MFC架构下的DirectX8 - 游戏开发 - 程序设计 - 入门基础

第一章 MFC框架
(DX8MFC)
这里的MFC框架指的是一个符合游戏开发应用的框架，当然你也可以写一个符合你要求的MFC框架。如果你对MFC比较熟悉的话可以直接从第二章开始阅读。本框架是以后几个例子的基础，如果你对MFC不是很了解的话，就要认真阅读本章，以求对这个MFC框架有一个深入的了解。
框架中包括两个类：
CDX8MFCApp类和CFrameWin类，CDX8MFCApp类是应用程序类，CFrameWin类是框架的主类，以后我们的大部分代码都是从这里扩展的。首先来看一看CDX8MFCApp类，它包括CDX8MFCApp()、ExitInstance()、InitInstance()、OnIdle(LONG lCount)等成员函数和一个Game对象。
InitInstance()成员函数在程序初始化时就被调用，在这里我建立了一个窗口：

BOOL CDX8MFCApp::InitInstance()
{
    // The one and only window has been initialized, so show and update it.
    m_pMainWnd = new CFrameWin();
    m_pMainWnd->ShowWindow(m_nCmdShow);
    m_pMainWnd->UpdateWindow();
    Game = (CFrameWin*) m_pMainWnd;
    Game->Init();

    return TRUE;
}

ExitInstance()成员函数在程序终止时被调用，在这里我们释放一些对象和指针：
int CDX8MFCApp::ExitInstance()
{
    // TODO: Add your specialized code here and/or call the base class
    Game->End();
    delete Game;

    return CWinApp::ExitInstance();
}

OnIdle(LONG lCount)成员函数会在没有Windows消息要处理的时候被调用，也就是说OnIdle()成员函数会不断的被调用，这正好被我们用作游戏循环。
BOOL CDX8MFCApp::OnIdle(LONG lCount)
{
    // TODO: Add your specialized code here and/or call the base class
    if(Game->window_active==TRUE)
    {
        Game->Active();
        Game->window_active=FALSE;
    }

    Game->Go();

    return TRUE;
}

Game对象是一个CFrameWin类指针，我们在InitInstance()成员函数中创建了一个CFrameWin对象并把CFrameWin对象的指针值赋给Game。
下面我们来看一看CFrameWin类，它包括Active()、End()、Go()、Init()、Update()等成员函数。
Init()成员函数，你可以在这里做一些自己的初始化。回顾CDX8MFCApp类的InitInstance()成员函数可知，在完成窗口初始化后InitInstance()成员函数里就调用了Game->Init()，也就是说Init()在窗口初始化后被调用。
void CFrameWin::Init()
{
    AfxMessageBox("Init");
}

Go()成员函数会不断的被循环调用，它又调用了Update()和DestroyWindow()。Update()用于更新窗口，调用DestroyWindow()则会结束应用程序。如果你把DestroyWindow()语句删除掉，程序会不断的循环。
void CFrameWin::Go() //Game循环
{
    AfxMessageBox("Go");
    Update();
    DestroyWindow();
}

Active()成员函数会在应用程序被击活的时候被调用。
void CFrameWin::Active() //窗口被激活
{
    TRACE("Active\n");
    AfxMessageBox("Active");
}

这个程序并不做任何事，只是一个MFC框架。你可以从http://gamedev.363.net 下载例子的源程序，或通过E-mail: laical@21cn.com 向本文作者索取。

第二章初始化DirectX8
(DX8MFC1)
本例将以第一章的MFC框架为基础对CFrameWin类进行扩展。主要加入了DrawScene()、InitDirect3D(HWND hwnd)和ShutdownDirect3D()三个函数。
InitDirect3D(HWND hwnd)函数对Direct3D进行初始化：
HRESULT CFrameWin::InitDirect3D(HWND hwnd)
{
    pID3D = Direct3DCreate8(D3D_SDK_VERSION);

    HRESULT hr;
    do
    {
        // we need the display mode so we can get
        // the properties of our back buffer
        D3DDISPLAYMODE d3ddm;
        hr = pID3D->GetAdapterDisplayMode(D3DADAPTER_DEFAULT, &d3ddm);
        if(FAILED(hr))
            break;

        D3DPRESENT_PARAMETERS present;
        ZeroMemory(&present, sizeof(present));
        present.SwapEffect = D3DSWAPEFFECT_COPY;
        present.Windowed = TRUE;
        present.BackBufferFormat = d3ddm.Format;

        hr = pID3D->CreateDevice(D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL, hwnd,
            D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING, &present, &pID3DDevice);

        if(FAILED(hr))
            break;

