【Visual C++】游戏开发笔记三十六 浅墨DirectX提高班之四 顶点缓存的逆袭

 
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顶点永远是3D图形学中不可或缺的元素。这篇文章里我们首先对3D世界里的一些概念和常识进行了阐述，然后详细剖析了顶点缓存相关的知识点，最后依旧是放出一个详细注释的顶点缓存绘制图形Demo的源代码将所学的知识融会贯通，并提供了源代码的下载。
 
 
 
一、引言
 
 
 
 
在计算机所描绘的3D世界中，所有的物体模型（如树木，人物，山峦）都是通过多边形网格来逼近表示的，这些多边形可以是三角形，也可以是四边形。所以我们这样说，多边形网格是构成物体模型的基本单元。
 
下面我们先来看一组图片 ：
 


 
 



 哈哈，是不是被第一幅图萌到了呢？
然后，是不是被第二幅图吓到了呢？
然而，这就是事物的真相，真相往往是残酷的。
 
通过两幅图的对比我们可以明显地看到，这个可爱的萝莉模型其实是就是无数的三角形和四边形网格构成的。首先我们用这些网格勾勒出了可爱萝莉的轮廓，然后在网格轮廓的表面“依附”上相应的图片。这样，栩栩如生的萝莉模型就完成了。
 
三角形作为最简单的多边形，在3D世界中的地位显然不可小觑。在Direct3D中，我们经常使用三角形来描述物体模型。
需要指出的是，任何物体都可以用三角形网格来逼近表示，三角形网格是构建物体模型的基本单元。
众所周知，一个三角形有三个顶点，为了能够通过大量的三角形组成三角形网格来描述物体，首先需要定义好三角形的顶点（Vertex），三个顶点确定一个三角形，而顶点除了定义每个顶点的坐标位置以外，还含有颜色等其他属性。
这样一说我们就可以发现，其实任何物体模型的最基本组成单元，其实是顶点。
这篇文章里，我们就来一起探究一下如何通过顶点的定义以及使用，玩转Direct3D，随心所欲地绘制出简单的几何体。
 
 
 
 
 
二、顶点缓存使用四步曲
 
 
 
 
 
 Ⅰ.基础知识
 
 
在Direct3D中，顶点的具体表现形式是顶点缓存（Vertex Buffer），顶点缓存保存了顶点数据的内存空间。顶点缓存的存储位置比较随意，既可以在内存中，也可以在显卡的显存中。
我们前面已经给大家灌输了这样一个概念，所有物体都可以由三角形来表示。这就表明了，如果想在Direct3D之中手动创建物体的话，就需要创建构成物体的所有顶点结构。当Direct3D绘制图形时，将根据这些顶点结构创建一个三角形列表，来描述物体的形状和轮廓。
 
 
为了讲解清楚顶点缓存的使用方法，下面我们来看这样一个例子：

 


在图中，我们用四个顶点组成了一个正方形，这四个顶点分别是v0,v1,v2,v3为了正确描述这个正方形，我们需要根据这四个顶点创建两个三角形△v0v1v2 ,和 △ v0v2v3，而这两个三角形的顶点数据，会依次保存在顶点缓存中。
下面我们就开始讲解在Direct3D中使用顶点缓存的具体步骤。 
 
 
 
 
Ⅱ.顶点缓存使用四步曲之一：设计顶点缓存
 
 
这一步的关键词是设计，Design。
 
如果我们要研发一部手机，首先要进行策划，做好设计图纸。使用顶点缓存也是一样，想要使用顶点缓存绘制图形，第一步的工作就是对顶点的类型进行设计。今天我们要介绍的一套顶点格式，是固定功能流水线中使用频繁的一套顶点定义格式——灵活顶点格式（Flexible Vertex Format，FVF）。需要说明的是，与灵活顶点格式对应的是可编程渲染流水线中的“顶点声明”顶点定义套路，今天我们暂时先介绍灵活顶点格式这套定义套路。
灵活顶点格式（Flexible Vertex Format，FVF）来描述三角形网格的每个顶点。灵活顶点格式可以让我们随心所欲地自定义其中所包含的顶点属性信息。例如，指定顶点的三维坐标、颜色、顶点法线和纹理坐标等等。
 
