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3fdc774f3f
...
main
| Author | SHA1 | Date | |
|---|---|---|---|
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188a8aea2f | ||
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4d13d8df89 | ||
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95d8893182 | ||
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b6c0211d6a | ||
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54916b0ac6 | ||
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f1584ec3c6 | ||
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|
7da17ccadd |
@@ -36,6 +36,8 @@
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||||
<ClInclude Include="Graphics\Direct3D12\D3D12CommonHeader.h" />
|
||||
<ClInclude Include="Graphics\Direct3D12\D3D12Core.h" />
|
||||
<ClInclude Include="Graphics\Direct3D12\D3D12Interface.h" />
|
||||
<ClInclude Include="Graphics\Direct3D12\D3D12Resources.h" />
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||||
<ClInclude Include="Graphics\Direct3D12\D3D12Surface.h" />
|
||||
<ClInclude Include="Graphics\GraphicsPlatformInterface.h" />
|
||||
<ClInclude Include="Graphics\Renderer.h" />
|
||||
<ClInclude Include="Platform\IncludeWindowCpp.h" />
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||||
@@ -59,10 +61,15 @@
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||||
<ClCompile Include="Core\MainWin32.cpp" />
|
||||
<ClCompile Include="Graphics\Direct3D12\D3D12Core.cpp" />
|
||||
<ClCompile Include="Graphics\Direct3D12\D3D12Interface.cpp" />
|
||||
<ClCompile Include="Graphics\Direct3D12\D3D12Resource.cpp" />
|
||||
<ClCompile Include="Graphics\Direct3D12\D3D12Surface.cpp" />
|
||||
<ClCompile Include="Graphics\Renderer.cpp" />
|
||||
<ClCompile Include="Platform\PlatformWin32.cpp" />
|
||||
<ClCompile Include="Platform\Window.cpp" />
|
||||
</ItemGroup>
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||||
<ItemGroup>
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||||
<None Include="Graphics\Direct3D12\D3D12Resources" />
|
||||
</ItemGroup>
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||||
<PropertyGroup Label="Globals">
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||||
<VCProjectVersion>17.0</VCProjectVersion>
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||||
<Keyword>Win32Proj</Keyword>
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||||
@@ -133,6 +140,7 @@
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||||
<CallingConvention>FastCall</CallingConvention>
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||||
<BufferSecurityCheck>false</BufferSecurityCheck>
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||||
<AdditionalIncludeDirectories>$(ProjectDir);$(ProjectDir)/Common</AdditionalIncludeDirectories>
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||||
<DisableSpecificWarnings>4819</DisableSpecificWarnings>
|
||||
</ClCompile>
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||||
<Link>
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||||
<SubSystem>
|
||||
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||||
@@ -29,6 +29,8 @@
|
||||
<ClInclude Include="Graphics\Direct3D12\D3D12Core.h" />
|
||||
<ClInclude Include="Graphics\Direct3D12\D3D12Interface.h" />
|
||||
<ClInclude Include="Graphics\GraphicsPlatformInterface.h" />
|
||||
<ClInclude Include="Graphics\Direct3D12\D3D12Resources.h" />
|
||||
<ClInclude Include="Graphics\Direct3D12\D3D12Surface.h" />
|
||||
</ItemGroup>
|
||||
<ItemGroup>
|
||||
<ClCompile Include="Components\Entity.cpp" />
|
||||
@@ -44,5 +46,10 @@
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||||
<ClCompile Include="Graphics\Renderer.cpp" />
|
||||
<ClCompile Include="Graphics\Direct3D12\D3D12Core.cpp" />
|
||||
<ClCompile Include="Graphics\Direct3D12\D3D12Interface.cpp" />
|
||||
<ClCompile Include="Graphics\Direct3D12\D3D12Resource.cpp" />
|
||||
<ClCompile Include="Graphics\Direct3D12\D3D12Surface.cpp" />
|
||||
</ItemGroup>
|
||||
<ItemGroup>
|
||||
<None Include="Graphics\Direct3D12\D3D12Resources" />
|
||||
</ItemGroup>
|
||||
</Project>
|
||||
@@ -1,7 +1,8 @@
|
||||
#pragma once
|
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#pragma once
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#include "CommonHeader.h"
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||||
#include "Graphics\Renderer.h"
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||||
#include "Platform\Window.h"
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||||
// 引入 DirectX Graphics Infrastructure(DXGI)6.0
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// 头文件,用于访问 DXGI 接口(如 IDXGIFactory6、
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@@ -16,10 +17,16 @@
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||||
// 用于简化 COM 对象的生命周期管理
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#include <wrl.h>
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||||
// 引入互斥锁头文件,用于保护资源的互斥锁
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||||
#include <mutex>
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||||
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||||
#pragma comment(lib, "dxgi.lib")
|
||||
#pragma comment(lib, "d3d12.lib")
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||||
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||||
namespace XEngine::graphics::d3d12 {
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||||
constexpr u32 frame_buffer_count{ 3 };
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||||
}
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||||
// 定义 DirectX 调试宏 DXCall,用于在调试模式下检查 DirectX API 调用返回值
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||||
// 如果调用失败(FAILED),则输出错误信息(文件名、行号、调用语句)并触发断点
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@@ -46,9 +53,24 @@ if(FAILED(x)){ \
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||||
#endif // !DXCall
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||||
#endif // _DEBUG
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||||
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||||
// 定义 DirectX 对象命名宏,用于在调试模式下为 Direct3D 12 对象设置名称
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||||
// 定义 DirectX 对象命名宏,用于在调试模式下为 Direct3D 12 对象设置调试名称
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||||
// 这些宏仅在 _DEBUG 模式下生效,可帮助开发者在 PIX、RenderDoc 等图形调试工具中
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||||
// 识别和追踪 D3D12 对象(如缓冲区、纹理、管线状态等)
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||||
// NAME_D3D12_OBJECT: 为单个对象设置名称
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||||
// NAME_D3D12_OBJECT_INDEXED: 为数组中的对象设置带索引的名称(如资源数组)
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||||
#ifdef _DEBUG
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||||
#define NAME_D3D12_OBJECT(obj,name) obj->SetName(name); OutputDebugString(L"::D3D12 Object Created: "); OutputDebugString(name); OutputDebugString(L"\n");
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||||
#define NAME_D3D12_OBJECT_INDEXED(obj,n,name) \
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||||
{ \
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||||
wchar_t full_name[128]; \
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||||
if(swprintf_s(full_name, L"%s[%llu]", name, (u64)n) >0 ){ \
|
||||
obj->SetName(full_name); \
|
||||
OutputDebugString(L"::D3D12 Object Created: "); \
|
||||
OutputDebugString(full_name); \
|
||||
OutputDebugString(L"\n"); \
|
||||
}}
|
||||
|
||||
#else
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||||
#define NAME_D3D12_OBJECT(obj,name)
|
||||
#define NAME_D3D12_OBJECT_INDEXED(obj,n,name)
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
@@ -1,9 +1,237 @@
|
||||
#include "D3D12Core.h"
|
||||
#include "D3D12CommonHeader.h"
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||||
#include "D3D12Core.h"
|
||||
#include "D3D12Resources.h"
|
||||
#include "D3D12Surface.h"
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||||
|
||||
using namespace Microsoft::WRL;
|
||||
namespace XEngine::graphics::d3d12::core {
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||||
namespace {
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||||
using suface_collection = utl::free_list<d3d12_surface>;
|
||||
|
||||
/**
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||||
* @brief D3D12命令管理类设计说明
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||||
* @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
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||||
*
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||||
* ## 整体设计思路
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||||
*
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||||
* 1. **类型安全封装**: 通过模板或构造函数参数区分Direct/Compute/Copy命令类型,
|
||||
* 避免运行时类型错误,编译期即可确定队列类型
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||||
*
|
||||
* 2. **资源生命周期管理**:
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||||
* - 构造函数负责创建命令队列和命令列表
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||||
* - release()方法统一释放资源,支持异常安全(构造函数失败时调用)
|
||||
* - 析构函数自动调用release(),防止资源泄漏
|
||||
*
|
||||
* 3. **帧同步机制**: 内部command_frame结构体管理每帧的命令分配器,
|
||||
* 支持CPU-GPU帧同步,避免命令分配器重置冲突
|
||||
*
|
||||
* 4. **命名调试支持**: 使用NAME_D3D12_OBJECT宏为D3D对象设置调试名称,
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||||
* 便于GPU调试工具(PIX/RenderDoc)识别
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||||
*
|
||||
* ## 核心优势
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||||
*
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||||
* - **异常安全**: 构造函数采用goto错误处理模式,任何步骤失败都会自动清理已分配资源
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||||
* - **多队列支持**: 单一类支持D3D12三种命令队列类型(Direct/Compute/Copy),代码复用率高
|
||||
* - **现代D3D12 API**: 使用ID3D12GraphicsCommandList6接口,支持最新渲染特性(如Mesh Shader)
|
||||
* - **零开销抽象**: 轻量级封装,不引入额外运行时开销,直接操作底层D3D12对象
|
||||
* - **可扩展性**: 预留frame管理接口,可轻松扩展为多缓冲帧循环、命令列表录制状态追踪等功能
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||||
*/
|
||||
//
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||||
// ## 多帧渲染架构设计原理
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//
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||||
// 现代GPU渲染采用"生产者-消费者"模型:CPU作为命令生产者录制渲染命令,
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||||
// GPU作为消费者异步执行。为避免CPU等待GPU完成,需要引入帧缓冲机制。
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//
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||||
// ### 为什么需要多帧缓冲?
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//
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||||
// 1. **CPU-GPU并行性**: 单缓冲模式下,CPU必须等待GPU完成当前帧才能录制下一帧,
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||||
// 导致CPU空闲等待。多帧缓冲允许CPU提前录制N帧,GPU异步执行,最大化硬件利用率
|
||||
//
|
||||
// 2. **命令分配器冲突解决**: D3D12中ID3D12CommandAllocator在GPU执行期间
|
||||
// 不能被重置。每帧使用独立的分配器,当前帧提交GPU后,CPU可立即重置
|
||||
// (frame_buffer_count-1)帧之前的分配器,实现无等待循环
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||||
//
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||||
// 3. **帧时序稳定性**: 缓冲N帧可平滑帧率波动,避免单帧卡顿影响整体流畅度
|
||||
//
|
||||
// ### 帧索引轮转机制
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||||
//
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||||
// 使用环形缓冲区(ring buffer)管理帧资源:
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||||
// - 当前帧索引: current_frame_index % frame_buffer_count
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||||
// - 每帧提交后递增索引,到达frame_buffer_count时归零
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||||
// - 确保CPU不会超前GPU超过frame_buffer_count帧,防止资源冲突
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||||
//
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||||
// ### 命令列表创建策略
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||||
//
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||||
// 创建时使用_cmd_frames[0].cmd_allocator作为初始分配器,原因:
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||||
// - 命令列表创建时必须绑定一个分配器,即使后续通过Reset()切换
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||||
// - 选择索引0确保初始化阶段有确定的资源状态
|
||||
// - 实际录制前会调用Reset()绑定当前帧对应的分配器
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||||
//
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||||
// ### 立即关闭命令列表的设计考量
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||||
//
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||||
// 创建后立即调用Close(),因为:
|
||||
// - 新创建的命令列表处于"录制打开"状态
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||||
// - 但实际渲染前需要重新Reset()绑定正确的帧分配器
|
||||
// - 先Close()使列表进入可提交状态,避免状态不一致
|
||||
// - 这是一种防御性编程,确保对象始终处于有效状态
|
||||
class d3d12_command
|
||||
{
|
||||
public:
|
||||
d3d12_command() = default;
|
||||
DISABLE_COPY_AND_MOVE(d3d12_command)
|
||||
explicit d3d12_command(ID3D12Device8 *const device, D3D12_COMMAND_LIST_TYPE type)
|
||||
{
|
||||
HRESULT hr{ S_OK };
|
||||
|
||||
// 创建命令队列
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||||
D3D12_COMMAND_QUEUE_DESC desc{};
|
||||
desc.Flags = D3D12_COMMAND_QUEUE_FLAG_NONE; // 无特殊标志
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||||
desc.NodeMask = 0; // 单GPU节点
|
||||
desc.Type = type; // 命令队列类型(Direct/Compute/Copy)
|
||||
desc.Priority = D3D12_COMMAND_QUEUE_PRIORITY_NORMAL; // 普通优先级
|
||||
DXCall(hr = device->CreateCommandQueue(&desc, IID_PPV_ARGS(&_cmd_queue)));
|
||||
if(FAILED(hr)) goto _error;
|
||||
NAME_D3D12_OBJECT(_cmd_queue, type == D3D12_COMMAND_LIST_TYPE_DIRECT ?
|
||||
L"Direct Command Queue" :
|
||||
type == D3D12_COMMAND_LIST_TYPE_COMPUTE ?
|
||||
L"Compute Command Queue" : L" Command Queue");
|
||||
|
||||
// 为所有帧创建命令分配器
|
||||
for(u32 i{ 0 }; i < frame_buffer_count; ++i)
|
||||
{
|
||||
command_frame& frame{_cmd_frames[i]};
|
||||
DXCall(hr = device->CreateCommandAllocator(type, IID_PPV_ARGS(&frame.cmd_allocator)));
|
||||
if(FAILED(hr)) goto _error;
|
||||
NAME_D3D12_OBJECT_INDEXED(frame.cmd_allocator, i, type == D3D12_COMMAND_LIST_TYPE_DIRECT ?
|
||||
L"Direct Command Allocator" :
|
||||
type == D3D12_COMMAND_LIST_TYPE_COMPUTE ?
|
||||
L"Compute Command Allocator" : L" Command Allocator");
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 创建命令列表 - 采用多帧缓冲设计实现CPU-GPU并行渲染,传入第一帧的分配器作为初始分配器,并立即关闭命令列表
|
||||
DXCall(hr = device->CreateCommandList(0,type,_cmd_frames[0].cmd_allocator,nullptr,IID_PPV_ARGS(&_cmd_list)));
|
||||
if(FAILED(hr)) goto _error;
|
||||
DXCall(_cmd_list->Close());
|
||||
NAME_D3D12_OBJECT(_cmd_list, type == D3D12_COMMAND_LIST_TYPE_DIRECT ?
|
||||
L"Direct Command List" :
|
||||
type == D3D12_COMMAND_LIST_TYPE_COMPUTE ?
|
||||
L"Compute Command List" : L" Command List");
|
||||
|
||||
DXCall(hr = device->CreateFence(0, D3D12_FENCE_FLAG_NONE, IID_PPV_ARGS(&_fence)));
|
||||
if(FAILED(hr)) goto _error;
|
||||
NAME_D3D12_OBJECT(_fence, L"D3D12 Fence");
|
||||
|
||||
_fence_event = CreateEventEx(nullptr, nullptr, 0, EVENT_ALL_ACCESS);
|
||||
assert(_fence_event);
|
||||
|
||||
return;
|
||||
|
||||
_error:
|
||||
release();
|
||||
}
|
||||
|
||||
~d3d12_command()
|
||||
{
|
||||
assert(!_cmd_queue && !_cmd_list && !_fence);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 等待当前帧被标记为完成信号,并重置命令分配器和命令列表
|
||||
void begin_frame()
|
||||
{
|
||||
command_frame& frame{_cmd_frames[_frame_index]};
|
||||
frame.wait(_fence_event, _fence);
|
||||
// 重置命令分配器将释放之前帧分配的命令内存,使其可重新用于录制新帧的命令
|
||||
// 重置命令列表将命令列表重置为可录制状态,准备录制录制命令
|
||||
DXCall(frame.cmd_allocator->Reset());
|
||||
DXCall(_cmd_list->Reset(frame.cmd_allocator, nullptr));
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 使用新的围栏值来标记这个围栏
|
||||
void end_frame()
|
||||
{
|
||||
//在提交命令列表前,先关闭命令列表,确保命令列表进入可提交状态
|
||||
DXCall(_cmd_list->Close());
|
||||
// 将命令列表转为数组形式提交给命令队列执行
|
||||
// 虽然目前只有单个命令列表且为单线程工作模式,但仍采用数组方式以保持代码的扩展性
|
||||
ID3D12CommandList *const cmd_lists[]{_cmd_list};
|
||||
_cmd_queue->ExecuteCommandLists(_countof(cmd_lists), &cmd_lists[0]);
|
||||
|
||||
u64& fence_value{_fence_value};
|
||||
++fence_value;
|
||||
command_frame& frame{_cmd_frames[_frame_index]};
|
||||
frame.fence_value = fence_value;
|
||||
_cmd_queue->Signal(_fence, fence_value);
|
||||
_frame_index = (_frame_index + 1) % frame_buffer_count;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 等待所有帧的命令列表执行完成
|
||||
* @details 确保所有帧的命令列表执行完成,避免资源冲突
|
||||
*/
|
||||
void flush()
|
||||
{
|
||||
for(u32 i{ 0 }; i < frame_buffer_count; ++i)
|
||||
{
|
||||
_cmd_frames[i].wait(_fence_event, _fence);
|
||||
}
|
||||
_frame_index = 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void release()
|
||||
{
|
||||
flush();
|
||||
core::release(_fence);
|
||||
_fence_value = 0;
|
||||
|
||||
CloseHandle(_fence_event);
|
||||
_fence_event = nullptr;
|
||||
|
||||
core::release(_cmd_queue);
|
||||
core::release(_cmd_list);
|
||||
|
||||
for(u32 i{ 0 }; i < frame_buffer_count; ++i)
|
||||
{
|
||||
_cmd_frames[i].release();
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
constexpr ID3D12CommandQueue *const command_queue() const {return _cmd_queue;}
|
||||
constexpr ID3D12GraphicsCommandList6 *const command_list() const {return _cmd_list;}
|
||||
constexpr u32 frame_index() const {return _frame_index;}
|
||||
private:
|
||||
|
||||
struct command_frame
|
||||
{
|
||||
ID3D12CommandAllocator* cmd_allocator{ nullptr };
|
||||
u64 fence_value{ 0 };
|
||||
|
||||
void wait(HANDLE fence_event, ID3D12Fence1* fence)
|
||||
{
|
||||
assert(fence && fence_event);
|
||||
// 如果当前的Fence值小于目标值,说明GPU还没有执行完成当前的命令列表
|
||||
if(fence->GetCompletedValue() < fence_value)
|
||||
{
|
||||
// 我们需要等待GPU执行当前的命令列表,设置事件并等待事件触发
|
||||
DXCall(fence->SetEventOnCompletion(fence_value, fence_event));
|
||||
WaitForSingleObject(fence_event, INFINITE);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void release()
|
||||
{
|
||||
core::release(cmd_allocator);
|
||||
fence_value = 0;
|
||||
}
|
||||
};
|
||||
|
||||
ID3D12CommandQueue* _cmd_queue{ nullptr };
|
||||
ID3D12GraphicsCommandList6* _cmd_list{ nullptr };
|
||||
ID3D12Fence1* _fence{ nullptr };
|
||||
// 对于围栏值来说他是64位无符号整型,有2^64-1个值,即便每秒1000帧,也需要5.8亿年才能回绕,所以不需要担心一直递增导致溢出的问题
|
||||
u64 _fence_value{ 0 };
|
||||
command_frame _cmd_frames[frame_buffer_count]{};
|
||||
HANDLE _fence_event{ nullptr };
|
||||
u32 _frame_index{ 0 };
|
||||
};
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 主 Direct3D 12 设备指针
|
||||
@@ -17,6 +245,59 @@ ID3D12Device8* main_device{ nullptr };
|
||||
*/
|
||||
IDXGIFactory7* dxgi_factory{ nullptr };
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 命令管理类实例
|
||||
* @details 用于管理 Direct3D 12 命令队列和命令列表,提供类型安全的 GPU命令提交机制
|
||||
*/
|
||||
d3d12_command gfx_command;
|
||||
|
||||
suface_collection surfaces;
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief RTV 描述符堆
|
||||
* @details 用于存储渲染目标视图的描述符,用于渲染管线中的输出
|
||||
*/
|
||||
descriptor_heap rtv_descriptor_heap{D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_TYPE_RTV};
|
||||
/**
|
||||
* @brief DSV 描述符堆
|
||||
* @details 用于存储深度模板视图的描述符,用于渲染管线中的深度模板测试
|
||||
*/
|
||||
descriptor_heap dsv_descriptor_heap{D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_TYPE_DSV};
|
||||
/**
|
||||
* @brief SRV 描述符堆
|
||||
* @details 用于存储着色器资源视图的描述符,用于渲染管线中的着色器资源访问
|
||||
*/
|
||||
descriptor_heap srv_descriptor_heap{D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_TYPE_CBV_SRV_UAV};
|
||||
/**
|
||||
* @brief UAV 描述符堆
|
||||
* @details 用于存储无序访问视图的描述符,用于渲染管线中的无序访问
|
||||
*/
|
||||
descriptor_heap uav_descriptor_heap{D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_TYPE_CBV_SRV_UAV};
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 延迟释放队列
|
||||
* @details 每个帧缓冲区对应一个待释放资源的队列,用于在渲染完成后释放资源
|
||||
*/
|
||||
utl::vector<IUnknown*> deferred_releases[frame_buffer_count]{};
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 延迟释放标志数组
|
||||
* @details 每个帧缓冲区对应一个标志位用于记录是否需要延迟释放资源
|
||||
*/
|
||||
u32 deferred_release_flag[frame_buffer_count]{};
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 延迟释放互斥锁
|
||||
* @details 用于保护延迟释放标志数组的并发访问,确保线程安全
|
||||
*/
|
||||
std::mutex deferred_release_mutex{};
|
||||
|
||||
// 默认渲染目标格式
|
||||
constexpr DXGI_FORMAT render_target_format{ DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM_SRGB };
|
||||
|
||||
// 最小支持的 Direct3D 特本级别
|
||||
constexpr D3D_FEATURE_LEVEL minumum_feature_level{ D3D_FEATURE_LEVEL_11_0 };
|
||||
|
||||
@@ -81,8 +362,48 @@ get_max_feature_level(IDXGIAdapter4* adapter)
|
||||
return feature_level_info.MaxSupportedFeatureLevel;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 处理延迟释放资源
|
||||
* @details 遍历指定帧索引的延迟释放资源索引数组,释放每个资源
|
||||
* @param frame_index 要处理的帧索引
|
||||
* @note 使用 __declspec(noinline) 防止编译器内联此函数,确保在调试时能够准确断点
|
||||
*/
|
||||
void __declspec(noinline)
|
||||
process_deferred_release(u32 frame_index)
|
||||
{
|
||||
std::lock_guard lock{ deferred_release_mutex };
|
||||
|
||||
// 我们在开始的的时候清楚这个帧的标志位,如果我们在结尾的时候清除,
|
||||
// 他可能被其他线程重写.
