《逐梦旅程 WINDOWS游戏编程之从零开始》笔记6——Direct3D中的顶点缓存和索引缓存
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了《逐梦旅程 WINDOWS游戏编程之从零开始》笔记6——Direct3D中的顶点缓存和索引缓存相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
第12章 Direct3D绘制基础
1. 顶点缓存
计算机所描绘的3D图形是通过多边形网格来构成的，网网格勾勒出轮廓，然后在网格轮廓的表面上贴上相应的图片，这样就构成了一个3D模型。三角形网格是构建物体模型的基本单元，而一个三角形有3个顶点，为了能够使用大量三角形组成三角形网格来描述物体，需要首先定义号三角形的顶点(Vertex)，3个顶点确定一个三角形，顶点除了定义每个顶点的坐标位置外，还还含有颜色等其他属性。
在Direct3D中，顶点的具体表现形式是顶点缓存，顶点缓存保存了顶点数据的内存空间。如果想在Direct3D中创建物体的额话，就需要创建构成物体的所有顶点结构。但Direct3D绘制图形时，将根据这些顶点的结构创建一个三角形列表，来描述物体的形状和轮廓。
在图中用了4个顶点组成了一个正方形，这4个顶点分别是V0，V1，V2，V3。为了正确描述这个正方形，需要根据这4个顶点创建两个三角形V0V1V2和V0V2V3，而这两个三角形的顶点数据会依次保存在顶点缓存中。在Direct3D中一般是顺时针来给顶点赋值的。下面开始讲解在Direct3D中使用顶点缓存的具体步骤。
顶点缓存使用四步曲之一：设计顶点缓存
第一步工作是对顶点的类型进行设计，先来介绍固定功能流水线中使用频繁的一套顶点定义格式——灵活顶点格式(Flexible Vertex Format，FVF)。灵活顶点格式可以让我们随心所欲地自定义其中锁包含的顶点属性信息。例如，顶点的三维坐标，颜色，顶点线法和纹理坐标等。
创建自定义灵活顶点格式时，根据实际的需求来定义一个包含特定定点信息的结构体。如：
struct CUSTOMVERTEX { float x,y,z; //坐标 DWORD colot; //颜色 };
仅定义出结构体，Direct3D是不能理解我们要做什么的，还需要一个宏来传达我们定义的顶点有哪些属性：
#define D3DFVF_CUSTOMVERTEX (D3DFVF_XYZRHW|D3DFVF_DIFFUSE)
注：
上面的单竖杠 “|” 是按位或的意思，没有短路功能，右边的表达式总会被计算 。但是我这里其实并不明白上面那个宏定义为什么要做个按位或运算呢？——这里的单竖杠貌似不是按位或运算，作用有点类似java7中的多异常捕获机制中的管道符（|）
上面的CUSTOMVERTEX和宏定义的部分中的D3DFVF_CUSTOMVERTEX不是一码事，后面的 D3DFVF_XYZRHW|D3DFVF_DIFFUSE 全是16进制数值，貌似在Windows编程中，像这些预定义好的宏其实大部分都是数值，因为单纯的数字代表不了其具体含义，所以要定义为更有语义化的宏。至于这里定义的宏D3DFVF_CUSTOMVERTEX是用来描述我们自定义的顶点结构体的，估计之后在程序中要用的，因为它是一一对应着构体中的属性。
在Direct3D中常用的FVF格式可以取一下所表示的这些值：
注意在书写灵活顶点格式的宏定义的时候要遵循一个顺序原则，优先级要这样来分：
顶点缓存使用四步曲之二：创建顶点缓存
顶点缓存有IDirect3DVertexBuffer9接口对象来表示。先定义一个指向IDirect3DVertexBuffer9接口的指针变量：
LPDIRECT3DVERTEXBUFFER9 g_pVertexBuffer = NULL;
然后用我们的Direct3D设备调用CreateVertexBuffer方法创建顶点缓存，把内存地址复制给我们创建的这个指针了。
关于CreateVertexBuffer方法：
HRESULT CreateVertexBuffer( [in] UINT Length, //顶点缓存的大小，以字节为单位 [in] DWORD Usage, //指定使用缓存的一些附加属性，取0表示没有附加属性，或者取下面表格中的一个或多个值，多个值用 “|” 连接 [in] DWORD FVF, //指定要存储在顶点缓存中的灵活顶点格式，就是之前我们定义的宏 [in] D3DPOOL Pool, //指定存储顶点缓存的内存位置实在内存中还是在显卡中 [out, retval] IDirect3DVertexBuffer9 **ppVertexBuffer, //调用CreateVertexBuffer方法就是对这个变量初始化 [in] HANDLE *pSharedHandle //设置为NULL或0就可以了 );
注：
还是关于 "|"，我百度了下，这个符号在C++/C中就是按位或运算啊，但是书上这里的解释是参数取多个值时用 "|" 连接，从程序上来看的确使这个作用，但是我不明白为什么这里按位或运算能实现这种效果。
所以，这一步创建顶点缓存的代码合起来就是：
LPDIRECT3DVERTEXBUFFER9 g_pVertexBuffer = NULL; //顶点缓冲对象,记住这也是个指针 //创建顶点缓存区 g_pd3dDevice->CreateVertexBuffer(6*sizeof(CUSTOMVERTEX), 0, D3DFVF_CUSTOMVERTEX, D3DPOOL_DEFAULT, &g_pVertexBuffer, NUll);
顶点缓存使用四步曲之三：访问顶点缓存