        // we do our own coloring, so disable lighting
        hr = pID3DDevice->SetRenderState(D3DRS_LIGHTING, FALSE);

    } while(0);

    return hr;
}

IDirect3D是我们首先要用到的接口，你可以这样写：
IDirect3D8 * pID3D = Direct3Dcreate8(D3D_SDK_VERSION);
在你使用pID3D以前，请检查pID3D是否为非空。
你下一步通常是创建D3D设备，但在创建D3D设备之前你要调用GetAdapterDisplayMode方法取得必须的信息：
D3DDISPLAYMODE d3ddm;
pID3D->GetAdapterDisplayMode(D3DADAPTER_DEFAULT, &d3ddm);
接下来是取得当前显示模式参数。下面的参数是Surface格式。你可以用这些参数来创建一个D3DPRESENT_PARAMETERS结构：
D3DPRESENT_PARAMETERS present;
ZeroMemory(&present, sizeof(present));
present.SwapEffect = D3DSWAPEFFECT_COPY;
present.Windowed = TRUE;
present.BackBufferFormat = d3ddm.Format;
D3DPRESENT_PARAMETERS描述了显示器Surface的信息，交换机制的类型，应用程序是窗口的还是全屏模式等信息。
在本例中，Surface是以拷贝方法代替页面翻转的，因为它是一个窗口模式的应用程序。把后台表面设置成与当前显示模式相匹配的格式，一个准备显示的Surface可以Draw在后台表面上。

现在你可以创建一个IDirect3DDevice8接口了：
pID3D->CreateDevice(D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL, hwnd,
                    D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING, &present, &pID3DDevice);
这个函数有六个参数，幸运的是没有一个是很复杂的。D3DADAPTER_DEFAULT告诉Direct3D使用主显示器，只有当你使用多显示器时才是必须的。你可以使用一个数值来指定另外一个显示器。调用IDirect3D的GetAdapterCount将返回系统的适配器数目。
第二个参数，D3DDEVTYPE_HAL，告诉Direct3D使用硬件加速。其它选项包括D3DDEVTYPE_REF 和 D3DDEVTYPE_SW，通常你都会希望使用硬件加速的，但有时侯你可能会使用软件加速进行测试。
指定窗口取得焦点。如果是全屏应用程序，你需要一个最顶层窗口。
D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING指定顶点处理类型。你也可以使用硬件加速或是联合类型，我不使用硬件加速为的是广泛的兼容性。如果你想支持T&L，则你必须使用硬件加速。
最后两个参数很简单，一个是你以前建立的，而pID3Ddevice是你现在要创建的IDirect3DDevice8接口。如果方法返回D3DERR_NOTAVAILABLE，则你写的参数是正确的，但你的设备不支持你指定的参数。
最完美的是这个方法自动为你创建后台缓冲（back buffers）和深度缓冲（depth buffers）。剪裁（Clipping）作为后台表面（backface culling）被自动激活。灯光也被自动激活了，直到你定义顶点颜色之前，你可以禁止使用灯光：
pID3DDevice->SetRenderState(D3DRS_LIGHTING, FALSE);

DrawScene()函数：
HRESULT CFrameWin::DrawScene()
{
    HRESULT hr;
    do
    {
        // clear back buffer
        hr = pID3DDevice->Clear(0, NULL, D3DCLEAR_TARGET, D3DCOLOR_RGBA(0,63,0,0), 0, 0);
        if(FAILED(hr))
            break;

        // start drawing
        hr = pID3DDevice->BeginScene();
        if(FAILED(hr))
            break;

        // Put all drawing code here

        hr = pID3DDevice->EndScene();
        if(FAILED(hr))
            break;

        // flip back buffer to front
        hr = pID3DDevice->Present(NULL, NULL, NULL, NULL);
    } while(0);

    return hr;
}

Clear会填充你指定的缓冲区。你可以填充Z缓冲区、后台缓冲区或摸板缓冲区（stencil buffer）。在这个例子中你将用绿色填充后台缓冲区。所以，我们设定D3DCLEAR_TARGET标志和绿色。
在本例中BeginScene和EndScene并没有做什么，但在以后的例子中我们会用到它的。这两个函数是画图元时的例行公事代码，
这个函数不断的翻转后台表面。我们可以不断的在后台表面画一些东西，然后把后台表面翻转到前台表面。