|
||||
deferred_release_flag[frame_index] = 0;
|
||||
|
||||
rtv_descriptor_heap.process_deferred_release(frame_index);
|
||||
dsv_descriptor_heap.process_deferred_release(frame_index);
|
||||
srv_descriptor_heap.process_deferred_release(frame_index);
|
||||
uav_descriptor_heap.process_deferred_release(frame_index);
|
||||
|
||||
utl::vector<IUnknown*>& resources{ deferred_releases[frame_index] };
|
||||
if(!resources.empty())
|
||||
{
|
||||
for(auto& resource : resources) release(resource);
|
||||
resources.clear();
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
}// anonymous namespace
|
||||
|
||||
namespace detail{
|
||||
void
|
||||
deferred_release(IUnknown* resource)
|
||||
{
|
||||
const u32 frmae_idx {current_frame_index()};
|
||||
std::lock_guard lock{ deferred_release_mutex };
|
||||
deferred_releases[frmae_idx].push_back(resource);
|
||||
set_deferred_release_flag();
|
||||
}
|
||||
} // detail namespace
|
||||
|
||||
|
||||
bool
|
||||
initialize()
|
||||
@@ -96,8 +417,15 @@ initialize()
|
||||
#ifdef _DEBUG
|
||||
{
|
||||
ComPtr<ID3D12Debug3> debug_interface;
|
||||
DXCall(D3D12GetDebugInterface(IID_PPV_ARGS(&debug_interface)));
|
||||
if(SUCCEEDED(D3D12GetDebugInterface(IID_PPV_ARGS(&debug_interface))))
|
||||
{
|
||||
debug_interface->EnableDebugLayer();
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
OutputDebugStringA("warning: d3d12 debug interface is not available\n");
|
||||
}
|
||||
|
||||
dxgi_factory_flag |= DXGI_CREATE_FACTORY_DEBUG;
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
@@ -121,9 +449,6 @@ initialize()
|
||||
DXCall(hr = D3D12CreateDevice(main_adapter.Get(), max_feature_level, IID_PPV_ARGS(&main_device)));
|
||||
if (FAILED(hr)) return failed_init();
|
||||
|
||||
// 为 Direct3D 12 设备设置名称
|
||||
NAME_D3D12_OBJECT(main_device, L"Main Device");
|
||||
|
||||
#ifdef _DEBUG
|
||||
{
|
||||
ComPtr<ID3D12InfoQueue> info_queue;
|
||||
@@ -135,17 +460,61 @@ initialize()
|
||||
}
|
||||
#endif // _DEBUG
|
||||
|
||||
|
||||
// 使用 placement new 在已分配的内存上构造对象
|
||||
// new (&gfx_command) 表示在 gfx_command 的地址处调用构造函数
|
||||
// 这种用法允许我们在不分配新内存的情况下,在指定内存位置构造对象
|
||||
// 常用于需要在特定内存地址构造对象,或重新初始化已存在的对象
|
||||
// 这里 gfx_command 是一个类成员变量,我们直接在其内存位置上构造 d3d12_command 对象
|
||||
// 避免了额外的内存分配,同时可以传递构造参数(main_device 和命令队列类型)
|
||||
new (&gfx_command) d3d12_command(main_device, D3D12_COMMAND_LIST_TYPE_DIRECT);
|
||||
if(!gfx_command.command_queue()) return failed_init();
|
||||
|
||||
bool result{true};
|
||||
result &= rtv_descriptor_heap.initialize(512, false);
|
||||
result &= dsv_descriptor_heap.initialize(512, false);
|
||||
result &= srv_descriptor_heap.initialize(4096, false);
|
||||
result &= uav_descriptor_heap.initialize(512, false);
|
||||
if(!result) return failed_init();
|
||||
|
||||
// 为 Direct3D 12 设备设置名称
|
||||
NAME_D3D12_OBJECT(main_device, L"Main Device");
|
||||
NAME_D3D12_OBJECT(rtv_descriptor_heap.heap(), L"RTV Descriptor Heap");
|
||||
NAME_D3D12_OBJECT(dsv_descriptor_heap.heap(), L"DSV Descriptor Heap");
|
||||
NAME_D3D12_OBJECT(srv_descriptor_heap.heap(), L"SRV Descriptor Heap");
|
||||
NAME_D3D12_OBJECT(uav_descriptor_heap.heap(), L"UAV Descriptor Heap");
|
||||
|
||||
|
||||
return true;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void
|
||||
shutdown()
|
||||
{
|
||||
gfx_command.release();
|
||||
|
||||
// 注意,我们需要在所有的依赖资源之前调用延迟释放函数.
|
||||
// 否则会导致依赖当基础前资源(贴图等)的资源(着色器等)不能被释放.
|
||||
for(u32 i{ 0 }; i < frame_buffer_count; ++i)
|
||||
{
|
||||
process_deferred_release(i);
|
||||
}
|
||||
|
||||
release(dxgi_factory);
|
||||
|
||||
// 关闭调试层,确保最后只有一个活动的主设备
|
||||
rtv_descriptor_heap.release();
|
||||
dsv_descriptor_heap.release();
|
||||
srv_descriptor_heap.release();
|
||||
uav_descriptor_heap.release();
|
||||
|
||||
// 某些类型仅在 shutdown/reset/clear 时使用延迟释放机制来释放资源,
|
||||
// 为了确保这些资源被正确释放,需要在 shutdown 最后额外调用一次延迟释放函数。
|
||||
process_deferred_release(0);
|
||||
|
||||
#ifdef _DEBUG
|
||||
{
|
||||
{
|
||||
// 关闭调试层,确保最后只有一个活动的主设备
|
||||
ComPtr<ID3D12InfoQueue> info_queue;
|
||||
DXCall(main_device->QueryInterface(IID_PPV_ARGS(&info_queue)));
|
||||
|
||||
@@ -166,4 +535,99 @@ shutdown()
|
||||
|
||||
release(main_device);
|
||||
}
|
||||
|
||||
ID3D12Device *const
|
||||
device()
|
||||
{
|
||||
return main_device;
|
||||
}
|
||||
|
||||
descriptor_heap& rtv_heap() {return rtv_descriptor_heap;}
|
||||
descriptor_heap& dsv_heap() {return dsv_descriptor_heap;}
|
||||
descriptor_heap& uav_heap() {return uav_descriptor_heap;}
|
||||
descriptor_heap& srv_heap() {return srv_descriptor_heap;}
|
||||
|
||||
|
||||
u32
|
||||
current_frame_index()
|
||||
{
|
||||
return gfx_command.frame_index();
|
||||
}
|
||||
|
||||
DXGI_FORMAT
|
||||
default_render_target_format()
|
||||
{
|
||||
return render_target_format;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
// X86结构上的整数访问权架构原子的,所以不需要加锁
|
||||
void
|
||||
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
|
||||
|
||||
@@ -1,9 +1,15 @@
|
||||
#pragma once
|
||||
#pragma once
|
||||
#include "D3D12CommonHeader.h"
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief Direct3D 12 核心类
|
||||
* @details 定义了 Direct3D 12 核心功能的初始化与关闭函数
|
||||
*/
|
||||
|
||||
namespace XEngine::graphics::d3d12 {
|
||||
class descriptor_heap;
|
||||
}
|
||||
|
||||
namespace XEngine::graphics::d3d12::core{
|
||||
/**
|
||||
* @brief 初始化 Direct3D 12 核心功能
|
||||
@@ -17,6 +23,13 @@ bool initialize();
|
||||
*/
|
||||
void shutdown();
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 立即释放 DirectX COM 对象并将指针置空
|
||||
* @details 安全释放资源:若指针非空则调用其 Release() 方法,随后将原指针置为 nullptr。
|
||||
* 适用于所有继承自 IUnknown 的 COM 接口类型。
|
||||
* @tparam T COM 接口类型(如 ID3D12Resource、ID3D11Buffer 等)
|
||||
* @param resource 待释放的 COM 接口指针(引用传递,释放后自动置空)
|
||||
*/
|
||||
template<typename T>
|
||||
constexpr void release(T*& resource)
|
||||
{
|
||||
@@ -27,4 +40,70 @@ constexpr void release(T*& resource)
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
}// namespace XEngine::graphics::d3d12
|
||||
namespace detail {
|
||||
/**
|
||||
* @brief 延迟释放 COM 对象(内部实现)
|
||||
* @details 将资源加入延迟释放队列,不立即调用 Release(),用于异步或帧末统一回收。
|
||||
* @param resource COM 对象指针(按值传递,仅用于记录,不修改外部指针)
|
||||
*/
|
||||
void deferred_release(IUnknown* resource);
|
||||
} // namespace detail
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 安全包装延迟释放,并将外部指针置空
|
||||
* @details 调用 detail::deferred_release 将资源加入延迟释放队列,同时将传入的指针置为 nullptr,
|
||||
* 防止调用者误用悬空指针。适用于需要延迟释放但希望立即清空原指针的场景。
|
||||
* @tparam T COM 接口类型
|
||||
* @param resource 待延迟释放的 COM 接口指针(引用传递,释放后自动置空)
|
||||
*/
|
||||
template<typename T>
|
||||
constexpr void deferred_release(T*& resource)
|
||||
{
|
||||
if(resource)
|
||||
{
|
||||
detail::deferred_release(resource);
|
||||
resource = nullptr;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 获取 Direct3D 12 设备
|
||||
* @details 返回 Direct3D 12 设备的智能指针
|
||||
* @return ID3D12Device* Direct3D 12 设备的智能指针
|
||||
*/
|
||||
ID3D12Device *const device();
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 获取当前帧索引
|
||||
* @details 返回当前渲染的帧索引
|
||||
* @return u32 当前帧索引
|
||||
*/
|
||||
u32 current_frame_index();
|
||||
|
||||
descriptor_heap& rtv_heap();
|
||||
descriptor_heap& dsv_heap();
|
||||
descriptor_heap& srv_heap();
|
||||
descriptor_heap& uav_heap();
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 获取默认渲染目标格式
|
||||
* @details 返回 Direct3D 12 设备的默认渲染目标格式
|
||||
* @return DXGI_FORMAT 默认渲染目标格式
|
||||
*/
|
||||
DXGI_FORMAT default_render_target_format();
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 设置延迟释放标志
|
||||
* @details 用于在渲染循环中设置延迟释放标志,通知资源管理器在当前帧渲染完成后释放资源
|
||||
*/
|
||||
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
14
Engine/Graphics/Direct3D12/D3D12Helpers.h
Normal 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;
|
||||
}
|
||||
@@ -1,4 +1,3 @@
|
||||
#include "CommonHeader.h"
|
||||
#include "D3D12Interface.h"
|
||||
#include "D3D12Core.h"
|
||||
#include "Graphics\GraphicsPlatformInterface.h"
|
||||
@@ -8,6 +7,14 @@ void get_platform_interface(platform_interface& pi)
|
||||
{
|
||||
pi.initialize = core::initialize;
|
||||
pi.shutdown = core::shutdown;
|
||||
|
||||
|
||||
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
|
||||
|
||||
|
||||
276
Engine/Graphics/Direct3D12/D3D12Resource.cpp
Normal file
276
Engine/Graphics/Direct3D12/D3D12Resource.cpp
Normal file
@@ -0,0 +1,276 @@
|
||||
#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
|
||||
descriptor_heap::initialize(u32 capacity, bool is_shader_visible)
|
||||
{
|
||||
std::lock_guard lock(_mutex);
|
||||
// 检查容量有效性:必须大于0且不超过最大限制
|
||||
assert(capacity && capacity <= D3D12_MAX_SHADER_VISIBLE_DESCRIPTOR_HEAP_SIZE_TIER_2);
|
||||
// 对于采样器描述符堆,需要额外检查容量是否超过最大采样器堆大小限制
|
||||
assert(!(_type == D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_TYPE_SAMPLER &&
|
||||
capacity > D3D12_MAX_SHADER_VISIBLE_SAMPLER_HEAP_SIZE));
|
||||
|
||||
// 对于DSV和RTV他们在描述符堆的内存模型中本身就是GPU不可见的
|
||||
if(_type == D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_TYPE_DSV ||
|
||||
_type == D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_TYPE_RTV)
|
||||
{
|
||||
is_shader_visible = false;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 应为这个功能将被调用多次,所以需要先释放之前的资源
|
||||
release();
|
||||
|
||||
ID3D12Device *const device {core::device()};
|
||||
assert(device);
|
||||
|
||||
D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_DESC desc{};
|
||||
desc.Flags = is_shader_visible
|
||||
? D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_FLAG_SHADER_VISIBLE
|
||||
: D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_FLAG_NONE;
|
||||
desc.NumDescriptors = capacity;
|
||||
desc.Type = _type;
|
||||
desc.NodeMask = 0;
|
||||
|
||||
HRESULT hr {S_OK};
|
||||
DXCall(hr = device->CreateDescriptorHeap(&desc, IID_PPV_ARGS(&_heap)));
|
||||
if(FAILED(hr)) return false;
|
||||
|
||||
_free_handles = std::move(std::make_unique<u32[]>(capacity));
|
||||
_capacity = capacity;
|
||||
_size = 0;
|
||||
|
||||
for(u32 i = 0; i < capacity; ++i) _free_handles[i] = i;
|
||||
DEBUG_OP(for(u32 i{0}; i<frame_buffer_count;++i) assert(_deferred_free_indices[i].empty()));
|
||||
|
||||
_descriptor_size = device->GetDescriptorHandleIncrementSize(_type);
|
||||
_cpu_start = _heap->GetCPUDescriptorHandleForHeapStart();
|
||||
_gpu_start = is_shader_visible
|
||||
? _heap->GetGPUDescriptorHandleForHeapStart()
|
||||
: D3D12_GPU_DESCRIPTOR_HANDLE{0};
|
||||
|
||||
return true;
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
void
|
||||
descriptor_heap::release()
|
||||
{
|
||||
assert(!_size);
|
||||
core::deferred_release(_heap);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 处理延迟释放
|
||||
// 注意这里的free_handles对应的是一整块连续的内存,而不是对应的描述符句柄的索引index
|
||||
// 描述符自生是记录了自己的地址(通过简单的计算可以得出偏移和索引)
|
||||
// 所以释放后,只需要指向释放出来的索引index即可,这样下次新增时即可以
|
||||
// 放在对应的空闲区域.