上一步我们创建了顶点缓存的金钥匙——指向IDirect3DVertexBuffer9接口的指针。之后呢，就是利用这个指针去“指”一下IDirect3DVertexBuffer9接口的Lock以及Unlock方法，然后在Lock和Unlock方法之间访问我们的顶点缓存就好了。
加锁函数IDirect3DVertexBuffer9::Lock():
HRESULT Lock( [in] UINT OffsetToLock, //加锁区域字存储空间的起始位置到开始锁定位置的偏移量，单位为字节 [in] UINT SizeToLock, //要锁定的存储区字节数 [out] VOID **ppbData, //指向被锁定的存储区的起始地址的指针 [in] DWORD Flags //锁定方式 );
有两种方式来在Lock和UnLock方法之间访问缓存的内容，第一种方式是直接在Lock和UnLock方法之间对每个顶点的数据进行赋值和修改，以Lock方法中的ppbData指针参数作为数组的首地址，例如：
g_pVertexBuf->Lock(0,0, (void**)&pVertices,0); //加锁 pVertices[0] = CUSTOMVERTEX(-80.0f, -80.0f, 0.0f, 1.0f, D3DCOLOR_XRGB(255,0,0)); //V0 pVertices[1] = CUSTOMVERTEX(-80.0f, 80.0f, 0.0f, 1.0f, D3DCOLOR_XRGB(0,255,0)); //V1 pVertices[2] = CUSTOMVERTEX(80.0f, 80.0f, 0.0f, 1.0f, D3DCOLOR_XRGB(0,0,255)); //V2 pVertices[3] = CUSTOMVERTEX(80.0f, -80.0f, 0.0f, 1.0f, D3DCOLOR_XRGB(255,0,255)); //V3 g_pVertexBuf->UnLock(); //解锁
与上面对应的顶点结构题体定义是：
第二种方式是事先准备好顶点数据的数组，然后在加锁和解锁之间使用memcpy函数，进行数组内容的拷贝就可以了：
顶点缓存使用四步曲之四：图形的绘制
这步是利用之前我们缓存的顶点来绘制出图形来。
首先是SetStreamSource方法：
HRESULT SetStreamSource( [in] UINT StreamNumber, //指定与该顶点缓存建立连接的数据流，通常设为0 [in] IDirect3DVertexBuffer9 *pStreamData, //包含顶点数据的顶点缓存指针，就是我们定义的指向IDirect3DVertextBuffer9接口的指针变量g_pVertexBuffer [in] UINT OffsetInBytes, //数据流中以字节为单位的偏移量，通常设为0 [in] UINT Stride //表示在顶点缓存中存储的每个顶点结构的大小，以字节为单位 );
具体的调用例子：
g_pd3Device->SetStreamSource(0, g_pVertexBuffer, 0, sizeof(CUSTOMVERTEX));
然后是调用SerFVF这个方法：
HRESULT SetFVF( [in] DWORD FVF );
这个不多说了，参数直接填之前我们定义的宏就可以了。最后是DrawPrimitive：
HRESULT DrawPrimitive( [in] D3DPRIMITIVETYPE PrimitiveType, //将要绘制的图元类型，在D3DPRIMITIVETYPE枚举中取值 [in] UINT StartVertex, //指定从顶点缓存中读取顶点数据的其实索引位置 [in] UINT PrimitiveCount //需要绘制的图元数量，通过StartVertex和PrimitiveCount可以对缓存中的某一部分进行绘制 );
来个调用实例：
g_p3dDevice->DrawPrimitive(D3DPT_TRIANGLELIST, 0, 8);
最后是国际惯例，来个完整的程序：
1 //-----------------------------------【头文件包含部分】--------------------------------------- 2 #include <d3d9.h> 3 #include <d3dx9.h> 4 #include <tchar.h> 5 6 //-----------------------------------【库文件包含部分】--------------------------------------- 7 #pragma comment(lib,"d3d9.lib") 8 #pragma comment(lib,"d3dx9.lib") 9 10 //-----------------------------------【宏定义部分】-------------------------------------------- 11 #define WINDOW_WIDTH 800 //为窗口宽度定义的宏，以方便在此处修改窗口宽度 12 #define WINDOW_HEIGHT 600 //为窗口高度定义的宏，以方便在此处修改窗口高度 13 #define WINDOW_TITLE L"【致我们永不熄灭的游戏开发梦想】Direct3D顶点缓存的逆袭 示例程序" //为窗口标题定义的宏 14 #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 15 16 17 //------------------------------------------------------------------------------------------------ 18 // 【顶点缓存使用四步曲之一】：设计顶点格式 19 //------------------------------------------------------------------------------------------------ 20 struct CUSTOMVERTEX 21 { 22 FLOAT x, y, z, rhw; 23 DWORD color; 24 }; 25 #define D3DFVF_CUSTOMVERTEX (D3DFVF_XYZRHW|D3DFVF_DIFFUSE) //FVF灵活顶点格式 26 27 //-----------------------------------【全局变量声明部分】------------------------------------- 28 LPDIRECT3DDEVICE9 g_pd3dDevice = NULL; //Direct3D设备对象 29 ID3DXFont* g_pFont=NULL; //字体COM接口 30 float g_FPS = 0.0f; //一个浮点型的变量，代表帧速率 31 wchar_t g_strFPS[50]; //包含帧速率的字符数组 32 LPDIRECT3DVERTEXBUFFER9 g_pVertexBuffer = NULL; //顶点缓冲区对象 33 34 35 //-----------------------------------【全局函数声明部分】------------------------------------- 36 // 描述：全局函数声明，防止“未声明的标识”系列错误 37 //------------------------------------------------------------------------------------------------ 38 LRESULT CALLBACK WndProc( HWND hwnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam );//窗口过程函数 39 HRESULT Direct3D_Init(HWND hwnd); //在这个函数中进行Direct3D的初始化 40 HRESULT Objects_Init(HWND hwnd); //在这个函数中进行要绘制的物体的资源初始化 41 VOID Direct3D_Render(HWND hwnd); //在这个函数中进行Direct3D渲染代码的书写 42 VOID Direct3D_CleanUp( ); //在这个函数中清理COM资源以及其他资源 43 float Get_FPS(); 44 45 //-----------------------------------【WinMain( )函数】-------------------------------------- 46 // 描述：Windows应用程序的入口函数，我们的程序从这里开始 47 //------------------------------------------------------------------------------------------------ 48 int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance,LPSTR lpCmdLine, int nShowCmd) 49 { 50 //【1】窗口创建四步曲之一：开始设计一个完整的窗口类 51 WNDCLASSEX wndClass = { 0 }; //用WINDCLASSEX定义了一个窗口类 52 wndClass.cbSize = sizeof( WNDCLASSEX ) ; //设置结构体的字节数大小 53 wndClass.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW; //设置窗口的样式 54 wndClass.lpfnWndProc = WndProc; //设置指向窗口过程函数的指针 55 wndClass.cbClsExtra = 0; //窗口类的附加内存，取0就可以了 56 wndClass.cbWndExtra = 0; //窗口的附加内存，依然取0就行了 57 wndClass.hInstance = hInstance; //指定包含窗口过程的程序的实例句柄。 58 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 59 wndClass.hCursor = LoadCursor( NULL, IDC_ARROW ); //指定窗口类的光标句柄。 60 wndClass.hbrBackground=(HBRUSH)GetStockObject(GRAY_BRUSH); //为hbrBackground成员指定一个白色画刷句柄 61 wndClass.lpszMenuName = NULL; //用一个以空终止的字符串，指定菜单资源的名字。 62 wndClass.lpszClassName = L"ForTheDreamOfGameDevelop"; //用一个以空终止的字符串，指定窗口类的名字。 