 
创建自定义灵活顶点格式时，根据实际的需求，需要定义一个包含特定顶点信息的结构体。主动权在我们这里，我们可以随心所欲地定义顶点包含的属性。比如我们可以定义一个只包含顶点三维坐标和颜色的结构体。

struct CUSTOMVERTEX
{
float x, y, z;             //顶点的三维坐标值，x，y，z
DWORD color;               //顶点的颜色值
};

 
我们当然也可以定义一个复杂一点，包含很多属性的顶点：
struct NormalTexVertex
{
float x, y, z; // 顶点坐标
float nx, ny, nz; // 法线向量
float u, v; // 纹理坐标
};

但单单定义出结构体， Direct3D是不能理解我们在干嘛的，这时候，我们需要一个宏来传达我们定义的顶点有哪些属性。
比如刚刚我定义的CUSTOMVERTEX结构体就可以通过以下方式来描述：#define D3DFVF_CUSTOMVERTEX (D3DFVF_XYZRHW|D3DFVF_DIFFUSE)
 
我们可以看到，结构体中有的属性，在这个宏定义都有着一一对应，相辅相成。
 
在Direct3D中常用的FVF格式可以取下面这些值：
 

序号	标示	精析
1	D3DFVF_XYZ	包含未经过坐标变换的顶点坐标值，不可以和D3DFVF_XYZRHW一起使用
2	D3DFVF_XYZRHW	包含经过坐标变换的顶点坐标值，不可以和D3DFVF_XYZ以及D3DFVF_NORMAL一起使用
3	D3DFVF_XYZB1~5	标示顶点混合的权重值，数值后缀为几就用几，这个属性在后面骨骼动画中有用到
4	D3DFVF_NORMAL	包含法线向量的数值
5	D3DFVF_DIFFUSE	包含漫反射的颜色值
6	D3DFVF_SPECULAR	包含镜面反射的数值
7	D3DFVF_TEX1~8	表示包含1~8个纹理坐标信息，是几重纹理后缀就用几，最多8层纹理

 
关于围绕着这个表格的讲解：
其中D3DFVF_XYZ和D3DFVF_XYZRHW这两个属性的内容重复了，可谓水火不相容，一山不容二虎，每次我们选择其中的一个写出来就可以了，其中D3DFVF_XYZ表示未经过坐标变换的顶点，而D3DFVF_XYZRHW表示经过坐标变换的顶点。
需要注意的是，我们在书写灵活顶点格式的宏定义的时候需要遵守一个顺序原则，顺序就是优先级需要这样来分： 
 
顶点坐标位置>RHW值>顶点混合权重值>顶点法线向量>>漫反射颜色值>镜面反射颜色值>纹理坐标信息。
 
也就是说，在定义FVF宏的时候，顶点坐标位置总是排着最前面的。然后依次是RHW值，然后继续往后排。
浅墨在制作上面这个表格的时候专门为他们专门标好了序号，大家写的时候只要按着标号的顺序取自己想要的属性，按着顺序写就可以了。
 
光说如果大家还是不太理解，我们举两个例子。
顶点结构体定义好后，配套的宏定义需要遵守上面的约定，于是我们按顺序这样写：

#define D3DFVF_CUSTOMVERTEX1 (D3DFVF_XYZ | D3DFVF_DIFFUSE | D3DFVF_TEX1)

 
再举一个例子，依然是遵循表格中的顺序来写：#define D3DFVF_CUSTOMVERTEX2 (D3DFVF_XYZRHW | D3DFVF_XYZB1| D3DFVF_DIFFUSE | D3DFVF_SPECULAR | D3DFVF_TEX1)

 
好了，最终我们把这步整体起来看，定义顶点格式需要的代码就可以这样写：
 struct CUSTOMVERTEX
{
FLOAT x, y, z, rhw;
DWORD color;
};
#define D3DFVF_CUSTOMVERTEX (D3DFVF_XYZRHW|D3DFVF_DIFFUSE) //FVF灵活顶点格式



 
 
 
 
Ⅲ.顶点缓存使用四步曲之二：创建顶点缓存
 
 
这一步的关键词是创建，create。
 
·在Direct3D中，顶点缓存由IDirect3DVertexBuffer9接口对象来表示。
很显然，顶点属性的“设计书”出炉之后，下面进行的就是拿着设计书依葫芦画瓢了。
 
