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feat(d3d12): 新增纹理资源类，修复 Surface 重复释放问题

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核心变更：
- 新增 d3d12_texture 和 d3d12_render_texture 类
- 新增 d3d12_texture_init_info 结构，支持三种资源创建方式
- 新增 D3D12Helpers.h，提供堆属性辅助结构
- 改用 utl::free_list 管理 surface，解决重复释放问题
- 为 d3d12_surface 添加移动语义，支持撕裂检测

文档完善：
- 为 FreeList.h 和 Vector.h 添加完整 Doxygen 中文注释
- 更新 D3D12 学习 Wiki，添加 SRV、资源创建方式、纹理资源类章节
- 新增变更记录文档
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2026-04-01 16:15:12 +08:00
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86
Engine/Graphics/Direct3D12/D3D12Core.cpp
View File

@@ -1,10 +1,12 @@
#include "D3D12Core.h"
#include "D3D12CommonHeader.h"
#include "D3D12Resources.h"
#include "D3D12Surface.h"
using namespace Microsoft::WRL;
namespace XEngine::graphics::d3d12::core {
namespace {
using suface_collection = utl::free_list<d3d12_surface>;
/**
* @brief D3D12命令管理类设计说明
* @details 本类采用RAII设计模式封装Direct3D 12的命令队列和命令列表，提供类型安全的GPU命令提交机制
@@ -249,6 +251,9 @@ IDXGIFactory7* dxgi_factory{ nullptr };
*/
d3d12_command gfx_command;
suface_collection surfaces;
/**
@@ -531,25 +536,6 @@ shutdown()
release(main_device);
}
void
render()
{
// 等待GPU完成命令列表,并重置命令分配器和命令列表
gfx_command.begin_frame();
ID3D12GraphicsCommandList6* cmd_list{ gfx_command.command_list() };
const u32 frame_index{ current_frame_index() };
if(deferred_release_flag[frame_index])
{
process_deferred_release(frame_index);
}
// 记录命令
//
// 完成命令记录,立即提交命令列表到命令队列执行
// 为下一帧标记并增加围栏值
gfx_command.end_frame();
}
ID3D12Device *const
device()
{
@@ -583,5 +569,65 @@ set_deferred_release_flag()
deferred_release_flag[current_frame_index()] = 1;
}
#pragma region surface
surface
create_surface(platform::window window)
{
surface_id id{ surfaces.add(window) };
surfaces[id].create_swap_chain(dxgi_factory,gfx_command.command_queue(),render_target_format);
return surface{id};
}
void
remove_surface(surface_id id)
{
gfx_command.flush();
surfaces.remove(id);
}
void
resize_surface(surface_id id, u32 width, u32 height)
{
gfx_command.flush();
surfaces[id].resize();
}
u32
surface_width(surface_id id)
{
return surfaces[id].width();
}
u32
surface_height(surface_id id)
{
return surfaces[id].height();
}
void
render_surface(surface_id id)
{
// 等待GPU完成命令列表,并重置命令分配器和命令列表
gfx_command.begin_frame();
ID3D12GraphicsCommandList6* cmd_list{ gfx_command.command_list() };
const u32 frame_index{ current_frame_index() };
if(deferred_release_flag[frame_index])
{
process_deferred_release(frame_index);
}
// 呈现交换链
surfaces[id].present();
// 记录命令
//
// 完成命令记录,立即提交命令列表到命令队列执行
// 为下一帧标记并增加围栏值
gfx_command.end_frame();
}
#pragma endregion
}// namespace XEngine::graphics::d3d12::core

12
Engine/Graphics/Direct3D12/D3D12Core.h
View File

@@ -22,12 +22,6 @@ bool initialize();
* @details 调用 Direct3D 12 设备的关闭函数，释放所有资源
*/
void shutdown();
/**
* @brief 渲染 Direct3D 12 核心功能
* @details 调用 Direct3D 12 设备的渲染函数，渲染当前渲染表面
*/
void render();
/**
* @brief 立即释放 DirectX COM 对象并将指针置空
@@ -104,6 +98,12 @@ DXGI_FORMAT default_render_target_format();
*/
void set_deferred_release_flag();
surface create_surface(platform::window window);
void remove_surface(surface_id id);
void resize_surface(surface_id id, u32 width, u32 height);
u32 surface_width(surface_id id);
u32 surface_height(surface_id id);
void render_surface(surface_id id);
}// namespace XEngine::graphics::d3d12::core

