fix(d3d12): 修复 Surface 重复释放问题,完善容器文档

- 改用 utl::free_list 管理 surface,避免 vector 扩容导致的资源重复释放
- 为 d3d12_surface 添加移动语义,禁用拷贝构造
- 添加撕裂检测支持(DXGI_PRESENT_ALLOW_TEARING)
- 为 FreeList.h 和 Vector.h 添加完整的 Doxygen 中文注释
- 更新 D3D12 学习 Wiki,添加 free_list 章节
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SpecialX
2026-03-31 16:48:33 +08:00
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commit 80cb696a3c
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@@ -1,7 +1,7 @@
# 变更记录:交换链与渲染表面实现
**提交日期**: 2026-03-31
**提交哈希**: `待定`
**提交哈希**: `95d8893`
**变更类型**: 功能新增
---

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@@ -0,0 +1,221 @@
# 变更记录Surface 管理重构与容器文档完善
**提交日期**: 2026-03-31
**提交哈希**: `b284d81`
**变更类型**: Bug修复 + 文档完善
---
## 变更概述
本次提交修复了 surface 管理中的资源重复释放问题,重构为使用 `utl::free_list` 容器,并为 `FreeList.h``Vector.h` 添加了完整的国际标准中文注释。
## 修改文件
### 核心修复
| 文件 | 变更说明 |
|------|----------|
| `D3D12Core.cpp` | 改用 `utl::free_list<d3d12_surface>` 管理 surface |
| `D3D12Surface.h` | 添加移动语义,禁用拷贝,支持撕裂检测 |
| `D3D12Surface.cpp` | 完善交换链创建和资源释放逻辑 |
### 文档完善
| 文件 | 变更说明 |
|------|----------|
| `FreeList.h` | 添加完整 Doxygen 中文注释 |
| `Vector.h` | 添加完整 Doxygen 中文注释 |
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## Bug 修复详情
### 问题Surface 重复释放
**现象**:关闭多个窗口时,`release()` 被调用超过预期次数,导致空指针崩溃。
**根本原因**
1. **手动调用析构函数**
```cpp
// 错误做法
surfaces[id].~d3d12_surface(); // 对象仍在 vector 中
// vector 析构时会再次调用析构函数
```
2. **Vector 扩容浅拷贝**
```
vector 扩容时:
1. 分配新内存
2. 移动元素(默认移动是浅拷贝)
3. 析构旧元素 → 释放资源
4. 新元素持有悬空指针 → 崩溃
```
3. **描述符句柄未重置**
```cpp
core::rtv_heap().free(data.rtv);
// free() 只修改局部变量data.rtv 仍指向已释放的描述符
```
### 解决方案
#### 1. 使用 `utl::free_list` 替代 `utl::vector`
```cpp
// D3D12Core.cpp
using surface_collection = utl::free_list<d3d12_surface>;
surface_collection surfaces;
// 创建 surface
surface create_surface(platform::window window)
{
surfaces.emplace_back(window);
surface_id id{ (u32)surfaces.size() - 1 };
surfaces[id].create_swap_chain(...);
return surface{id};
}
// 删除 surface
void remove_surface(surface_id id)
{
gfx_command.flush();
surfaces.remove(id); // free_list 的 remove 正确处理
}
```
#### 2. 实现移动语义
```cpp
class d3d12_surface
{
public:
// 移动构造函数
d3d12_surface(d3d12_surface&& other) noexcept
: _swap_chain{other._swap_chain}
, _window{other._window}
// ... 转移所有资源
{
other._swap_chain = nullptr; // 源对象置空
}
// 禁用拷贝
d3d12_surface(const d3d12_surface&) = delete;
d3d12_surface& operator=(const d3d12_surface&) = delete;
};
```
#### 3. 重置描述符句柄
```cpp
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);
data.rtv = {}; // 重置句柄,防止重复释放
}
core::release(_swap_chain);
}
```
---
## FreeList 容器详解
### 数据结构原理
`utl::free_list` 使用空闲链表管理已删除的槽位:
```
初始状态:
_array: [ 空 | 空 | 空 | 空 ]
_next_free_index = invalid_id
_size = 0
添加元素 A、B、C 后:
_array: [ A | B | C | 空 ]
_next_free_index = invalid_id
_size = 3
删除元素 B 后(槽位 1 被标记为空闲):
_array: [ A | ->2 | C | 空 ] // 槽位 1 存储下一个空闲索引
_next_free_index = 1
_size = 2
添加新元素 D 时(复用槽位 0:
_array: [ D | ->2 | C | 空 ]
_next_free_index = 1
_size = 2
```
### 核心优势
| 特性 | 说明 |
|------|------|
| **O(1) 增删** | 新增和删除操作近似常数时间 |
| **槽位复用** | 删除后的槽位被回收,避免频繁内存分配 |
| **稳定索引** | 使用 u32 索引作为外部句柄,与 ID 系统配合 |
| **内存紧凑** | 底层使用连续内存,缓存友好 |
### 与 Vector 的区别
| 特性 | free_list | vector |
|------|-----------|--------|
| 删除操作 | O(1),槽位复用 | O(n) 需要移动元素 |
| 索引稳定性 | 删除后索引可能被复用 | 删除后索引失效 |
| 内存碎片 | 无碎片,槽位复用 | 删除后内存不释放 |
| 适用场景 | 游戏对象、资源句柄 | 顺序容器、临时数据 |
---
## Vector 容器详解
### 析构策略
模板参数 `destruct` 控制元素析构行为:
```cpp
// 默认:删除时调用析构函数
utl::vector<std::string> strings; // destruct = true
// POD 类型优化:跳过析构
utl::vector<float, false> vertices; // destruct = false
```
### 扩容策略
```
扩容公式new_capacity = (old_capacity + 1) * 3 / 2
初始容量 0 → 1
容量 4 → 6
容量 10 → 15
```
### 无序删除优化
```cpp
// 普通删除O(n),保持顺序
vec.erase(index);
// 无序删除O(1),用末尾元素替换
vec.erase_unordered(index); // 适用于顺序不重要的场景
```
---
## 后续工作
- [ ] 实现深度模板视图
- [ ] 渲染第一个三角形
- [ ] 实现根签名和管线状态对象
---
## 相关文档
- [D3D12学习Wiki](../wiki/D3D12学习Wiki.md)