63 64 //【2】窗口创建四步曲之二：注册窗口类 65 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 66 return -1; 67 68 //【3】窗口创建四步曲之三：正式创建窗口 69 HWND hwnd = CreateWindow( L"ForTheDreamOfGameDevelop",WINDOW_TITLE, //喜闻乐见的创建窗口函数CreateWindow 70 WS_OVERLAPPEDWINDOW, CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT, WINDOW_WIDTH, 71 WINDOW_HEIGHT, NULL, NULL, hInstance, NULL ); 72 73 //Direct3D资源的初始化，调用失败用messagebox予以显示 74 if (!(S_OK==Direct3D_Init (hwnd))) 75 { 76 MessageBox(hwnd, _T("Direct3D初始化失败~！"), _T("浅墨的消息窗口"), 0); //使用MessageBox函数，创建一个消息窗口 77 } 78 79 //【4】窗口创建四步曲之四：窗口的移动、显示与更新 80 MoveWindow(hwnd,250,80,WINDOW_WIDTH,WINDOW_HEIGHT,true); //调整窗口显示时的位置，使窗口左上角位于（250,80）处 81 ShowWindow( hwnd, nShowCmd ); //调用ShowWindow函数来显示窗口 82 UpdateWindow(hwnd); //对窗口进行更新，就像我们买了新房子要装修一样 83 84 //【5】消息循环过程 85 MSG msg = { 0 }; //初始化msg 86 while( msg.message != WM_QUIT ) //使用while循环 87 { 88 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。 89 { 90 TranslateMessage( &msg ); //将虚拟键消息转换为字符消息 91 DispatchMessage( &msg ); //该函数分发一个消息给窗口程序。 92 } 93 else 94 { 95 Direct3D_Render(hwnd); //进行渲染 96 } 97 } 98 //【6】窗口类的注销 99 UnregisterClass(L"ForTheDreamOfGameDevelop", wndClass.hInstance); //程序准备结束，注销窗口类 100 return 0; 101 } 102 103 //-----------------------------------【WndProc( )函数】-------------------------------------- 104 // 描述：窗口过程函数WndProc,对窗口消息进行处理 105 LRESULT CALLBACK WndProc( HWND hwnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam ) 106 { 107 switch( message ) //switch语句开始 108 { 109 case WM_PAINT: // 若是客户区重绘消息 110 Direct3D_Render(hwnd); //调用Direct3D渲染函数 111 ValidateRect(hwnd, NULL); // 更新客户区的显示 112 break; //跳出该switch语句 113 114 case WM_KEYDOWN: // 若是键盘按下消息 115 if (wParam == VK_ESCAPE) // 如果被按下的键是ESC 116 DestroyWindow(hwnd); // 销毁窗口, 并发送一条WM_DESTROY消息 117 break; //跳出该switch语句 118 119 case WM_DESTROY: //若是窗口销毁消息 120 Direct3D_CleanUp(); //调用自定义的资源清理函数Game_CleanUp（）进行退出前的资源清理 121 PostQuitMessage( 0 ); //向系统表明有个线程有终止请求。用来响应WM_DESTROY消息 122 break; //跳出该switch语句 123 124 default: //若上述case条件都不符合，则执行该default语句 125 return DefWindowProc( hwnd, message, wParam, lParam ); //调用缺省的窗口过程 126 } 127 128 return 0; //正常退出 129 } 130 131 //-----------------------------------【Direct3D_Init( )函数】-------------------------------------- 132 // 描述：Direct3D初始化函数，进行Direct3D的初始化 133 //------------------------------------------------------------------------------------------------ 134 HRESULT Direct3D_Init(HWND hwnd) 135 { 136 //-------------------------------------------------------------------------------------- 137 // 【Direct3D初始化四步曲之一，创接口】：创建Direct3D接口对象, 