14
Engine/Graphics/Direct3D12/D3D12Helpers.h Normal file
View File

@@ -0,0 +1,14 @@
#pragma once
#include "D3D12CommonHeader.h"
namespace XEngine::graphics::d3d12::d3dx
{
constexpr struct{
D3D12_HEAP_PROPERTIES default_heap{
D3D12_HEAP_TYPE_DEFAULT, // 堆类型：默认堆，GPU可读写，CPU不可直接访问。选项：D3D12_HEAP_TYPE_DEFAULT（默认堆）、D3D12_HEAP_TYPE_UPLOAD（上传堆，CPU写入GPU读取）、D3D12_HEAP_TYPE_READBACK（回读堆，GPU写入CPU读取）、D3D12_HEAP_TYPE_CUSTOM（自定义堆）
D3D12_CPU_PAGE_PROPERTY_UNKNOWN, // CPU页属性：未知，使用默认设置。选项：D3D12_CPU_PAGE_PROPERTY_UNKNOWN（未知）、D3D12_CPU_PAGE_PROPERTY_NOT_AVAILABLE（不可用）、D3D12_CPU_PAGE_PROPERTY_WRITE_COMBINE（写入合并）、D3D12_CPU_PAGE_PROPERTY_WRITE_BACK（写回）
D3D12_MEMORY_POOL_UNKNOWN, // 内存池：未知，由驱动自动选择。选项：D3D12_MEMORY_POOL_UNKNOWN（未知）、D3D12_MEMORY_POOL_L0（系统内存池）、D3D12_MEMORY_POOL_L1（显存池）
0, // 节点掩码：单GPU系统设为0，多GPU系统中指定使用哪个GPU节点
0, // 保留字段：必须为0，为将来扩展预留
};
}heap_properties;
}

9
Engine/Graphics/Direct3D12/D3D12Interface.cpp
View File

@@ -7,7 +7,14 @@ void get_platform_interface(platform_interface& pi)
{
pi.initialize = core::initialize;
pi.shutdown = core::shutdown;
pi.render = core::render;
pi.surface.create = core::create_surface;
pi.surface.remove = core::remove_surface;
pi.surface.resize = core::resize_surface;
pi.surface.width = core::surface_width;
pi.surface.height = core::surface_height;
pi.surface.render = core::render_surface;
}
}// namespace XEngine::graphics::d3d12

62
Engine/Graphics/Direct3D12/D3D12Resource.cpp
View File

@@ -1,8 +1,11 @@
#include "D3D12Resources.h"
#include "D3D12Core.h"
#include "D3D12Helpers.h"
namespace XEngine::graphics::d3d12{
//////////// DESCRIPTOR HEAP ////////////
// 该类将被多个线程并发访问：资源创建（如纹理）与资源销毁/释放可能发生在不同线程，
// 因此需要同步机制保护内部数据结构
bool
@@ -134,4 +137,63 @@ descriptor_heap::free(descriptor_handle handle)
handle = {};
}
//////////// D3D12 TEXTURE ////////////
d3d12_texture::d3d12_texture( d3d12_texture_init_info info)
{
auto *const device {core::device()};
assert(device);
D3D12_CLEAR_VALUE *const clear_value{
(info.desc &&
(info.desc->Flags &D3D12_RESOURCE_FLAG_ALLOW_RENDER_TARGET ||
info.desc && info.desc->Flags &D3D12_RESOURCE_FLAG_ALLOW_DEPTH_STENCIL))
? &info.clear_value : nullptr
};
if(info.resource)
{
_resource = info.resource;
}
else if(info.heap && info.desc)
{
assert(!info.resource);
DXCall(device->CreatePlacedResource(
info.heap,
info.allocation_info.Offset,
info.desc,
info.initial_state,
clear_value,
IID_PPV_ARGS(&_resource)
));
}
else if (info.desc)
{
assert(!info.srv_desc);
DXCall(device->CreateCommittedResource(
&d3dx::heap_properties.default_heap,
D3D12_HEAP_FLAG_NONE,
info.desc,
info.initial_state,
clear_value,
IID_PPV_ARGS(&_resource)
));
}
assert(_resource);
_srv = core::srv_heap().allocate();
device->CreateShaderResourceView(_resource, info.srv_desc, _srv.cpu);
}
void
d3d12_texture::release()
{
core::srv_heap().free(_srv);
core::deferred_release(_resource);
}
//////////// D3D12 RENDER TEXTURE ////////////
} //XEngine::graphics::d3d12

