11：D3D初始化篇—— COM(Component Object Model)

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COM：Component Object Model

C++重用是通过源码而非编译好的二进制文件，它不太会关心二进制对象的格式。

那么首先来看，微软为啥要搞这么一个东西。

拿虚表举例，MSVC编译器会将指向虚表的指针放在类的开头（也就是先虚表指针，再类成员），然而对于GNU就是放在类的末尾。这就会导致一个不兼容问题：比如我在GNU环境下想用MSVC编译出来的dll咋办？即C++的不同编译器之间难以交互。

并且就算是同一个编译器，不同版本之间也很难交互。

比如这个问题下的大佬们所说：怎么通俗的解释COM组件？ - 知乎 (zhihu.com)、

当自己写的一个dll升级的时候，内部可能增加了成员，导致分配的空间发生变化，从而使得次dll和以前的dll不能兼容。这个就是臭名昭著的dll hell，为此微软最开始想了个很挫的方法，那就是在dll后面加上自己的版本号，如：myDll_1.dll, myDll_2.dll……

作者：Froser
链接：https://www.zhihu.com/question/49433640/answer/116028598

并且像灵剑前辈说的那样，如果库升级了，一个类新增了成员，大小发生变化，那么之前编出来的dll中还是旧的定义下new出来的空间，在新的库中就不能使用。

所以COM的目标是想解决这样一些矛盾，为软件提供二进制层面的接口。我们可以直接让二进制文件被其他软件使用，而无需获取源码。这是一个很稳定的接口，就算重新编译了二进制文件，依赖此的客户端也不会崩溃。

COM的一些好处如下（但也正如灵剑前辈所言，其是一个遗留问题，但它仍然是Windows上的C++的二进制本机代码的动态链接的最佳的选择）：

• 不用区分语言
  可以在不同版本编译器、不同编译器甚至不同语言间提供接口，只要这种语言支持函数指针。如果这种语言支持操作内存，那么还可以创建COM物体
• 资源分配
  不依赖于任何特定语言，有一套独立的资源分配系统。
• UUID
  构造了一个操作系统级别的Factory，规定所有人的Interface都统一用UUID来标识
• 独立于语言的强大封装
• 线程安全
• 支持分布
• …

对于C++，我们可以这样制作interface：比如两个接口，一个openable，一个punchable，把它们弄成两个纯虚类，然后拥有这两种方法的就利用C++的多继承机制去继承他们俩。

还记得我们之前在龙书学习笔记中说的，I开头对象：COM 接口都以大写字母“I”作为开头。例如表示命令列表的COM接口为 ID3D12GraphicsCommandList

对于COM接口，首先告诉COM工厂让它创建COM对象，创建完后就给一些COM对象的接口，前缀为I。我们只需专注和接口交互。

当创建COM对象的时候，需要调用工厂相关的函数，让COM去做处理。因此可以想象对于COM对象就不是new和delete了：

在这样改造之后，出问题的还有析构过程~MyClass()或者说delete myClass，因为同一个对象可能返回了很多个接口，有些接口还在被使用，如果其中一个被人delete了，其他接口都会出错，所以又引入了引用计数，来让许多人可以共享同一个对象。

作者：灵剑
链接：https://www.zhihu.com/question/49433640/answer/115952604

COM对象会统计其引用次数，因此在使用完某接口时我们应调用它的 Release 方法而不是 delete ——当COM对象的引用计数为0它将自行释放自己所占用的内存。一开始则是creates初始化引用计数为1，别处使用就AddRef引用计数++，别处不使用了就Release然后引用计数–。

接着还要介绍几个重要的函数：

IUnknown::QueryInterface(REFIID,void) - Win32 apps | Microsoft Docs

Queries a COM object for a pointer to one of its interface; identifying the interface by a reference to its interface identifier (IID). If the COM object implements the interface, then it returns a pointer to that interface after calling IUnknown::AddRef on it.