|
||||
// 这一切都是应为freelist和内存是一对一对应的关系
|
||||
// 延迟释放机制确保GPU完成使用后才回收描述符,避免GPU仍在访问时重用
|
||||
// 使用双缓冲/多帧缓冲机制,当前帧释放的描述符会在若干帧后安全回收
|
||||
// _free_handles作为空闲索引栈,_size指向栈顶,回收的索引压入栈中供后续分配使用
|
||||
void
|
||||
descriptor_heap::process_deferred_release(u32 frame_index)
|
||||
{
|
||||
std::lock_guard lock(_mutex);
|
||||
assert(frame_index < frame_buffer_count);
|
||||
|
||||
utl::vector<u32>& indices { _deferred_free_indices[frame_index] };
|
||||
if(!indices.empty())
|
||||
{
|
||||
for(auto index : indices)
|
||||
{
|
||||
--_size;
|
||||
_free_handles[_size] = index;
|
||||
}
|
||||
indices.clear();
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
descriptor_handle
|
||||
descriptor_heap::allocate()
|
||||
{
|
||||
std::lock_guard lock(_mutex);
|
||||
assert(_heap);
|
||||
assert(_size < _capacity);
|
||||
|
||||
const u32 index { _free_handles[_size] };
|
||||
const u32 offset { index * _descriptor_size };
|
||||
++_size;
|
||||
|
||||
descriptor_handle handle{};
|
||||
handle.cpu.ptr = _cpu_start.ptr + offset;
|
||||
if(is_shader_visible())
|
||||
{
|
||||
handle.gpu.ptr = _gpu_start.ptr + offset;
|
||||
}
|
||||
|
||||
DEBUG_OP(handle.container = this);
|
||||
DEBUG_OP(handle.index = index);
|
||||
return handle;
|
||||
}
|
||||
void
|
||||
descriptor_heap::free(descriptor_handle handle)
|
||||
{
|
||||
if(!handle.is_valid()) return;
|
||||
std::lock_guard lock(_mutex);
|
||||
assert(_heap && _size);
|
||||
assert(handle.container == this);
|
||||
assert(handle.cpu.ptr >= _cpu_start.ptr);
|
||||
assert((handle.cpu.ptr - _cpu_start.ptr) % _descriptor_size == 0);
|
||||
assert(handle.index < _capacity);
|
||||
const u32 index{ (u32)(handle.cpu.ptr - _cpu_start.ptr) / _descriptor_size };
|
||||
assert(handle.index == index);
|
||||
|
||||
const u32 frame_index{ core::current_frame_index() };
|
||||
_deferred_free_indices[frame_index].push_back(index);
|
||||
core::set_deferred_release_flag();
|
||||
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 ////////////
|
||||
d3d12_render_texture::d3d12_render_texture(d3d12_texture_init_info info)
|
||||
: _texture(info)
|
||||
{
|
||||
assert(info.desc);
|
||||
_mip_count = resource()->GetDesc().MipLevels;
|
||||
assert(_mip_count && _mip_count <= d3d12_texture::max_mips);
|
||||
|
||||
descriptor_heap& rtv_heap {core::rtv_heap()};
|
||||
D3D12_RENDER_TARGET_VIEW_DESC desc{};
|
||||
desc.Format = info.desc->Format;
|
||||
desc.ViewDimension = D3D12_RTV_DIMENSION_TEXTURE2D;
|
||||
desc.Texture2D.MipSlice = 0;
|
||||
|
||||
auto *const device {core::device()};
|
||||
assert(device);
|
||||
for(u32 i{0}; i<_mip_count;++i)
|
||||
{
|
||||
_rtv[i] = rtv_heap.allocate();
|
||||
device->CreateRenderTargetView(resource(), &desc, _rtv[i].cpu);
|
||||
++desc.Texture2D.MipSlice;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void
|
||||
d3d12_render_texture::release()
|
||||
{
|
||||
for(u32 i{0}; i<_mip_count;++i) core::srv_heap().free(_rtv[i]);
|
||||
_texture.release();
|
||||
_mip_count = 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
//////////// D3D12 DEPTH TEXTURE ////////////
|
||||
d3d12_depth_buffer::d3d12_depth_buffer(d3d12_texture_init_info info)
|
||||
: _texture(info)
|
||||
{
|
||||
assert(info.desc);
|
||||
const DXGI_FORMAT dsv_format {info.desc->Format};
|
||||
|
||||
D3D12_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC srv_desc{};
|
||||
if(info.desc->Format == DXGI_FORMAT_D32_FLOAT)
|
||||
{
|
||||
info.desc->Format = DXGI_FORMAT_R32_TYPELESS;
|
||||
srv_desc.Format = DXGI_FORMAT_R32_FLOAT;
|
||||
}
|
||||
|
||||
srv_desc.Shader4ComponentMapping = D3D12_DEFAULT_SHADER_4_COMPONENT_MAPPING;
|
||||
srv_desc.ViewDimension = D3D12_SRV_DIMENSION_TEXTURE2D;
|
||||
srv_desc.Texture2D.MipLevels = 1;
|
||||
srv_desc.Texture2D.MostDetailedMip = 0;
|
||||
srv_desc.Texture2D.PlaneSlice = 0;
|
||||
srv_desc.Texture2D.ResourceMinLODClamp = 0.f;
|
||||
|
||||
assert(!info.srv_desc && !info.resource);
|
||||
info.srv_desc = &srv_desc;
|
||||
_texture = d3d12_texture(info);
|
||||
|
||||
D3D12_DEPTH_STENCIL_VIEW_DESC dsv_desc{};
|
||||
dsv_desc.ViewDimension = D3D12_DSV_DIMENSION_TEXTURE2D;
|
||||
dsv_desc.Flags = D3D12_DSV_FLAG_NONE;
|
||||
dsv_desc.Format = dsv_format;
|
||||
dsv_desc.Texture2D.MipSlice = 0;
|
||||
|
||||
_dsv = core::dsv_heap().allocate();
|
||||
auto *const device {core::device()};
|
||||
assert(device);
|
||||
device->CreateDepthStencilView(resource(), &dsv_desc, _dsv.cpu);
|
||||
|
||||
|
||||
}
|
||||
void
|
||||
d3d12_depth_buffer::release()
|
||||
{
|
||||
core::dsv_heap().free(_dsv);
|
||||
_texture.release();
|
||||
_dsv = {};
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
} //XEngine::graphics::d3d12
|
||||
561
Engine/Graphics/Direct3D12/D3D12Resources.h
Normal file
561
Engine/Graphics/Direct3D12/D3D12Resources.h
Normal file
@@ -0,0 +1,561 @@
|
||||
#pragma once
|
||||
#include "D3D12CommonHeader.h"
|
||||
|
||||
namespace XEngine::graphics::d3d12 {
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 前向声明,用于友元类关系
|
||||
*/
|
||||
class descriptor_heap;
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @struct descriptor_handle
|
||||
* @brief 封装 CPU 和 GPU 描述符句柄的包装结构体
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 该结构体为 D3D12 中的描述符句柄管理提供统一接口。
|
||||
* 描述符句柄表示描述符堆中特定描述符的指针。
|
||||
*
|
||||
* - **CPU 句柄**:CPU 用于创建和修改描述符视图(SRV、UAV、CBV、RTV、DSV)
|
||||
* - **GPU 句柄**:GPU 在着色器执行期间访问描述符(仅着色器可见)
|
||||
*
|
||||
* @note
|
||||
* - CPU 句柄在分配后始终有效
|
||||
* - GPU 句柄仅在从着色器可见的描述符堆分配时有效
|
||||
* - DEBUG 模式下存储额外的跟踪信息用于验证和调试
|
||||
*
|
||||
* @see descriptor_heap
|
||||
* @see D3D12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE
|
||||
* @see D3D12_GPU_DESCRIPTOR_HANDLE
|
||||
*
|
||||
* @example
|
||||
* @code
|
||||
* descriptor_handle handle = heap.allocate();
|
||||
* if (handle.is_valid()) {
|
||||
* device->CreateShaderResourceView(texture, &srvDesc, handle.cpu);
|
||||
* if (handle.is_shader_visible()) {
|
||||
* cmdList->SetGraphicsRootDescriptorTable(0, handle.gpu);
|
||||
* }
|
||||
* }
|
||||
* @endcode
|
||||
*/
|
||||
struct descriptor_handle
|
||||
{
|
||||
/**
|
||||
* @brief CPU 端描述符句柄
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 用于 CPU 端操作,如创建视图(CreateShaderResourceView、
|
||||
* CreateUnorderedAccessView、CreateRenderTargetView 等)。
|
||||
* 从任何类型的描述符堆成功分配后,此句柄始终有效。
|
||||
*/
|
||||
D3D12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE cpu{};
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief GPU 端描述符句柄
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 用于通过根描述符表将描述符绑定到图形管线。
|
||||
* 仅当从着色器可见的描述符堆分配时有效
|
||||
* (CBV_SRV_UAV 或 SAMPLER 类型,带有 D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_FLAG_SHADER_VISIBLE)。
|
||||
*
|
||||
* @note 值为 0 表示此句柄不是着色器可见的
|
||||
*/
|
||||
D3D12_GPU_DESCRIPTOR_HANDLE gpu{};
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 检查此句柄是否指向有效的描述符
|
||||
*
|
||||
* @return 如果 CPU 句柄非空则返回 true,否则返回 false
|
||||
*
|
||||
* @note 有效句柄不保证底层描述符已正确初始化
|
||||
*/
|
||||
constexpr bool is_valid() const { return cpu.ptr != 0; }
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 检查此句柄是否可从 GPU 着色器访问
|
||||
*
|
||||
* @return 如果 GPU 句柄非空(着色器可见)则返回 true,否则返回 false
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 着色器可见句柄可通过 SetGraphicsRootDescriptorTable 或
|
||||
* SetComputeRootDescriptorTable 绑定到管线。非着色器可见句柄(RTV、DSV)
|
||||
* 只能通过 OMSetRenderTargets 或类似方法绑定。
|
||||
*/
|
||||
constexpr bool is_shader_visible() const { return gpu.ptr != 0; }
|
||||
|
||||
#ifdef _DEBUG
|
||||
private:
|
||||
/**
|
||||
* @brief 指向所属描述符堆的指针(仅 DEBUG 模式)
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 用于验证以确保句柄被释放到正确的堆。
|
||||
* 此指针在分配时设置,在释放操作时验证。
|
||||
*/
|
||||
friend class descriptor_heap;
|
||||
descriptor_heap* container{nullptr};
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 描述符堆内的索引(仅 DEBUG 模式)
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 存储此描述符在其所属堆中的逻辑索引。
|
||||
* 用于调试和验证目的,跟踪描述符分配情况。
|
||||
*/
|
||||
u32 index{u32_invalid_id};
|
||||
#endif
|
||||
};
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @class descriptor_heap
|
||||
* @brief 管理 D3D12 描述符堆的分配、释放和生命周期
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 该类为 D3D12 描述符堆提供高级抽象,实现:
|
||||
*
|
||||
* - **池化分配**:基于空闲列表管理,实现 O(1) 分配/释放
|
||||
* - **线程安全**:互斥锁保护操作,支持多线程资源创建
|
||||
* - **延迟释放**:帧感知的资源生命周期管理,防止 GPU 危险
|
||||
* - **类型安全**:通过构造函数参数实现编译时类型绑定
|
||||
*
|
||||
* ## 描述符堆类型
|
||||
*
|
||||
* | 类型 | 着色器可见 | 典型用途 |
|
||||
* |------|------------|----------|
|
||||
* | CBV_SRV_UAV | 可选 | 常量缓冲区、纹理、UAV |
|
||||
* | SAMPLER | 可选 | 纹理采样器 |
|
||||
* | RTV | 否 | 渲染目标视图 |
|
||||
* | DSV | 否 | 深度模板视图 |
|
||||
*
|
||||
* ## 内存模型
|
||||
*
|
||||
* - **着色器可见堆**:分配在 GPU 可见内存(显存或映射到 GPU 的系统内存)
|
||||
* - **非着色器可见堆**:仅分配在系统内存(CPU 可访问)
|
||||
*
|
||||
* ## 线程安全
|
||||
*
|
||||
* 所有公有方法都是线程安全的。多个线程可以同时从同一个堆分配和释放描述符。
|
||||
* 内部互斥锁确保操作的原子性。
|
||||
*
|
||||
* ## 延迟释放机制
|
||||
*
|
||||
* 当描述符被释放时,不会立即返回到空闲池。而是放入帧索引的延迟释放队列。
|
||||
* 当对应帧在 GPU 上完成后,调用 process_deferred_release() 时,描述符才会
|
||||
* 返回到空闲池,确保不会发生 GPU-GPU 或 CPU-GPU 危险。
|
||||
*
|
||||
* @see descriptor_handle
|
||||
* @see D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_TYPE
|
||||
* @see ID3D12DescriptorHeap
|
||||
*
|
||||
* @example
|
||||
* @code
|
||||
* // 创建一个包含 1024 个描述符的着色器可见 CBV/SRV/UAV 堆
|
||||
* descriptor_heap cbv_srv_heap{D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_TYPE_CBV_SRV_UAV};
|
||||
* cbv_srv_heap.initialize(1024, true);
|
||||
*
|
||||
* // 分配描述符
|
||||
* descriptor_handle tex_handle = cbv_srv_heap.allocate();
|
||||
* device->CreateShaderResourceView(texture, &srvDesc, tex_handle.cpu);
|
||||
*
|
||||
* // 绑定到管线
|
||||
* ID3D12DescriptorHeap* heaps[] = {cbv_srv_heap.heap()};
|
||||
* cmdList->SetDescriptorHeaps(1, heaps);
|
||||
* cmdList->SetGraphicsRootDescriptorTable(0, tex_handle.gpu);
|
||||
*
|
||||
* // 不再需要时释放(延迟到帧完成)
|
||||
* cbv_srv_heap.free(tex_handle);
|
||||
* @endcode
|
||||
*/
|
||||
class descriptor_heap
|
||||
{
|
||||
public:
|
||||
/**
|
||||
* @brief 构造指定类型的描述符堆
|
||||
*
|
||||
* @param type D3D12 描述符堆类型(CBV_SRV_UAV、SAMPLER、RTV 或 DSV)
|
||||
*
|
||||
* @note 此构造函数不分配任何资源。调用 initialize() 创建堆
|
||||
*/
|
||||
explicit descriptor_heap(const D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_TYPE type) : _type(type) {}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 禁用拷贝构造以防止资源重复
|
||||
*/
|
||||
DISABLE_COPY_AND_MOVE(descriptor_heap);
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 析构函数,断言所有资源已释放
|
||||
*
|
||||
* @note 堆必须在析构前通过 release() 显式释放
|
||||
*/
|
||||
~descriptor_heap() { assert(!_heap); }
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 初始化具有指定容量的描述符堆
|
||||
*
|
||||
* @param capacity 此堆可容纳的最大描述符数量
|
||||
* @param is_shader_visible 堆是否应着色器可见
|
||||
*
|
||||
* @return 初始化成功返回 true,否则返回 false
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* - 对于 RTV/DSV 堆,is_shader_visible 强制为 false(设计上 GPU 不可访问)
|
||||
* - 容量不得超过 D3D12_MAX_SHADER_VISIBLE_DESCRIPTOR_HEAP_SIZE_TIER_2
|
||||
* - 对于采样器堆,容量不得超过 D3D12_MAX_SHADER_VISIBLE_SAMPLER_HEAP_SIZE
|
||||
*
|
||||
* @pre 堆必须未初始化(如需重新初始化,先调用 release())
|
||||
* @post 堆已准备好进行 allocate() 调用
|
||||
*/
|
||||
bool initialize(u32 capacity, bool is_shader_visible);
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 处理特定帧的延迟释放
|
||||
*
|
||||
* @param frame_index 应处理其延迟释放的帧索引
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 此方法应在新帧开始时调用,确认 GPU 已完成对应帧的处理。
|
||||
* 它将该帧期间释放的所有描述符返回到空闲池。
|
||||
*
|
||||
* @pre GPU 必须已完成指定帧(通过 Fence 同步确认)
|
||||
*/
|
||||
void process_deferred_release(u32 frame_index);
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 释放此堆持有的所有资源
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* - 通过 flush() 等待所有帧完成
|
||||
* - 释放底层 ID3D12DescriptorHeap
|
||||
* - 清除所有内部跟踪结构
|
||||
*
|
||||
* @post 堆处于未初始化状态,可重新初始化
|
||||
*/
|
||||
void release();
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 从堆中分配描述符
|
||||
*
|
||||
* @return 指向已分配描述符的 descriptor_handle
|
||||
*
|
||||
* @throws 如果堆已满或未初始化则触发断言失败
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* - 线程安全:使用互斥锁保护内部状态
|
||||
* - O(1) 复杂度:从空闲列表弹出
|
||||
* - 返回的句柄包含 CPU 和 GPU(如果着色器可见)地址
|
||||
*
|
||||
* @pre 堆必须已初始化且有可用容量
|
||||
* @note 标记 [[nodiscard]] 以防止意外丢弃句柄
|
||||
*/
|
||||
[[nodiscard]] descriptor_handle allocate();
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 释放描述符,将其放入延迟释放队列
|
||||
*
|
||||
* @param handle 要释放的描述符句柄
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* - 线程安全:使用互斥锁保护内部状态
|
||||
* - 描述符不会立即可重用
|
||||
* - 在 GPU 完成当前帧后调用 process_deferred_release() 时,
|
||||
* 描述符才会返回到空闲池
|
||||
* - 无效句柄会被安全忽略
|
||||
*
|
||||
* @note DEBUG 模式下验证句柄属于此堆
|
||||
*/
|
||||
void free(descriptor_handle handle);
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 返回 D3D12 描述符堆类型
|
||||
* @return 此堆的类型(CBV_SRV_UAV、SAMPLER、RTV 或 DSV)
|
||||
*/
|
||||
constexpr D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_TYPE type() const { return _type; }
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 返回堆中第一个描述符的 CPU 句柄
|
||||
* @return 起始 CPU 描述符句柄
|
||||
*/
|
||||
constexpr D3D12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE cpu_start() const { return _cpu_start; }
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 返回堆中第一个描述符的 GPU 句柄
|
||||
* @return 起始 GPU 描述符句柄,如果非着色器可见则为 {0}
|
||||
*/
|
||||
constexpr D3D12_GPU_DESCRIPTOR_HANDLE gpu_start() const { return _gpu_start; }
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 返回底层 D3D12 描述符堆接口
|
||||
* @return 指向 ID3D12DescriptorHeap 的指针,如果未初始化则为 nullptr
|
||||
*/
|
||||
constexpr ID3D12DescriptorHeap* const heap() const { return _heap; }
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 返回此堆可容纳的最大描述符数量
|
||||
* @return 堆的总容量
|
||||
*/
|
||||
constexpr u32 capacity() const { return _capacity; }
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 返回当前已分配的描述符数量
|
||||
* @return 已分配描述符计数(不包括延迟释放的)
|
||||
*/
|
||||
constexpr u32 size() const { return _size; }
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 返回单个描述符的字节大小
|
||||
* @return 描述符大小,因堆类型和硬件而异
|
||||
*/
|
||||
constexpr u32 descriptor_size() const { return _descriptor_size; }
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 检查此堆是否着色器可见
|
||||
* @return 如果 GPU 句柄有效则返回 true,否则返回 false
|
||||
*/
|
||||
constexpr bool is_shader_visible() const { return _gpu_start.ptr != 0; }
|
||||
|
||||
private:
|
||||
/**
|
||||
* @brief 底层 D3D12 描述符堆接口
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 内存位置取决于着色器可见性:
|
||||
* - 着色器可见:分配在 GPU 可访问内存(显存或映射到 GPU 的系统内存)
|
||||
* - 非着色器可见:仅分配在系统内存
|
||||
*/
|
||||
ID3D12DescriptorHeap* _heap{nullptr};
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 堆中第一个描述符的 CPU 句柄
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 用作计算单个描述符 CPU 句柄的基地址。
|
||||
* initialize() 成功调用后立即有效。
|
||||
*/
|
||||
D3D12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE _cpu_start{};
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 堆中第一个描述符的 GPU 句柄
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 仅对着色器可见堆有效。用作计算可通过根描述符表绑定到管线的
|
||||
* GPU 句柄的基地址。值为 {0} 表示非着色器可见堆。
|
||||
*/
|
||||
D3D12_GPU_DESCRIPTOR_HANDLE _gpu_start{};
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 存储可用描述符索引的空闲列表
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 实现为预分配数组,实现 O(1) 分配/释放。
|
||||
* 初始填充所有索引 [0, capacity-1]。
|
||||
* 分配描述符时,从前面消耗索引。
|
||||
* 释放描述符后(延迟处理完成),索引返回。
|
||||
*/
|
||||
std::unique_ptr<u32[]> _free_handles{};
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 每帧的延迟释放队列
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 当调用 free() 时,描述符索引放入当前帧的队列。
|
||||
* 只有在该帧 GPU 完成后调用 process_deferred_release() 时,
|
||||
* 索引才会返回到 _free_handles。
|
||||
*
|
||||
* 这防止了 GPU 危险:当描述符可能仍被 GPU 使用时被新资源重用。
|
||||
*
|
||||
* 数组大小为 frame_buffer_count(通常为 3,三重缓冲)。
|
||||
*/
|
||||
utl::vector<u32> _deferred_free_indices[frame_buffer_count]{};
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 用于线程安全访问内部状态的互斥锁
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 保护所有可变状态:_size、_free_handles 和 _deferred_free_indices。
|
||||
* 必需,因为资源创建/销毁可能发生在多个线程上。
|
||||
*/
|
||||
std::mutex _mutex{};
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 此堆可容纳的最大描述符数量
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 在 initialize() 时设置,此后不可变。
|
||||
* 用于边界检查和空闲列表初始化。
|
||||
*/
|
||||
u32 _capacity{0};
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 当前已分配的描述符数量
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 表示从 _free_handles 消耗的索引数量。
|
||||
* 不包括延迟释放队列中的描述符。
|
||||
*/
|
||||
u32 _size{0};
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 单个描述符的字节大小
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 从 ID3D12Device::GetDescriptorHandleIncrementSize() 获取。
|
||||
* 因堆类型和硬件而异。用于句柄偏移计算。
|
||||
*/
|
||||
u32 _descriptor_size{0};
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief D3D12 描述符堆类型
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 构造时设置,不可变。决定:
|
||||
* - 可创建的视图类型(SRV、UAV、RTV 等)
|
||||
* - 是否支持着色器可见性
|
||||
* - 允许的最大容量
|
||||
*/
|
||||