60
Engine/Graphics/Direct3D12/D3D12Resources.h
View File

@@ -417,4 +417,64 @@ private:
const D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_TYPE _type;
};
struct d3d12_texture_init_info
{
ID3D12Heap1* heap{nullptr};
ID3D12Resource* resource{nullptr};
D3D12_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC* srv_desc{nullptr};
D3D12_RESOURCE_DESC* desc{nullptr};
D3D12_RESOURCE_ALLOCATION_INFO1 allocation_info{};
D3D12_RESOURCE_STATES initial_state{};
D3D12_CLEAR_VALUE clear_value{};
};
class d3d12_texture
{
public:
constexpr static u32 max_mips{ 14 };
d3d12_texture() = default;
explicit d3d12_texture(d3d12_texture_init_info info);
DISABLE_COPY(d3d12_texture);
constexpr d3d12_texture(d3d12_texture&& o)
: _resource(o._resource), _srv(o._srv) //这些值只是指针和句柄，不需要move
{
o.reset();
}
constexpr d3d12_texture& operator=(d3d12_texture&& o)
{
assert(this != &o);
if(this != &o)
{
release();
move(o);
}
return *this;
}
void release();
constexpr ID3D12Resource *const resource() const { return _resource; }
constexpr descriptor_handle srv() const { return _srv; }
private:
constexpr void move(d3d12_texture& o)
{
_resource = o._resource;
_srv = o._srv;
o.reset();
}
constexpr void reset()
{
_resource = nullptr;
_srv = {};
}
ID3D12Resource* _resource{nullptr};
descriptor_handle _srv;
};
} // namespace XEngine::graphics::d3d12

