《3D 游戏编程大师技巧》第 2 章学习笔记

发表于 2016-06-30   |   分类于 计算机图形学

最近在学习《3D 游戏编程大师技巧》第 2 章，摘抄一些我认为重要的信息，并添加上自己的一些思考。

Windows 是一个多任务多线程操作系统，也是一个事件驱动型操作系统。与大多数 DOS 程序不同，大多数 Windows 程序都等待用户做一些事情（从而引发事件），然后 Windows 响应该事件并采取行动，如图 2.1 所示。图 2.1 显示了很多应用程序窗口，它们分别发送事件或消息给 Windows 进行处理。Windows 处理一些消息或事件，但大多数消息或事件都传回应用程序进行处理。

对于图 2.1，我的疑问：怎么判断系统事件应该分发到哪个应用程序的本地事件队列？

所有 Windows 程序都从执行一个名为 WinMain() 的函数开始。

对于 WinMain() 函数，必须使用 WINAPI，否则，启动代码将不能正确地将参数递归给它。

配的目标是编写在 Windows 平台上运行的 3D 游戏，所以无需知道很多有关 Windows 编程的知识。实际上，需要的只是一个框架 Windows 程序，它打开窗口，处理消息并调用主游戏循环，仅此而已。

事件处理程序是一个回调函数，Windows 在窗口中发生需要处理的事件时，在主事件循环中调用该函数。

事件处理程序是由您编写的，因此可处理任何想处理的事件；其它的事件可传递给 Windows 进行处理。当然，应用程序处理的事件和消息越多，其功能越强。

我的疑问：如果多个应用程序都想处理同一个事件，怎么办？

WM_PAINT 消息非常重要。窗口需要重新绘制时发送该消息，这意味着大多数时候您需要执行重绘操作。对于 DirectX 游戏，这无关紧要，因为我们将以 30～60 帧/秒的速度重绘屏幕，但对于普通 Windows 程序而言，这就很重要了。然而，对于 DirectX 应用程序，我们不希望 Windows 认为屏幕没有被重新绘制，所以需要让 Windows 知道我们已经对 WM_PAINT 消息进行处理了。

接下来我们编写一个完整的 Windows 程序，创建一个窗口，并等待用户关闭它。代码跟《DirectX 11 编程：初始化 Windows 窗口》很基本一样。

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
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
/**************************************************************************
* includes
*/
#include <windows.h>    // include the basic windows header file
/**************************************************************************
* consts
*/
#define INITGUID
// 用于 Windows 接口的常量
#define WINDOW_CLASS_NAME "WIN3DCLASS"  // Windows 类名称
/*************************************************************************
* global variables
*/
HWND main_window_handle = NULL;     // 用于存储窗口句柄
/*************************************************************************
* function prototypes
*/
void createAndShowWindow(HINSTANCE hInstance, int nCmdShow);
void registerWindow(HINSTANCE hInstance);
void createWindow(HINSTANCE hInstance);
void showWindow(HWND hWnd, int nCmdShow);
LRESULT CALLBACK WindowProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam);
/**************************************************************************
* function definitions
*/
void createAndShowWindow(HINSTANCE hInstance, int nCmdShow) {
    registerWindow(hInstance);
    createWindow(hInstance);    // 将窗口句柄和实例存储到全局变量中
    showWindow(main_window_handle, nCmdShow);
}
void registerWindow(HINSTANCE hInstance) {
    // this struct holds information for the window class
    // the 'EX' is there to indicate that this is the extended version of the struct WNDCLASS
    WNDCLASSEX winclass;
    // clear out the window class for use
    // ZeroMemory() is a function that initializes an entire block of memory to NULL.
    // The address provided in the first parameter sets where the block is to start.
    // The second parameter indicates how long the block is.
    ZeroMemory(&winclass, sizeof(WNDCLASSEX));
    // fill in the struct with the needed information
    winclass.cbSize = sizeof(WNDCLASSEX);
    winclass.style = CS_HREDRAW |                                   // What these two values do is tell Windows to redraw the window if it is moved vertically or horizontally.
                     CS_VREDRAW |
                     CS_OWNDC |
                     CS_DBLCLKS;
    winclass.lpfnWndProc = WindowProc;                              // "lpfnWndProc" tells the window class what function to use ("WindowProc()") when it gets a message from Windows
    winclass.cbClsExtra = 0;
    winclass.cbWndExtra = 0;
    winclass.hInstance = hInstance;                                 // a handle to a copy of our application
    winclass.hIcon = LoadIcon(NULL, IDI_APPLICATION);
    winclass.hCursor = LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);                 // stores the default mouse image for the window class
    winclass.hbrBackground = (HBRUSH)GetStockObject(BLACK_BRUSH);   // contains the "brush" (is used to indicate the color of the background) that will be used to color the background of our window. 
    winclass.lpszMenuName = NULL;
    winclass.lpszClassName = WINDOW_CLASS_NAME;                     // the name of the window class we are building.
    RegisterClassEx(&winclass);
}
void createWindow(HINSTANCE hInstance) {
    // the handle for the window, filled by a function
    HWND hWnd = CreateWindowEx(NULL,
                               WINDOW_CLASS_NAME,       // name of the window class
                               "Your Basic Window",     // title of the window
                               WS_OVERLAPPEDWINDOW,     // window style
                               0,                       // x-position of the window
                               0,                       // y-position of the window
                               400,                     // width of the window
                               400,                     // height of the window
                               NULL,                    // we have no parent window, NULL
                               NULL,                    // we aren't using menus, NULL
                               hInstance,               // application handle
                               NULL);                   // used with multiple windows, NULL
    main_window_handle = hWnd;
}
void showWindow(HWND hWnd, int nCmdShow) {
    ShowWindow(hWnd, nCmdShow);
}
/**************************************************************************
* main entry
*/
// the entry point for any Windows program
int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance,
                   HINSTANCE hPrevInstance,
                   LPSTR lpCmdLine,
                   int nShowCmd) {
    // 创建并显示 Windows 窗口
    createAndShowWindow(hInstance, nShowCmd);
    MSG msg;
    // 进入主事件循环
    while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0)) {
        // 转换加速键
        TranslateMessage(&msg);
        // 将消息发送给 Window proc
        DispatchMessage(&msg);
    }
    // 返回到 Windows 操作系统
    return (msg.wParam);
}
// the main message handler for the program
LRESULT CALLBACK WindowProc(HWND hWnd,
                            UINT message,
                            WPARAM wParam,
                            LPARAM lParam) {
    // 这是系统的主消d息处理函数
    PAINTSTRUCT paintStruct;    // 用于 WM_PAINT
    HDC hdc;                    // Handle of Device Context，设备场景句柄
    // sort through and find what code to run for the message given
    switch (message) {
    case WM_CREATE: {
        // 执行初始化的代码
        return 0;
    } break;
    case WM_PAINT: {
        // 开始绘制
        hdc = BeginPaint(hWnd, &paintStruct);
        // 完成绘制
        EndPaint(hWnd, &paintStruct);
        // 成功返回
        return 0;
    } break;
    case WM_DESTROY: {      // this message is read when the window is closed
        PostQuitMessage(0); // close the application entirely
        return 0;
    } break;
    default:
        break;
    }
    // Handle any messages the switch statement didn't
    return DefWindowProc(hWnd, message, wParam, lParam);
}

