代码。下面是对这些框架方法的描述：

（1）Init：该方法包含应用程序的初始化代码，比如分配资源、初始化对象和设置灯光。该方法在D3D11App的实现中包含InitMainWindow和InitDirect3D方法的调用语句；所以，当在派生类中重载该方法时，应首先调用该方法的D3D11App版本，就像下面这样：

1 2 3 4 5 6

void TestApp::Init() {     if(!D3D11App::Init())         return false;     /* 剩下的初始化代码从这里开始 */ }

（2） OnResize：该方法在D3D11App::MsgProc收到WM_SIZE消息时调用。当窗口的尺寸改变时，一些与客户区大小相关的Direct3D属性也需要改变。尤其是需要重新创建后台缓冲区和深度/模板缓冲区，使它们与窗口客户区的大小一致。后台缓冲区的大小可以通过调用IDXGISwapChain::ResizeBuffers方法来进行调整。而深度/模板缓冲区必须被销毁，然后根据新的大小重新创建。另外，渲染目标视图和深度/模板视图也必须重新创建。OnResize方法在D3D11App的实现中包含了调整后台缓冲区和深度/模板缓冲区的代码；详情请直接参见源代码。除缓冲区外，依赖于客户区大小的其他属性（例如，投影矩阵）也必须重新创建。我们把该方法作为框架的一部分是因为当窗口大小改变时，客户代码可能需要执行一些它自己的逻辑。

（3）UpdateScene：该抽象方法每帧都会调用，用于随着时间更新3D应用程序（例如，实现动画和碰撞检测、检查用户输入、计算每秒帧数等等）。

（4）DrawScene：该抽象方法每帧都会调用，用于将3D场景的当前帧绘制到后台缓冲区。当绘制当前帧时，我们调用了IDXGISwapChain::Present方法将后台缓冲区的内容呈现在屏幕上。

（5）MsgProc：该方法是主应用程序窗口的消息处理函数。通常，当你只需重载该方法，就可以处理未由D3D11App::MsgProc处理（或者没按照你所希望的方式处理）的消息。如果你重载了这个方法，那么那些你没有处理的消息都会送到D3D11App::MsgProc中进行处理。

另外，除了上述的五个框架方法之外，为了使用起来更方便，我们还提供了三个虚函数，用于处理鼠标点击、释放和移动的事件。

1 2 3

virtual void OnMouseDown(WPARAM btnState, int x, int y){ } virtual void OnMouseUp(WPARAM btnState, int x, int y)  { } virtual void OnMouseMove(WPARAM btnState, int x, int y){ }

你可以重载这些方法处理鼠标事件，而用不着重载MsgProc方法。这些方法的第一个参数WPARAM都是相同的，保存了鼠标按键的状态（例如，哪个鼠标按键被按下），第二、三个参数是光标在客户区域的（x，y）坐标。

 

2.4 将程序框架导入新建演示程序

这个框架还需要另外一个部分：游戏计时器，上一篇文章我们介绍过了游戏计时器的实现，这里就不提了。

我们将上面提到的三组文件（D3D11Util.h和D3D11Util.cpp、D3D11App.h和D3D11App.cpp、GameTimer.h和GameTimer.cpp）放到一个文件夹Common中，这样每个演示程序都可以使用，避免多次复制了。我们的演示程序需要使用程序框架时，需要导入框架，即把Common文件夹中的文件添加到演示程序中，并把Common文件夹的目录添加到演示程序项目属性的包含目录中。

这样，程序框架就成功地导入到新建演示程序中了，我们接下来就可以使用程序框架编写演示程序了。

 

2.5 使用框架编写演示程序

（1）创建一个继承自主框架类D3D11App的类TestApp：

1 2 3 4 5 6 7 8

class TestApp : public D3D11App { public:     TestApp(HINSTANCE hInstance);       void UpdateScene(float dt);     void DrawScene(); };

（2）添加TestApp类的成员函数实现

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

// // TestApp Implement //   TestApp::TestApp(HINSTANCE hInstance)     : D3D11App(hInstance) {     m_mainWndCaption = L"2_D3DTimingAndAnimation"; }   void TestApp::UpdateScene(float dt) {   }   void TestApp::DrawScene() {     assert(m_pD3DImmediateContext);     assert(m_pSwapChain);       m_pD3DImmediateContext->ClearRenderTargetView(m_pRenderTargetView, reinterpret_cast<const float*>(&Colors::LightSteelBlue));     m_pD3DImmediateContext->ClearDepthStencilView(m_pDepthStencilView, D3D11_CLEAR_DEPTH|D3D11_CLEAR_STENCIL, 1.0f, 0);       HR(m_pSwapChain->Present(0, 0)); }

（3）添加程序入口

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

// 程序入口 int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE prevInstance,     PSTR cmdLine, int showCmd) { #if defined(DEBUG) | defined(_DEBUG)     _CrtSetDbgFlag( _CRTDBG_ALLOC_MEM_DF | _CRTDBG_LEAK_CHECK_DF ); #endif       TestApp theApp(hInstance);       if( !theApp.Init() )         return 0;       return theApp.Run(); }

 

到此为止，我们已经利用程序框架成功地生成了一个演示程序。

有兴趣看源码的朋友可以点击这里下载，源码为3_D3DFrame文件夹。

 

 

 

#include "../Common/D3D11App.h"

class TestApp : public D3D11App
{
public:
    TestApp(HINSTANCE hInstance);

    void UpdateScene(float dt);
    void DrawScene(); 
};

// 程序入口
int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE prevInstance,
    PSTR cmdLine, int showCmd)
{
#if defined(DEBUG) | defined(_DEBUG)
    _CrtSetDbgFlag( _CRTDBG_ALLOC_MEM_DF | _CRTDBG_LEAK_CHECK_DF );
#endif

    TestApp theApp(hInstance);

    if( !theApp.Init() )
        return 0;

    return theApp.Run();
}

//
// TestApp Implement
//

TestApp::TestApp(HINSTANCE hInstance)
    : D3D11App(hInstance)
{
    m_mainWndCaption = L"3_D3DFrame";
}

void TestApp::UpdateScene(float dt)
{

}

void TestApp::DrawScene()
{
    assert(m_pD3DImmediateContext);
    assert(m_pSwapChain);

    m_pD3DImmediateContext->ClearRenderTargetView(m_pRenderTargetView, reinterpret_cast<const float*>(&Colors::LightSteelBlue));
    m_pD3DImmediateContext->ClearDepthStencilView(m_pDepthStencilView, D3D11_CLEAR_DEPTH|D3D11_CLEAR_STENCIL, 1.0f, 0);

    HR(m_pSwapChain->Present(0, 0));
}

 

三、结语

基本上，我们用不着做任何实际工作就可以实现这个程序，因为基类D3D11App已经实现了它所需要的大部分功能。

有了程序框架之后，我们在学习过程中的演示程序的编写就简单多了，直接导入程序框架，只写我们关心的核心代码就可以了。