DX12-1-DirectX3D初始化

什么是 Direct3D 12?
DirectX 12 引入了 Direct3D 的下一个版本，即 DirectX 的核心 3D 图形 API。
此版本的 Direct3D 比任何以前的版本更快、更高效。
Direct3D 12 可实现更丰富的场景、更多的对象、更复杂的效果，以及充分利用现代 GPU 硬件。
若要为 Windows 10 和 Windows 10 移动版编写 3D 游戏和应用，必须了解 Direct3D 12 技术的基础知识，以及如何准备在游戏和应用中使用它。
D3DApp初始化

Windows函数调用过程

调用者(caller) → 参数准备 → call指令 → 被调用者(callee)执行 → 返回 → 栈清理
栈的基本原理
想象栈就像一个临时工作台：

• 调用函数时：把参数"放"到工作台上
  
• 函数执行时：从工作台"拿"参数使用
  
• 函数结束后：需要把工作台"清理干净"
  

规则:

• 调用Windows API时：不用管清理，Windows会处理
  
• 写回调函数时：必须用__stdcall，并在返回时清理栈
  
• 调用C运行时函数时：编译器会自动帮"我"清理栈
  
• 写C++成员函数时：编译器自动处理，不用操心
  
• "我"调用Windows → Windows清理
  
• Windows调用"我" → "我"清理
  
• "我"调用C运行时 → "我"清理（编译器帮忙）
  
• "我"的C++方法 → "我"清理（编译器自动处理）
  

如果不清理会怎样？

1. void FunctionA(int x, int y) {
2.     // 使用x,y...
3. }
5. void FunctionB(int a, int b, int c) {
6.     // 使用a,b,c...
7. }
9. int main() {
10.     FunctionA(1, 2);    // 栈上放了 [1, 2]
11.     // 如果不清理，栈上还有 [1, 2]
12.     FunctionB(3, 4, 5); // 栈变成 [3, 4, 5, 1, 2] ← 混乱！
13. }

复制代码

清理栈就是调整栈指针(ESP)，让栈回到函数调用前的状态：

1. 调用前：ESP指向位置X
2. 调用时：push参数 → ESP移动到位置Y (Y < X)
3. 清理后：ESP回到位置X

复制代码

1. // ✅ 正确：调用Windows API（不用管清理）
2. MessageBox(NULL, "Text", "Title", MB_OK);
4. // ✅ 正确：写回调函数（用CALLBACK宏）
5. LRESULT CALLBACK MyCallback(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);
7. // ✅ 正确：调用可变参数函数（编译器自动清理）
8. printf("Values: %d %d", x, y);
10. // ❌ 错误：回调函数不用__stdcall
11. LRESULT MyBadCallback(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);  // 会崩溃！

复制代码

机制举例

__cdecl - "我请客，我收拾"

1. // "我"调用printf（Windows的C运行时库）
2. printf("Count: %d %d", 10, 20);
4. ; "我"调用printf后
5. push offset text    ; 参数3
6. push value          ; 参数2  
7. push num            ; 参数1
8. push offset format  ; 参数0
9. call printf
10. add esp, 16         ; ⭐"我"清理栈：4个参数×4字节

复制代码

分工:
"我"：放参数 + 清理栈
Windows/CRT：只用参数，不清理
__stdcall - "Windows服务，Windows收拾"

1. // "我"调用Windows API
2. CreateWindow(className, title, style, x, y, width, height, ...);
4. ; "我"调用CreateWindow后
5. push 0              ; 参数11
6. push hInstance      ; 参数10
7. ; ... 更多参数 ...
8. push className      ; 参数1
9. call CreateWindowEx
10. ; ⭐没有add esp! Windows会自己清理

复制代码

分工:
"我"：放参数
Windows：用参数 + 清理栈
__stdcall回调 - "Windows调用，我收拾"

1. // Windows调用"我"的回调
2. LRESULT CALLBACK MyWindowProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);
4. ; Windows调用"我"的WndProc
5. _WndProc@16:
6.     ; "我"的处理逻辑...
7.     ret 16          ; ⭐"我"清理16字节参数

复制代码

分工:
Windows：放参数
"我"：用参数 + 清理栈
__fastcall - "快速服务，Windows收拾"

1. // 假设是Windows的某个性能API
2. int __fastcall FastAPI(int a, int b, int c);