这一步里面我们就是先定义一个指向IDirect3DVertexBuffer9接口的指针变量，然后运用的IDirect3DVertexBuffer9接口的CreateVertexBuffer方法创建顶点缓存，把内存地址复制给我们创建的这个指针。
首先，定义一下这个指向IDirect3DVertexBuffer9接口的指针变量。即写上这么一句：LPDIRECT3DVERTEXBUFFER9 g_pVertexBuffer = NULL; //顶点缓冲区对象
 
 
然后就是用我们的Direct3D设备调用CreateVertexBuffer方法创建顶点缓存，把内存地址复制给我们创建的这个指针了。下面我们就来详细讲一下这个方法，依然，我们可以在DirectX SDK中查到这个方法长得是这样的：

HRESULT CreateVertexBuffer(
[in]           UINT Length,
[in]           DWORD Usage,
[in]           DWORD FVF,
[in]           D3DPOOL Pool,
[out, retval]  IDirect3DVertexBuffer9 **ppVertexBuffer,
[in]           HANDLE *pSharedHandle
);

 
下面我们来看看各个参数的含义和使用方法：
█ 第一个参数，UINT类型的Length，表示顶点缓存的大小，以字节为单位。
█ 第二个参数，

DWORD

类型的Usage，

用于指定使用缓存的一些附加属性，这个参数的只可以取0,表示没有附加属性，或者取如下表格中的一个或者多个值，多个值之间用“|”连接。这些参数依然是可以顾名思义，不用记忆。比如D3DUSAGE_WRITEONLY，显然表示的是只能写，不能读。
 

缓存区属性	说明
D3DUSAGE_DONOTCLIP	表示禁用裁剪，即顶点缓冲区中的顶点不进行裁剪，当设置这个属性时，渲染状态D3DRS_CLIPPING必须设为FALSE
D3DUSAGE_DYNAMIC	表示使用动态缓存
D3DUSAGE_NPARCHES	表示使用顶点缓存绘制这种N-patches曲线
D3DUSAGE_POINTS	表示使用顶点缓存绘制点
D3DUSAGE_RTPATCHES	表示使用顶点缓存绘制曲线
D3DUSAGE_SOFTWAREPROCESSING	表示使用软件来进行顶点运算，不指定这个值的话，就取的是默认方式——硬件顶点运算
D3DUSAGE_WRITEONLY	顾名思义，只能进行写操作，不能进行读操作，设置这个属性可以提高系统性能

 
 
█ 第三个参数，

DWORD

类型的FVF，指定将要存储在顶点缓存中的灵活顶点格式，显然就是我们在第一步里面定义的那个宏名称了。

█ 第四个参数，

D3DPOOL

类型的Pool，这是一个D3DPOOL枚举类型，在这里用来指定存储顶点缓存的内存位置是在内存中还是在显卡的显存中。默认情况下是在显卡的显存中的。这个枚举类型的原型是这样的：

typedef enum D3DPOOL {
D3DPOOL_DEFAULT = 0,
D3DPOOL_MANAGED = 1,
D3DPOOL_SYSTEMMEM = 2,
D3DPOOL_SCRATCH = 3,
D3DPOOL_FORCE_DWORD = 0x7fffffff
} D3DPOOL, *LPD3DPOOL;

其中每个值的含义如下：

枚举值	精析
D3D3POOL_DEFAULT	默认值，表示顶点缓存存在于显卡的显存中
D3D3POOL_MANAGED	由Direct3D自由调度顶点缓冲区内存的位置（显存或者缓存中）
D3DPOOL_SYSTEMMEM	表示顶点缓存位于内存中
D3DPOOL_SCRATCH	表示顶点缓冲区位于临时内存当中，这种类型的顶点缓存去不能直接进行渲染，只能进行内存加锁和复制的操作
D3D3POOL_FORCE_DWORD	表示将顶点缓存强制编译为32位，这个参数目前不使用。

 
 