那么对于UUID，一种是在头文件<Wininet.h>中通过类 IActiveDesktop ，这个类名中就包含有 __uuidof 的方法。

而像我们会用到的如：

__uuidof(ID3D12CommandAllocator)

其在d3d12.h中就封装好了uuid：

MIDL_INTERFACE("6102dee4-af59-4b09-b999-b44d73f09b24")
ID3D12CommandAllocator : public ID3D12Pageable
{
public:virtual HRESULT STDMETHODCALLTYPE Reset( void) = 0;};

示例代码（获取桌面壁纸的名称和路径）：

#include <Windows.h>
#include <WinInet.h>
#include <ShlObj.h>
#include <iostream>int main()
{CoInitialize(nullptr); // 使用COM前先初始化子系统；不过在D3D中使用的是“轻量COM”，根本无需初始化子系统IActiveDesktop* pDesktop = nullptr;WCHAR wszWallpaper[MAX_PATH]; // 用于储存壁纸的名称的缓存// 创建真正的COM对象CoCreateInstance(CLSID_ActiveDesktop, // 活动的桌面nullptr,CLSCTX_INPROC_SERVER, // 创建对象的上下文。如进程、本地机器、远程上下文等__uuidof(IActiveDesktop), // 接口的UUID，希望函数查询的物体有这个接口reinterpret_cast<void**>(&pDesktop));pDesktop->GetWallpaper(wszWallpaper, MAX_PATH, 0);pDesktop->Release();std::wcout << wszWallpaper;CoUninitialize();std::cin.get();return 0;
}

输出结果：

再来看一下COM对象的一些细节：

如上图，比如一个COM对象有两个接口，那么它就会有两个虚表，一个虚表对应一组接口的函数。

12：D3D架构 / 交换链

D3D是面向对象的架构，建立在 COM 对象上。

如上图，这些父类都是 Device 。上图黄色的貌似打错了，应该是 IDXGIDEVICE

DXGI 承担的是底层的可以从 D3D 中剥离出去的任务，并且在版本迭代不会像 D3D 那样快。DXGI 现在的工作是遍历设备上所有可用的硬件。显示渲染帧，控制 Gamma 值。这些东西在各版本的 D3D 都不怎么需要变，所以干脆把这些东西独立出来放进 DXGI 里。

我们创建 D3D11 程序时并不意味着我们需要支持 D3D11 显卡。

当你编写 D3D11 应用程序时，如下图所示：

如上图字幕，其方法就是在创建设备时，特性级别选择 9 就行了。

这个不要和 SDKVersion 搞混了：

目标 SDK 版本11，这意味着用户只需要更新其应用程序的 D3D 版本，而与显卡无关。

设备用于创建物体，上下文（CONTEXT 用于绘制，即发出渲染命令并配置渲染管道）：

DX11 里的上下文分为即时的和延迟的两种：


所以延迟上下文在多线程中表项良好。但唯一延迟上下文做不到的是查询图形驱动程序，因为它只会建立以下命令列表，在将来的某个时间执行。即时上下文可以查询到信息。（D3D12 似乎已经取消了立即上下文）

13：初始化设备

先来创建 Graphics.h：

#pragma once
#include "ChiliWin.h"
#include <d3d11.h>class Graphics
{
public:Graphics(HWND hWnd);
};

因为必须使用窗口的 handle ，所以我们构造函数传一个 HWND

随后在Windows类中添加这个类的成员（由于初始化依赖 HWND ，所以用智能指针管理）：

并添加获取的函数：

Graphics& Gfx();  // 得不到图形的时候抛出异常，所以不用noexcept

补全后的头文件是这样的：

#pragma once
#include "ChiliWin.h"
#include <d3d11.h>class Graphics
{
public:Graphics(HWND hWnd);Graphics(const Graphics&) = delete;Graphics& operator=(const Graphics&) = delete;~Graphics();void EndFrame();void ClearBuffer(float red, float green, float blue) noexcept;
private:ID3D11Device* pDevice = nullptr;IDXGISwapChain* pSwap = nullptr;ID3D11DeviceContext* pContext = nullptr;ID3D11RenderTargetView* pTarget = nullptr;
};

对应的 EndFrame 函数：

void Graphics::EndFrame()
{pSwap->Present(1u, 0u);
}

这里写 1u 是我们觉得能到 60 帧。如果目标帧率只有 30 帧，就写 2u （60 / 2），以此类推。后一个参数 0u 是不要任何标签的意思。

然后就可以在我们的 App 框架中处理了：

void App::DoFrame()
{wnd.Gfx().EndFrame();
}

我们希望使用这个函数：

RenderTargetView 一般是从纹理对象（Texture Object）创建的，但我们也没有。但我们可以这样：

因为交换链可以看作是多个纹理的集合，多个帧缓存的集合。我们可以使用交换链上的函数访问后缓存，这其实就是一个纹理。然后在该纹理上调用函数创建渲染目标视图（RenderTargetView）并渲染。

所以这里我们用 pSwap->GetBuffer 得到 pBackBuffer ，第一个参数 0 是后缓存的索引。随后我们用 pTarget 来保存我们的渲染目标视图（RenderTargetView）。