复制代码

分工:
"我"：前两个参数放寄存器，其余放栈
Windows：用参数 + 清理栈上的参数

• 性能优化：寄存器比内存快
  
• Windows负责清理，保持API一致性
  

__thiscall - "对象方法，我收拾"

1. // "我"的C++类
2. class MyClass {
3. public:
4.     void Method(int param);  // 自动__thiscall
5. };

复制代码

分工:
"我"：this放寄存器，参数放栈
"我"：用参数 + 清理栈

• C++对象模型，"我"完全控制自己的类
  
• 编译器自动处理，对"我"透明
  

创建一个Windows窗口

1. LRESULT CALLBACK MainWndProc(HWND hwnd, UINT msg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
2. {
3.         // Forward hwnd on because we can get messages (e.g., WM_CREATE)
4.         // before CreateWindow returns, and thus before mhMainWnd is valid.
5.     //转发消息给 D3DApp::GetApp()->MsgProc()
6.     return D3DApp::GetApp()->MsgProc(hwnd, msg, wParam, lParam);
7. }
9. bool D3DApp::InitMainWindow()
10. {
11.     // 设置窗口类属性
12.     WNDCLASS wc;
13.     // 窗口尺寸变化时重绘 ,CS_HREDRAW 宽度改变时重绘 ,CS_VREDRAW 高度改变时重绘
14.     wc.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;      
15.      // 建立消息处理回调机制，所有发送到此窗口的消息都由该函数处理 , 在代码中，MainWndProc 转发消息给 D3DApp::GetApp()->MsgProc()              
16.     wc.lpfnWndProc = MainWndProc;   
17.     // 应用程序实例句柄                     
18.     wc.hInstance = mhAppInst;   
19.     // 额外的类内存 ,用于存储自定义数据，这里设为0表示不需要                          
20.     wc.cbClsExtra = 0;   
21.      // 额外的窗口内存字节数 ，用于存储自定义数据，这里设为0表示不需要                                 
22.     wc.cbWndExtra = 0;                  
23.     // 加载系统预定义的应用程序图标                  
24.     wc.hIcon = LoadIcon(0, IDI_APPLICATION);     
25.     // 加载系统预定义的箭头光标         
26.     wc.hCursor = LoadCursor(0, IDC_ARROW);               
27.     // 窗口背景画刷 NULL_BRUSH 表示不绘制背景，适合DirectX应用（因为DirectX会完全覆盖客户区）.
28.     避免GDI与DirectX绘制冲突
29.     wc.hbrBackground = (HBRUSH)GetStockObject(NULL_BRUSH);
30.      // 设为0表示此窗口类没有菜单
31.     wc.lpszMenuName = 0;         
32.     // 窗口类名称，用于在系统中唯一标识此窗口类                        
33.     wc.lpszClassName = L"MainWnd";                       
35.     //将定义好的窗口类注册到操作系统中. Windows机制：系统内部维护一个窗口类表；注册成功后，该类可用于创建多个窗口实例；失败通常是因为类名重复或参数无效.
36.         if( !RegisterClass(&wc) )
37.         {
38.                 MessageBox(0, L"RegisterClass Failed.", 0, 0);
39.                 return false;
40.         }
42.         // Compute window rectangle dimensions based on requested client area dimensions.
43.     /*
44.       窗口尺寸计算:
45.       客户区 (Client Area)：应用程序实际可绘制内容的区域（mClientWidth × mClientHeight）
46.       窗口矩形 (Window Rect)：包含标题栏、边框、菜单等的完整窗口
47.       AdjustWindowRect 根据窗口样式自动计算转换关系 .
48.       
49.       ┌─────────────────────────┐
50.       │ 标题栏 (非客户区)        │
51.       ├────────────┬────────────┤
52.       │            │            │
53.       │            │            │
54.       │  客户区    │  滚动条    │
55.       │            │ (非客户区) │
56.       │            │            │
57.       └────────────┴────────────┘
58.       原始客户区: (0,0) 到 (800,600)
59.       AdjustWindowRect 调整后: 可能变成 (-8,-31) 到 (808,631)
60.       最终窗口尺寸: 816 × 662 像素
61.      */
62.         RECT R = { 0, 0, mClientWidth, mClientHeight };
63.     AdjustWindowRect(&R, WS_OVERLAPPEDWINDOW, false);
64.         int width  = R.right - R.left;
65.         int height = R.bottom - R.top;
67.     /* 窗口创建:
68.        L"MainWnd"：窗口类名，必须与注册的类名一致 | WS_OVERLAPPEDWINDOW：窗口样式，包含标题栏、系统菜单、最小化/最大化按钮、可调整边框
69.        CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT：窗口初始位置，让系统自动选择
70.       Windows创建机制：系统分配内部窗口数据结构 | 发送 WM_CREATE 等初始化消息 | 返回唯一的窗口句柄 mhMainWnd
71.     */
72.         mhMainWnd = CreateWindow(L"MainWnd", mMainWndCaption.c_str(),
73.                 WS_OVERLAPPEDWINDOW, CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT, width, height, 0, 0, mhAppInst, 0);
74.         if( !mhMainWnd )
75.         {
76.                 MessageBox(0, L"CreateWindow Failed.", 0, 0);
77.                 return false;
78.         }
79.     //改变窗口可视状态为显示
80.         ShowWindow(mhMainWnd, SW_SHOW);
81.     //强制发送 WM_PAINT 消息，立即重绘窗口
82.         UpdateWindow(mhMainWnd);
84.         return true;
85. }