ShutdownDirect3D()函数
void CFrameWin::ShutdownDirect3D()
{
    HELPER_RELEASE(pTexture);
    HELPER_RELEASE(pIndexBuffer);
    HELPER_RELEASE(pStreamData);
    HELPER_RELEASE(pID3DDevice);
    HELPER_RELEASE(pID3D);
}
ShutdownDirect3D释放所有的接口。将来你可能要加入额外的代码来关闭Direct3D接口，但现在已经够了。如果你运行程序，你将得到一个绿色背景的窗口。你可以按“ESC”键来退出应用程序。

第三章画三角形
(DX8MFC2)
定义你的顶点格式，Direct3D引入了一种可变形顶点格式（flexible vertex format）（FVF）的概念。在FVF中，你定义一个结构其中包括所需要的顶点组成部分。这个结构会随着你的程序而改变，但在这里你将初步把它定义成这个样子：
struct MYVERTEX
{
    FLOAT x, y, z; // The transformed position
    FLOAT rhw; // 1.0 (reciprocal of homogeneous w)
    DWORD color; // The vertex color
};
示例的开始定义了一个顶点结构，顶点的名称，和每一个三角形的顶点。在你的InitDirect3D函数中，你必须创建一个顶点缓冲区：
int num_elems = sizeof(vertices) / sizeof(vertices[0]);
pID3DDevice->CreateVertexBuffer(sizeof(MYVERTEX) * num_elems, D3DUSAGE_WRITEONLY,
                            D3DFVF_XYZRHW|D3DFVF_DIFFUSE, D3DPOOL_DEFAULT, &pStreamData);
函数的第一个参数是顶点结构的字节大小。在应用程序还不能读取顶点之前，传一个D3DUSAGE_WRITEONLY标记给它。这里可以有不同的标记来指定如何处理你的顶点，但现在你可以确信Direct3D已经能正确的工作了。
下一步，指定我们用的是什么FVF格式。当你还没有使用坐标系预转换之前，指定为D3DFVF_XYZRHW标记。以后你使用自己的矩阵坐标系转换时，把它改成D3DFVF_XYZ。D3DFVF_DIFFUSE告诉Direct3D，我们将为每一个顶点指定颜色。D3DPOOL_DEFAULT指定内存的管理模式。
最后一个参数是顶点缓冲区的指针，在例子1中你已经定义了它，但并没有用上。
如果你不向顶点缓冲区填入有用数据的话，顶点缓冲区是没有用的：
MYVERTEX *v;
pStreamData->Lock(0, 0, (BYTE**)&v, 0);
for(int ii = 0; ii < num_elems; ii++)
{
    v[ii].x = vertices[ii].x;
    v[ii].y = vertices[ii].y;
    v[ii].z = vertices[ii].z;
    v[ii].rhw = vertices[ii].rhw;
    v[ii].color = vertices[ii].color;
}
pStreamData->Unlock();
这是不难理解的，Lock返回一个你想写入顶点数据的指针。下一步你从你的顶点阵列中拷贝数据。然后，反还这个指针。
这一对的调用可以告诉Direct3D你的FVF格式，并设定顶点阵列为当前的活动顶点阵列。（你可以有多个顶点阵列）。
pID3DDevice->SetVertexShader(D3DFVF_XYZRHW | D3DFVF_DIFFUSE);

pID3DDevice->SetStreamSource(0, pStreamData, sizeof(MYVERTEX));
SetVertexShader告诉Direct3D使用与CreateVertexBuffer同样的格式。
SetStreamSource告诉Direct3D使用pStreamData作为当前顶点阵列，并取得所有元素的大小。
你现在可以加入画三角形的代码了。在DrawScene()的BeginScene和EndScene之间加入如下代码：
int num_elems = sizeof(vertices) / sizeof(vertices[0]);
pID3DDevice->DrawPrimitive(D3DPT_TRIANGLELIST, 0, num_elems / 3);
D3DPT_TRIANGLELIST标记将命令Direct3D画不连续的三角形。你指定从索引的第0个顶点开始，指定所要画的三角形数目。
如果正确的话，你会看到一个三角形画在先前的绿色背景窗口上。