效果如下图：

因为 WinMain 里调用的 GetMessage 函数会一直等待消息队列，直到有消息可获取，才分发该消息。

在 GetMessage 等待时消息时，主事件循环实际上被阻断。我们必须想办法解决这个问题，因为我们需要连续地执行游戏处理，并在 Windows 发生时及时处理它。

我们使用 PeekMessage 代替 GetMessage，PeekMessage 检测消息队列中是否有消息，有则处理消息，没有则继续处理其它游戏逻辑并重复循环。

更新后的 WinMain 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
// the entry point for any Windows program
int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance,
                   HINSTANCE hPrevInstance,
                   LPSTR lpCmdLine,
                   int nShowCmd) {
    // 创建并显示 Windows 窗口
    createAndShowWindow(hInstance, nShowCmd);
    MSG msg;
    // 进入主事件循环
    while (true) {
        // 检测消息队列中是否有消息，如果有，读取它
        if (PeekMessage(&msg, NULL, 0, 0, PM_REMOVE)) {
            // 检测是否是退出消息
            if (msg.message = WM_QUIT) {
                break;
            }
            // 转换加速键
            TranslateMessage(&msg);
            // 将消息发送给 Window proc
            DispatchMessage(&msg);
        }
        // 主游戏处理逻辑
        Game_Main();
    }
    // 返回到 Windows 操作系统
    return (msg.wParam);
}

函数调用 Game_Main() 在生成一个动画帧或执行游戏逻辑后必须返回；否则，主窗口事件循环将无法处理消息。

DirectX 是一种非常前卫的设计，它假定高级功能由硬件来实现。但是，如果硬件不支持某种功能，将发生什么事情呢？这就是双模式（HAL 和 HEL）设计的基础。

如果您请求 DirectX 做某项工作，并且由 HAL（Hardware Abstraction Layer）直接完成，硬件将完成该工作；否则，则通过 HEL（Hardware Emulation Layer），调用软件仿真完成该工作。

COM 对象可以被改变而不需要重新编译原来的程序，这一特点是非常有用的。

COM 规定规定您创建的所有接口都必须从一个名为 IUnknown 的特殊基类接口派生得到。

介绍这些内容（略）旨在说明一个原则，无论何时使用 DirectX 接口，务必使用最新版本的接口。

我的疑问：DirectX 跟 COM 有什么关系？

C++ map
《3D 游戏编程大师技巧》第 3 章学习笔记