█第五个参数，

IDirect3DVertexBuffer9

类型的**ppVertexBuffer，我们可以这样理解，调用CreateVertexBuffer方法就是在对这个变量进行初始化，让他得到创建好的顶点缓存的地址。这个参数也是一把金钥匙，后面我们关于顶点缓存的操作，都是以他为媒的，拿着它做喜闻乐见的“->”操作就可以了。我们可以看到，它的类型有两个星号，为指针的指针。而我们之前定义的

g_pVertexBuffer参数骨子里只有一个星号，为单纯的指针而已，所以这里我们需要做一下取地址操作。
 
█第六个参数，

HANDLE

类型的*pSharedHandle，为保留参数，我们一般不用去管他，设为NULL或者0就万事大吉了。

另外需要注意的是，使用D3DUSAGE_DYNAMIC参数创建的缓存叫做动态缓存，它被放在AGP（Accelerated Graphices Port，加速图形端口）的内存之中。AGP内存中的数据能够很快被更新，但是除了动态缓存中的数据之外，AGP内存中其余的数据更新都要比其他缓存中的数据慢，因为这些数据必须要在渲染前被被转移到显存之中。

所以，这一步创建顶点缓存的代码合起来就是：

LPDIRECT3DVERTEXBUFFER9 g_pVertexBuffer = NULL;    //顶点缓冲区对象
//创建顶点缓冲区
g_pd3dDevice->CreateVertexBuffer( 6*sizeof(CUSTOMVERTEX),
0, D3DFVF_CUSTOMVERTEX,
D3DPOOL_DEFAULT, &g_pVertexBuffer, NULL );

 
 
 
 
Ⅳ.顶点缓存使用四步曲之三：访问顶点缓存
 
 
这一步的关键词很显然，是访问，Access。
 
上一步里面我们创建好了顶点缓存的金钥匙——指向IDirect3DVertexBuffer9

接口的指针。既然金钥匙得到了，下面就比较好理解了。这一步我们需要做的，就是利用这把金钥匙，“指”一下IDirect3DVertexBuffer9接口的Lock以及Unlock方法，然后在Lock和Unlock方法之间访问我们的顶点缓存就好了。

 
这里我们提到的Lock（）和Unlock方法是一对好基友，一如前面我们讲到的BeginScene（）和EndScene（），我们需要进行的相关访问操作需要在这对好基友之间进行。
不闹了，讲正经的吧，呵呵。IDirect3DVertexBuffer9::Lock（）和IDirect3DVertexBuffer9::Unlock是一对加锁、解锁函数，对顶点缓存的内存操作必须通过Lock（）和Unlock（）来进行，先用Lock函数加锁，然后才能访问顶点缓存的内容，访问完成后再用Unlock进行解锁，通知Direct3D我们对顶点缓存的操作结束了。
 
下面我们就来讲一讲这对加锁/解锁函数，首先我们来看一下加锁函数IDirect3DVertexBuffer9：：Lock（），我们可以在DirectX SDK中找到它的原型声明如下： HRESULT Lock(
[in] UINT OffsetToLock,
[in] UINT SizeToLock,
[out] VOID **ppbData,
[in] DWORD Flags
);
 
█第一个参数，UINT类型的OffsetToLock，表示加锁区域自存储空间的起始位置到开始锁定位置的偏移量，单位为字节。
█第二个参数，UINT类型的SizeToLock，表示要锁定的字节数，也就是加锁区域的大小。
█第三个参数，VOID类型的**ppbData，指向被锁定的存储区的起始地址的指针。
█第四个参数，DWORD类型的Flags，表示锁定的方式，我们可以把它设为0，也可以为下面的之一或者组合：
 

Flags取值	精析
D3DLOCK_DISCARD	这个标记只能用于动态缓存，表示硬件将缓存内容丢弃，并且返回一个指向重新分配的缓存的指针。这个标记比较好用，比如我们在访问新分配的内存时，硬件依然能够继续使用被丢弃的缓存中的数据进行绘制，这样硬件的绘制就不会停止
D3DLOCK_NOOVERWRITE	字面上理解为不能覆盖。这个标记也只能用于动态缓存中，使用这个标记后，数据只能以追加的方式写入缓存。顾名思义，我们不能覆盖当前用于绘制的存储区中的任何内容。这个标记保证了我们在缓存中添加新的数据的时候，硬件依然可以进行绘制
D3DLOCK_READONLY	字面上理解为只读，这个标记表示对于我们锁定起来的缓存只能读而不能写，一般我们用这个标示来进行一些内容的优化

 
 