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);
|
||||
~d3d12_texture() { release(); }
|
||||
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;
|
||||
};
|
||||
|
||||
class d3d12_render_texture
|
||||
{
|
||||
public:
|
||||
d3d12_render_texture() = default;
|
||||
explicit d3d12_render_texture(d3d12_texture_init_info info);
|
||||
DISABLE_COPY(d3d12_render_texture);
|
||||
~d3d12_render_texture() { release(); }
|
||||
constexpr d3d12_render_texture(d3d12_render_texture&& o)
|
||||
: _texture{std::move(o._texture)}, _mip_count{o._mip_count}
|
||||
{
|
||||
for(u32 i = 0; i < o._mip_count; ++i) _rtv[i] = o._rtv[i];
|
||||
o.reset();
|
||||
}
|
||||
|
||||
constexpr d3d12_render_texture& operator=(d3d12_render_texture&& o)
|
||||
{
|
||||
assert(this != &o);
|
||||
if(this != &o)
|
||||
{
|
||||
reset();
|
||||
move(o);
|
||||
}
|
||||
return *this;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void release();
|
||||
constexpr u32 mip_count() const { return _mip_count; }
|
||||
constexpr D3D12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE rtv(u32 mip) const { assert(mip < _mip_count); return _rtv[mip].cpu; }
|
||||
constexpr descriptor_handle srv() const { return _texture.srv(); }
|
||||
constexpr ID3D12Resource *const resource() const { return _texture.resource(); }
|
||||
private:
|
||||
constexpr void move(d3d12_render_texture& o)
|
||||
{
|
||||
_texture = std::move(o._texture);
|
||||
for(u32 i = 0; i < o._mip_count; ++i) _rtv[i] = o._rtv[i];
|
||||
o.reset();
|
||||
}
|
||||
|
||||
constexpr void reset()
|
||||
{
|
||||
for(u32 i = 0; i < _mip_count; ++i) _rtv[i] = {};
|
||||
_mip_count = 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
d3d12_texture _texture{};
|
||||
descriptor_handle _rtv[d3d12_texture::max_mips]{};
|
||||
u32 _mip_count{0};
|
||||
};
|
||||
|
||||
class d3d12_depth_buffer
|
||||
{
|
||||
public :
|
||||
d3d12_depth_buffer() = default;
|
||||
explicit d3d12_depth_buffer(d3d12_texture_init_info info);
|
||||
DISABLE_COPY(d3d12_depth_buffer);
|
||||
~d3d12_depth_buffer() { release(); }
|
||||
constexpr d3d12_depth_buffer(d3d12_depth_buffer&& o)
|
||||
: _texture{std::move(o._texture)}, _dsv(o._dsv)
|
||||
{
|
||||
o._dsv = {};
|
||||
}
|
||||
constexpr d3d12_depth_buffer& operator=(d3d12_depth_buffer&& o)
|
||||
{
|
||||
assert(this != &o);
|
||||
if(this != &o)
|
||||
{
|
||||
_texture = std::move(o._texture);
|
||||
_dsv = o._dsv;
|
||||
o._dsv = {};
|
||||
}
|
||||
return *this;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void release();
|
||||
constexpr D3D12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE dsv() const { return _dsv.cpu; }
|
||||
constexpr descriptor_handle srv() const { return _texture.srv(); }
|
||||
constexpr ID3D12Resource *const resource() const { return _texture.resource(); }
|
||||
private:
|
||||
d3d12_texture _texture{};
|
||||
descriptor_handle _dsv{};
|
||||
};
|
||||
|
||||
} // namespace XEngine::graphics::d3d12
|
||||
138
Engine/Graphics/Direct3D12/D3D12Surface.cpp
Normal file
138
Engine/Graphics/Direct3D12/D3D12Surface.cpp
Normal file
@@ -0,0 +1,138 @@
|
||||
#include "D3D12Surface.h"
|
||||
#include "D3D12Core.h"
|
||||
|
||||
|
||||
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;
|
||||
}
|
||||
} // anonymous namespace
|
||||
|
||||
void
|
||||
d3d12_surface::create_swap_chain(IDXGIFactory7* factory, ID3D12CommandQueue* cmd_queue, DXGI_FORMAT format)
|
||||
{
|
||||
assert(factory && cmd_queue);
|
||||
|
||||
// 应为可以多次调用,所以需要先释放旧的 swap chain
|
||||
release();
|
||||
|
||||
if (SUCCEEDED(factory->CheckFeatureSupport(DXGI_FEATURE_PRESENT_ALLOW_TEARING, &_allow_tearing, sizeof(u32))) && _allow_tearing)
|
||||
{
|
||||
_present_flags = DXGI_PRESENT_ALLOW_TEARING;
|
||||
}
|
||||
|
||||
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)
|
||||
|
||||
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);
|
||||
|
||||
_current_bb_index = _swap_chain->GetCurrentBackBufferIndex();
|
||||
|
||||
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, _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 < 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);
|
||||
|
||||
|
||||
_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 };
|
||||
}
|
||||
|
||||
void
|
||||
d3d12_surface::release()
|
||||
{
|
||||
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);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void
|
||||
d3d12_surface::resize()
|
||||
{
|
||||
}
|
||||
|
||||
u32
|
||||
d3d12_surface::width()
|
||||
{
|
||||
return _window.width();
|
||||
}
|
||||
|
||||
u32
|
||||
d3d12_surface::height()
|
||||
{
|
||||
return _window.height();
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
} // namespace XEngine::graphics::d3d12
|
||||
303
Engine/Graphics/Direct3D12/D3D12Surface.h
Normal file
303
Engine/Graphics/Direct3D12/D3D12Surface.h
Normal file
@@ -0,0 +1,303 @@
|
||||
#pragma once
|
||||
#include "D3D12CommonHeader.h"
|
||||
#include "D3D12Resources.h"
|
||||
|
||||
namespace XEngine::graphics::d3d12 {
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @class d3d12_surface
|
||||
* @brief 管理 D3D12 交换链和渲染目标的表面类
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 该类封装了 Direct3D 12 的交换链(Swap Chain)和后台缓冲区管理,
|
||||
* 提供渲染表面的完整生命周期管理。
|
||||
*
|
||||
* ## 核心职责
|
||||
*
|
||||
* - **交换链管理**:创建和管理 IDXGISwapChain4,处理前后缓冲区交换
|
||||
* - **渲染目标管理**:为每个后台缓冲区创建和维护渲染目标视图(RTV)
|
||||
* - **视口和裁剪矩形**:管理渲染区域的视口和裁剪设置
|
||||
* - **窗口关联**:与平台窗口绑定,处理窗口大小调整
|
||||
*
|
||||
* ## 多缓冲机制
|
||||
*
|
||||
* 使用 `frame_buffer_count`(通常为 3)个后台缓冲区实现三重缓冲:
|
||||
* - 减少画面撕裂
|
||||
* - 提高 CPU-GPU 并行性
|
||||
* - 平滑帧率波动
|
||||
*
|
||||
* ## 生命周期
|
||||
*
|
||||
* @code
|
||||
* d3d12_surface surface(window);
|
||||
* surface.create_swap_chain(factory, cmd_queue, DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM);
|
||||
*
|
||||
* // 渲染循环
|
||||
* surface.present(); // 呈现当前帧
|
||||
* surface.resize(); // 窗口大小改变时调用
|
||||
*
|
||||
* // 自动析构时释放资源
|
||||
* @endcode
|
||||
*
|
||||
* @see IDXGISwapChain4
|
||||
* @see ID3D12Resource
|
||||
* @see descriptor_handle
|
||||
*/
|
||||
class d3d12_surface
|
||||
{
|
||||
public:
|
||||
/**
|
||||
* @brief 构造函数,绑定到指定窗口
|
||||
*
|
||||
* @param window 平台窗口对象
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 仅保存窗口引用,不创建交换链。
|
||||
* 必须随后调用 create_swap_chain() 完成初始化。
|
||||
*
|
||||
* @pre window.handle() 必须返回有效的窗口句柄
|
||||
*/
|
||||
explicit d3d12_surface(platform::window window)
|
||||
:_window(window)
|
||||
{
|
||||
assert(window.handle());
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 析构函数,自动释放所有资源
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 调用 release() 清理交换链和渲染目标资源。
|
||||
*/
|
||||
~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
|
||||
*
|
||||
* @param factory DXGI 工厂对象,用于创建交换链
|
||||
* @param cmd_queue 命令队列,交换链将与此队列同步
|
||||
* @param format 后台缓冲区的像素格式(如 DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM)
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 执行以下操作:
|
||||
* 1. 创建 IDXGISwapChain4 对象
|
||||
* 2. 获取所有后台缓冲区资源
|
||||
* 3. 为每个后台缓冲区创建 RTV
|
||||
* 4. 初始化视口和裁剪矩形
|
||||
*
|
||||
* @pre factory 和 cmd_queue 必须有效
|
||||
* @pre 尚未创建交换链(或已调用 release())
|
||||
*/
|
||||
void create_swap_chain(IDXGIFactory7* factory, ID3D12CommandQueue* cmd_queue, DXGI_FORMAT format);
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 呈现当前渲染帧
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 调用 IDXGISwapChain::Present() 将当前后台缓冲区内容显示到屏幕。
|
||||
* 呈现后,后台缓冲区索引自动递增(轮转)。
|
||||
*
|
||||
* @note 使用 DXGI_SWAP_EFFECT_FLIP_DISCARD 模式时,
|
||||
* 呈现后当前后台缓冲区内容不再有效
|
||||
*/
|
||||
void present() const;
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 调整交换链大小以匹配窗口
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 当窗口大小改变时调用此方法:
|
||||
* 1. 释放旧的渲染目标资源
|
||||
* 2. 调整交换链缓冲区大小
|
||||
* 3. 重新创建渲染目标视图
|
||||
* 4. 更新视口和裁剪矩形
|
||||
*
|
||||
* @note 必须在 GPU 完成使用当前资源后调用
|
||||
*/
|
||||
void resize();
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 获取渲染表面宽度
|
||||
* @return 宽度(像素)
|
||||
*/
|
||||
u32 width();
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 获取渲染表面高度
|
||||
* @return 高度(像素)
|
||||
*/
|
||||
u32 height();
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 获取当前后台缓冲区资源
|
||||
* @return 指向 ID3D12Resource 的指针
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 返回当前帧应渲染到的后台缓冲区。
|
||||
* 索引由 _current_bb_index 指定,每次 present() 后更新。
|
||||
*/
|
||||
constexpr ID3D12Resource *const back_buffer() const {return _render_target_data[_current_bb_index].resource;}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 获取当前后台缓冲区的渲染目标视图句柄
|
||||
* @return RTV 描述符句柄
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 用于 OMSetRenderTargets() 绑定渲染目标。
|
||||
*/
|
||||
constexpr descriptor_handle rtv() const {return _render_target_data[_current_bb_index].rtv;}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 获取视口描述
|
||||
* @return D3D12_VIEWPORT 常量引用
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 用于 RSSetViewports() 设置光栅化视口。
|
||||
*/
|
||||
constexpr const D3D12_VIEWPORT& viewport() const {return _viewport;}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 获取裁剪矩形描述
|
||||
* @return D3D12_RECT 常量引用
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 用于 RSSetScissorRects() 设置裁剪区域。
|
||||
* 裁剪区域外的像素将被丢弃。
|
||||
*/
|
||||
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
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 释放交换链和所有后台缓冲区资源。
|
||||
* 使用延迟释放机制确保 GPU 安全。
|
||||
*/
|
||||
void release();
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 完成资源创建的最终设置
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 在创建或调整大小后调用,设置视口和裁剪矩形。
|
||||
*/
|
||||
void finalize();
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @struct render_target_data
|
||||
* @brief 单个后台缓冲区的渲染目标数据
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 每个后台缓冲区对应一个此结构体,存储:
|
||||
* - 资源指针:实际的缓冲区纹理资源
|
||||
* - RTV 句柄:用于绑定到渲染管线
|
||||
*/
|
||||
struct render_target_data
|
||||
{
|
||||
ID3D12Resource* resource{nullptr}; ///< 后台缓冲区资源
|
||||
descriptor_handle rtv{}; ///< 渲染目标视图描述符句柄
|
||||
};
|
||||
|
||||
IDXGISwapChain4* _swap_chain{nullptr}; ///< DXGI 交换链对象
|
||||
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
|
||||
};
|
||||
|
||||
}
|
||||
@@ -1,5 +1,6 @@
|
||||
#pragma once
|
||||
#pragma once
|
||||
#include "CommonHeader.h"
|
||||
#include "Platform/Window.h"
|
||||
#include "Renderer.h"
|
||||
|
||||
namespace XEngine::graphics{
|
||||
@@ -10,6 +11,15 @@ namespace XEngine::graphics{
|
||||
struct platform_interface{
|
||||
bool(*initialize)(void);
|
||||
void(*shutdown)(void);
|
||||
|
||||
struct {
|
||||
surface(*create)(platform::window);
|
||||
void(*remove)(surface_id);
|
||||
void(*resize)(surface_id, u32, u32);
|
||||
u32(*width)(surface_id);
|
||||
u32(*height)(surface_id);
|
||||
void(*render)(surface_id);
|
||||
} surface;
|
||||
};
|
||||
}// namespace XEngine::graphics
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -39,13 +39,57 @@ set_platform_interface(graphics_platform platform)
|
||||
* @param platform 图形渲染平台类型
|
||||
* @return true 如果初始化成功,否则返回 false
|
||||
*/
|
||||
bool initialize(graphics_platform platform)
|
||||
bool
|
||||
initialize(graphics_platform platform)
|
||||
{
|
||||
return set_platform_interface(platform) && gfx.initialize();
|
||||
}
|
||||
|
||||
void shutdown()
|
||||
void
|
||||
shutdown()
|
||||
{
|
||||
gfx.shutdown();
|
||||
}
|
||||
|
||||
surface
|
||||
create_surface(platform::window window)
|
||||
{
|
||||
return gfx.surface.create(window);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void
|
||||
remove_surface(surface_id id)
|
||||
{
|
||||
assert(id::is_valid(id));
|
||||
gfx.surface.remove(id);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void
|
||||
surface::resize(u32 width, u32 height) const
|
||||
{
|
||||
assert(is_valid());
|
||||
gfx.surface.resize(_id, width, height);
|
||||
}
|
||||
|
||||
u32
|
||||
surface::width() const
|
||||
{
|
||||
assert(is_valid());
|
||||
return gfx.surface.width(_id);
|
||||
}
|
||||
|
||||
u32
|
||||
surface::height() const
|
||||
{
|
||||
assert(is_valid());
|
||||
return gfx.surface.height(_id);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void
|
||||
surface::render() const
|
||||
{
|
||||
assert(is_valid());
|
||||
gfx.surface.render(_id);
|
||||
}
|
||||
|
||||
}// namespace XEngine::graphics
|
||||
|
||||
@@ -1,16 +1,60 @@
|
||||
#pragma once
|
||||
#include "CommonHeader.h"
|
||||
#include "..\Platform\Window.h"
|
||||
#pragma once
|
||||
#include "Platform/Window.h"
|
||||
|
||||
|
||||
namespace XEngine::graphics {
|
||||
|
||||
DEFINE_TYPED_ID(surface_id);
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 表面类
|
||||
* @details 定义了渲染表面的属性与操作
|
||||
*/
|
||||
class surface
|
||||
{
|
||||
public:
|
||||
/**
|
||||
* @brief 由表面 ID 构造句柄。
|
||||
* @param id 表面 ID。
|
||||
*/
|
||||
constexpr explicit surface(surface_id id) : _id{ id } {}
|
||||
/**
|
||||
* @brief 构造无效表面句柄。
|
||||
*/
|
||||
constexpr surface() = default;
|
||||
/**
|
||||
* @brief 获取表面 ID。
|
||||
* @return 表面 ID。
|
||||
*/
|
||||
constexpr surface_id get_id() const { return _id; }
|
||||
/**
|
||||
* @brief 判断表面句柄是否有效。
|
||||
* @return 有效返回 true。
|
||||
*/
|
||||
constexpr bool is_valid() const { return id::is_valid(_id); }
|
||||
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 调整表面大小。
|
||||
* @param width 目标宽度。
|
||||
* @param height 目标高度。
|
||||
*/
|
||||
void resize(u32 width, u32 height) const;
|
||||
/**
|
||||
* @brief 获取表面宽度。
|
||||
* @return 宽度像素值。
|
||||
*/
|
||||
u32 width() const;
|
||||
/**
|
||||
* @brief 获取表面高度。
|
||||
* @return 高度像素值。
|
||||
*/
|
||||
u32 height() const;
|
||||
|
||||
void render() const;
|
||||
|
||||
private:
|
||||
surface_id _id{ id::invalid_id };
|
||||
};
|
||||
|
||||
/**
|
||||
@@ -47,4 +91,17 @@ bool initialize(graphics_platform platform);
|
||||
*/
|
||||
void shutdown();
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 创建渲染表面
|
||||
* @details window 渲染表面的窗口
|
||||
* @return 渲染表面对象柄
|
||||
*/
|
||||
surface create_surface(platform::window window);
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 移除渲染表面
|
||||
* @details id 渲染表面的 ID
|
||||
*/
|
||||
void remove_surface(surface_id id);
|
||||
|
||||
}
|
||||
@@ -1,11 +1,97 @@
|
||||
/**
|
||||
* @file FreeList.h
|
||||
* @brief 带复用槽位的稀疏对象容器模板。
|
||||
* @brief 带槽位复用机制的稀疏对象容器模板
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* free_list 维护“已使用槽位 + 空闲链”结构,支持:
|
||||
* - O(1) 近似开销的新增与删除;
|
||||
* - 删除后槽位复用,降低频繁分配释放成本;
|
||||
* - 以索引作为外部句柄,与 id 系统协同使用。
|
||||
* free_list 是一种特殊的容器,维护"已使用槽位 + 空闲链表"结构,
|
||||
* 特别适合需要频繁增删元素且使用索引作为外部句柄的场景。
|
||||
*
|
||||
* ## 核心特性
|
||||
*
|
||||
* - **O(1) 增删操作**:新增和删除操作近似常数时间复杂度
|
||||
* - **槽位复用**:删除后的槽位会被回收并重新利用,避免频繁内存分配
|
||||
* - **索引句柄**:使用 u32 索引作为外部句柄,与 id 系统完美配合
|
||||
* - **内存紧凑**:底层使用连续内存,缓存友好
|
||||
*
|
||||
* ## 数据结构原理
|
||||
*
|
||||
* ```
|
||||
* 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 2
|
||||
* _next_free_index = 1 // 指向第一个空闲槽位
|
||||
* _size = 2
|
||||
*
|
||||
* 再删除元素 A 后:
|
||||
* _array: [ ->1 | ->2 | C | 空 ] // 槽位 0 存储下一个空闲索引 1
|
||||
* _next_free_index = 0
|
||||
* _size = 1
|
||||
*
|
||||
* 添加新元素 D 时(复用槽位 0):
|
||||
* _array: [ D | ->2 | C | 空 ]
|
||||
* _next_free_index = 1 // 指向下一个空闲槽位
|
||||
* _size = 2
|
||||
* ```
|
||||
*
|
||||
* ## 空闲链表机制
|
||||
*
|
||||
* 删除元素时,该槽位被加入空闲链表:
|
||||
* 1. 调用元素的析构函数
|
||||
* 2. 将当前 `_next_free_index` 值写入该槽位(作为链表下一个节点)
|
||||
* 3. 更新 `_next_free_index` 指向该槽位
|
||||
*
|
||||
* 添加元素时,优先从空闲链表获取槽位:
|
||||
* 1. 如果 `_next_free_index` 有效,复用该槽位
|
||||
* 2. 从槽位中读取下一个空闲索引,更新 `_next_free_index`
|
||||
* 3. 否则,在数组末尾追加新元素
|
||||
*
|
||||
* ## 类型要求
|
||||
*
|
||||
* 由于空闲槽位需要存储 u32 索引,要求:
|
||||
* - `sizeof(T) >= sizeof(u32)`(至少 4 字节)
|
||||
*
|
||||
* ## 使用场景
|
||||
*
|
||||
* - 游戏对象管理(实体 ID 系统)
|
||||
* - 资源句柄管理(纹理、网格等)
|
||||
* - 渲染表面管理(多窗口场景)
|
||||
* - 任何需要稳定索引句柄的系统
|
||||
*
|
||||
* ## 注意事项
|
||||
*
|
||||
* - 删除后的索引可能被新元素复用,外部系统需要处理这种情况
|
||||
* - 不保证元素在内存中的顺序
|
||||
* - 与 std::vector 配合使用时可能触发重复构造(见 USE_STL_VECTOR 宏)
|
||||
*
|
||||
* @example
|
||||
* @code
|
||||
* utl::free_list<game_object> objects;
|
||||
*
|
||||
* // 添加对象
|
||||
* u32 id1 = objects.add(player_data);
|
||||
* u32 id2 = objects.add(enemy_data);
|
||||
*
|
||||
* // 访问对象
|
||||
* objects[id1].update();
|
||||
*
|
||||
* // 删除对象(槽位被回收)
|
||||
* objects.remove(id1);
|
||||
*
|
||||
* // 新对象可能复用 id1 的槽位
|
||||
* u32 id3 = objects.add(new_data); // id3 可能等于 id1
|
||||
* @endcode
|
||||
*
|
||||
* @see utl::vector
|
||||
* @see DEFINE_TYPED_ID
|
||||
*/
|
||||
#pragma once
|
||||
#include "CommonHeader.h"
|
||||
@@ -13,23 +99,42 @@
|
||||
namespace XEngine::utl {
|
||||
|
||||
#if USE_STL_VECTOR
|
||||
#pragma message("WARNING: using utl::free_list with std::vector result in duplicate calls to class constructor!");
|
||||
#pragma message("WARNING: using utl::free_list with std::vector result in duplicate calls to class constructor!")