// gain access to texture subresource in swap chain (back buffer)
ID3D11Resource* pBackBuffer = nullptr;
pSwap->GetBuffer(0, __uuidof(ID3D11Resource), reinterpret_cast<void**>(&pBackBuffer));
pDevice->CreateRenderTargetView(pBackBuffer,nullptr,&pTarget
);
pBackBuffer->Release();

然后的 ClearBuffer 就很简单了：

void Graphics::ClearBuffer(float red, float green, float blue) noexcept
{const float color[] = { red,green,blue,1.0f };pContext->ClearRenderTargetView(pTarget, color);
}

有了上面的结果，我们就可以用计时器让我们的颜色的红绿通道一直变化了：

void App::DoFrame()
{const float c = sin(timer.Peek()) / 2.0f + 0.5f;wnd.Gfx().ClearBuffer(c, c, 1.0f);wnd.Gfx().EndFrame();
}

14：调试层

这一节将为 D3D 子系统设置错误检查和丰富的诊断程序。

上一节我们写了类似的代码：

但是没有给返回值，direct3d函数通常会返回 HRESULT ，如果要发生错误它会抛出一些诊断信息会帮助解决异常。

自然的想法是和一起窗口类的处理一样，之前处理窗口类的时候我们写了这两个宏：

// error exception helper macro
#define CHWND_EXCEPT( hr ) Window::Exception( __LINE__,__FILE__,hr )
#define CHWND_LAST_EXCEPT() Window::Exception( __LINE__,__FILE__,GetLastError() )

然后处理的时候我们像这样直接抛出异常：

最后的 WinMain 再去处理异常：

try
{return App{}.Go();
}
catch (const ChiliException& e)
{MessageBox(nullptr, e.what(), e.GetType(), MB_OK | MB_ICONEXCLAMATION);
}
catch (const std::exception& e)
{MessageBox(nullptr, e.what(), "Standard Exception", MB_OK | MB_ICONEXCLAMATION);
}
catch (...)
{MessageBox(nullptr, "No details available", "Unknown Exception", MB_OK | MB_ICONEXCLAMATION);
}

但这里有一个问题，很久以前 DirectX SDK 和 Windows SDK 是分开的，而 DirectX SDK 与 Windows 的 HRESULT 不兼容。你需要通过一个名为 DXerror 的独立库来获取 HRESULT 并将其转换为人类可读的字符串。后来 DirectX API 已合并到 Windows SDK 中，当发生这种情况时他们更改了格式消息让他们也支持报告 DX 的错误，所以不再需要 DXerror（DXERR.LIB） 了。不过仅当您使用 Windows 8 或更高版本时才有效。用 WIN7 的不行，WIN7 也必须使用 DXERR.LIB 。但是问题是当 DirectX API 合并到 Windows SDK 的时候 DXERR.LIB 就被废弃了。而如果你的目标平台是 WIN7 那么仍然需要下载 DXERR.LIB 。并且还出现一个问题是 dxerr 仅支持 Unicode 和 nstring（narrow string）。

最后 Chili 解决了这一切，需要文件如下：

除此之外还在图形类中添加了一些类：

而在 DXERR 中我们感兴趣的是这两个方法：

const CHAR* WINAPI DXGetErrorStringA( _In_ HRESULT hr );void WINAPI DXGetErrorDescriptionA( _In_ HRESULT hr, _Out_cap_(count) CHAR* desc, _In_ size_t count );

两个函数前者提供代表该错误的宏的名称，后者则是错误的描述。

接着又添加了 设备删除异常 类：

然后在 Graphics.cpp 中同样我们定义几个宏来让异常抛出的代码更简洁：

// graphics exception checking/throwing macros (some with dxgi infos)
#define GFX_EXCEPT_NOINFO(hr) Graphics::HrException( __LINE__,__FILE__,(hr) )
#define GFX_THROW_NOINFO(hrcall) if( FAILED( hr = (hrcall) ) ) throw Graphics::HrException( __LINE__,__FILE__,hr )#ifndef NDEBUG
#define GFX_EXCEPT(hr) Graphics::HrException( __LINE__,__FILE__,(hr),infoManager.GetMessages() )
#define GFX_THROW_INFO(hrcall) infoManager.Set(); if( FAILED( hr = (hrcall) ) ) throw GFX_EXCEPT(hr)
#define GFX_DEVICE_REMOVED_EXCEPT(hr) Graphics::DeviceRemovedException( __LINE__,__FILE__,(hr),infoManager.GetMessages() )
#else
#define GFX_EXCEPT(hr) Graphics::HrException( __LINE__,__FILE__,(hr) )
#define GFX_THROW_INFO(hrcall) GFX_THROW_NOINFO(hrcall)
#define GFX_DEVICE_REMOVED_EXCEPT(hr) Graphics::DeviceRemovedException( __LINE__,__FILE__,(hr) )
#endif