168
Engine/Graphics/Direct3D12/D3D12Surface.cpp
View File

@@ -2,113 +2,137 @@
#include "D3D12Core.h"
namespace XEngine::graphics::d3d12 {
namespace{
namespace XEngine::graphics::d3d12 {
namespace {
constexpr DXGI_FORMAT
to_non_srgb(DXGI_FORMAT format)
{
if(format == DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM_SRGB) return DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM;
return format;
if (format == DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM_SRGB) return DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM;
return format;
}
} // anonymous namespace
void
d3d12_surface::create_swap_chain(IDXGIFactory7* factory, ID3D12CommandQueue* cmd_queue, DXGI_FORMAT format)
{
assert(!factory && cmd_queue);
assert(factory && cmd_queue);
// 应为可以多次调用，所以需要先释放旧的 swap chain
release();
// 应为可以多次调用，所以需要先释放旧的 swap chain
release();
DXGI_SWAP_CHAIN_DESC1 desc{};
desc.AlphaMode = DXGI_ALPHA_MODE_UNSPECIFIED; // Alpha通道模式（窗口透明度相关）
desc.BufferCount = frame_buffer_count; // 后台缓冲区数量（用于双缓冲/多缓冲）
desc.BufferUsage = DXGI_USAGE_RENDER_TARGET_OUTPUT; // 缓冲区用途（作为渲染目标输出）
desc.Flags = 0; // 交换链标志位（无）
desc.Format = to_non_srgb(format); // 像素格式（转换为非SRGB格式）
desc.Height = _window.height(); // 交换链高度（与窗口高度一致）
desc.Width = _window.width(); // 交换链宽度（与窗口宽度一致）
desc.SampleDesc.Count = 1; // 多重采样数量（1表示禁用MSAA）
desc.SampleDesc.Quality = 0; // 多重采样质量等级（0表示禁用）
desc.Scaling = DXGI_SCALING_STRETCH; // 缓冲区缩放模式（窗口大小变化时的处理方式）
desc.Stereo = false; // 立体显示模式（3D显示）
if (SUCCEEDED(factory->CheckFeatureSupport(DXGI_FEATURE_PRESENT_ALLOW_TEARING, &_allow_tearing, sizeof(u32))) && _allow_tearing)
{
_present_flags = DXGI_PRESENT_ALLOW_TEARING;
}
IDXGISwapChain1* swap_chain;
HWND hwnd {(HWND)_window.handle()};
// 为窗口创建交换链，指定交换链描述结构体
DXCall(factory->CreateSwapChainForHwnd(cmd_queue, hwnd, &desc, nullptr, nullptr, &swap_chain));
// 控制 DXGI 如何响应特定的系统按键,阻止 DXGI 响应 Alt+Enter 按键序列，由应用程序手动处理全屏切换逻辑。
DXCall(factory->MakeWindowAssociation(hwnd, DXGI_MWA_NO_ALT_ENTER));
// 将局部变量 swap_chain 创建的交换链对象“转移”给类成员 _swap_chain 来长期持有。
// 免了直接赋值（_swap_chain = swap_chain）可能导致的引用计数问题：直接赋值不增加
// 计数，后续释放 swap_chain 会使对象计数归零而被销毁，_swap_chain 就会变成悬空指针。
DXCall(swap_chain->QueryInterface(IID_PPV_ARGS(&_swap_chain)));
core::release(swap_chain);
DXGI_SWAP_CHAIN_DESC1 desc{};
desc.AlphaMode = DXGI_ALPHA_MODE_UNSPECIFIED; // Alpha通道模式（窗口透明度相关）
desc.BufferCount = buffer_count; // 后台缓冲区数量（用于双缓冲/多缓冲）
desc.BufferUsage = DXGI_USAGE_RENDER_TARGET_OUTPUT; // 缓冲区用途（作为渲染目标输出）
desc.Flags = _allow_tearing ? DXGI_SWAP_CHAIN_FLAG_ALLOW_TEARING : 0; // 交换链标志位（无）
desc.Format = to_non_srgb(format); // 像素格式（转换为非SRGB格式）
desc.Height = _window.height(); // 交换链高度（与窗口高度一致）
desc.Width = _window.width(); // 交换链宽度（与窗口宽度一致）
desc.SampleDesc.Count = 1; // 多重采样数量（1表示禁用MSAA）
desc.SampleDesc.Quality = 0; // 多重采样质量等级（0表示禁用）
desc.Scaling = DXGI_SCALING_STRETCH; // 缓冲区缩放模式（窗口大小变化时的处理方式）
desc.SwapEffect = DXGI_SWAP_EFFECT_FLIP_DISCARD; // 交换链效果（翻转并丢弃旧缓冲区）
desc.Stereo = false; // 立体显示模式（3D显示）
_current_bb_index = _swap_chain->GetCurrentBackBufferIndex();
IDXGISwapChain1* swap_chain;
HWND hwnd{ (HWND)_window.handle() };
// 为窗口创建交换链，指定交换链描述结构体
DXCall(factory->CreateSwapChainForHwnd(cmd_queue, hwnd, &desc, nullptr, nullptr, &swap_chain));
// 控制 DXGI 如何响应特定的系统按键,阻止 DXGI 响应 Alt+Enter 按键序列，由应用程序手动处理全屏切换逻辑。
DXCall(factory->MakeWindowAssociation(hwnd, DXGI_MWA_NO_ALT_ENTER));