浅墨这里配了一副图，希望能让大家对Lock函数的各个参数有更深刻的认识：


 
讲完Lock函数，对应的当然要讲下UnLock函数，但Unlock函数真的没什么好讲的- -，因为他没有参数，简单的调用一下就可以了。就像这样：

g_pVertexBuf->Unlock();  //解锁

 
Lock函数的Unlock函数都讲完了，下面我们关注的内容就是在lock和UnLock之间我们到底是如何访问顶点缓存内容的。
 
这里主要有两种方式来访问缓存的内容，下面我们分别介绍。
第一种方式是直接在lock和UnLock之间对每个顶点的数据进行赋值和修改，以Lock方法中的ppbData指针参数作为数组的首地址，例如这样写：

g_pVertexBuf->Lock(0, 0, (void**)&pVertices, 0); //加锁
pVertices[0] = CUSTOMVERTEX( -80.0f, -80.0f,  0.0f, 1.0f, D3DCOLOR_XRGB(255, 0, 0));     // V0
pVertices[1] = CUSTOMVERTEX( -80.0f, 80.0f,  0.0f, 1.0f, D3DCOLOR_XRGB(0, 255, 0));     // V1
pVertices[2] = CUSTOMVERTEX(  80.0f, 80.0f, 0.0f, 1.0f, D3DCOLOR_XRGB(0, 255, 0));   // V2
pVertices[3] = CUSTOMVERTEX(  80.0f, -80.0f 0.0f, 1.0f, D3DCOLOR_XRGB(255, 0, 255));     // V3
g_pVertexBuf->Unlock();  //解锁

 
第二种方式是事先准备好顶点数据的数组，然后在Lock和Unlock之间用下memcpy函数，进行数组内容的拷贝就可以了。例如这样写：
  //定义顶点数组内容
CUSTOMVERTEX vertices[] =
{
{-80.0f, -80.0f, 0.0f, 1.0f, D3DCOLOR_XRGB(255, 0, 0), },
{ -80.0f, 80.0f, 0.0f, 1.0f, D3DCOLOR_XRGB(0, 255, 0), },
{ 80.0f, 80.0f, 0.0f, 1.0f, D3DCOLOR_XRGB(0, 0, 255), },
{ 80.0f, -80.0f, 0.0f, 1.0f, D3DCOLOR_XRGB(255, 0, 255), },
};
g_pVertexBuffer->Lock( 0, sizeof(vertices), (void**)&pVertices, 0 ) ;//加锁
memcpy( pVertices, vertices, sizeof(vertices) ); //顶点数组内容的拷贝
g_pVertexBuffer->Unlock();//解锁


其实这两种方式只是形式上不同，从本质上来看的话，其实是完全相同的。
 
 
Ⅴ.顶点缓存使用四步曲之四：图形的绘制
 
 
这一步的关键词是绘制，Draw。
 
前面我们做了那么多准备工作，无非就是想利用顶点缓存来绘制出图形来，这步就是最终的胜利果实了。
 
我们前面讲解过，Direct3D的渲染操作都是在BeginScence和EndScene方法之间进行的，而要进行顶点缓存进行图形的绘制，如果采用灵活顶点格式来进行顶点缓存的定义的话，这一步里面需要调用三个函数，他们分别是IDirect3DDevice9::SetStreamSource，IDirect3DDevice9::SetFVF，IDirect3DDevice9::DrawPrimitive。其中SetStreamSource用于把包含的几何体信息的顶点缓存和渲染流水线相关联，而SetFVF用于指定我们使用的灵活顶点格式的宏名称（第一步中用#define定义的那个名称，填宏后面的内容也可以，因为宏名称实际上就是等效代替后面的内容），也就是指定我们的顶点格式，而DrawPrimitive用于完成最终的绘制操作，根据顶点缓存中的顶点来进行绘制。
下面我们就分别对这三个方法进行详细介绍。
 
首先是IDirect3DDevice9::SetStreamSource方法，它用于把包含的几何体信息的顶点缓存和渲染流水线相关联。我们可以在DirectX SDK中查到它具有以下原型：HRESULT SetStreamSource(
[in] UINT StreamNumber,
[in] IDirect3DVertexBuffer9 *pStreamData,
[in] UINT OffsetInBytes,
[in] UINT Stride
);
 