于是我们就可以直接这样包住我们之前写的代码了（检查他们返回的 HRESULT ）：

// create device and front/back buffers, and swap chain and rendering context
GFX_THROW_INFO(D3D11CreateDeviceAndSwapChain(nullptr,D3D_DRIVER_TYPE_HARDWARE,nullptr,swapCreateFlags,nullptr,0,D3D11_SDK_VERSION,&sd,&pSwap,&pDevice,nullptr,&pContext
));
// gain access to texture subresource in swap chain (back buffer)
ID3D11Resource* pBackBuffer = nullptr;
GFX_THROW_INFO(pSwap->GetBuffer(0, __uuidof(ID3D11Resource), reinterpret_cast<void**>(&pBackBuffer)));
GFX_THROW_INFO(pDevice->CreateRenderTargetView(pBackBuffer, nullptr, &pTarget));
pBackBuffer->Release();

上面这样写宏，是为了在 Debug 和 Release 下有区别，调试模式下就让 InfoManager 添加信息。

但是在我们的 EndFrame 方法里头就有点特殊了：

void Graphics::EndFrame()
{HRESULT hr;
#ifndef NDEBUGinfoManager.Set();
#endifif (FAILED(hr = pSwap->Present(1u, 0u))){if (hr == DXGI_ERROR_DEVICE_REMOVED){throw GFX_DEVICE_REMOVED_EXCEPT(pDevice->GetDeviceRemovedReason());}else{throw GFX_EXCEPT(hr);}}
}

这里 pSwap->Present 返回的可能是已移除设备的错误代码，这是一个特殊的错误代码，因为它还包括其他信息，所以这里我们的处理方法是又加了一个 pDevice->GetDeviceRemovedReason() 用这个函数来获取。这里产生的原因通常是由于驱动程序崩溃，或者超频你的GPU并搞砸了。所以有错误就抛出异常并获取原因。

其他的处理异常和之前 Windows 下的处理方法类似。

在 Window.h 中我们还添加了额外的一个类（无图形异常）：

当我们尝试获取图形类，但没有时将被抛出异常。

当我们刻意写错并在调试层工作时：

除了我们刚刚的异常处理，在底下的output中还会有额外的相关信息：

但是我们希望错误弹出窗口就有足够的信息，于是我们搞了一个新的类（通过一个IDXGIInfoQueue）：

DxgiInfoManager.h：

#pragma once
#include "ChiliWin.h"
#include <vector>class DxgiInfoManager
{
public:DxgiInfoManager();~DxgiInfoManager();DxgiInfoManager(const DxgiInfoManager&) = delete;DxgiInfoManager& operator=(const DxgiInfoManager&) = delete;void Set() noexcept;std::vector<std::string> GetMessages() const;
private:unsigned long long next = 0u;struct IDXGIInfoQueue* pDxgiInfoQueue = nullptr;
};

实现中我们会加载这样的一个dll，然后在 DLL 中查找该接口的名称，然后调用函数来处理该接口：

当我们获取消息时，本质上是遍历消息队列：

通过调用 GetMessage ，传递nullptr，这将用索引对于消息的长度赋值给 messageLength

我们还用了这个函数便于中间更改：

这里我们传入了 DXGI_DEBUG_ALL ，但也可以仅调试来自 DXGI 或 D3D 的消息，详见 MSDN：

比如此时我故意写错：

sd.OutputWindow = (HWND)216487;

运行就会有报错窗口：

15：智能指针

之前没用智能指针管理，比如：

// gain access to texture subresource in swap chain (back buffer)
ID3D11Resource* pBackBuffer = nullptr;
GFX_THROW_INFO(pSwap->GetBuffer(0, __uuidof(ID3D11Resource), reinterpret_cast<void**>(&pBackBuffer)));
GFX_THROW_INFO(pDevice->CreateRenderTargetView(pBackBuffer, nullptr, &pTarget));
pBackBuffer->Release();