// 将局部变量 swap_chain 创建的交换链对象“转移”给类成员 _swap_chain 来长期持有。
// 免了直接赋值（_swap_chain = swap_chain）可能导致的引用计数问题：直接赋值不增加
// 计数，后续释放 swap_chain 会使对象计数归零而被销毁，_swap_chain 就会变成悬空指针。
DXCall(swap_chain->QueryInterface(IID_PPV_ARGS(&_swap_chain)));
core::release(swap_chain);
for(u32 i = 0; i < frame_buffer_count; ++i)
{
_render_target_data[i].rtv = core::rtv_heap().allocate();
}
_current_bb_index = _swap_chain->GetCurrentBackBufferIndex();
finalize();
for (u32 i = 0; i < buffer_count; ++i)
{
_render_target_data[i].rtv = core::rtv_heap().allocate();
}
finalize();
}
void
d3d12_surface::present() const
{
assert(_swap_chain);
// 设置是否使用垂直同步
// 0 表示不使用垂直同步，1 表示使用垂直同步
// 第二个参数设置有无特殊行为，0 表示无特殊行为
DXCall(_swap_chain->Present(0, 0));
_current_bb_index = _swap_chain->GetCurrentBackBufferIndex();
assert(_swap_chain);
// 设置是否使用垂直同步
// 0 表示不使用垂直同步，1 表示使用垂直同步
// 第二个参数设置有无特殊行为，0 表示无特殊行为
DXCall(_swap_chain->Present(0, _present_flags));
_current_bb_index = _swap_chain->GetCurrentBackBufferIndex();
}
void
d3d12_surface::finalize()
{
// 为每个缓冲区创建渲染目标视图
for(u32 i = 0; i < frame_buffer_count; ++i)
{
render_target_data& data{ _render_target_data[i] };
assert(!data.resource);
DXCall(_swap_chain->GetBuffer(i, IID_PPV_ARGS(&data.resource)));
D3D12_RENDER_TARGET_VIEW_DESC desc{};
desc.Format = core::default_render_target_format();
desc.ViewDimension = D3D12_RTV_DIMENSION_TEXTURE2D;
core::device()->CreateRenderTargetView(data.resource, &desc, data.rtv.cpu);
}
// 为每个缓冲区创建渲染目标视图
for (u32 i = 0; i < buffer_count; ++i)
{
render_target_data& data{ _render_target_data[i] };
assert(!data.resource);
DXCall(_swap_chain->GetBuffer(i, IID_PPV_ARGS(&data.resource)));
D3D12_RENDER_TARGET_VIEW_DESC desc{};
desc.Format = core::default_render_target_format();
desc.ViewDimension = D3D12_RTV_DIMENSION_TEXTURE2D;
core::device()->CreateRenderTargetView(data.resource, &desc, data.rtv.cpu);
}
DXGI_SWAP_CHAIN_DESC desc{};
DXCall(_swap_chain->GetDesc(&desc));
const u32 width{ desc.BufferDesc.Width };
const u32 height{ desc.BufferDesc.Height };
assert(_window.width() == width && _window.height() == height);
DXGI_SWAP_CHAIN_DESC desc{};
DXCall(_swap_chain->GetDesc(&desc));
const u32 width{ desc.BufferDesc.Width };
const u32 height{ desc.BufferDesc.Height };
assert(_window.width() == width && _window.height() == height);
_viewport.TopLeftX = 0.0f;
_viewport.TopLeftY = 0.0f;
_viewport.Width = (float)width;
_viewport.Height = (float)height;
_viewport.MaxDepth = 1.0f;
_viewport.MinDepth = 0.0f;
_viewport.TopLeftX = 0.0f;
_viewport.TopLeftY = 0.0f;
_viewport.Width = (float)width;
_viewport.Height = (float)height;
_viewport.MaxDepth = 1.0f;
_viewport.MinDepth = 0.0f;
_scissor_rect = {0, 0, (s32)width, (s32)height};
_scissor_rect = { 0, 0, (s32)width, (s32)height };
}
void
d3d12_surface::release()
{
for(u32 i = 0; i < frame_buffer_count; ++i)
{
render_target_data& data{ _render_target_data[i] };
core::release(data.resource);
core::rtv_heap().free(data.rtv);
}
for (u32 i = 0; i < buffer_count; ++i)
{
render_target_data& data{ _render_target_data[i] };
core::release(data.resource);
core::rtv_heap().free(data.rtv);
core::release(_swap_chain);
}
core::release(_swap_chain);
}
void
d3d12_surface::resize()
{
}
u32
d3d12_surface::width()
{
return _window.width();
}
u32
d3d12_surface::height()
{
return _window.height();
}
} // namespace XEngine::graphics::d3d12