█ 第一个参数，UINT类型的StreamNumber，用于指定与该顶点缓存建立连接的数据流，因为我们通常不涉及多个流，所以通常我们不理他，设为0。
█ 第二个参数，IDirect3DVertexBuffer9类型的*pStreamData，包含顶点数据的顶点缓存的指针。很显然就是我们定义的指向IDirect3DVertexBuffer9接口的指针变量g_pVertexBuffer。
█第三个参数，UINT类型的OffsetInBytes，表示在数据流中以字节为单位的偏移量，通常我们不理他，也设为0.
█第四个参数，UINT类型的Stride，表示在顶点缓存中存储的每个顶点结构的大小，单位为字节。
 
便于大家理解，我们举一个具体调用例子：

g_pd3dDevice->SetStreamSource( 0, g_pVertexBuffer, 0, sizeof(CUSTOMVERTEX) );

 

 然后是调用IDirect3DDevice9::SetFVF方法，这个方法非常简单，只有一个参数：

HRESULT SetFVF(
[in]  DWORD FVF
);

 
唯一的参数，DWORD类型的FVF，表示设置为当前需要使用的灵活顶点格式，第一步中用#define定义的那个名称，填宏后面的内容也可以，因为宏名称实际上就是等效代替后面的内容，也就是指定我们的顶点格式。以后我们涉及到多个灵活顶点格式的时候，就靠这个方法来设置我们当前需要使用的了。
依然是写出一个具体调用的例子，两种方式都可取：#define D3DFVF_CUSTOMVERTEX1(D3DFVF_XYZ|D3DFVF_DIFFUSE|D3DFVF_SPECULAR) //FVF灵活顶点格式
//方式一
g_pd3dDevice->SetFVF( D3DFVF_CUSTOMVERTEX1);
//方式二
g_pd3dDevice->SetFVF(D3DFVF_XYZ|D3DFVF_DIFFUSE|D3DFVF_SPECULAR);  
最后是IDirect3DDevice9::DrawPrimitive，前面我们付出了那么多，其实就是为了方便这个函数的调用，促成它的辉煌，用它绘制出我们需要的用顶点构成的图形。下面我们就来讲讲这个可谓是这篇文章中的核心（熟话说是Dota中的Carry）——DrawPrimitive方法。我们可以在DirectX SDK中查到这个方法有如下的函数原型：

HRESULT DrawPrimitive(
[in]  D3DPRIMITIVETYPE PrimitiveType,
[in]  UINT StartVertex,
[in]  UINT PrimitiveCount
);

 
█ 第一个参数，D3DPRIMITIVETYPE类型的PrimitiveType，表示将要绘制的图元类型，在D3DPRIMITIVETYPE枚举中取值，这个枚举定义如下：

typedef enum D3DPRIMITIVETYPE {
D3DPT_POINTLIST       = 1,
D3DPT_LINELIST        = 2,
D3DPT_LINESTRIP       = 3,
D3DPT_TRIANGLELIST    = 4,
D3DPT_TRIANGLESTRIP   = 5,
D3DPT_TRIANGLEFAN     = 6,
D3DPT_FORCE_DWORD     = 0x7fffffff
} D3DPRIMITIVETYPE, *LPD3DPRIMITIVETYPE;

其中D3DPT_POINTLIST表示点列，D3DPT_LINELIST表示线列，D3DPT_LINESTRIP表示线带，D3DPT_TRIANGLELIST表示三角形列，D3DPT_TRIANGLESTRIP表示三角形带，D3DPT_TRIANGLEFAN表示三角形扇元，而最后一个D3DPT_FORCE_DWORD不用去理，

表示将顶点缓存强制编译为32位，这个参数目前不使用。

█ 第二个参数，UINT类型的StartVertex，用于指定从顶点缓存中读取顶点数据的起始索引位置。
█ 第三个参数，UINT类型的PrimitiveCount，指定需要绘制的图元数量。通过StartVertex和PrimitiveCount这两个参数配合使用，可以对缓存中的某一部分进行绘制
 
依然是写一个调用的实例：g_pd3dDevice->DrawPrimitive( D3DPT_TRIANGLELIST, 0, 8 );

 
 