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @class free_list
|
||||
* @brief 带槽位复用机制的稀疏对象容器
|
||||
*
|
||||
* @tparam T 元素类型,必须满足 `sizeof(T) >= sizeof(u32)`
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 该容器使用空闲链表管理已删除的槽位,实现 O(1) 的增删操作。
|
||||
* 特别适合需要稳定索引句柄的场景,如游戏对象管理、资源句柄等。
|
||||
*/
|
||||
template<typename T>
|
||||
class free_list
|
||||
{
|
||||
static_assert(sizeof(T) >= sizeof(u32));
|
||||
static_assert(sizeof(T) >= sizeof(u32), "Type T must be at least 4 bytes to store free list indices");
|
||||
|
||||
public:
|
||||
/**
|
||||
* @brief 构造空容器。
|
||||
* @brief 默认构造函数,创建空容器
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 创建一个空的 free_list,不预分配任何内存。
|
||||
* 首次添加元素时会触发内存分配。
|
||||
*/
|
||||
free_list() = default;
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 预留底层存储容量。
|
||||
* @param count 预留元素数量。
|
||||
* @brief 预留容量的构造函数
|
||||
*
|
||||
* @param count 预留的元素槽位数量
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 预分配指定数量的槽位,避免后续添加元素时的多次扩容。
|
||||
* 适用于已知大概元素数量的场景。
|
||||
*/
|
||||
explicit free_list(u32 count)
|
||||
{
|
||||
@@ -37,7 +142,11 @@ public:
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 销毁容器并校验无存活元素。
|
||||
* @brief 析构函数,销毁容器
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 断言检查容器为空(_size == 0),确保所有元素已被正确移除。
|
||||
* 在 DEBUG 模式下使用 USE_STL_VECTOR 时,会清空内存以便检测悬空引用。
|
||||
*/
|
||||
~free_list()
|
||||
{
|
||||
@@ -49,10 +158,23 @@ public:
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 新增一个元素并返回槽位 ID。
|
||||
* @tparam params 构造参数类型。
|
||||
* @param p 构造参数。
|
||||
* @return 新元素 ID。
|
||||
* @brief 添加新元素并返回其槽位 ID
|
||||
*
|
||||
* @tparam params 构造参数类型包
|
||||
* @param p 传递给元素构造函数的参数
|
||||
* @return 新分配的槽位 ID(u32 索引)
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 添加元素的策略:
|
||||
* 1. **有空闲槽位**:从空闲链表头部取出一个槽位复用
|
||||
* 2. **无空闲槽位**:在数组末尾追加新元素
|
||||
*
|
||||
* 复用槽位时:
|
||||
* - 从该槽位读取下一个空闲索引,更新 `_next_free_index`
|
||||
* - 使用 placement new 在该槽位构造新元素
|
||||
*
|
||||
* @note 返回的 ID 在元素被删除前保持有效
|
||||
* @note 删除后该 ID 可能被新元素复用
|
||||
*/
|
||||
template<class ... params>
|
||||
constexpr u32 add(params&&... p)
|
||||
@@ -76,8 +198,19 @@ public:
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 删除指定 ID 的元素并回收到空闲链。
|
||||
* @param id 元素 ID。
|
||||
* @brief 移除指定 ID 的元素并回收其槽位
|
||||
*
|
||||
* @param id 要移除元素的槽位 ID
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 移除元素的步骤:
|
||||
* 1. 调用元素的析构函数
|
||||
* 2. DEBUG 模式下填充 0xcc 标记已删除
|
||||
* 3. 将当前 `_next_free_index` 写入该槽位(链表链接)
|
||||
* 4. 更新 `_next_free_index` 指向该槽位
|
||||
*
|
||||
* @pre id 必须是有效的已分配槽位
|
||||
* @pre 该槽位未被删除(不能重复删除)
|
||||
*/
|
||||
constexpr void remove(u32 id)
|
||||
{
|
||||
@@ -91,28 +224,35 @@ public:
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 获取当前有效元素数量。
|
||||
* @return 元素数量。
|
||||
* @brief 获取当前有效元素数量
|
||||
*
|
||||
* @return 容器中有效元素的个数
|
||||
*
|
||||
* @note 这与 capacity() 不同,size() 返回实际存储的元素数
|
||||
*/
|
||||
constexpr u32 size() const
|
||||
{
|
||||
return _size;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 获取当前已分配槽位总数。
|
||||
* @return 容量值。
|
||||
* @brief 获取已分配槽位总数
|
||||
*
|
||||
* @return 底层数组的大小(包括空闲槽位)
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 返回值 >= size(),因为可能存在已删除但未释放的槽位。
|
||||
* 这些槽位会在后续添加元素时被复用。
|
||||
*/
|
||||
constexpr u32 capacity() const
|
||||
{
|
||||
return _array.size();
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 判断容器是否为空。
|
||||
* @return 空返回 true。
|
||||
* @brief 检查容器是否为空
|
||||
*
|
||||
* @return 如果容器中没有有效元素则返回 true
|
||||
*/
|
||||
constexpr bool empty() const
|
||||
{
|
||||
@@ -120,9 +260,12 @@ public:
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 按 ID 访问元素。
|
||||
* @param id 元素 ID。
|
||||
* @return 元素引用。
|
||||
* @brief 通过 ID 访问元素(可修改)
|
||||
*
|
||||
* @param id 元素的槽位 ID
|
||||
* @return 元素的引用
|
||||
*
|
||||
* @pre id 必须有效且指向未删除的元素
|
||||
*/
|
||||
[[nodiscard]] constexpr T& operator[](u32 id)
|
||||
{
|
||||
@@ -131,9 +274,12 @@ public:
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 按 ID 访问常量元素。
|
||||
* @param id 元素 ID。
|
||||
* @return 常量元素引用。
|
||||
* @brief 通过 ID 访问元素(只读)
|
||||
*
|
||||
* @param id 元素的槽位 ID
|
||||
* @return 元素的常量引用
|
||||
*
|
||||
* @pre id 必须有效且指向未删除的元素
|
||||
*/
|
||||
[[nodiscard]] constexpr const T& operator[](u32 id) const
|
||||
{
|
||||
@@ -142,6 +288,18 @@ public:
|
||||
}
|
||||
|
||||
private:
|
||||
/**
|
||||
* @brief 检查指定槽位是否已被删除
|
||||
*
|
||||
* @param id 要检查的槽位 ID
|
||||
* @return 如果槽位已被删除则返回 true
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 通过检查槽位内容是否被 0xcc 填充来判断是否已删除。
|
||||
* 仅在 sizeof(T) > sizeof(u32) 时有效,否则直接返回 true。
|
||||
*
|
||||
* @note 仅用于断言检查,确保不会访问已删除的元素
|
||||
*/
|
||||
constexpr bool already_removed(u32 id) const
|
||||
{
|
||||
if constexpr (sizeof(T) > sizeof(u32))
|
||||
|
||||
@@ -1,11 +1,66 @@
|
||||
/**
|
||||
* @file Vector.h
|
||||
* @brief 自定义动态数组容器实现。
|
||||
* @brief 自定义动态数组容器实现
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 该容器提供接近 std::vector 的常用能力,并支持可选析构策略:
|
||||
* - 动态扩容、插入、删除与无序删除;
|
||||
* - 连续内存访问与迭代器接口;
|
||||
* - 在性能敏感场景下复用底层内存分配行为。
|
||||
* 该容器提供与 std::vector 相似的功能,同时支持可选的析构策略。
|
||||
* 设计目标是在性能敏感场景下提供更精细的内存管理控制。
|
||||
*
|
||||
* ## 核心特性
|
||||
*
|
||||
* - **动态扩容**:自动管理内存,支持预留容量避免频繁分配
|
||||
* - **连续内存**:元素在内存中连续存储,缓存友好
|
||||
* - **可选析构**:通过模板参数控制是否在删除时调用元素析构函数
|
||||
* - **迭代器支持**:提供 begin()/end() 支持范围 for 循环
|
||||
*
|
||||
* ## 与 std::vector 的区别
|
||||
*
|
||||
* | 特性 | utl::vector | std::vector |
|
||||
* |------|-------------|-------------|
|
||||
* | 析构控制 | 可选模板参数 | 始终析构 |
|
||||
* | 内存分配 | realloc | allocator |
|
||||
* | 无序删除 | erase_unordered | 无 |
|
||||
*
|
||||
* ## 析构策略
|
||||
*
|
||||
* 模板参数 `destruct` 控制元素析构行为:
|
||||
* - `destruct = true`(默认):删除元素时调用析构函数
|
||||
* - `destruct = false`:跳过析构,适用于 POD 类型或外部管理生命周期
|
||||
*
|
||||
* ## 扩容策略
|
||||
*
|
||||
* 当容量不足时,按 `(capacity + 1) * 1.5` 扩容:
|
||||
* - 初始容量 0 → 1
|
||||
* - 容量 4 → 6
|
||||
* - 容量 10 → 15
|
||||
*
|
||||
* ## 无序删除优化
|
||||
*
|
||||
* `erase_unordered()` 通过将末尾元素移动到删除位置实现 O(1) 删除,
|
||||
* 适用于元素顺序不重要的场景。
|
||||
*
|
||||
* @example
|
||||
* @code
|
||||
* // 基本使用
|
||||
* utl::vector<int> nums;
|
||||
* nums.push_back(1);
|
||||
* nums.push_back(2);
|
||||
* nums.emplace_back(3);
|
||||
*
|
||||
* // 遍历
|
||||
* for (int& n : nums) {
|
||||
* n *= 2;
|
||||
* }
|
||||
*
|
||||
* // 无序删除(高效但不保证顺序)
|
||||
* nums.erase_unordered(0); // 用末尾元素替换位置 0
|
||||
*
|
||||
* // POD 类型优化(跳过析构)
|
||||
* utl::vector<float, false> vertices;
|
||||
* vertices.resize(1000); // 不调用析构函数
|
||||
* @endcode
|
||||
*
|
||||
* @see utl::free_list
|
||||
*/
|
||||
#pragma once
|
||||
#include "CommonHeader.h"
|
||||
@@ -13,24 +68,40 @@
|
||||
namespace XEngine::utl {
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 自定义连续内存动态数组。
|
||||
* @tparam T 元素类型。
|
||||
* @tparam destruct 是否在删除时调用析构。
|
||||
* @class vector
|
||||
* @brief 自定义连续内存动态数组
|
||||
*
|
||||
* @tparam T 元素类型
|
||||
* @tparam destruct 是否在删除时调用析构函数,默认为 true
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 提供动态数组的完整功能,包括动态扩容、插入、删除等操作。
|
||||
* 通过模板参数控制析构行为,适用于不同性能需求场景。
|
||||
*/
|
||||
template<typename T, bool destruct = true>
|
||||
class vector
|
||||
{
|
||||
|
||||
public:
|
||||
// Default constructor. Doesn~t allocate memory.
|
||||
/**
|
||||
* @brief 构造空容器。
|
||||
* @brief 默认构造函数,创建空容器
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 创建一个空的 vector,不分配任何内存。
|
||||
* 首次添加元素时会触发内存分配。
|
||||
*/
|
||||
vector() = default;
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 构造并调整到指定元素数量。
|
||||
* @param count 目标元素数量。
|
||||
* @brief 构造并调整到指定元素数量
|
||||
*
|
||||
* @param count 目标元素数量
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 创建包含 count 个默认构造元素的容器。
|
||||
* 要求类型 T 必须可默认构造。
|
||||
*
|
||||
* @pre T 必须满足 is_default_constructible
|
||||
*/
|
||||
constexpr explicit vector(u64 count)
|
||||
{
|
||||
@@ -38,20 +109,45 @@ public:
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 构造并填充指定数量元素。
|
||||
* @param count 目标元素数量。
|
||||
* @param value 填充值。
|
||||
* @brief 构造并填充指定数量元素
|
||||
*
|
||||
* @param count 目标元素数量
|
||||
* @param value 用于填充的值
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 创建包含 count 个元素副本的容器。
|
||||
* 要求类型 T 必须可拷贝构造。
|
||||
*
|
||||
* @pre T 必须满足 is_copy_constructible
|
||||
*/
|
||||
constexpr explicit vector(u64 count, const T& value)
|
||||
{
|
||||
resize(count, value);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 拷贝构造函数
|
||||
*
|
||||
* @param o 要拷贝的源容器
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 创建源容器的深拷贝,包括所有元素。
|
||||
* 新容器具有独立的内存空间。
|
||||
*/
|
||||
constexpr vector(const vector& o)
|
||||
{
|
||||
*this = o;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 移动构造函数
|
||||
*
|
||||
* @param o 要移动的源容器
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 转移源容器的所有权,不进行元素拷贝。
|
||||
* 移动后源容器处于空状态。
|
||||
*/
|
||||
constexpr vector(vector&& o)
|
||||
:_capacity{o._capacity},
|
||||
_size{o._size},
|
||||
@@ -60,7 +156,15 @@ public:
|
||||
o.reset();
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 拷贝赋值运算符
|
||||
*
|
||||
* @param o 要拷贝的源容器
|
||||
* @return 当前容器的引用
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 清空当前容器,然后深拷贝源容器的所有元素。
|
||||
*/
|
||||
constexpr vector& operator=(const vector& o)
|
||||
{
|
||||
assert(this != std::addressof(o));
|
||||
@@ -78,6 +182,15 @@ public:
|
||||
return *this;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 移动赋值运算符
|
||||
*
|
||||
* @param o 要移动的源容器
|
||||
* @return 当前容器的引用
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 销毁当前容器的资源,然后转移源容器的所有权。
|
||||
*/
|
||||
constexpr vector& operator=(vector&& o)
|
||||
{
|
||||
assert(this != std::addressof(o));
|
||||
@@ -90,11 +203,19 @@ public:
|
||||
return *this;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 析构函数,释放所有资源
|
||||
*/
|
||||
~vector() { destroy(); }
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 追加拷贝元素。
|
||||
* @param value 元素值。
|
||||
* @brief 在末尾追加元素的拷贝
|
||||
*
|
||||
* @param value 要追加的元素值
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 如果容量不足,会自动扩容。
|
||||
* 内部调用 emplace_back 实现。
|
||||
*/
|
||||
constexpr void push_back(const T& value)
|
||||
{
|
||||
@@ -102,8 +223,12 @@ public:
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 追加右值元素。
|
||||
* @param value 元素值。
|
||||
* @brief 在末尾追加元素的右值引用
|
||||
*
|
||||
* @param value 要追加的元素值(右值)
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 使用移动语义追加元素,避免不必要的拷贝。
|
||||
*/
|
||||
constexpr void push_back(const T&& value)
|
||||
{
|
||||
@@ -111,17 +236,24 @@ public:
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 原位构造并追加元素。
|
||||
* @tparam params 构造参数类型。
|
||||
* @param p 构造参数。
|
||||
* @return 新元素引用。
|
||||
* @brief 原位构造并追加元素
|
||||
*
|
||||
* @tparam params 构造参数类型包
|
||||
* @param p 传递给元素构造函数的参数
|
||||
* @return 新构造元素的引用
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 在容器末尾原位构造新元素,避免额外的拷贝或移动操作。
|
||||
* 如果容量不足,按 1.5 倍扩容。
|
||||
*
|
||||
* @note 扩容公式:`new_capacity = (old_capacity + 1) * 3 / 2`
|
||||
*/
|
||||
template<typename... params>
|
||||
constexpr decltype(auto) emplace_back(params&&... p)
|
||||
{
|
||||
if (_size == _capacity)
|
||||
{
|
||||
reserve(((_capacity + 1) * 3) >> 1); // reserve 50% more
|
||||
reserve(((_capacity + 1) * 3) >> 1);
|
||||
}
|
||||
assert(_size < _capacity);
|
||||
|
||||
@@ -131,8 +263,15 @@ public:
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 调整元素数量,新增元素默认构造。
|
||||
* @param new_size 新大小。
|
||||
* @brief 调整元素数量,新增元素默认构造
|
||||
*
|
||||
* @param new_size 目标元素数量
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* - 如果 new_size > 当前大小,在末尾默认构造新元素
|
||||
* - 如果 new_size < 当前大小,删除末尾多余元素
|
||||
*
|
||||
* @pre T 必须满足 is_default_constructible
|
||||
*/
|
||||
constexpr void resize(u64 new_size)
|
||||
{
|
||||
@@ -161,11 +300,17 @@ public:
|
||||
assert(new_size == _size);
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 调整元素数量,新增元素使用给定值填充。
|
||||
* @param new_size 新大小。
|
||||
* @param value 填充值。
|
||||
* @brief 调整元素数量,新增元素使用给定值填充
|
||||
*
|
||||
* @param new_size 目标元素数量
|
||||
* @param value 用于填充新元素的值
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* - 如果 new_size > 当前大小,在末尾拷贝构造新元素
|
||||
* - 如果 new_size < 当前大小,删除末尾多余元素
|
||||
*
|
||||
* @pre T 必须满足 is_copy_constructible
|
||||
*/
|
||||
constexpr void resize(u64 new_size, const T& value)
|
||||
{
|
||||
@@ -194,17 +339,21 @@ public:
|
||||
assert(new_size == _size);
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 预留最小容量。
|
||||
* @param new_capacity 目标容量。
|
||||
* @brief 预留最小容量
|
||||
*
|
||||
* @param new_capacity 目标容量
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 如果 new_capacity > 当前容量,重新分配更大的内存块。
|
||||
* 使用 realloc 实现,会自动复制原有数据。
|
||||
*
|
||||
* @note 此函数只会增加容量,不会减少
|
||||
*/
|
||||
constexpr void reserve(u64 new_capacity)
|
||||
{
|
||||
if (new_capacity > _capacity)
|
||||
{
|
||||
// NOTE: realoc() will automatically copy the data in the buffer
|
||||
// if a new region of memory iss allocated.