97
Engine/Graphics/Direct3D12/D3D12Surface.h
View File

@@ -69,7 +69,61 @@ public:
* @details
* 调用 release() 清理交换链和渲染目标资源。
*/
~d3d12_surface(){release();}
~d3d12_surface(){ release(); }
constexpr static u32 buffer_count{ 3 };
#if USE_STL_VECTOR
DISABLE_COPY(d3d12_surface)
/**
* @brief 移动构造函数
*
* @param o 要移动的源对象
*
* @details
* 转移所有资源所有权，将源对象置为空状态。
* 用于 vector 扩容时安全转移资源。
*/
constexpr d3d12_surface(d3d12_surface&& o) noexcept
: _swap_chain{o._swap_chain}, _window{o._window}, _current_bb_index{o._current_bb_index}
, _viewport{o._viewport}, _scissor_rect{o._scissor_rect}
, _allow_tearing{o._allow_tearing}, _present_flags{o._present_flags}
{
for (u32 i = 0; i < frame_buffer_count; ++i)
{
_render_target_data[i].resource = o._render_target_data[i].resource;
_render_target_data[i].rtv = o._render_target_data[i].rtv;
}
o.reset();
}
/**
* @brief 移动赋值运算符
*
* @param o 要移动的源对象
* @return 当前对象引用
*
* @details
* 先释放当前资源，再转移所有权。
*/
constexpr d3d12_surface& operator=(d3d12_surface&& o) noexcept
{
assert(this != &o);
if (this != &o)
{
release();
move(o);
}
return *this;
}
#else
DISABLE_COPY_AND_MOVE(d3d12_surface);
#endif
/**
* @brief 创建交换链和渲染目标视图
@@ -167,6 +221,43 @@ public:
constexpr const D3D12_RECT& scissor_rect() const {return _scissor_rect;}
private:
#if USE_STL_VECTOR
constexpr void move(d3d12_surface& o)
{
_swap_chain = o._swap_chain;
for (u32 i = 0; i < frame_buffer_count; ++i)
{
_render_target_data[i] = o._render_target_data[i];
}
_window = o._window;
_current_bb_index = o._current_bb_index;
_viewport = o._viewport;
_scissor_rect = o._scissor_rect;
_allow_tearing = o._allow_tearing;
_present_flags = o._present_flags;
o.reset();
}
constexpr void reset()
{
_swap_chain = nullptr;
for (u32 i = 0; i < frame_buffer_count; ++i)
{
_render_target_data[i] = {};
}
_window = {};
_current_bb_index = 0;
_viewport = {};
_scissor_rect = {};
_allow_tearing = 0;
_present_flags = 0;
}
#endif
/**
* @brief 释放所有资源
*
@@ -200,11 +291,13 @@ private:
};
IDXGISwapChain4* _swap_chain{nullptr}; ///< DXGI 交换链对象
render_target_data _render_target_data[frame_buffer_count];///< 后台缓冲区数据数组
render_target_data _render_target_data[buffer_count]; ///< 后台缓冲区数据数组
platform::window _window{}; ///< 关联的平台窗口
mutable u32 _current_bb_index{0}; ///< 当前后台缓冲区索引
D3D12_VIEWPORT _viewport{}; ///< 视口描述
D3D12_RECT _scissor_rect{}; ///< 裁剪矩形
u32 _allow_tearing{ 0 }; ///< 是否允许撕裂
u32 _present_flags{ 0 }; ///< 呈现标志位
};
}