以便用该Direct3D对象创建Direct3D设备对象 138 //-------------------------------------------------------------------------------------- 139 LPDIRECT3D9 pD3D = NULL; //Direct3D接口对象的创建 140 if( NULL == ( pD3D = Direct3DCreate9( D3D_SDK_VERSION ) ) ) //初始化Direct3D接口对象，并进行DirectX版本协商 141 return E_FAIL; 142 143 //-------------------------------------------------------------------------------------- 144 // 【Direct3D初始化四步曲之二,取信息】：获取硬件设备信息 145 //-------------------------------------------------------------------------------------- 146 D3DCAPS9 caps; int vp = 0; 147 if( FAILED( pD3D->GetDeviceCaps( D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL, &caps ) ) ) 148 { 149 return E_FAIL; 150 } 151 if( caps.DevCaps & D3DDEVCAPS_HWTRANSFORMANDLIGHT ) 152 vp = D3DCREATE_HARDWARE_VERTEXPROCESSING; //支持硬件顶点运算，我们就采用硬件顶点运算，妥妥的 153 else 154 vp = D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING; //不支持硬件顶点运算，无奈只好采用软件顶点运算 155 156 //-------------------------------------------------------------------------------------- 157 // 【Direct3D初始化四步曲之三，填内容】：填充D3DPRESENT_PARAMETERS结构体 158 //-------------------------------------------------------------------------------------- 159 D3DPRESENT_PARAMETERS d3dpp; 160 ZeroMemory(&d3dpp, sizeof(d3dpp)); 161 d3dpp.BackBufferWidth = WINDOW_WIDTH; 162 d3dpp.BackBufferHeight = WINDOW_HEIGHT; 163 d3dpp.BackBufferFormat = D3DFMT_A8R8G8B8; 164 d3dpp.BackBufferCount = 1; 165 d3dpp.MultiSampleType = D3DMULTISAMPLE_NONE; 166 d3dpp.MultiSampleQuality = 0; 167 d3dpp.SwapEffect = D3DSWAPEFFECT_DISCARD; 168 d3dpp.hDeviceWindow = hwnd; 169 d3dpp.Windowed = true; 170 d3dpp.EnableAutoDepthStencil = true; 171 d3dpp.AutoDepthStencilFormat = D3DFMT_D24S8; 172 d3dpp.Flags = 0; 173 d3dpp.FullScreen_RefreshRateInHz = 0; 174 d3dpp.PresentationInterval = D3DPRESENT_INTERVAL_IMMEDIATE; 175 176 //-------------------------------------------------------------------------------------- 177 // 【Direct3D初始化四步曲之四，创设备】：创建Direct3D设备接口 178 //-------------------------------------------------------------------------------------- 179 if(FAILED(pD3D->CreateDevice(D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL, 180 hwnd, vp, &d3dpp, &g_pd3dDevice))) 181 return E_FAIL; 182 183 SAFE_RELEASE(pD3D) //LPDIRECT3D9接口对象的使命完成，我们将其释放掉 184 185 if(!