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MainWndProc 相关API
https://learn.microsoft.com/zh-cn/windows/win32/winmsg/window-notifications
https://learn.microsoft.com/zh-cn/windows/win32/api/_winmsg/
PeekMessage: 检查线程消息队列中是否有消息,如果有消息 将消息复制到提供的msg结构中,PM_REMOVE标志表示从队列中移除该消息

1. LRESULT D3DApp::MsgProc(HWND hwnd, UINT msg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
2. {
3.     switch(msg)
4.     {
5.         if(PeekMessage( &msg, 0, 0, 0, PM_REMOVE ))
6.         {
7.             //...
8.         }
9.         // 各种消息处理 case
10.         // ...
11.     }
12.     return DefWindowProc(hwnd, msg, wParam, lParam);
13. }

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窗口消息

WM_ACTIVATE- 窗口激活状态变化

1. case WM_ACTIVATE:
2. //LOWORD(wParam)：低16位表示激活状态
3. //WA_INACTIVE：窗口变为非活动状态
4. //失活时暂停，激活时恢复，智能暂停机制提升系统整体性能
5.     if( LOWORD(wParam) == WA_INACTIVE )
6.     {
7.         mAppPaused = true;
8.         mTimer.Stop();
9.     }
10.     else
11.     {
12.         mAppPaused = false;
13.         mTimer.Start();
14.     }
15.     return 0;

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WM_SIZE- 窗口尺寸变化
LOWORD 和 HIWORD 是 Windows API 中的宏定义，用于从一个 32 位值中提取低 16 位和高 16 位部分。

1. case WM_SIZE:
2.     mClientWidth  = LOWORD(lParam);  // 新宽度
3.     mClientHeight = HIWORD(lParam);  // 新高度

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•        低 16 位 (LOWORD) 存储新宽度（以像素为单位）
•        高 16 位 (HIWORD) 存储新高度（以像素为单位）
SIZE_MINIMIZED最小化情况，完全暂停应用程序，不进行任何渲染
SIZE_MAXIMIZED最大化情况，立即调整D3D资源适应新尺寸
SIZE_RESTORED恢复情况（最复杂）

1. else if( wParam == SIZE_RESTORED )
2. {
3.     // 从最小化恢复
4.     if( mMinimized )
5.     {
6.         mAppPaused = false;
7.         mMinimized = false;
8.         OnResize();
9.     }
10.     // 从最大化恢复  
11.     else if( mMaximized )
12.     {
13.         mAppPaused = false;
14.         mMaximized = false;
15.         OnResize();
16.     }
17.     // 用户正在拖拽调整大小
18.    //拖拽时不立即调整，避免频繁资源重建
19.     else if( mResizing )
20.     {
21.         // 故意不调用OnResize() - 性能优化
22.     }
23.     // 程序化尺寸改变
24.     else
25.     {
26.         OnResize();
27.     }
28. }

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WM_ENTERSIZEMOVE / WM_EXITSIZEMOVE - 调整大小过程管理
WM_ENTERSIZEMOVE：开始拖拽，设置标志位暂停调整
WM_EXITSIZEMOVE：结束拖拽，清除标志位并执行最终调整

1. case WM_ENTERSIZEMOVE:
2.     mAppPaused = true;
3.     mResizing  = true;
4.     mTimer.Stop();
5.     return 0;
7. case WM_EXITSIZEMOVE:
8.     mAppPaused = false;
9.     mResizing  = false;
10.     mTimer.Start();
11.     OnResize();  // 拖拽结束后一次性调整
12.     return 0;