 
所以，第四步整体来看，代码就是以下这些：
 //-------------------------------------------------------------------------------------
// 【Direct3D渲染五步曲之二】：开始绘制
//-------------------------------------------------------------------------------------

g_pd3dDevice->BeginScene(); // 开始绘制

//-------------------------------------------------------------------------------------
// 【Direct3D渲染五步曲之三】：正式绘制，利用顶点缓存绘制图形
//-------------------------------------------------------------------------------------

g_pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_SHADEMODE,D3DSHADE_GOURAUD);
g_pd3dDevice->SetStreamSource( 0, g_pVertexBuffer, 0, sizeof(CUSTOMVERTEX) );
g_pd3dDevice->SetFVF( D3DFVF_CUSTOMVERTEX );
g_pd3dDevice->DrawPrimitive( D3DPT_TRIANGLELIST, 0, 2 );

//--------------------------------------------------------------------------------------
// 【Direct3D渲染五步曲之四】：结束绘制
//--------------------------------------------------------------------------------------

g_pd3dDevice->EndScene(); // 结束绘制

 
 
 
所以，使用顶点缓存来绘制图形总结起来，简明扼要，四步曲，八个字：
 
设计，创建，访问，绘制
 
 
 
 
 
 
 
 三、详细注释的源代码欣赏
 
 
 
 
 下面就是本篇文章配套demo的详细注释的源代码：（文章末尾有源代码的下载地址）
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//
//【Visual C++】游戏开发笔记系列配套源码 三十六 浅墨DirectX提高班之四 顶点缓存的逆袭
// VS2010版
// 2012年 12月09日 Create by 浅墨
//图标素材： Dota2 水人Morphling
//此刻心情：耿耿于怀着过去和忐忑不安着未来的人，也常常挥霍无度着现在。希望我们都做那个把握好现在的人。
//
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//*****************************************************************************************
// Desc: 头文件定义部分
//*****************************************************************************************
#include <d3d9.h>
#include <d3dx9.h>
#include <tchar.h>
#include <time.h>

//*****************************************************************************************
// Desc: 库文件定义部分
//*****************************************************************************************
#pragma comment(lib,"d3d9.lib")
#pragma comment(lib,"d3dx9.lib")
#pragma comment(lib, "winmm.lib ")

//*****************************************************************************************
// Desc: 宏定义部分
//*****************************************************************************************
#define SCREEN_WIDTH 800 //为窗口宽度定义的宏，以方便在此处修改窗口宽度
#define SCREEN_HEIGHT 600 //为窗口高度定义的宏，以方便在此处修改窗口高度
#define WINDOW_TITLE _T("【Visual C++游戏开发笔记】博文配套demo之三十六 浅墨DirectX提高班之四 顶点缓存的逆袭") //为窗口标题定义的宏
#define SAFE_RELEASE(p) { if(p) { (p)->Release(); (p)=NULL; } } //自定义一个SAFE_RELEASE()宏,便于资源的释放

//*****************************************************************************************
// 【顶点缓存使用四步曲之一】：设计顶点格式
//*****************************************************************************************
struct CUSTOMVERTEX
{
FLOAT x, y, z, rhw;
DWORD color;
};
#define D3DFVF_CUSTOMVERTEX (D3DFVF_XYZRHW|D3DFVF_DIFFUSE) //FVF灵活顶点格式

//*****************************************************************************************
// Desc: 全局变量声明部分
//*****************************************************************************************
LPDIRECT3DDEVICE9 g_pd3dDevice = NULL; //Direct3D设备对象
ID3DXFont* g_pFont=NULL; //字体COM接口
float g_FPS = 0.0f; //一个浮点型的变量，代表帧速率
wchar_t g_strFPS[50]; //包含帧速率的字符数组
LPDIRECT3DVERTEXBUFFER9 g_pVertexBuffer = NULL; //顶点缓冲区对象

//*****************************************************************************************
// Desc: 全局函数声明部分
//*****************************************************************************************
LRESULT CALLBACK WndProc( HWND hwnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam );
HRESULT Direct3D_Init(HWND hwnd);
HRESULT Objects_Init();
void Direct3D_Render( HWND hwnd);
void Direct3D_CleanUp( );
float Get_FPS();

//*****************************************************************************************
// Name: WinMain( )
// Desc: Windows应用程序入口函数
//*****************************************************************************************
int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance,LPSTR lpCmdLine, int nShowCmd)
{