如果中间两句抛异常，那么 Release 不被执行，内存泄漏。

于是这里我们直接上 ComPtr（需要包含头文件#include <wrl.h>），运用 RAII：

namespace wrl = Microsoft::WRL;// gain access to texture subresource in swap chain (back buffer)
wrl::ComPtr<ID3D11Resource> pBackBuffer;
GFX_THROW_INFO(pSwap->GetBuffer(0, __uuidof(ID3D11Resource), &pBackBuffer));
GFX_THROW_INFO(pDevice->CreateRenderTargetView(pBackBuffer.Get(), nullptr, &pTarget));

而我们之前要传递的部分就用 Get 方法：

并且由于智能指针重载了方法，之前的 reinterpret_cast 也可以直接取地址了。

我们之所以不用比如 unique_ptr 之类的，是因为 unique_ptr 默认的删除器不会调用 COM 的release方法。所以我们用 ComPtr

并且，当要获取接口时，我们需要传递一个 pp （pointer to pointer，指向指针的指针），然后函数将帮助你填充这个接口的指针。而使用 Unique 指针时实际上把指针封装了，就无法得到这个 pp 值。再者，ComPtr还有引用计数等等。综上我们需要用 ComPtr 。

ComPtr 也有一些坑，比如我们之前写的函数：

	GFX_THROW_INFO(D3D11CreateDeviceAndSwapChain(nullptr,D3D_DRIVER_TYPE_HARDWARE,nullptr,swapCreateFlags,nullptr,0,D3D11_SDK_VERSION,&sd,&pSwap,&pDevice,nullptr,&pContext));

这里的交换链pSwap之类的都用ComPtr包起来了：

Graphics.h：
private:
#ifndef NDEBUGDxgiInfoManager infoManager;
#endifMicrosoft::WRL::ComPtr<ID3D11Device> pDevice;Microsoft::WRL::ComPtr<IDXGISwapChain> pSwap;Microsoft::WRL::ComPtr<ID3D11DeviceContext> pContext;Microsoft::WRL::ComPtr<ID3D11RenderTargetView> pTarget;

而这里要传 pp 的时候，如果pSwap指向一个实际的 COM 对象，传入我们写的 &pSwap ，它将首先调用释放函数（release）然后再返回地址。这很合理，如果要填充它（传 pp 不就是为了填充这个指针吗），就必须先把以前的东西释放掉。这样就不会泄漏内存资源。

但是有时你只想获取要获取指针的指针的地址，但不想填充指针：

那么就不能使用这个 operator & （不然就把资源释放了，不是我们想要的），可以使用 GetAddressOf 方法：

16：画一个三角形（上集）

可以从官方看流水线：
https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows-hardware/drivers/display/pipelines-for-direct3d-version-11

关于缓冲：
https://docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/direct3d11/overviews-direct3d-11-resources-buffers-intro
https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows/win32/direct3d11/overviews-direct3d-11-resources-buffers-intro

这里 IA 就是渲染管线的 Input Assembler （输入装配阶段）的意思，可以看到第三个参数是一个 pp 表示可以指定多个缓冲区（相当于指针数组了）：

IASetVertexBuffers文档：
https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows/win32/api/d3d11/nf-d3d11-id3d11devicecontext-iasetvertexbuffers

我们还必须要一个 vertex shader，否则会报错。着色器的输出输入必须用语义标记。

我们可以直接 Build ，VS内置编译，会将其编译成 cso 形式，还会报错之类的：

1>compilation object save succeeded; see E:\MyD3D11Learn\D3D11_Chili_Tutorial\D3D11_Chili_Tutorial\bin\Win32\Debug\VertexShader.cso

我们链接#pragma comment(lib,"D3DCompiler.lib")，可以使用它在运行时编译着色器。不过我们现在只需要使用它的着色器加载功能就行了。还需要包含头文件#include <d3dcompiler.h>。

wrl::ComPtr<ID3DBlob> pBlob;
GFX_THROW_INFO(D3DReadFileToBlob(L"VertexShader.cso", &pBlob));

但是我们这样写，还需要配置每次编译的 cso 文件输出位置才行（hlsl文件右键->Properties）。


改成了：$(ProjectDir)%(Filename).cso

还可以选择着色器类型：

17：画一个三角形（下集）

D3D允许我们渲染到离线目标 Off-Screen Target 上。

这里有个坑就是上讲将 ComPtr 取地址会释放的坑，所以我们要用 GetAddressOf 而不能用 & ：

// bind render target
pContext->OMSetRenderTargets(1u, pTarget.GetAddressOf(), nullptr);