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WM_DESTROY - 窗口销毁
发送 WM_QUIT 到消息队列，导致 Run() 中的主循环退出
PostQuitMessage(0) → 系统消息队列 → 线程消息队列 → PeekMessage() → msg变量
Windows消息系统架构
系统消息队列 (全局)
↓
线程消息队列 (每个线程独立)
↓
PeekMessage/GetMessage (应用程序检索)

1. case WM_DESTROY:
2.     PostQuitMessage(0);
3.     return 0;

复制代码

1. int D3DApp::Run()
2. {
3.         MSG msg = {0};
5.         mTimer.Reset();
7.         while(msg.message != WM_QUIT)
8.         {
9.            if(PeekMessage( &msg, 0, 0, 0, PM_REMOVE ))
10.           {
11.             TranslateMessage( &msg );
12.             DispatchMessage( &msg );
13.           }
14.         return (int)msg.wParam;
15. }

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WM_MENUCHAR- 菜单字符处理
处理 Alt+Enter 等组合键，避免系统蜂鸣声
MNC_CLOSE表示关闭菜单而不发出蜂鸣

1. case WM_MENUCHAR:
2.     return MAKELRESULT(0, MNC_CLOSE);

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WM_GETMINMAXINFO- 窗口尺寸限制
设置窗口最小尺寸为 200×200，防止窗口过小导致渲染问题

1. case WM_GETMINMAXINFO:
2.     ((MINMAXINFO*)lParam)->ptMinTrackSize.x = 200;
3.     ((MINMAXINFO*)lParam)->ptMinTrackSize.y = 200;
4.     return 0;

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鼠标消息处理
GET_X_LPARAM(lParam)：从 lParam 提取 X 坐标
GET_Y_LPARAM(lParam)：从 lParam 提取 Y 坐标
wParam：按键状态（Ctrl、Shift 等）
设计模式：使用虚函数提供扩展点，派生类可重写鼠标处理

1. case WM_LBUTTONDOWN:
2. case WM_MBUTTONDOWN:
3. case WM_RBUTTONDOWN:
4.     OnMouseDown(wParam, GET_X_LPARAM(lParam), GET_Y_LPARAM(lParam));
5.     return 0;
6. // 类似的鼠标抬起和移动处理

复制代码

WM_KEYUP- 键盘按键处理
ESC键：优雅退出应用程序
F2键：运行时切换4倍多重采样抗锯齿状态

1. case WM_KEYUP:
2.     if(wParam == VK_ESCAPE)
3.     {
4.         PostQuitMessage(0);  // ESC键退出
5.     }
6.     else if((int)wParam == VK_F2)
7.         Set4xMsaaState(!m4xMsaaState);  // F2切换抗锯齿
9.     return 0;

复制代码

初始化Direct3D

COM

COM（Component Object Model）是 Microsoft 的组件对象模型，它是 Windows 生态系统的基石
COM 的核心思想是二进制级别的兼容性：

• 不同编译器生成的 COM 组件可以互操作
  
• 不同语言（C++、C#、VB、Delphi）可以互相调用
  
• 进程内（DLL）和进程外（EXE）组件统一模型
  

IUnknown

1. // IUnknown 是每个 COM 接口都必须继承的基接口
2. class IUnknown {
3. public:
4.     virtual HRESULT QueryInterface(REFIID riid, void** ppvObject) = 0;
6.     // 当新的代码段获得接口指针时，必须调用 AddRef() 来增加引用计数。
7.     virtual ULONG AddRef() = 0;
9.     // 当不再需要接口指针时调用，减少引用计数。当计数为 0 时，对象自我销毁。
10.     virtual ULONG Release() = 0;
11. };

复制代码

QueryInterface - 接口查询

1. // 检查对象是否支持特定接口，如果支持则返回该接口指针
2. virtual HRESULT QueryInterface(REFIID riid, void** ppvObject) = 0;
4. // 假设我们有一个 IUnknown 指针
5. IUnknown* pUnknown = ...;
7. // 查询 ID3D12Device 接口
8. ID3D12Device* pDevice = nullptr;
9. HRESULT hr = pUnknown->QueryInterface(IID_ID3D12Device, (void**)&pDevice);
11. if (SUCCEEDED(hr)) {
12.     // 可以使用 ID3D12Device 接口
13.     pDevice->CreateCommandQueue(...);
14.     pDevice->Release();  // 使用完后释放
15. }