(S_OK==Objects_Init(hwnd))) return E_FAIL; //调用一次Objects_Init，进行渲染资源的初始化 186 return S_OK; 187 } 188 189 190 //-----------------------------------【Object_Init( )函数】-------------------------------------- 191 // 描述：渲染资源初始化函数，在此函数中进行要被渲染的物体的资源的初始化 192 //-------------------------------------------------------------------------------------------------- 193 HRESULT Objects_Init(HWND hwnd) 194 { 195 //创建字体 196 if(FAILED(D3DXCreateFont(g_pd3dDevice, 36, 0, 0, 1, false, DEFAULT_CHARSET, 197 OUT_DEFAULT_PRECIS, DEFAULT_QUALITY, 0, _T("微软雅黑"), &g_pFont))) 198 return E_FAIL; 199 srand(timeGetTime()); //用系统时间初始化随机种子 200 201 //-------------------------------------------------------------------------------------- 202 // 【顶点缓存使用四步曲之二】：创建顶点缓存 203 //-------------------------------------------------------------------------------------- 204 //创建顶点缓存 205 if( FAILED( g_pd3dDevice->CreateVertexBuffer( 6*sizeof(CUSTOMVERTEX), 206 0, D3DFVF_CUSTOMVERTEX, 207 D3DPOOL_DEFAULT, &g_pVertexBuffer, NULL ) ) ) 208 { 209 return E_FAIL; 210 } 211 //-------------------------------------------------------------------------------------- 212 // 【顶点缓存使用四步曲之三】：访问顶点缓存 213 //-------------------------------------------------------------------------------------- 214 //顶点数据的设置， 215 CUSTOMVERTEX vertices[] = 216 { 217 //采用rand函数，给顶点以随机的颜色和位置 218 { 300.0f, 100.0f, 0.0f, 1.0f, D3DCOLOR_XRGB(rand() % 256, rand() % 256, rand() % 256), }, 219 { 500.0f, 100.0f, 0.0f, 1.0f, D3DCOLOR_XRGB(rand() % 256, rand() % 256, rand() % 256), }, 220 { 300.0f, 300.0f, 0.0f, 1.0f, D3DCOLOR_XRGB(rand() % 256, rand() % 256, rand() % 256), }, 221 { 300.0f, 300.0f, 0.0f, 1.0f, D3DCOLOR_XRGB(rand() % 256, rand() % 256, rand() % 256), }, 222 { (float)(800.0*rand()/(RAND_MAX+1.0)) , (float)(600.0*rand()/(RAND_MAX+1.0)) , 0.0f, 1.0f, D3DCOLOR_XRGB(rand() % 256, rand() % 256, rand() % 256), }, 223 { (float)(800.0*rand()/(RAND_MAX+1.0)) , (float)(600.0*rand()/(RAND_MAX+1.0)) , 0.0f, 1.0f, D3DCOLOR_XRGB(rand() % 256, rand() % 256, rand() % 256), } 224 225 }; 226 227 //填充顶点缓冲区 228 VOID* pVertices; 229 if( FAILED( g_pVertexBuffer->Lock( 0, sizeof(vertices), (void**)&pVertices, 0 ) ) ) 230 return E_FAIL; 231 memcpy( pVertices, vertices, sizeof(vertices) ); 232 g_pVertexBuffer->Unlock(); 233 234 235 g_pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_CULLMODE, false); //关掉背面消隐，无论是否顺时针，随机的那个三角形都会显示。 236 return S_OK; 237 } 238 239 240 //-----------------------------------【Direct3D_Render( )函数】------------------------------- 《逐梦旅程 WINDOWS游戏编程之从零开始》笔记7——DirectInput&纹理映射《逐梦旅程 WINDOWS游戏编程之从零开始》笔记7——四大变换
《逐梦旅程 WINDOWS游戏编程之从零开始》笔记8——光照与材质
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