|
||||
void* new_buffer{ realloc(_data, new_capacity * sizeof(T)) };
|
||||
assert(new_buffer);
|
||||
if (new_buffer)
|
||||
@@ -216,9 +365,16 @@ public:
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 删除指定下标元素并保持顺序。
|
||||
* @param index 删除下标。
|
||||
* @return 指向删除位置的指针。
|
||||
* @brief 删除指定下标元素并保持顺序
|
||||
*
|
||||
* @param index 要删除元素的下标
|
||||
* @return 指向删除位置后一个元素的指针
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 删除元素后,将后续所有元素向前移动一位。
|
||||
* 时间复杂度 O(n)。
|
||||
*
|
||||
* @pre index 必须小于当前元素数量
|
||||
*/
|
||||
constexpr T *const erase(u64 index)
|
||||
{
|
||||
@@ -227,9 +383,16 @@ public:
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 删除指定位置元素并保持顺序。
|
||||
* @param item 待删除元素指针。
|
||||
* @return 指向删除位置的指针。
|
||||
* @brief 删除指定位置元素并保持顺序
|
||||
*
|
||||
* @param item 指向要删除元素的指针
|
||||
* @return 指向删除位置后一个元素的指针
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 删除元素后,将后续所有元素向前移动一位。
|
||||
* 时间复杂度 O(n)。
|
||||
*
|
||||
* @pre item 必须指向容器内的有效元素
|
||||
*/
|
||||
constexpr T *const erase(T *const item)
|
||||
{
|
||||
@@ -247,9 +410,18 @@ public:
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 无序删除指定下标元素。
|
||||
* @param index 删除下标。
|
||||
* @return 指向删除位置的指针。
|
||||
* @brief 无序删除指定下标元素
|
||||
*
|
||||
* @param index 要删除元素的下标
|
||||
* @return 指向删除位置的指针
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 用末尾元素替换被删除元素,然后减少大小。
|
||||
* 时间复杂度 O(1),但不保证元素顺序。
|
||||
*
|
||||
* @pre index 必须小于当前元素数量
|
||||
*
|
||||
* @note 适用于元素顺序不重要的场景
|
||||
*/
|
||||
constexpr T *const erase_unordered(u64 index)
|
||||
{
|
||||
@@ -258,9 +430,18 @@ public:
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 无序删除指定位置元素。
|
||||
* @param item 待删除元素指针。
|
||||
* @return 指向删除位置的指针。
|
||||
* @brief 无序删除指定位置元素
|
||||
*
|
||||
* @param item 指向要删除元素的指针
|
||||
* @return 指向删除位置的指针
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 用末尾元素替换被删除元素,然后减少大小。
|
||||
* 时间复杂度 O(1),但不保证元素顺序。
|
||||
*
|
||||
* @pre item 必须指向容器内的有效元素
|
||||
*
|
||||
* @note 适用于元素顺序不重要的场景
|
||||
*/
|
||||
constexpr T *const erase_unordered(T *const item)
|
||||
{
|
||||
@@ -279,7 +460,11 @@ public:
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 清空容器中的有效元素。
|
||||
* @brief 清空容器中的所有元素
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 调用所有元素的析构函数(如果 destruct = true),
|
||||
* 然后将大小设为 0。不释放底层内存。
|
||||
*/
|
||||
constexpr void clear()
|
||||
{
|
||||
@@ -290,10 +475,14 @@ public:
|
||||
_size = 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 与另一个容器交换内容。
|
||||
* @param o 目标容器。
|
||||
* @brief 与另一个容器交换内容
|
||||
*
|
||||
* @param o 目标容器
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 交换两个容器的所有权,不进行元素拷贝。
|
||||
* 时间复杂度 O(1)。
|
||||
*/
|
||||
constexpr void swap(vector& o)
|
||||
{
|
||||
@@ -305,20 +494,20 @@ public:
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 返回底层数据指针。
|
||||
* @return 数据首地址。
|
||||
* @brief 返回底层数据指针
|
||||
*
|
||||
* @return 指向第一个元素的指针
|
||||
*/
|
||||
[[nodiscard]] constexpr T* data()
|
||||
{
|
||||
return _data;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 返回只读底层数据指针。
|
||||
* @return 数据首地址。
|
||||
* @brief 返回只读底层数据指针
|
||||
*
|
||||
* @return 指向第一个元素的常量指针
|
||||
*/
|
||||
[[nodiscard]] constexpr T *const data() const
|
||||
{
|
||||
@@ -326,8 +515,9 @@ public:
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 判断容器是否为空。
|
||||
* @return 空返回 true。
|
||||
* @brief 判断容器是否为空
|
||||
*
|
||||
* @return 如果容器中没有元素则返回 true
|
||||
*/
|
||||
[[nodiscard]] constexpr bool empty() const
|
||||
{
|
||||
@@ -335,87 +525,160 @@ public:
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 获取元素个数。
|
||||
* @return 元素数量。
|
||||
* @brief 获取元素个数
|
||||
*
|
||||
* @return 容器中当前存储的元素数量
|
||||
*/
|
||||
[[nodiscard]] constexpr u64 size() const
|
||||
{
|
||||
return _size;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 获取当前容量。
|
||||
* @return 容量值。
|
||||
* @brief 获取当前容量
|
||||
*
|
||||
* @return 容器当前分配的存储空间可容纳的元素数量
|
||||
*/
|
||||
[[nodiscard]] constexpr u64 capacity() const
|
||||
{
|
||||
return _capacity;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 下标访问运算符(可修改)
|
||||
*
|
||||
* @param index 元素下标
|
||||
* @return 元素的引用
|
||||
*
|
||||
* @pre index 必须小于当前元素数量
|
||||
*/
|
||||
[[nodiscard]] constexpr T& operator [](u64 index)
|
||||
{
|
||||
assert(_data && index < _size);
|
||||
return _data[index];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 下标访问运算符(只读)
|
||||
*
|
||||
* @param index 元素下标
|
||||
* @return 元素的常量引用
|
||||
*
|
||||
* @pre index 必须小于当前元素数量
|
||||
*/
|
||||
[[nodiscard]] constexpr const T& operator [](u64 index) const
|
||||
{
|
||||
assert(_data && index < _size);
|
||||
return _data[index];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 访问第一个元素(可修改)
|
||||
*
|
||||
* @return 第一个元素的引用
|
||||
*
|
||||
* @pre 容器必须非空
|
||||
*/
|
||||
[[nodiscard]] constexpr T& front()
|
||||
{
|
||||
assert(_data && _size);
|
||||
return _data[0];
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 访问第一个元素(只读)
|
||||
*
|
||||
* @return 第一个元素的常量引用
|
||||
*
|
||||
* @pre 容器必须非空
|
||||
*/
|
||||
[[nodiscard]] constexpr const T& front() const
|
||||
{
|
||||
assert(_data && _size);
|
||||
return _data[0];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 访问最后一个元素(可修改)
|
||||
*
|
||||
* @return 最后一个元素的引用
|
||||
*
|
||||
* @pre 容器必须非空
|
||||
*/
|
||||
[[nodiscard]] constexpr T& back()
|
||||
{
|
||||
assert(_data && _size);
|
||||
return _data[_size -1];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 访问最后一个元素(只读)
|
||||
*
|
||||
* @return 最后一个元素的常量引用
|
||||
*
|
||||
* @pre 容器必须非空
|
||||
*/
|
||||
[[nodiscard]] constexpr const T& back() const
|
||||
{
|
||||
assert(_data && _size);
|
||||
return _data[_size - 1];
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 返回指向首元素的迭代器
|
||||
*
|
||||
* @return 指向第一个元素的指针
|
||||
*
|
||||
* @details 支持范围 for 循环
|
||||
*/
|
||||
[[nodiscard]] constexpr T* begin()
|
||||
{
|
||||
return std::addressof(_data[0]);
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 返回指向首元素的常量迭代器
|
||||
*
|
||||
* @return 指向第一个元素的常量指针
|
||||
*/
|
||||
[[nodiscard]] constexpr const T* begin() const
|
||||
{
|
||||
return std::addressof(_data[0]);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 返回指向尾后位置的迭代器
|
||||
*
|
||||
* @return 指向最后一个元素之后位置的指针
|
||||
*
|
||||
* @details 支持范围 for 循环
|
||||
*/
|
||||
[[nodiscard]] constexpr T* end()
|
||||
{
|
||||
assert(!(_data == nullptr && _size > 0));
|
||||
return std::addressof(_data[_size]);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 返回指向尾后位置的常量迭代器
|
||||
*
|
||||
* @return 指向最后一个元素之后位置的常量指针
|
||||
*/
|
||||
[[nodiscard]] constexpr const T* end() const
|
||||
{
|
||||
assert(!(_data == nullptr && _size > 0));
|
||||
return std::addressof(_data[_size]);
|
||||
}
|
||||
private:
|
||||
|
||||
private:
|
||||
/**
|
||||
* @brief 从另一个容器转移所有权
|
||||
*
|
||||
* @param o 源容器
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 复制源容器的成员变量,然后将源容器重置为空状态。
|
||||
*/
|
||||
constexpr void move(vector& o)
|
||||
{
|
||||
_capacity = o._capacity;
|
||||
@@ -424,6 +687,12 @@ private:
|
||||
o.reset();
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 重置容器为空状态
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 将所有成员变量设为初始值,不释放内存。
|
||||
*/
|
||||
constexpr void reset()
|
||||
{
|
||||
_capacity = 0;
|
||||
@@ -431,6 +700,16 @@ private:
|
||||
_data = nullptr;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 析构指定范围内的元素
|
||||
*
|
||||
* @param first 起始索引
|
||||
* @param last 结束索引(不包含)
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 对 [first, last) 范围内的每个元素调用析构函数。
|
||||
* 仅在 destruct = true 时有效。
|
||||
*/
|
||||
constexpr void destruct_range(u64 first, u64 last)
|
||||
{
|
||||
assert(destruct);
|
||||
@@ -444,6 +723,12 @@ private:
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 销毁容器,释放所有资源
|
||||
*
|
||||
* @details
|
||||
* 清空所有元素,释放底层内存,重置容量为 0。
|
||||
*/
|
||||
constexpr void destroy()
|
||||
{
|
||||
assert([&] {return _capacity ? _data != nullptr : _data == nullptr; }());
|
||||
@@ -458,6 +743,4 @@ private:
|
||||
T* _data{ nullptr };
|
||||
};
|
||||
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -2,7 +2,7 @@
|
||||
* @file TestRenderer.cpp
|
||||
* @brief 渲染功能综合测试实现。
|
||||
*/
|
||||
|
||||
#include "Test.h"
|
||||
#include "TestRenderer.h"
|
||||
#include "Graphics/Renderer.h"
|
||||
#include "Platform/Platform.h"
|
||||
@@ -11,11 +11,11 @@
|
||||
#include <fstream>
|
||||
|
||||
|
||||
#if TEST_RENDERER
|
||||
#ifdef TEST_RENDERER
|
||||
using namespace XEngine;
|
||||
|
||||
time_it timer{};
|
||||
graphics::render_surface _surfaces[4];
|
||||
|
||||
void destroy_render_surface(graphics::render_surface& surface);
|
||||
LRESULT win_proc(HWND hwnd, UINT msg, WPARAM wparam, LPARAM lparam)
|
||||
{
|
||||
bool toggle_fullscreen{ false };
|
||||
@@ -26,11 +26,17 @@ LRESULT win_proc(HWND hwnd, UINT msg, WPARAM wparam, LPARAM lparam)
|
||||
bool all_closed{ true };
|
||||
for (u32 i{ 0 }; i < _countof(_surfaces); ++i)
|
||||
{
|
||||
if(!_surfaces[i].window.is_closed())
|
||||
if(_surfaces[i].window.is_valid()){
|
||||
if(_surfaces[i].window.is_closed())
|
||||
{
|
||||
destroy_render_surface(_surfaces[i]);
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
all_closed = false;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
if (all_closed)
|
||||
{
|
||||
PostQuitMessage(0);
|
||||
@@ -49,6 +55,12 @@ LRESULT win_proc(HWND hwnd, UINT msg, WPARAM wparam, LPARAM lparam)
|
||||
}
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
case WM_KEYDOWN:
|
||||
if(wparam == VK_ESCAPE)
|
||||
{
|
||||
PostMessage(hwnd,WM_CLOSE,0,0);
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -59,12 +71,16 @@ void
|
||||
create_render_surface(graphics::render_surface& surface, const platform::window_init_info info)
|
||||
{
|
||||
surface.window = platform::create_window(&info);
|
||||
surface.surface = graphics::create_surface(surface.window);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void
|
||||
_destroy_render_surface(graphics::render_surface& surface)
|
||||
destroy_render_surface(graphics::render_surface& surface)
|
||||
{
|
||||
platform::remove_window(surface.window.get_id());
|
||||
graphics::render_surface temp{surface};
|
||||
surface = {};
|
||||
if(temp.surface.is_valid())graphics::remove_surface(temp.surface.get_id());
|
||||
if(temp.window.is_valid())platform::remove_window(temp.window.get_id());
|
||||
}
|
||||
|
||||
bool
|
||||
@@ -93,7 +109,16 @@ engine_test::initialize()
|
||||
void
|
||||
engine_test::run()
|
||||
{
|
||||
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(10));
|
||||
timer.begin();
|
||||
//std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(10));
|
||||
for (u32 i{ 0 }; i < _countof(_surfaces); ++i)
|
||||
{
|
||||
if(_surfaces[i].surface.is_valid())
|
||||
{
|
||||
_surfaces[i].surface.render();
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
timer.end();
|
||||
}
|
||||
|
||||
bool
|
||||
@@ -101,11 +126,11 @@ engine_test::shutdown()
|
||||
{
|
||||
for (u32 i{ 0 }; i < _countof(_surfaces); ++i)
|
||||
{
|
||||
_destroy_render_surface(_surfaces[i]);
|
||||
destroy_render_surface(_surfaces[i]);
|
||||
}
|
||||
|
||||
graphics::shutdown();
|
||||
|
||||
return true;
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
#endif // TEST_RENDERER
|
||||
|
||||
135
docs/changelogs/2026-03/20260326-d3d12-command-queue.md
Normal file
135
docs/changelogs/2026-03/20260326-d3d12-command-queue.md
Normal file
@@ -0,0 +1,135 @@
|
||||
# 变更记录:命令队列与多帧缓冲
|
||||
|
||||
**提交日期**: 2026-03-26
|
||||
**提交哈希**: `26e18bd`
|
||||
**变更类型**: 功能实现
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 变更概述
|
||||
|
||||
本次提交实现了 D3D12 命令队列管理类 `d3d12_command`,支持多帧缓冲渲染架构,实现了 CPU-GPU 并行渲染的基础设施。
|
||||
|
||||
## 修改文件
|
||||
|
||||
### Engine/Graphics/Direct3D12/
|
||||
|
||||
| 文件 | 变更说明 |
|
||||
|------|----------|
|
||||
| `D3D12Core.cpp` | 添加 `d3d12_command` 类,实现命令队列和命令列表管理 |
|
||||
| `D3D12Core.h` | 添加 `render()` 函数声明 |
|
||||
| `D3D12CommonHeader.h` | 添加 `frame_buffer_count` 常量和 `NAME_D3D12_OBJECT_INDEXED` 宏 |
|
||||
|
||||
### Engine/Graphics/
|
||||
|
||||
| 文件 | 变更说明 |
|
||||
|------|----------|
|
||||
| `GraphicsPlatformInterface.h` | 添加 `render` 函数指针 |
|
||||
| `Renderer.h` | 添加 `render()` 函数声明 |
|
||||
| `Renderer.cpp` | 实现 `render()` 函数 |
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 技术要点
|
||||
|
||||
### 1. 多帧缓冲架构
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
constexpr u32 frame_buffer_count{ 3 };
|
||||
```
|
||||
|
||||
采用三重缓冲设计,允许 CPU 提前录制命令,GPU 异步执行,最大化硬件利用率。
|
||||
|
||||
### 2. d3d12_command 类
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
class d3d12_command
|
||||
{
|
||||
// 创建命令队列(支持 Direct/Compute/Copy 三种类型)
|
||||
// 为每帧创建独立的命令分配器
|
||||
// 创建命令列表
|
||||
|
||||
void begin_frame(); // 等待帧完成,重置分配器和命令列表
|
||||
void end_frame(); // 关闭命令列表,提交执行
|
||||
};
|
||||
```
|
||||
|
||||
### 3. 帧索引轮转机制
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
_frame_index = (_frame_index + 1) % frame_buffer_count;
|
||||
```
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||||
|
||||
环形缓冲区管理帧资源,确保 CPU 不会超前 GPU 超过 3 帧。
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||||
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||||
### 4. command_frame 结构
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||||
|
||||
```cpp
|
||||
struct command_frame
|
||||
{
|
||||
ID3D12CommandAllocator* cmd_allocator{ nullptr };
|
||||
void wait(); // 等待 GPU 完成该帧
|
||||
void release(); // 释放资源
|
||||
};
|
||||
```
|
||||
|
||||
每帧独立的命令分配器,避免 GPU 执行期间重置冲突。
|
||||
|
||||
### 5. 命名调试宏
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||||
|
||||
```cpp
|
||||
#define NAME_D3D12_OBJECT_INDEXED(obj, n, name) \
|
||||
obj->SetName(full_name); ...
|
||||
```
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||||
|
||||
支持为多个同类对象设置带索引的调试名称。
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||||
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||||
---
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||||
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||||
## 渲染流程
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||||
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||||
```
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||||
render()
|
||||
│
|
||||
├─► begin_frame()
|
||||
│ ├─► 等待当前帧 GPU 完成
|
||||
│ ├─► 重置命令分配器
|
||||
│ └─► 重置命令列表
|
||||
│
|
||||
└─► end_frame()
|
||||
├─► 关闭命令列表
|
||||
├─► 提交命令列表执行
|
||||
└─► 递增帧索引
|
||||
```
|
||||
|
||||
---
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||||
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||||
## 设计原理
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||||
### 为什么需要多帧缓冲?
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||||
1. **CPU-GPU 并行性**: 单缓冲模式下 CPU 必须等待 GPU 完成,多帧缓冲允许 CPU 提前录制 N 帧
|
||||
2. **命令分配器冲突解决**: D3D12 中命令分配器在 GPU 执行期间不能被重置,每帧独立分配器解决此问题
|
||||
3. **帧时序稳定性**: 缓冲 N 帧可平滑帧率波动
|
||||
|
||||
### 命令列表创建后立即关闭
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
DXCall(_cmd_list->Close());
|
||||
```
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||||
|
||||
新创建的命令列表处于"录制打开"状态,立即关闭使其进入可提交状态,这是一种防御性编程。
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---
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||||
## 后续工作
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- [ ] 实现 Fence 同步机制
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- [ ] 实现交换链
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- [ ] 实现描述符堆
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||||
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||||
---
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||||
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||||
## 相关文档
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||||
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||||
- [D3D12学习Wiki](../wiki/D3D12学习Wiki.md)
|
||||
154
docs/changelogs/2026-03/20260327-d3d12-fence-sync.md
Normal file
154
docs/changelogs/2026-03/20260327-d3d12-fence-sync.md
Normal file
@@ -0,0 +1,154 @@
|
||||
# 变更记录:Fence 同步机制实现
|
||||
|
||||
**提交日期**: 2026-03-27
|
||||
**提交哈希**: `b00a906`
|
||||
**变更类型**: 功能实现
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 变更概述
|
||||
|
||||
本次提交实现了 D3D12 Fence(围栏)同步机制,完成 CPU-GPU 帧同步,确保命令列表执行顺序正确,避免资源冲突。
|
||||
|
||||
## 修改文件
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||||
|
||||
### Engine/Graphics/Direct3D12/
|
||||
|
||||
| 文件 | 变更说明 |
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||||
|------|----------|
|
||||
| `D3D12Core.cpp` | 添加 Fence 同步机制,实现 `wait()`、`flush()` 方法 |
|
||||
|
||||
### EngineTest/
|
||||
|
||||
| 文件 | 变更说明 |
|
||||
|------|----------|
|
||||
| `TestRenderer.cpp` | 在 `run()` 中调用 `graphics::render()` |
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 技术要点
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||||
|
||||
### 1. Fence 对象
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
ID3D12Fence1* _fence{ nullptr };
|
||||
u64 _fence_value{ 0 };
|
||||
HANDLE _fence_event{ nullptr };
|
||||
```
|
||||
|
||||
- **Fence**: GPU 可设置的计数器,用于同步
|
||||
- **Fence Value**: 64位无符号整数,每帧递增
|
||||
- **Fence Event**: Windows 事件对象,用于 CPU 等待
|
||||
|
||||
### 2. command_frame 结构
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
struct command_frame
|
||||
{
|
||||
ID3D12CommandAllocator* cmd_allocator{ nullptr };
|
||||
u64 fence_value{ 0 }; // 该帧的围栏值
|
||||
|
||||
void wait(HANDLE fence_event, ID3D12Fence1* fence);
|
||||
};
|
||||
```
|
||||
|
||||
每帧记录其围栏值,用于判断 GPU 是否完成该帧。
|
||||
|
||||
### 3. 帧同步等待
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
void wait(HANDLE fence_event, ID3D12Fence1* fence)
|
||||
{
|
||||
if(fence->GetCompletedValue() < fence_value)
|
||||
{
|
||||
fence->SetEventOnCompletion(fence_value, fence_event);
|
||||
WaitForSingleObject(fence_event, INFINITE);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
- 检查 GPU 是否完成到目标围栏值
|
||||
- 未完成则设置事件并等待
|
||||
|
||||
### 4. 帧结束信号
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
void end_frame()
|
||||
{
|
||||
// ... 提交命令列表 ...
|
||||
++_fence_value;
|
||||
_cmd_frames[_frame_index].fence_value = _fence_value;
|
||||
_cmd_queue->Signal(_fence, _fence_value);
|
||||
_frame_index = (_frame_index + 1) % frame_buffer_count;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
- 递增围栏值
|
||||
- 记录当前帧的围栏值
|
||||
- 向 GPU 发送信号
|
||||
|
||||
### 5. flush 方法
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
void flush()
|
||||
{
|
||||
for(u32 i{ 0 }; i < frame_buffer_count; ++i)
|
||||
{
|
||||
_cmd_frames[i].wait(_fence_event, _fence);
|
||||
}
|
||||
_frame_index = 0;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
等待所有帧完成,用于资源释放前确保 GPU 完成。
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 同步流程
|
||||
|
||||
```
|
||||
begin_frame()
|
||||
│
|
||||
├─► 检查当前帧的 fence_value
|
||||
│
|
||||
└─► 如果 GPU 未完成,CPU 等待
|
||||
│
|
||||
└─► 重置分配器和命令列表
|
||||
|
||||
end_frame()
|
||||
│
|
||||
├─► 提交命令列表
|
||||
│
|
||||
├─► ++fence_value
|
||||
│
|
||||
├─► 记录当前帧的 fence_value
|
||||
│
|
||||
├─► Signal(fence, fence_value)
|
||||
│
|
||||
└─► 递增帧索引
|
||||
```
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 围栏值溢出问题
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
// 64位无符号整数,即便每秒1000帧,也需要5.8亿年才能回绕
|
||||
u64 _fence_value{ 0 };
|
||||
```
|
||||
|
||||
无需担心溢出问题。
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 后续工作
|
||||
|
||||
- [ ] 交换链实现
|
||||
- [ ] 描述符堆
|
||||
- [ ] 渲染目标视图
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 相关文档
|
||||
|
||||
- [D3D12学习Wiki](../wiki/D3D12学习Wiki.md)
|
||||
250
docs/changelogs/2026-03/20260330-d3d12-deferred-release.md
Normal file
250
docs/changelogs/2026-03/20260330-d3d12-deferred-release.md
Normal file
@@ -0,0 +1,250 @@
|
||||
# 变更记录:延迟释放机制与描述符堆完善
|
||||
|
||||
**提交日期**: 2026-03-30
|
||||
**提交哈希**: `6e0df60`
|
||||
**变更类型**: 功能完善
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 变更概述
|
||||
|
||||
本次提交完善了描述符堆的延迟释放机制,实现了完整的 FreeList 栈式索引管理,并添加了详细的中文注释文档。
|
||||
|
||||
## 修改文件
|
||||
|
||||
### Engine/Graphics/Direct3D12/
|
||||
|
||||
| 文件 | 变更说明 |
|
||||
|------|----------|
|
||||
| `D3D12Resources.h` | 添加完整的中文 Doxygen 注释 |
|
||||
| `D3D12Resource.cpp` | 实现 `process_deferred_release()` 延迟释放处理 |
|
||||
| `D3D12Core.h` | 添加 `deferred_release` 模板函数和 `current_frame_index()` |
|
||||
| `D3D12Core.cpp` | 实现延迟释放队列和帧索引管理 |
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 技术要点
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||||
|
||||
### 1. FreeList 栈式索引管理
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||||
|
||||
#### 数据结构
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
// 空闲索引栈
|
||||
std::unique_ptr<u32[]> _free_handles{};
|
||||
|
||||
// 栈顶指针(同时也是已分配数量)
|
||||
u32 _size{0};
|
||||
|
||||
// 总容量
|
||||
u32 _capacity{0};
|
||||
```
|
||||
|
||||
#### 核心原理
|
||||
|
||||
`_free_handles` 是一个**预分配的数组**,同时充当**栈**的角色:
|
||||
- `_size` 既是已分配数量,也是栈顶指针
|
||||
- 分配时:从栈顶弹出索引
|
||||
- 释放时:将索引压入栈顶
|
||||
|
||||
```
|
||||
初始化状态(capacity = 5):
|
||||
┌─────────────────────────────────────┐
|
||||
│ _free_handles = [0, 1, 2, 3, 4] │
|
||||
│ _size = 0 (栈顶指向位置 0) │
|
||||
└─────────────────────────────────────┘
|
||||
|
||||
分配 2 个描述符后:
|
||||
┌─────────────────────────────────────┐
|
||||
│ _free_handles = [0, 1, 2, 3, 4] │
|
||||
│ _size = 2 (栈顶指向位置 2) │
|
||||
│ 已分配索引: 0, 1 │
|
||||
└─────────────────────────────────────┘
|
||||
|
||||
释放索引 0 后(延迟处理完成):
|
||||
┌─────────────────────────────────────┐
|
||||
│ _free_handles = [0, 0, 2, 3, 4] │
|
||||
│ _size = 1 (栈顶指向位置 1) │
|
||||
│ 已分配索引: 1 │
|
||||
│ 索引 0 已回收到空闲栈 │
|
||||
└─────────────────────────────────────┘
|
||||
```
|
||||
|
||||
#### 分配算法
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
descriptor_handle allocate()
|
||||
{
|
||||
std::lock_guard lock(_mutex);
|
||||
|
||||
// 从栈顶取出索引
|
||||
const u32 index = _free_handles[_size];
|
||||
++_size; // 栈顶指针上移
|
||||
|
||||
// 计算句柄地址
|
||||
const u32 offset = index * _descriptor_size;
|
||||
handle.cpu.ptr = _cpu_start.ptr + offset;
|
||||
|
||||
return handle;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
**时间复杂度**: O(1)
|
||||
|
||||
#### 释放算法
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
void free(descriptor_handle handle)
|
||||
{
|
||||
// 不立即释放,放入延迟队列
|
||||
const u32 frame_index = current_frame_index();
|
||||
_deferred_free_indices[frame_index].push_back(handle.index);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void process_deferred_release(u32 frame_index)
|
||||
{
|
||||
for(auto index : _deferred_free_indices[frame_index])