复制代码

COM 对象生命周期管理
引用计数规则

1. class ReferenceCountingExample {
2. public:
3.     void CorrectReferenceCounting() {
4.         // 场景1：创建新对象
5.         IUnknown* pObj = CreateNewObject();  // 引用计数 = 1
6.         
7.         // 场景2：复制指针
8.         IUnknown* pCopy = pObj;
9.         pCopy->AddRef();  // 现在引用计数 = 2
10.         
11.         // 场景3：使用完副本
12.         pCopy->Release(); // 引用计数 = 1
13.         
14.         // 场景4：使用完原始指针
15.         pObj->Release();  // 引用计数 = 0 → 对象销毁
16.     }
17.    
18.     void CommonMistakes() {
19.         // 错误：忘记 AddRef
20.         IUnknown* pOriginal = CreateNewObject();  // 计数 = 1
21.         IUnknown* pCopy = pOriginal;              // 计数还是 1！
22.         pOriginal->Release();                     // 计数 = 0 → 对象销毁!
23.         // pCopy 现在指向已销毁的对象！
24.         
25.         // 错误：忘记 Release - 内存泄漏!
26.         IUnknown* pObj = CreateNewObject();  // 计数 = 1
27.         // 使用对象...
28.         // 忘记调用 pObj->Release() - 对象永远不会销毁!
29.     }
30. };

复制代码

COM接口定义
接口标识符 (IID)
每个 COM 接口都有一个全局唯一标识符 (GUID)：

1. // IID 定义示例
2. // {接口名称}-{唯一标识符}
3. DEFINE_GUID(IID_IMyInterface,
4.     0x12345678, 0x1234, 0x1234, 0x12, 0x34, 0x12, 0x34, 0x56, 0x78, 0x9a, 0xbc);

复制代码

COM 在 DirectX 12 中的应用
DirectX COM 接口使用

1. class D3D12COMUsage {
2. public:
3.     void TypicalD3D12Usage() {
4.         // 1. 创建 DXGI 工厂
5.         IDXGIFactory4* pFactory = nullptr;
6.         CreateDXGIFactory1(IID_PPV_ARGS(&pFactory));
7.         
8.         // 2. 创建设备
9.         ID3D12Device* pDevice = nullptr;
10.         D3D12CreateDevice(nullptr, D3D_FEATURE_LEVEL_11_0, IID_PPV_ARGS(&pDevice));
11.         
12.         // 3. 创建命令队列
13.         ID3D12CommandQueue* pCommandQueue = nullptr;
14.         D3D12_COMMAND_QUEUE_DESC queueDesc = {};
15.         pDevice->CreateCommandQueue(&queueDesc, IID_PPV_ARGS(&pCommandQueue));
16.         
17.         // 使用对象...
18.         
19.         // 4. 按创建顺序的逆序释放
20.         pCommandQueue->Release();
21.         pDevice->Release();
22.         pFactory->Release();
23.     }
24. };

复制代码

现代 C++ COM 编程
在现代 DirectX 12 编程中，虽然我们使用 ComPtr 等智能指针来简化 COM 编程，但理解底层的 COM 机制对于调试和理解系统行为仍然至关重要。

1. // 使用 ComPtr 简化 COM 编程
2. void ModernCOMProgramming()
3. {
4.     // 自动管理引用计数
5.     ComPtr<IDXGIFactory4> factory;
6.     ComPtr<ID3D12Device> device;
7.     ComPtr<ID3D12CommandQueue> commandQueue;
8.    
9.     // 创建对象（自动管理引用计数）
10.     CreateDXGIFactory1(IID_PPV_ARGS(&factory));
11.     D3D12CreateDevice(nullptr, D3D_FEATURE_LEVEL_11_0, IID_PPV_ARGS(&device));
12.    
13.     D3D12_COMMAND_QUEUE_DESC queueDesc = {};
14.     device->CreateCommandQueue(&queueDesc, IID_PPV_ARGS(&commandQueue));
15.    
16.     // 不需要手动调用 Release() - ComPtr 自动处理!
17.    
18.     // 接口查询也很简单
19.     ComPtr<IDXGIDevice> dxgiDevice;
20.     device.As(&dxgiDevice);  // 自动 QueryInterface
21. }