当然这一节我们先写好 pixel shader：

float4 main() : SV_TARGET
{return float4(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f);
}

这里我们还必须要指定 D3D11_VIEWPORT 。从 NDC 到 屏幕空间，如下图：
D3D11_VIEWPORT 可以不满屏幕空间，比如上图的黄色框框只占屏幕的四分之一，也可以用作 D3D11_VIEWPORT 。

我们还需要设置渲染图元：
参考链接：
https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows/win32/direct3d11/d3d10-graphics-programming-guide-primitive-topologies

// Set primitive topology to triangle list (groups of 3 vertices)
pContext->IASetPrimitiveTopology(D3D11_PRIMITIVE_TOPOLOGY_TRIANGLELIST);

要让着色器正确解析 buffer 数据，还需要 input layout，我们顶点着色器输入是这样的：
float2 pos : Position

这里默认就是 Position0 了，这个0就对应着

// input (vertex) layout (2d position only)
wrl::ComPtr<ID3D11InputLayout> pInputLayout;
const D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC ied[] =
{{ "Position",0,DXGI_FORMAT_R32G32_FLOAT,0,0,D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA,0 },
};
GFX_THROW_INFO(pDevice->CreateInputLayout(ied, (UINT)std::size(ied),pBlob->GetBufferPointer(),pBlob->GetBufferSize(),&pInputLayout
));

D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC 的第二个参数（对应上面代码"Position"后面那个0）。

比如：
顶点着色器代码：

float4 main( float2 pos : Hbh2 ) : SV_Position
{return float4(pos.x,pos.y,0.0f,1.0f);
}

input layout：

const D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC ied[] =
{{ "Hbh",2,DXGI_FORMAT_R32G32_FLOAT,0,0,D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA,0 },
};

这样写照样是对的。

查阅MSDN我们知道：

可以看见，我们这里的 BytecodeLength 写的是 pBlob->GetBufferSize(),，其实这里的 BytecodeLength 就是为了检查数据描述符与着色器确实匹配。

画一个三角形函数的所有代码：

void Graphics::DrawTestTriangle()
{namespace wrl = Microsoft::WRL;HRESULT hr;struct Vertex{float x;float y;};// create vertex buffer (1 2d triangle at center of screen)const Vertex vertices[] ={{ 0.0f,0.5f },{ 0.5f,-0.5f },{ -0.5f,-0.5f },};wrl::ComPtr<ID3D11Buffer> pVertexBuffer;D3D11_BUFFER_DESC bd = {};bd.BindFlags = D3D11_BIND_VERTEX_BUFFER;bd.Usage = D3D11_USAGE_DEFAULT;bd.CPUAccessFlags = 0u;bd.MiscFlags = 0u;bd.ByteWidth = sizeof(vertices);bd.StructureByteStride = sizeof(Vertex);D3D11_SUBRESOURCE_DATA sd = {};sd.pSysMem = vertices;GFX_THROW_INFO(pDevice->CreateBuffer(&bd, &sd, &pVertexBuffer));// Bind vertex buffer to pipelineconst UINT stride = sizeof(Vertex);const UINT offset = 0u;pContext->IASetVertexBuffers(0u, 1u, pVertexBuffer.GetAddressOf(), &stride, &offset);// create pixel shaderwrl::ComPtr<ID3D11PixelShader> pPixelShader;wrl::ComPtr<ID3DBlob> pBlob;GFX_THROW_INFO(D3DReadFileToBlob(L"PixelShader.cso", &pBlob));GFX_THROW_INFO(pDevice->CreatePixelShader(pBlob->GetBufferPointer(), pBlob->GetBufferSize(), nullptr, &pPixelShader));// bind pixel shaderpContext->PSSetShader(pPixelShader.Get(), nullptr, 0u);// create vertex shaderwrl::ComPtr<ID3D11VertexShader> pVertexShader;GFX_THROW_INFO(D3DReadFileToBlob(L"VertexShader.cso", &pBlob));GFX_THROW_INFO(pDevice->CreateVertexShader(pBlob->GetBufferPointer(), pBlob->GetBufferSize(), nullptr, &pVertexShader));// bind vertex shaderpContext->VSSetShader(pVertexShader.Get(), nullptr, 0u);// input (vertex) layout (2d position only)wrl::ComPtr<ID3D11InputLayout> pInputLayout;const D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC ied[] ={{ "Position",0,DXGI_FORMAT_R32G32_FLOAT,0,0,D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA,0 },};GFX_THROW_INFO(pDevice->CreateInputLayout(ied, (UINT)std::size(ied),pBlob->GetBufferPointer(),pBlob->GetBufferSize(),&pInputLayout));// bind vertex layoutpContext->IASetInputLayout(pInputLayout.Get());// bind render targetpContext->OMSetRenderTargets(1u, pTarget.GetAddressOf(), nullptr);// Set primitive topology to triangle list (groups of 3 vertices)pContext->IASetPrimitiveTopology(D3D11_PRIMITIVE_TOPOLOGY_TRIANGLELIST);// configure viewportD3D11_VIEWPORT vp;vp.Width = 800;vp.Height = 600;vp.MinDepth = 0;vp.MaxDepth = 1;vp.TopLeftX = 0;vp.TopLeftY = 0;pContext->RSSetViewports(1u, &vp);GFX_THROW_INFO_ONLY(pContext->Draw((UINT)std::size(vertices), 0u));
}