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@@ -604,6 +604,75 @@ D3D12_VIEWPORT viewport{
D3D12_RECT scissor_rect{0, 0, width, height};
```
### 8.6 Surface 管理与 free_list
#### 问题Vector 扩容导致的资源重复释放
使用 `utl::vector` 管理 surface 时,扩容会触发元素移动:
```
vector 扩容流程:
1. 分配新内存块
2. 移动元素到新内存(默认移动是浅拷贝)
3. 析构旧位置的元素 → 调用 release()
4. 新位置的元素持有悬空指针 → 崩溃!
```
#### 解决方案:使用 free_list
`utl::free_list` 是带槽位复用机制的容器:
```cpp
// 定义 surface 集合类型
using surface_collection = utl::free_list<d3d12_surface>;
surface_collection surfaces;
// 创建 surface
surface create_surface(platform::window window)
{
surfaces.emplace_back(window);
surface_id id{ (u32)surfaces.size() - 1 };
surfaces[id].create_swap_chain(...);
return surface{id};
}
// 删除 surface槽位被回收
void remove_surface(surface_id id)
{
gfx_command.flush();
surfaces.remove(id);
}
```
#### free_list 数据结构
```
初始状态:
_array: [ 空 | 空 | 空 | 空 ]
_next_free_index = invalid_id
添加元素 A、B、C 后:
_array: [ A | B | C | 空 ]
_next_free_index = invalid_id
删除元素 B 后:
_array: [ A | ->2 | C | 空 ] // 槽位1存储下一个空闲索引
_next_free_index = 1
添加新元素 D:
_array: [ D | ->2 | C | 空 ] // 复用槽位1
_next_free_index = 2
```
#### free_list vs vector
| 特性 | free_list | vector |
|------|-----------|--------|
| 删除复杂度 | O(1) | O(n) |
| 索引稳定性 | 删除后可复用 | 删除后失效 |
| 内存管理 | 槽位复用 | 可能扩容移动 |
| 适用场景 | 资源句柄管理 | 顺序数据存储 |
## 9. 渲染表面与窗口
### 9.1 render_surface 结构