复制代码

ComPtr

ComPtr 是 Microsoft::WRL (Windows Runtime C++ Template Library) 中的智能指针模板类，专门用于管理 COM 对象的生命周期。
详情:https://learn.microsoft.com/zh-cn/cpp/cppcx/wrl/comptr-class?view=msvc-170
核心功能：

• 自动引用计数管理
  
• 异常安全的资源清理
  
• 简化 COM 接口指针操作
  

1. #include <wrl.h>
2. using namespace Microsoft::WRL;
4. // 基本用法
5. ComPtr<ID3D12Device> device;

复制代码

1. // 传统方式 - 容易出错
2. ID3D12Device* pDevice = nullptr;
3. ID3D12CommandQueue* pQueue = nullptr;
5. HRESULT hr = D3D12CreateDevice(nullptr, D3D_FEATURE_LEVEL_11_0,
6.                               IID_PPV_ARGS(&pDevice));
7. if (SUCCEEDED(hr)) {
8.     // 创建命令队列
9.     hr = pDevice->CreateCommandQueue(..., IID_PPV_ARGS(&pQueue));
10. }
12. // 必须手动释放 - 容易忘记！
13. if (pQueue) pQueue->Release();
14. if (pDevice) pDevice->Release();  // 容易漏掉！

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1. // ComPtr 方式 - 自动管理生命周期
2. ComPtr<ID3D12Device> device;
3. ComPtr<ID3D12CommandQueue> queue;
5. ThrowIfFailed(D3D12CreateDevice(nullptr, D3D_FEATURE_LEVEL_11_0,
6.                                IID_PPV_ARGS(&device)));
7. ThrowIfFailed(device->CreateCommandQueue(..., IID_PPV_ARGS(&queue)));
9. // 不需要手动 Release() - 自动处理！

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ComPtr内部维护一个指针

1. template <typename T>
2. class ComPtr
3. {
4. public:
5.     using InterfaceType = T ;
7. protected:
8.     InterfaceType *ptr_;
10. public:
11.     T* Get() const throw()
12.     {
13.         return ptr_;
14.     }
16.     T** GetAddressOf() throw()
17.     {
18.         return &ptr_;
19.     }
21.      InterfaceType* operator->() const throw()
22.     {
23.         return ptr_;
24.     }
25. }

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异常检测

ThrowIfFailed宏

1. #define FAILED(hr) (((HRESULT)(hr)) < 0)
2. #define ThrowIfFailed(x)                                              \
3. {                                                                     \
4.     HRESULT hr__ = (x);                                               \
5.     std::wstring wfn = AnsiToWString(__FILE__);                       \
6.     if(FAILED(hr__)) { throw DxException(hr__, L#x, wfn, __LINE__); } \
7. }
9. DxException(hr__,      // 1. HRESULT 错误代码
10.             L#x,       // 2. 失败的函数调用表达式
11.             wfn,       // 3. 文件名
12.             __LINE__); // 4. 行号

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FILE：预定义宏，展开为当前源文件的完整路径（ANSI 字符串）
DxException

1. class DxException
2. {
3. public:
4.     DxException() = default;
5.     DxException(HRESULT hr, const std::wstring& functionName, const std::wstring& filename, int lineNumber);
7.     std::wstring ToString()const;
9.     HRESULT ErrorCode = S_OK;
10.     std::wstring FunctionName;
11.     std::wstring Filename;
12.     int LineNumber = -1;
13. };
14. DxException::DxException(HRESULT hr, const std::wstring& functionName, const std::wstring& filename, int lineNumber) :
15.     ErrorCode(hr),FunctionName(functionName),Filename(filename),LineNumber(lineNumber)
16. {}

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在WinMain中使用:

1. int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE prevInstance,
2.                                    PSTR cmdLine, int showCmd)
3. {
4.     try
5.     {
6.         InitDirect3DApp theApp(hInstance);
7.         if(!theApp.Initialize())
8.             return 0;
10.         return theApp.Run();
11.     }
12.     catch(DxException& e)
13.     {
14.         MessageBox(nullptr, e.ToString().c_str(), L"HR Failed", MB_OK);
15.         return 0;
16.     }
17. }

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Debug

1. ComPtr<ID3D12Debug> debugController;
2. ThrowIfFailed(D3D12GetDebugInterface(IID_PPV_ARGS(&debugController)));
3. debugController->EnableDebugLayer();

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ID3D12Debug 是一个接口，专门用于启用和控制 Direct3D 12 的调试功能
它不是渲染管线的一部分，而是开发时的辅助工具
主要功能:

• 错误检查：验证参数是否正确，捕获非法调用
  
• 资源追踪：检测资源泄漏和错误使用
  
• 状态验证：确保资源状态转换正确
  
• 性能分析：识别性能瓶颈
  
• 详细输出：在 Visual Studio 输出窗口显示详细信息
  

DXGIFactory

工厂模式：用于创建其他图形相关对象的"工厂"
DXGIirectX Graphics Infrastructure

1. ThrowIfFailed(CreateDXGIFactory1(IID_PPV_ARGS(&mdxgiFactory)));
3. 应用程序
4.     ↓ 使用
5. IDXGIFactory4 (图形工厂)
6.     ├── 创建交换链 (IDXGISwapChain)
7.     ├── 枚举适配器 (显卡)
8.     └── 查询显示模式

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ID3D12Device

该设备是一个虚拟适配器，使用它来创建命令列表、管道状态对象、根签名、命令分配器、命令队列、围栏、资源、描述符和描述符堆。
计算机可能具有多个 GPU，因此可以使用 DXGI 工厂枚举设备，并查找第一个功能级别 11（与 direct3d 12 兼容）的设备
找到要使用的适配器索引后，通过调用 D3D12CreateDevice() 创建设备。
IID_PPV_ARGS

1. #define IID_PPV_ARGS(ppType) __uuidof(**(ppType)), IID_PPV_ARGS_Helper(ppType)

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__uuidof 运算符:Microsoft 特有的编译器扩展,在编译时获取 COM 接口的 GUID/IID,不需要运行时查询

1. &device           // 类型: ComPtr<ID3D12Device>*
2. *(&device)        // 类型: ComPtr<ID3D12Device>&  
3. **(&device)       // 类型: ID3D12Device*
5. __uuidof(**(&device))
6. → __uuidof(ID3D12Device*)
7. → 编译时得到 ID3D12Device 的 IID

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IID_PPV_ARGS_Helper 函数的参数是ComPtrRef 而不是ComPtr.
ComPtrRef 包装ComPtr的引用,用于安全地传递 COM 接口指针
返回值：void** COM 方法通常需要 void** 参数来接收接口指针

1. //COM 方法通常需要 void** 参数来接收接口指针， 例如:
2. HRESULT QueryInterface(REFIID riid, void** ppvObject);
3. HRESULT D3D12CreateDevice(..., REFIID riid, void** ppDevice);
5. // Overloaded global function to provide to IID_PPV_ARGS that support Details::ComPtrRef
6. template<typename T>
7. void** IID_PPV_ARGS_Helper(_Inout_ ::Microsoft::WRL::Details::ComPtrRef<T> pp) throw()
8. {
9.     static_assert(__is_base_of(IUnknown, typename T::InterfaceType), "T has to derive from IUnknown");
10.     return pp;
11. }

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• 确保模板参数 T 的接口类型继承自 IUnknown
  
• 所有 COM 接口都必须继承自 IUnknown
  
• 编译时失败，避免运行时错误
  

1. // 错误用法：非 COM 接口
2. ComPtr<std::string> badPtr;  // 编译错误！
3. D3D12CreateDevice(..., IID_PPV_ARGS(&badPtr));
4. // static_assert 失败：std::string 不继承自 IUnknown

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1. // 使用示例：
2. // 原始 COM 调用（繁琐且容易出错）
3. ID3D12Device* rawDevice = nullptr;
4. HRESULT hr = D3D12CreateDevice(
5.     nullptr,
6.     D3D_FEATURE_LEVEL_11_0,
7.     IID_ID3D12Device,
8.     reinterpret_cast<void**>(&rawDevice)  // 需要显式转换
9. );
11. // 使用宏（类型安全且简洁）
12. ComPtr<ID3D12Device> device;
13. HRESULT hr = D3D12CreateDevice(
14.     nullptr,
15.     D3D_FEATURE_LEVEL_11_0,
16.     IID_PPV_ARGS(&device)  // 自动处理所有细节
17. );

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Device

1. HRESULT WINAPI D3D12CreateDevice(_In_opt_ IUnknown* pAdapter,
2.     D3D_FEATURE_LEVEL MinimumFeatureLevel,
3.     _In_ REFIID riid, // Expected: ID3D12Device
4.     _COM_Outptr_opt_ void** ppDevice );
6. // 尝试硬件设备
7. HRESULT hardwareResult = D3D12CreateDevice(nullptr, D3D_FEATURE_LEVEL_11_0, IID_PPV_ARGS(&md3dDevice));
9. ID3D12Device (设备对象 - 最重要的对象)
10.     ├── 创建命令队列和列表
11.     ├── 创建资源（纹理、缓冲区）
12.     ├── 创建管线状态对象
13.     ├── 创建描述符堆
14.     └── 查询设备能力