18：做实验

默认情况下，渲染管线将进行背面剔除（back-face culling），三角形点顺序逆时针被认为是背面，会被剔除。

可以看到我们之前的顶点：

const Vertex vertices[] =
{{ 0.0f,0.5f },{ 0.5f,-0.5f },{ -0.5f,-0.5f },
};

是顺时针的，所以不会被剔除。

这里我们想得到彩色的三角形，我们给顶点加颜色属性：

struct Vertex
{struct{float x;float y;} pos;struct{unsigned char r;unsigned char g;unsigned char b;unsigned char a;} color;
};Vertex vertices[] =
{{ 0.0f,0.5f,255,0,0,0 },{ 0.5f,-0.5f,0,255,0,0 },{ -0.5f,-0.5f,0,0,255,0 },{ -0.3f,0.3f,0,255,0,0 },{ 0.3f,0.3f,0,0,255,0 },{ 0.0f,-0.8f,255,0,0,0 },
};

着色器我们将这样写：

VS：

struct VSOut
{float3 color : Color;float4 pos : SV_Position;
};VSOut main( float2 pos : Position,float3 color : Color )
{VSOut vso;vso.pos = float4(pos.x,pos.y,0.0f,1.0f);vso.color = color;return vso;
}

PS：

float4 main( float3 color : Color ) : SV_Target
{return float4( color,1.0f );
}

由于 PS 中我们只想传一个 Color，不需要 Position，所以VS中我们的VSOut内部顺序是先 color 再 pos，不能调换，否则 PS 解析的第一个就不是 color 了就会出错。

同时我们在VS中指定了float3 color : Color，d3d就会把你的输入转换为这个指定的类型。但是我们还可以指定一些规则，通过我们指定的类型：

UINT将会被转换为确切的整数值，但UNORM将会把输入类型归一化。比如此时输入255就会被转换为1.0. 这正是我们想要的（颜色在 0 到 1 浮点的范围）。

所以我们在指定 input layout 的时候指定的是DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM：

const D3D11_INPUT_ELEMENT_DESC ied[] =
{{ "Position",0,DXGI_FORMAT_R32G32_FLOAT,0,0,D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA,0 },{ "Color",0,DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM,0,8u,D3D11_INPUT_PER_VERTEX_DATA,0 },
};

为了避免顶点重复，我们这一节引入 index buffer：

// create index buffer
const unsigned short indices[] =
{0,1,2,0,2,3,0,4,1,2,1,5,
};
wrl::ComPtr<ID3D11Buffer> pIndexBuffer;
D3D11_BUFFER_DESC ibd = {};
ibd.BindFlags = D3D11_BIND_INDEX_BUFFER;
ibd.Usage = D3D11_USAGE_DEFAULT;
ibd.CPUAccessFlags = 0u;
ibd.MiscFlags = 0u;
ibd.ByteWidth = sizeof( indices );
ibd.StructureByteStride = sizeof( unsigned short );
D3D11_SUBRESOURCE_DATA isd = {};
isd.pSysMem = indices;
GFX_THROW_INFO( pDevice->CreateBuffer( &ibd,&isd,&pIndexBuffer ) );// bind index buffer
pContext->IASetIndexBuffer( pIndexBuffer.Get(),DXGI_FORMAT_R16_UINT,0u );

drawcall也就要从原来的 pContext->Draw((UINT)std::size(vertices), 0u)改为：
pContext->DrawIndexed( (UINT)std::size( indices ),0u,0u )