第四章画索引三角形
(DX8MFC3)
上一章的画三角形方式运行效率是较低的，而实际上我们都会使用DrawIndexedPrimitive()而不是DrawPrimitive()。想一想，如果要画两个相连的三角形，共有四个顶点。用DrawIndexedPrimitive()画要画四个顶点，而用DrawPrimitive()画则要画六个顶点。
如果你可以顶点建立索引，你就可以用DrawIndexedPrimitive()画三角形了。我们可以为一个三角形建立这样的索引：
WORD indices[] = { 0, 1, 2 };
它表示三角形中，第一个顶点对应于顶点阵列的第0个顶点；三角形中，第二个顶点对应于顶点阵列的第1个顶点；三角形中，第三个顶点对应于顶点阵列的第2个顶点；
要画索引三角形，首先要建立索引缓冲：
num_elems = sizeof(indices) / sizeof(indices[0]);
pID3DDevice->CreateIndexBuffer(sizeof(WORD) * num_elems, D3DUSAGE_WRITEONLY,
                        D3DFMT_INDEX16, D3DPOOL_DEFAULT, &pIndexBuffer);
第二步是用顶点填充这个索引缓冲：
WORD *pIndex;
pIndexBuffer->Lock(0, 0, (BYTE **)&pIndex, 0);
for(ii = 0; ii < num_elems; ii++)
{
    pIndex[ii] = indices[ii];
}
pIndexBuffer->Unlock();
设定索引缓冲：
pID3DDevice->SetIndices(pIndexBuffer, 0);
把DrawScene()的相应的pID3DDevice->DrawPrimitive(...)换成：
pID3DDevice->DrawIndexedPrimitive( D3DPT_TRIANGLELIST, 0,
                                sizeof(indices) / sizeof(indices[0]), 0,
                                sizeof(indices) / sizeof(indices[0]) / 3);
运行程序的到的还是一个三角形。

第五章加入帖图
(DX8MFC4)
首先，在MYVERTEX结构中加入帖图坐标系tu和tv，并给顶点阵列赋以适当的值。
下一步，设置你的帖图：
D3DXCreateTextureFromFile(pID3DDevice, "dx5_logo.bmp", &pTexture);
pID3DDevice->SetTexture(0, pTexture);
其中的"dx5_logo.bmp"指的是帖图文件，你可以用其他的文件代替它，运行程序你会看到一个带帖图的三角形。

第六章帖图立方体
(DX8MFC5)
现在样我们来进入三维的世界吧！这里你要启用Z缓冲(z-buffer)，设置立方体的材质，世界坐标系和投影坐标系。
启用Z缓冲(z-buffer)，你要在D3DPRESENT_PARAMETERS结构中加入：
present.EnableAutoDepthStencil = TRUE;
present.AutoDepthStencilFormat = D3DFMT_D16;
这里告诉DirectX8使用16位的Z缓冲，下一步：
pID3DDevice->SetRenderState(D3DRS_ZENABLE, TRUE);
到这里Z缓冲已经设置完成。最后你还要在DrawScene()中调用清除Z缓冲内容的代码：
pID3DDevice->Clear(0, NULL, D3DCLEAR_TARGET | D3DCLEAR_ZBUFFER, D3DCOLOR_RGBA(0,63,0,0), 1.0, 0);
MYVERTEX结构改成：
struct MYVERTEX
{
    FLOAT x, y, z; // The transformed position
    DWORD color; // The vertex color
    FLOAT tu, tv; // Texture coordinates
};
在InitDirect3D()也作了相应改动，具体可见源代码。
Direct3D中有多种矩阵，在这里只使用其中的三个：世界、视图和投影矩阵。世界矩阵变换会把正方体放在世界坐标系中，视图矩阵变换把正方体放在可视空间内，投影矩阵使正方体看起来有深度感。
BuildMatrices()函数将建立这三个矩阵：
void CFrameWin::BuildMatrices()
{
    D3DXMATRIX matrix;
    D3DXMatrixRotationY(&matrix, timeGetTime() / 1000.0f);
    pID3DDevice->SetTransform(D3DTS_WORLD, &matrix);

    D3DXMatrixLookAtLH(&matrix, &D3DXVECTOR3(0.0f, 3.0f, -5.0f), // 摄像机的空间位置
    &D3DXVECTOR3(0.0f, 0.0f, 0.0f), // 摄象机观察点
    &D3DXVECTOR3(0.0f, 1.0f, 0.0f)); // 摄象机向上方向矢量
    pID3DDevice->SetTransform(D3DTS_VIEW, &matrix);

    // 设置我们的平截面为45度角
    D3DXMatrixPerspectiveFovLH(&matrix, D3DX_PI / 4, 4.0f / 3.0f, 1.0f, 100.0f);
    pID3DDevice->SetTransform(D3DTS_PROJECTION, &matrix);
}
运行本章的例子你将看到一个旋转的正方体。