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SAL
详情:https://learn.microsoft.com/zh-cn/cpp/code-quality/understanding-sal?view=msvc-170

1. HRESULT WINAPI D3D12CreateDevice(
2.     _In_opt_ IUnknown* pAdapter,
3.     D3D_FEATURE_LEVEL MinimumFeatureLevel,
4.     _In_ REFIID riid, // Expected: ID3D12Device
5.     _COM_Outptr_opt_ void** ppDevice );

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这个函数签名中有一些奇怪的宏，_In_opt_  _In_  _COM_Outptr_opt_

1. // e.g. void SetPoint( _In_ const POINT* pPT );
2. #define _In_             _SAL2_Source_(_In_, (), _Pre1_impl_(__notnull_impl_notref) _Pre_valid_impl_ _Deref_pre1_impl_(__readaccess_impl_notref))
3. #define _In_opt_         _SAL2_Source_(_In_opt_, (), _Pre1_impl_(__maybenull_impl_notref) _Pre_valid_impl_ _Deref_pre_readonly_)
4. #define _COM_Outptr_opt_                               __allowed(on_parameter)

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SAL 是 Microsoft 源代码注释语言，注释是在头文件  中定义的。
通过使用源代码注释，可以在代码中明确表明你的意图。 这些注释还能使自动化静态分析工具更准确地分析代码，明显减少假正和假负情况。

1. void * memcpy(
2.    void *dest,
3.    const void *src,
4.    size_t count
5. );

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你能判断出此函数的作用吗？ 实现或调用函数时，必须维护某些属性以确保程序正确性。
只看本示例中的这类声明无法判断它们是什么。
如果没有 SAL 注释，就只能依赖于文档或代码注释。

1. HRESULT WINAPI D3D12CreateDevice(
2.     _In_opt_ IUnknown* pAdapter,
3.     D3D_FEATURE_LEVEL MinimumFeatureLevel,
4.     _In_ REFIID riid, // Expected: ID3D12Device
5.     _COM_Outptr_opt_ void** ppDevice ); ComPtr device;    // 根据注解，我们知道：    // - 第一个参数可以传 nullptr（使用默认显卡）    // - 第二个参数必须传有效的功能级别      // - 第三个参数必须传有效的 IID    // - 第四个参数可以传 nullptr（如果我们不想要设备对象）        HRESULT hr = D3D12CreateDevice(        nullptr,                    // _In_opt_ → 可选，传 nullptr 使用默认        D3D_FEATURE_LEVEL_11_0,     // 必须的有效枚举值        IID_PPV_ARGS(&device)       // _In_ + _COM_Outptr_opt_ → 必须有效的 IID，输出设备    );

复制代码

理解这些注解可以帮助你：

• 正确使用 API 函数
  
• 编写更安全的代码
  
• 更好地理解 Microsoft 的 API 设计哲学
  

GPU命令

命令列表 (Command List) - 录制器
ComPtr mCommandList;
命令列表由 ID3D12CommandList 接口表示，并由设备接口使用 CreateCommandList() 方法创建。
使用命令列表来分配要在 GPU 上执行的命令。命令可能包括设置管道状态、设置资源、转换资源状态（ 资源屏障 ）、设置顶点/索引缓冲区、绘制、清除渲染目标、设置渲染目标视图、执行捆绑包 （命令组）等。
命令列表与命令分配器相关联，命令分配器将命令存储在 GPU 上。
当第一次创建命令列表时，需要使用标志指定D3D12_COMMAND_LIST_TYPE它是什么类型的命令列表，并提供与该列表关联的命令分配器。有 4 种类型的命令列表;直接、捆绑、计算和复制。
直接命令列表是 GPU 可以执行的命令列表。直接命令列表需要与直接命令分配器（使用D3D12_COMMAND_LIST_TYPE_DIRECT标志创建的命令分配器）相关联。
当完成命令列表的填充后，必须调用 close() 方法将命令列表设置为未记录状态。调用 close 后，可以使用命令队列来执行命令列表。

就像电影导演的剧本
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