此时我们能输出一个漂亮的六边形了：

测试视口：

我们的视口代码是这样的

// configure viewport
D3D11_VIEWPORT vp;
vp.Width = 800;
vp.Height = 600;
vp.MinDepth = 0;
vp.MaxDepth = 1;
vp.TopLeftX = 0;
vp.TopLeftY = 0;
pContext->RSSetViewports(1u, &vp);

我们改一下：

vp.Width = 400;
vp.Height = 300;

然后就会发现只在左上角渲染了（全屏 800 * 600，视口大小 400 * 300，视口左上角指定的为 0, 0 ）：

全屏的大小在我们之前的 App 框架中指定：

App::App():wnd(800, 600, "The Donkey Fart Box")
{}

19：常数缓存

对于每一次移动，我们当然可以在CPU计算好再传给GPU，但是，对于上千个点，这样做每次都要传上千个数据，占用大量带宽。所以一般我们用 dynamic constant 数据，每次通过变换来移动。即改变上千个点不如改变只有16个数的变换矩阵。

在测试代码中我们是每一帧传输的，但是真正的引擎是不会这样做的，那只是测试代码。

做法是用一种叫做 着色器常数缓存（shader constant buffer） 的东西。这将允许我们将一些常量值绑定到着色器阶段，可用于该着色器的每次调用。

代码如下：

// create constant buffer for transformation matrix
struct ConstantBuffer
{struct{float element[4][4];} transformation;
};
const ConstantBuffer cb =
{{(3.0f / 4.0f) * std::cos(angle),	std::sin(angle),	0.0f,	0.0f,(3.0f / 4.0f) * -std::sin(angle),	std::cos(angle),	0.0f,	0.0f,0.0f,								0.0f,				1.0f,	0.0f,0.0f,								0.0f,				0.0f,	1.0f,}
};
wrl::ComPtr<ID3D11Buffer> pConstantBuffer;
D3D11_BUFFER_DESC cbd;
cbd.BindFlags = D3D11_BIND_CONSTANT_BUFFER;
cbd.Usage = D3D11_USAGE_DYNAMIC;
cbd.CPUAccessFlags = D3D11_CPU_ACCESS_WRITE;
cbd.MiscFlags = 0u;
cbd.ByteWidth = sizeof(cb);
cbd.StructureByteStride = 0u;
D3D11_SUBRESOURCE_DATA csd = {};
csd.pSysMem = &cb;
GFX_THROW_INFO(pDevice->CreateBuffer(&cbd, &csd, &pConstantBuffer));

基本上就是围绕 Z 轴旋转的矩阵。
（angle是我们传入的参数void Graphics::DrawTestTriangle(float angle)）

这里我们把 USAGE 设置为动态，这将通常是您使用常数缓存的方式：
（本地文档：file:///E:/%E5%AD%A6%E4%B9%A0%E8%B5%84%E6%96%99/%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E5%9B%BE%E5%BD%A2%E5%AD%A6%E5%AD%A6%E4%B9%A0%E8%B5%84%E6%96%99/D3D11/%E6%96%B0%E5%BB%BA%E6%96%87%E4%BB%B6%E5%A4%B9/DX11+%E4%B8%AD%E8%AF%91.pdf）

注：参考文档https://docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/direct3d11/overviews-direct3d-11-resources-subresources，一个buffer就是一个简单的 subresource ，Textures 则有一点复杂。

创建一个buffer通常就是三步：

然后绑定一下：

// bind constant buffer to vertex shader
pContext->VSSetConstantBuffers(0u, 1u, pConstantBuffer.GetAddressOf());

最后就是 shader 里头用一下了：
VS中先定义一下，cbuffer是hlsl关键字：

cbuffer CBuf
{matrix transform;
};

然后注意D3D中矩阵乘法是右乘，向量在左边矩阵在右边：

VSOut main( float2 pos : Position,float3 color : Color )
{VSOut vso;vso.pos = mul(float4(pos.x,pos.y,0.0f,1.0f), transform);vso.color = color;return vso;
}

还有一个小细节：CPU里的二维数组按行存储（row-major ordering），但GPU（HLSL中）则是按列存储（column-major ordering）。所以我们应该传入的时候进行一波转置，但是我们也可以用另一种方法，就是告诉 HLSL ，这个矩阵是按行排列的：

但是缺点是在 GPU 上乘以行主矩阵要比列主矩阵稍慢。但这样我们更轻松。将来我们实际上要在GPU获取矩阵之前将其转置。但现在我们就这样做。

流水线

参考：https://zhuanlan.zhihu.com/p/259535556