|
||||
{
|
||||
--_size; // 栈顶指针下移
|
||||
_free_handles[_size] = index; // 索引压入栈顶
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
**时间复杂度**: O(n),n 为该帧释放的描述符数量
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
### 2. 延迟释放机制
|
||||
|
||||
#### 为什么需要延迟释放?
|
||||
|
||||
```
|
||||
问题场景:
|
||||
帧 0: CPU 分配描述符索引 0 → 绑定纹理 A
|
||||
帧 1: CPU 释放描述符索引 0 → 立即重用 → 绑定纹理 B
|
||||
帧 0: GPU 还在执行,访问描述符索引 0 → 读到纹理 B 的数据!
|
||||
↑
|
||||
GPU 危险!数据竞争!
|
||||
```
|
||||
|
||||
#### 解决方案
|
||||
|
||||
```
|
||||
帧 0: CPU 分配描述符索引 0 → 绑定纹理 A
|
||||
帧 1: CPU 释放描述符索引 0 → 放入延迟队列(帧 1)
|
||||
帧 2: CPU 继续工作...
|
||||
帧 0: GPU 完成帧 0 的执行
|
||||
帧 3: CPU 处理帧 0 的延迟释放 → 索引 0 回到空闲池
|
||||
↑
|
||||
安全!GPU 已完成使用
|
||||
```
|
||||
|
||||
#### 数据结构
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
// 每帧一个延迟释放队列
|
||||
utl::vector<u32> _deferred_free_indices[frame_buffer_count]{};
|
||||
|
||||
// 全局延迟释放资源队列
|
||||
utl::vector<IUnknown*> deferred_releases[frame_buffer_count]{};
|
||||
|
||||
// 延迟释放标志
|
||||
u32 deferred_release_flag[frame_buffer_count]{};
|
||||
```
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
### 3. 完整流程图
|
||||
|
||||
```
|
||||
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
|
||||
│ 初始化 │
|
||||
│ _free_handles = [0, 1, 2, 3, 4] │
|
||||
│ _size = 0 │
|
||||
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
|
||||
│
|
||||
▼
|
||||
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
|
||||
│ allocate() │
|
||||
│ index = _free_handles[_size] // 取索引 0 │
|
||||
│ _size++ // _size = 1 │
|
||||
│ 返回描述符句柄(索引 0) │
|
||||
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
|
||||
│
|
||||
▼
|
||||
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
|
||||
│ allocate() │
|
||||
│ index = _free_handles[_size] // 取索引 1 │
|
||||
│ _size++ // _size = 2 │
|
||||
│ 返回描述符句柄(索引 1) │
|
||||
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
|
||||
│
|
||||
▼
|
||||
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
|
||||
│ free(索引 0) │
|
||||
│ 放入延迟队列: _deferred_free_indices[当前帧].push_back(0) │
|
||||
│ _size 不变,_free_handles 不变 │
|
||||
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
|
||||
│
|
||||
▼
|
||||
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
|
||||
│ GPU 完成帧(Fence 同步) │
|
||||
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
|
||||
│
|
||||
▼
|
||||
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
|
||||
│ process_deferred_release(frame_index) │
|
||||
│ --_size // _size = 1 │
|
||||
│ _free_handles[_size] = 0 // 索引 0 压入栈顶 │
|
||||
│ _free_handles = [0, 0, 2, 3, 4] │
|
||||
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
|
||||
│
|
||||
▼
|
||||
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
|
||||
│ allocate() │
|
||||
│ index = _free_handles[_size] // 取索引 0(重用) │
|
||||
│ _size++ // _size = 2 │
|
||||
│ 返回描述符句柄(索引 0) │
|
||||
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
|
||||
```
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
### 4. 线程安全
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
// 所有操作都使用互斥锁保护
|
||||
std::mutex _mutex{};
|
||||
|
||||
void allocate() {
|
||||
std::lock_guard lock(_mutex); // 自动加锁
|
||||
// ... 操作
|
||||
} // 自动解锁
|
||||
```
|
||||
|
||||
---
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||||
|
||||
## 设计优势
|
||||
|
||||
| 特性 | 说明 |
|
||||
|------|------|
|
||||
| **O(1) 分配** | 栈顶弹出,无需遍历查找 |
|
||||
| **O(1) 释放** | 栈顶压入,无需查找位置 |
|
||||
| **内存高效** | 预分配数组,无动态分配开销 |
|
||||
| **线程安全** | 互斥锁保护所有操作 |
|
||||
| **GPU 安全** | 延迟释放防止数据竞争 |
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 后续工作
|
||||
|
||||
- [ ] 实现交换链
|
||||
- [ ] 实现渲染目标视图
|
||||
- [ ] 渲染第一个三角形
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 相关文档
|
||||
|
||||
- [D3D12学习Wiki](../wiki/D3D12学习Wiki.md)
|
||||
212
docs/changelogs/2026-03/20260330-d3d12-descriptor-heap.md
Normal file
212
docs/changelogs/2026-03/20260330-d3d12-descriptor-heap.md
Normal file
@@ -0,0 +1,212 @@
|
||||
# 变更记录:描述符堆实现
|
||||
|
||||
**提交日期**: 2026-03-30
|
||||
**提交哈希**: `a03c544`
|
||||
**变更类型**: 功能实现
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 变更概述
|
||||
|
||||
本次提交实现了 D3D12 描述符堆(Descriptor Heap)管理类,提供描述符的分配和释放功能,支持多线程安全访问。
|
||||
|
||||
## 新增文件
|
||||
|
||||
### Engine/Graphics/Direct3D12/
|
||||
|
||||
| 文件 | 说明 |
|
||||
|------|------|
|
||||
| `D3D12Resources.h` | 描述符句柄和描述符堆类定义 |
|
||||
| `D3D12Resource.cpp` | 描述符堆实现 |
|
||||
|
||||
## 修改文件
|
||||
|
||||
| 文件 | 变更说明 |
|
||||
|------|----------|
|
||||
| `D3D12Core.h` | 添加 `device()` 函数声明和 `release` 模板函数 |
|
||||
| `D3D12Core.cpp` | 添加 `device()` 函数实现 |
|
||||
| `D3D12CommonHeader.h` | 添加 `<mutex>` 头文件 |
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 技术要点
|
||||
|
||||
### 1. descriptor_handle 结构
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
struct descriptor_handle
|
||||
{
|
||||
D3D12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE cpu{}; // CPU 句柄
|
||||
D3D12_GPU_DESCRIPTOR_HANDLE gpu{}; // GPU 句柄(着色器可见时有效)
|
||||
|
||||
constexpr bool is_valid() const { return cpu.ptr != 0; }
|
||||
constexpr bool is_shader_visible() const { return gpu.ptr != 0; }
|
||||
};
|
||||
```
|
||||
|
||||
**设计要点**:
|
||||
- 封装 CPU 和 GPU 双句柄
|
||||
- 提供有效性检查方法
|
||||
- DEBUG 模式下记录容器和索引用于调试
|
||||
|
||||
### 2. descriptor_heap 类
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
class descriptor_heap
|
||||
{
|
||||
public:
|
||||
explicit descriptor_heap(const D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_TYPE type);
|
||||
|
||||
bool initialize(u32 capacity, bool is_shader_visible);
|
||||
void release();
|
||||
|
||||
descriptor_handle allocate(); // 分配描述符
|
||||
void free(descriptor_handle handle); // 释放描述符
|
||||
|
||||
// 访问器
|
||||
constexpr ID3D12DescriptorHeap* heap() const;
|
||||
constexpr D3D12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE cpu_start() const;
|
||||
constexpr D3D12_GPU_DESCRIPTOR_HANDLE gpu_start() const;
|
||||
constexpr bool is_shader_visible() const;
|
||||
|
||||
private:
|
||||
ID3D12DescriptorHeap* _heap;
|
||||
D3D12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE _cpu_start{};
|
||||
D3D12_GPU_DESCRIPTOR_HANDLE _gpu_start{};
|
||||
std::unique_ptr<u32[]> _free_handles{}; // 空闲句柄池
|
||||
std::mutex _mutex; // 线程安全
|
||||
u32 _capacity{0};
|
||||
u32 _size{0};
|
||||
u32 _descriptor_size{0};
|
||||
const D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_TYPE _type;
|
||||
};
|
||||
```
|
||||
|
||||
### 3. 描述符堆类型
|
||||
|
||||
| 类型 | 用途 | 着色器可见 |
|
||||
|------|------|------------|
|
||||
| `D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_TYPE_CBV_SRV_UAV` | 常量缓冲区、着色器资源、无序访问 | 可选 |
|
||||
| `D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_TYPE_SAMPLER` | 采样器 | 可选 |
|
||||
| `D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_TYPE_RTV` | 渲染目标视图 | 否 |
|
||||
| `D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_TYPE_DSV` | 深度模板视图 | 否 |
|
||||
|
||||
### 4. 内存模型
|
||||
|
||||
```
|
||||
┌─────────────────────────────────────────────────────┐
|
||||
│ Shader-Visible 描述符堆 (GPU 显存) │
|
||||
│ ┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐ │
|
||||
│ │ 0 │ 1 │ 2 │ 3 │ 4 │ 5 │...│ │ │ │ │
|
||||
│ └───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘ │
|
||||
│ ↑ │
|
||||
│ _cpu_start / _gpu_start │
|
||||
└─────────────────────────────────────────────────────┘
|
||||
|
||||
_free_handles[] = [0, 1, 2, 3, 4, 5, ...] // 空闲索引池
|
||||
_size = 0 // 已分配数量
|
||||
```
|
||||
|
||||
### 5. 分配算法
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
descriptor_handle allocate()
|
||||
{
|
||||
std::lock_guard lock(_mutex); // 线程安全
|
||||
|
||||
const u32 index = _free_handles[_size]; // 取空闲索引
|
||||
const u32 offset = index * _descriptor_size; // 计算偏移
|
||||
++_size; // 递增已分配数量
|
||||
|
||||
descriptor_handle handle{};
|
||||
handle.cpu.ptr = _cpu_start.ptr + offset; // CPU 句柄
|
||||
if(is_shader_visible())
|
||||
handle.gpu.ptr = _gpu_start.ptr + offset; // GPU 句柄
|
||||
|
||||
return handle;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
### 6. 线程安全
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
std::mutex _mutex; // 保护并发访问
|
||||
|
||||
// 使用 lock_guard 保护
|
||||
std::lock_guard lock(_mutex);
|
||||
```
|
||||
|
||||
描述符堆可能被多个线程并发访问(资源创建/销毁),需要互斥锁保护。
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## D3D12Core 扩展
|
||||
|
||||
### 新增 device() 函数
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
// D3D12Core.h
|
||||
ID3D12Device *const device();
|
||||
|
||||
// D3D12Core.cpp
|
||||
ID3D12Device *const device()
|
||||
{
|
||||
return main_device;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
提供对 D3D12 设备的访问,用于创建描述符堆等资源。
|
||||
|
||||
### 新增 release 模板函数
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
template<typename T>
|
||||
constexpr void release(T*& resource)
|
||||
{
|
||||
if(resource)
|
||||
{
|
||||
resource->Release();
|
||||
resource = nullptr;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
通用的 COM 对象释放模板,避免代码重复。
|
||||
|
||||
---
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||||
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||||
## 使用示例
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||||
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||||
```cpp
|
||||
// 创建描述符堆
|
||||
descriptor_heap cbv_srv_heap{D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_TYPE_CBV_SRV_UAV};
|
||||
cbv_srv_heap.initialize(100, true); // 100个描述符,着色器可见
|
||||
|
||||
// 分配描述符
|
||||
descriptor_handle handle = cbv_srv_heap.allocate();
|
||||
|
||||
// 创建视图
|
||||
device->CreateShaderResourceView(texture, &srvDesc, handle.cpu);
|
||||
|
||||
// 绑定到管线
|
||||
ID3D12DescriptorHeap* heaps[] = { cbv_srv_heap.heap() };
|
||||
cmdList->SetDescriptorHeaps(1, heaps);
|
||||
cmdList->SetGraphicsRootDescriptorTable(0, handle.gpu);
|
||||
|
||||
// 释放描述符
|
||||
cbv_srv_heap.free(handle);
|
||||
```
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 后续工作
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||||
|
||||
- [ ] 实现资源类(Texture, Buffer)
|
||||
- [ ] 实现交换链
|
||||
- [ ] 实现渲染目标视图
|
||||
|
||||
---
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||||
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||||
## 相关文档
|
||||
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||||
- [D3D12学习Wiki](../wiki/D3D12学习Wiki.md)
|
||||
231
docs/changelogs/2026-03/20260331-d3d12-swap-chain.md
Normal file
231
docs/changelogs/2026-03/20260331-d3d12-swap-chain.md
Normal file
@@ -0,0 +1,231 @@
|
||||
# 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**: `95d8893`
|
||||
**变更类型**: 功能新增
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 变更概述
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||||
|
||||
本次提交实现了 D3D12 交换链(Swap Chain)和渲染表面管理,完成了渲染输出的基础架构。同时修复了循环包含问题,确保编译正确。
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||||
|
||||
## 修改文件
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||||
|
||||
### 新增文件
|
||||
|
||||
| 文件 | 说明 |
|
||||
|------|------|
|
||||
| `D3D12Surface.h` | 交换链和渲染目标管理类头文件 |
|
||||
| `D3D12Surface.cpp` | 交换链实现 |
|
||||
|
||||
### 修改文件
|
||||
|
||||
| 文件 | 变更说明 |
|
||||
|------|----------|
|
||||
| `GraphicsPlatformInterface.h` | 修复循环包含,添加 `surface_id` 定义 |
|
||||
| `Renderer.h` | 移除循环包含,保持类型定义 |
|
||||
| `Renderer.cpp` | 实现表面相关函数 |
|
||||
| `D3D12Core.h/cpp` | 添加描述符堆访问函数 |
|
||||
| `D3D12Interface.cpp` | 更新平台接口 |
|
||||
| `D3D12CommonHeader.h` | 编码修复 |
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 技术要点
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||||
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||||
### 1. 交换链(Swap Chain)原理
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||||
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||||
#### 什么是交换链?
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||||
|
||||
交换链是 DXGI 提供的机制,用于管理前后缓冲区的交换:
|
||||
|
||||
```
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||||
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
|
||||
│ 交换链工作原理 │
|
||||
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
|
||||
│ │
|
||||
│ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ │
|
||||
│ │ 后台缓冲 │ │ 后台缓冲 │ │ 后台缓冲 │ │
|
||||
│ │ 0 │ │ 1 │ │ 2 │ │
|
||||
│ └────┬─────┘ └────┬─────┘ └────┬─────┘ │
|
||||
│ │ │ │ │
|
||||
│ └─────────────┼─────────────┘ │
|
||||
│ │ │
|
||||
│ ▼ │
|
||||
│ ┌──────────────┐ │
|
||||
│ │ Present() │ │
|
||||
│ └──────┬───────┘ │
|
||||
│ │ │
|
||||
│ ▼ │
|
||||
│ ┌──────────────┐ │
|
||||
│ │ 前台缓冲 │ ───► 显示器 │
|
||||
│ └──────────────┘ │
|
||||
│ │
|
||||
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
|
||||
```
|
||||
|
||||
#### 三重缓冲优势
|
||||
|
||||
| 特性 | 说明 |
|
||||
|------|------|
|
||||
| **减少撕裂** | 前台缓冲独立于后台缓冲,避免部分更新 |
|
||||
| **提高并行性** | CPU 可提前录制多帧命令 |
|
||||
| **平滑帧率** | 缓冲区平滑帧时间波动 |
|
||||
|
||||
### 2. d3d12_surface 类设计
|
||||
|
||||
#### 核心职责
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
class d3d12_surface
|
||||
{
|
||||
// 交换链管理
|
||||
IDXGISwapChain4* _swap_chain;
|
||||
|
||||
// 渲染目标管理(每个后台缓冲区一个)
|
||||
render_target_data _render_target_data[frame_buffer_count];
|
||||
|
||||
// 视口和裁剪
|
||||
D3D12_VIEWPORT _viewport;
|
||||
D3D12_RECT _scissor_rect;
|
||||
};
|
||||
```
|
||||
|
||||
#### 生命周期
|
||||
|
||||
```
|
||||
构造 d3d12_surface(window)
|
||||
│
|
||||
▼
|
||||
create_swap_chain(factory, cmd_queue, format)
|
||||
│
|
||||
├─► 创建 IDXGISwapChain4
|
||||
├─► 分配 RTV 描述符
|
||||
└─► 初始化视口/裁剪矩形
|
||||
│
|
||||
▼
|
||||
渲染循环
|
||||
│
|
||||
├─► back_buffer() 获取当前缓冲区
|
||||
├─► rtv() 获取渲染目标视图
|
||||
└─► present() 呈现帧
|
||||
│
|
||||
▼
|
||||
析构 ~d3d12_surface()
|
||||
│
|
||||
└─► release() 释放资源
|
||||
```
|
||||
|
||||
### 3. 交换链创建流程
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
void d3d12_surface::create_swap_chain(...)
|
||||
{
|
||||
// 1. 配置交换链描述
|
||||
DXGI_SWAP_CHAIN_DESC1 desc{};
|
||||
desc.BufferCount = frame_buffer_count; // 3 个后台缓冲区
|
||||
desc.Format = to_non_srgb(format); // 像素格式
|
||||
desc.Width = _window.width();
|
||||
desc.Height = _window.height();
|
||||
desc.SampleDesc.Count = 1; // 禁用 MSAA
|
||||
|
||||
// 2. 创建交换链
|
||||
factory->CreateSwapChainForHwnd(cmd_queue, hwnd, &desc, ...);
|
||||
|
||||
// 3. 禁用 Alt+Enter 全屏切换(由应用处理)
|
||||
factory->MakeWindowAssociation(hwnd, DXGI_MWA_NO_ALT_ENTER);
|
||||
|
||||
// 4. 分配 RTV 描述符
|
||||
for(u32 i = 0; i < frame_buffer_count; ++i)
|
||||
{
|
||||
_render_target_data[i].rtv = core::rtv_heap().allocate();
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 5. 创建渲染目标视图
|
||||
finalize();
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
### 4. 渲染目标视图创建
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
void d3d12_surface::finalize()
|
||||
{
|
||||
for(u32 i = 0; i < frame_buffer_count; ++i)
|
||||
{
|
||||
// 获取后台缓冲区资源
|
||||
_swap_chain->GetBuffer(i, IID_PPV_ARGS(&data.resource));
|
||||
|
||||
// 创建渲染目标视图
|
||||
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);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 设置视口和裁剪矩形
|
||||
_viewport = {0, 0, (float)width, (float)height, 0.0f, 1.0f};
|
||||
_scissor_rect = {0, 0, (s32)width, (s32)height};
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
### 5. 循环包含修复
|
||||
|
||||
#### 问题
|
||||
|
||||
```
|
||||
GraphicsPlatformInterface.h → Renderer.h → GraphicsPlatformInterface.h (循环!)
|
||||
```
|
||||
|
||||
#### 解决方案
|
||||
|
||||
将 `surface_id` 定义移到 `Renderer.h`,`GraphicsPlatformInterface.h` 包含 `Renderer.h`:
|
||||
|
||||
```
|
||||
Renderer.h (定义 surface_id)
|
||||
↓
|
||||
GraphicsPlatformInterface.h (使用 surface_id)
|
||||
```
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 视口与裁剪矩形
|
||||
|
||||
### 视口(Viewport)
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
D3D12_VIEWPORT _viewport{
|
||||
.TopLeftX = 0.0f,
|
||||
.TopLeftY = 0.0f,
|
||||
.Width = (float)width,
|
||||
.Height = (float)height,
|
||||
.MinDepth = 0.0f,
|
||||
.MaxDepth = 1.0f
|
||||
};
|
||||
```
|
||||
|
||||
定义光栅化阶段的渲染区域和深度范围。
|
||||
|
||||
### 裁剪矩形(Scissor Rect)
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
D3D12_RECT _scissor_rect{0, 0, (s32)width, (s32)height};
|
||||
```
|
||||
|
||||
定义像素输出的裁剪区域,区域外的像素将被丢弃。
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 后续工作
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||||
|
||||
- [ ] 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
|
||||
|
||||
---
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||||
|
||||
## 相关文档
|
||||
|
||||
- [D3D12学习Wiki](../wiki/D3D12学习Wiki.md)
|
||||
404
docs/changelogs/2026-03/20260331-surface-freelist-refactor.md
Normal file
404
docs/changelogs/2026-03/20260331-surface-freelist-refactor.md
Normal file
@@ -0,0 +1,404 @@
|
||||
# 变更记录:Surface 管理重构、纹理资源与文档完善
|
||||
|
||||
**提交日期**: 2026-04-01
|
||||
**提交哈希**: `b72fcf4`
|
||||
**变更类型**: Bug修复 + 功能新增 + 文档完善
|
||||
|
||||
---
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||||
|
||||
## 变更概述
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||||
|
||||
本次提交修复了 surface 管理中的资源重复释放问题,新增纹理资源类,并为容器和 D3D12 资源添加了完整的文档。
|
||||
|
||||
## 修改文件
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||||
|
||||
### 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 |
|
||||
|
||||
### 新增功能
|
||||
|
||||
| 文件 | 变更说明 |
|
||||
|------|----------|
|
||||
| `D3D12Helpers.h` | 新增堆属性辅助结构 `d3dx::heap_properties` |
|
||||
| `D3D12Resources.h` | 新增 `d3d12_texture_init_info`、`d3d12_texture`、`d3d12_render_texture` 类 |
|
||||
| `D3D12Resource.cpp` | 实现纹理资源创建和 SRV 绑定 |
|
||||
|
||||
### 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 |
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 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
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||||
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||||
### 数据结构原理
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||||
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||||
`utl::free_list` 使用空闲链表管理已删除的槽位:
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||||
|
||||
```
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||||
初始状态:
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||||
_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
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||||
|
||||
| 特性 | 说明 |
|
||||
|------|------|
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||||
| **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
|
||||
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||||
| 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 |
|
||||
|
||||
---
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||||
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||||
## Vector 容器详解
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||||
|
||||
### 析构策略
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||||
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||||
模板参数 `destruct` 控制元素析构行为:
|
||||
|
||||
```cpp
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||||
// 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
|
||||
```
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||||
|
||||
### 无序删除优化
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||||
|
||||
```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
|
||||
```
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 交换链详解
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||||
|
||||
### 核心职责
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||||
|
||||
交换链连接窗口与渲染管线,管理一组后台缓冲区,并通过 `Present()` 实现缓冲区翻转,将绘制内容显示到窗口。
|
||||
|
||||
**交换链只负责**:
|
||||
- 缓冲区的分配与翻转
|
||||
|
||||
**开发者需显式完成**:
|
||||
- 绑定渲染目标(`OMSetRenderTargets`)
|
||||
- GPU 同步(Fence)
|
||||
- 状态转换(资源屏障)
|
||||
|
||||
### 标准使用流程
|
||||
|
||||
```
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||||
1. 获取当前后台缓冲区(GetBuffer)
|
||||
↓
|
||||
2. 将其绑定为渲染目标(OMSetRenderTargets)
|
||||
↓
|
||||
3. 执行绘制命令(写入该缓冲区)
|
||||
↓
|
||||
4. 提交命令并同步(Fence)
|
||||
↓
|
||||
5. 调用 Present(翻转缓冲区,显示图像)
|
||||
```
|
||||
|
||||
### 职责边界
|
||||
|
||||
| 操作 | 负责方 | 说明 |
|
||||
|------|--------|------|
|
||||
| 缓冲区分配 | 交换链 | 创建指定数量的后台缓冲区 |
|
||||
| 缓冲区翻转 | 交换链 | `Present()` 切换前后缓冲区 |
|
||||
| 渲染目标绑定 | 开发者 | `OMSetRenderTargets()` 绑定 RTV |
|
||||
| GPU 同步 | 开发者 | 使用 Fence 确保 GPU 完成渲染 |
|
||||
| 状态转换 | 开发者 | 资源屏障管理缓冲区状态 |
|
||||
| 窗口大小调整 | 开发者 | 调用 `ResizeBuffers()` 重新分配 |
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## SRV 创建与资源创建方式
|
||||
|
||||
### CreateShaderResourceView 参数说明
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
void CreateShaderResourceView(
|
||||
ID3D12Resource *pResource,
|
||||
const D3D12_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC *pDesc,
|
||||
D3D12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE DestDescriptor
|
||||
);
|
||||
```
|
||||
|
||||
| 参数 | 说明 |
|
||||
|------|------|
|
||||
| `pResource` | 要创建 SRV 的 GPU 资源指针(必须是有效资源,不能为 nullptr) |
|
||||
| `pDesc` | 视图描述符,指定格式、维度、Mip 级别范围等。为 `nullptr` 时使用资源默认属性 |
|
||||
| `DestDescriptor` | SRV 描述符堆中 CPU 描述符句柄的位置 |
|
||||
|
||||
**关键点**:
|
||||
- `pDesc` 为 `nullptr` 时,视图描述符默认使用资源本身的格式和全部子资源(空描述符初始化)
|
||||
- 同一个资源可以创建多个不同的 SRV(不同格式、不同 Mip 切片)
|
||||
|
||||
### D3D12 资源创建函数对比
|
||||
|
||||
| 函数 | 堆类型 | 说明 |
|
||||
|------|--------|------|
|
||||
| `CreateCommittedResource` | 隐式堆 | D3D12 自动分配堆,资源直接映射。适用于大多数常规资源 |
|
||||
| `CreatePlacedResource` | 显式堆 | 资源放置在用户创建的堆的特定偏移位置。用于精确控制内存布局 |
|
||||
| `CreateReservedResource` | 预留资源 | 仅预留虚拟地址,不提交物理内存。用于稀疏资源,支持流式加载 |
|
||||
|
||||
**选择建议**:
|
||||
- **Committed**:最常用,堆由系统隐式管理
|
||||
- **Placed**:需要显式堆,资源放置于堆的指定偏移
|
||||
- **Reserved**:仅预留虚拟地址,用于稀疏资源,实现内存的按需提交
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 纹理资源类
|
||||
|
||||
### d3d12_texture_init_info 结构
|
||||
|
||||
纹理初始化信息结构,支持三种资源创建方式:
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
struct d3d12_texture_init_info
|
||||
{
|
||||
ID3D12Heap1* heap{nullptr}; // 显式堆(Placed Resource)
|
||||
ID3D12Resource* resource{nullptr}; // 已有资源(直接使用)
|
||||
D3D12_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC* srv_desc{nullptr}; // SRV 描述(nullptr 使用默认)
|
||||
D3D12_RESOURCE_DESC* desc{nullptr}; // 资源描述
|
||||
D3D12_RESOURCE_ALLOCATION_INFO1 allocation_info{}; // 分配信息(偏移量)
|
||||
D3D12_RESOURCE_STATES initial_state{}; // 初始状态
|
||||
D3D12_CLEAR_VALUE clear_value{}; // 清除值(RTV/DSV)
|
||||
};
|
||||
```
|
||||
|
||||
### d3d12_texture 类
|
||||
|
||||
基础纹理类,封装资源创建和 SRV 绑定:
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
class d3d12_texture
|
||||
{
|
||||
public:
|
||||
constexpr static u32 max_mips{ 14 };
|
||||
|
||||
explicit d3d12_texture(d3d12_texture_init_info info);
|
||||
|
||||
// 移动语义
|
||||
d3d12_texture(d3d12_texture&& o);
|
||||
d3d12_texture& operator=(d3d12_texture&& o);
|
||||
|
||||
// 禁用拷贝
|
||||
DISABLE_COPY(d3d12_texture);
|
||||
|
||||
void release();
|
||||
ID3D12Resource* resource() const;
|
||||
descriptor_handle srv() const;
|
||||
|
||||
private:
|
||||
ID3D12Resource* _resource{nullptr};
|
||||
descriptor_handle _srv;
|
||||
};
|
||||
```
|
||||
|
||||
### 资源创建逻辑
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
d3d12_texture::d3d12_texture(d3d12_texture_init_info info)
|
||||
{
|
||||
// 优先级 1:使用已有资源
|
||||
if (info.resource) {
|
||||
_resource = info.resource;
|
||||
}
|
||||
// 优先级 2:Placed Resource(显式堆)
|
||||
else if (info.heap && info.desc) {
|
||||
device->CreatePlacedResource(
|
||||
info.heap,
|
||||
info.allocation_info.Offset,
|
||||
info.desc, ...);
|
||||
}
|
||||
// 优先级 3:Committed Resource(隐式堆)
|
||||
else if (info.desc) {
|
||||
device->CreateCommittedResource(
|
||||
&d3dx::heap_properties.default_heap,
|
||||
D3D12_HEAP_FLAG_NONE,
|
||||
info.desc, ...);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 创建 SRV
|
||||
_srv = core::srv_heap().allocate();
|
||||
device->CreateShaderResourceView(_resource, info.srv_desc, _srv.cpu);
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
### d3dx::heap_properties 辅助结构
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
namespace XEngine::graphics::d3d12::d3dx
|
||||
{
|
||||
constexpr struct {
|
||||
D3D12_HEAP_PROPERTIES default_heap{
|
||||
D3D12_HEAP_TYPE_DEFAULT, // GPU 可读写,CPU 不可访问
|
||||
D3D12_CPU_PAGE_PROPERTY_UNKNOWN,
|
||||
D3D12_MEMORY_POOL_UNKNOWN,
|
||||
0, // 单 GPU 系统
|
||||
0
|
||||
};
|
||||
} heap_properties;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 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)
|
||||
212
docs/changelogs/2026-04/20260401-render-texture-depth-buffer.md
Normal file
212
docs/changelogs/2026-04/20260401-render-texture-depth-buffer.md
Normal file
@@ -0,0 +1,212 @@
|
||||
# 变更记录:渲染目标纹理与深度缓冲区实现
|
||||
|
||||
**提交日期**: 2026-04-01
|
||||
**提交哈希**: `57afd12`
|
||||
**变更类型**: 功能新增
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 变更概述
|
||||
|
||||
本次提交实现了 `d3d12_render_texture`(渲染目标纹理)和 `d3d12_depth_buffer`(深度缓冲区)类,为纹理资源类添加了析构函数。
|
||||
|
||||
## 修改文件
|
||||
|
||||
| 文件 | 变更说明 |
|
||||
|------|----------|
|
||||
| `D3D12Resources.h` | 为纹理类添加析构函数,完善 `d3d12_render_texture` 和 `d3d12_depth_buffer` 类定义 |
|
||||
| `D3D12Resource.cpp` | 实现 `d3d12_render_texture` 和 `d3d12_depth_buffer` 构造与释放逻辑 |
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## d3d12_render_texture 类
|
||||
|
||||
### 功能说明
|
||||
|
||||
渲染目标纹理类,支持多 Mip 级别的渲染目标视图(RTV):
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
class d3d12_render_texture
|
||||
{
|
||||
public:
|
||||
d3d12_render_texture() = default;
|
||||
explicit d3d12_render_texture(d3d12_texture_init_info info);
|
||||
~d3d12_render_texture() { release(); }
|
||||
|
||||
// 移动语义
|
||||
d3d12_render_texture(d3d12_render_texture&& o);
|
||||
d3d12_render_texture& operator=(d3d12_render_texture&& o);
|
||||
|
||||
// 禁用拷贝
|
||||
DISABLE_COPY(d3d12_render_texture);
|
||||
|
||||
void release();
|
||||
u32 mip_count() const;
|
||||
D3D12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE rtv(u32 mip) const;
|
||||
descriptor_handle srv() const;
|
||||
ID3D12Resource* resource() const;
|
||||
|
||||
private:
|
||||
d3d12_texture _texture{};
|
||||
descriptor_handle _rtv[d3d12_texture::max_mips]{}; // 每个 Mip 一个 RTV
|
||||
u32 _mip_count{0};
|
||||
};
|
||||
```
|
||||
|
||||
### 构造流程
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
d3d12_render_texture::d3d12_render_texture(d3d12_texture_init_info info)
|
||||
: _texture(info) // 先创建基础纹理
|
||||
{
|
||||
// 获取 Mip 级别数
|
||||
_mip_count = resource()->GetDesc().MipLevels;
|
||||
|
||||
// 为每个 Mip 级别创建 RTV
|
||||
D3D12_RENDER_TARGET_VIEW_DESC desc{};
|
||||
desc.Format = info.desc->Format;
|
||||
desc.ViewDimension = D3D12_RTV_DIMENSION_TEXTURE2D;
|
||||
|
||||
for(u32 i = 0; i < _mip_count; ++i)
|
||||
{
|
||||
_rtv[i] = rtv_heap.allocate();
|
||||
device->CreateRenderTargetView(resource(), &desc, _rtv[i].cpu);
|
||||
++desc.Texture2D.MipSlice; // 下一个 Mip 切片
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
### 使用场景
|
||||
|
||||
- 离屏渲染(Render-to-Texture)
|
||||
- 多级渐远纹理生成
|
||||
- 后处理效果
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## d3d12_depth_buffer 类
|
||||
|
||||
### 功能说明
|
||||
|
||||
深度缓冲区类,封装深度模板视图(DSV)和着色器资源视图(SRV):
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
class d3d12_depth_buffer
|
||||
{
|
||||
public:
|
||||
d3d12_depth_buffer() = default;
|
||||
explicit d3d12_depth_buffer(d3d12_texture_init_info info);
|
||||
~d3d12_depth_buffer() { release(); }
|
||||
|
||||
// 移动语义
|
||||
d3d12_depth_buffer(d3d12_depth_buffer&& o);
|
||||
d3d12_depth_buffer& operator=(d3d12_depth_buffer&& o);
|
||||
|
||||
// 禁用拷贝
|
||||
DISABLE_COPY(d3d12_depth_buffer);
|
||||
|
||||
void release();
|
||||
D3D12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE dsv() const;
|
||||
descriptor_handle srv() const;
|
||||
ID3D12Resource* resource() const;
|
||||
|
||||
private:
|
||||
d3d12_texture _texture{};
|
||||
descriptor_handle _dsv{};
|
||||
};
|
||||
```
|
||||
|
||||
### 构造流程
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
d3d12_depth_buffer::d3d12_depth_buffer(d3d12_texture_init_info info)
|
||||
{
|
||||
// 深度缓冲区需要特殊处理格式
|
||||
// DSV 使用 D32_FLOAT,SRV 使用 R32_FLOAT
|
||||
|
||||
D3D12_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC srv_desc{};
|
||||
if(info.desc->Format == DXGI_FORMAT_D32_FLOAT)
|
||||
{
|
||||
info.desc->Format = DXGI_FORMAT_R32_TYPELESS; // 资源使用无类型格式
|
||||
srv_desc.Format = DXGI_FORMAT_R32_FLOAT; // SRV 使用浮点格式
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 创建纹理和 SRV
|
||||
info.srv_desc = &srv_desc;
|
||||
_texture = d3d12_texture(info);
|
||||
|
||||
// 创建 DSV
|
||||
D3D12_DEPTH_STENCIL_VIEW_DESC dsv_desc{};
|
||||
dsv_desc.Format = DXGI_FORMAT_D32_FLOAT; // DSV 使用深度格式
|
||||
dsv_desc.ViewDimension = D3D12_DSV_DIMENSION_TEXTURE2D;
|
||||
|
||||
_dsv = dsv_heap.allocate();
|
||||
device->CreateDepthStencilView(resource(), &dsv_desc, _dsv.cpu);
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
### 格式转换说明
|
||||
|
||||
```
|
||||
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
|
||||
│ 深度缓冲区格式处理 │
|
||||
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
|
||||
│ │
|
||||
│ 用户指定格式:DXGI_FORMAT_D32_FLOAT │
|
||||
│ │ │
|
||||
│ ▼ │
|
||||
│ 资源格式:DXGI_FORMAT_R32_TYPELESS(无类型) │
|
||||
│ │ │
|
||||
│ ┌──────────┴──────────┐ │
|
||||
│ ▼ ▼ │
|
||||
│ DSV 格式:D32_FLOAT SRV 格式:R32_FLOAT │
|
||||
│ (深度测试用) (着色器采样用) │
|
||||
│ │
|
||||
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
|
||||
```
|
||||
|
||||
**为什么要这样处理?**
|
||||
|
||||
- 深度缓冲区需要作为着色器资源被采样(如阴影映射、SSAO)
|
||||
- DSV 格式(D32_FLOAT)不能直接用于 SRV
|
||||
- 使用 TYPELESS 格式允许同一资源创建不同格式的视图
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 析构函数添加
|
||||
|
||||
为所有纹理类添加了析构函数,确保资源自动释放:
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
class d3d12_texture {
|
||||
public:
|
||||
~d3d12_texture() { release(); }
|
||||
// ...
|
||||
};
|
||||
|
||||
class d3d12_render_texture {
|
||||
public:
|
||||
~d3d12_render_texture() { release(); }
|
||||
// ...
|
||||
};
|
||||
|
||||
class d3d12_depth_buffer {
|
||||
public:
|
||||
~d3d12_depth_buffer() { release(); }
|
||||
// ...
|
||||
};
|
||||
```
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 后续工作
|
||||
|
||||
- [ ] 实现根签名和管线状态对象
|
||||
- [ ] 渲染第一个三角形
|
||||
- [ ] 实现常量缓冲区
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 相关文档
|
||||
|
||||
- [D3D12学习Wiki](../wiki/D3D12学习Wiki.md)
|
||||
@@ -16,6 +16,9 @@ changelogs/
|
||||
|
||||
| 日期 | 提交 | 变更内容 |
|
||||
|------|------|----------|
|
||||
| 2026-03-30 | [描述符堆实现](./2026-03/20260330-d3d12-descriptor-heap.md) | D3D12 描述符堆管理和线程安全分配 |
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| 2026-03-27 | [Fence同步机制](./2026-03/20260327-d3d12-fence-sync.md) | D3D12 Fence CPU-GPU 帧同步实现 |
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| 2026-03-26 | [命令队列与多帧缓冲](./2026-03/20260326-d3d12-command-queue.md) | D3D12 命令队列和多帧渲染架构 |
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| 2026-03-26 | [D3D12设备初始化](./2026-03/20260326-d3d12-device-init.md) | D3D12 设备创建与调试层实现 |
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| 2026-03-26 | [Graphics模块](./2026-03/20260326-d3d12-foundation.md) | Graphics 模块与 D3D12 后端框架 |
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| 2026-03-19 | [DX12初始框架](./2026-03/20260326-dx12-initial.md) | 初始 DX12 基础框架 |
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