//开始设计一个完整的窗口类
WNDCLASSEX wndClass = { 0 }; //用WINDCLASSEX定义了一个窗口类，即用wndClass实例化了WINDCLASSEX，用于之后窗口的各项初始化
wndClass.cbSize = sizeof( WNDCLASSEX ) ; //设置结构体的字节数大小
wndClass.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW; //设置窗口的样式
wndClass.lpfnWndProc = WndProc; //设置指向窗口过程函数的指针
wndClass.cbClsExtra = 0;
wndClass.cbWndExtra = 0;
wndClass.hInstance = hInstance; //指定包含窗口过程的程序的实例句柄。
wndClass.hIcon=(HICON)::LoadImage(NULL,_T("icon.ico"),IMAGE_ICON,0,0,LR_DEFAULTSIZE|LR_LOADFROMFILE); //从全局的::LoadImage函数从本地加载自定义ico图标
wndClass.hCursor = LoadCursor( NULL, IDC_ARROW ); //指定窗口类的光标句柄。
wndClass.hbrBackground=(HBRUSH)GetStockObject(GRAY_BRUSH); //为hbrBackground成员指定一个灰色画刷句柄
wndClass.lpszMenuName = NULL; //用一个以空终止的字符串，指定菜单资源的名字。
wndClass.lpszClassName = _T("ForTheDreamOfGameDevelop"); //用一个以空终止的字符串，指定窗口类的名字。

if( !RegisterClassEx( &wndClass ) ) //设计完窗口后，需要对窗口类进行注册，这样才能创建该类型的窗口
return -1;

HWND hwnd = CreateWindow( _T("ForTheDreamOfGameDevelop"),WINDOW_TITLE, //喜闻乐见的创建窗口函数CreateWindow
WS_OVERLAPPEDWINDOW, CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT, SCREEN_WIDTH,
SCREEN_HEIGHT, NULL, NULL, hInstance, NULL );

//Direct3D资源的初始化，调用失败用messagebox予以显示
if (!(S_OK==Direct3D_Init (hwnd)))
{
MessageBox(hwnd, _T("Direct3D初始化失败~！"), _T("浅墨的消息窗口"), 0); //使用MessageBox函数，创建一个消息窗口
}

MoveWindow(hwnd,200,50,SCREEN_WIDTH,SCREEN_HEIGHT,true); //调整窗口显示时的位置，窗口左上角位于屏幕坐标（200，50）处
ShowWindow( hwnd, nShowCmd ); //调用Win32函数ShowWindow来显示窗口
UpdateWindow(hwnd); //对窗口进行更新，就像我们买了新房子要装修一样

//消息循环过程
MSG msg = { 0 }; //初始化msg
while( msg.message != WM_QUIT ) //使用while循环
{
if( PeekMessage( &msg, 0, 0, 0, PM_REMOVE ) ) //查看应用程序消息队列，有消息时将队列中的消息派发出去。
{
TranslateMessage( &msg ); //将虚拟键消息转换为字符消息
DispatchMessage( &msg ); //该函数分发一个消息给窗口程序。
}
else
{
Direct3D_Render(hwnd); //调用渲染函数，进行画面的渲染
}
}

UnregisterClass(_T("ForTheDreamOfGameDevelop"), wndClass.hInstance);
return 0;
}

//*****************************************************************************************
// Name: WndProc()
// Desc: 对窗口消息进行处理
//*****************************************************************************************
LRESULT CALLBACK WndProc( HWND hwnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam ) //窗口过程函数WndProc
{
switch( message ) //switch语句开始
{
case WM_PAINT: // 客户区重绘消息
Direct3D_Render(hwnd); //调用Direct3D_Render函数，进行画面的绘制
ValidateRect(hwnd, NULL); // 更新客户区的显示
break; //跳出该switch语句

case WM_KEYDOWN: // 键盘按下消息
if (wParam == VK_ESCAPE) // ESC键
DestroyWindow(hwnd); // 销毁窗口, 并发送一条WM_DESTROY消息
break;
case WM_DESTROY: //窗口销毁消息
Direct3D_CleanUp(); //调用Direct3D_CleanUp函数，清理COM接口对象
PostQuitMessage( 0 ); //向系统表明有个线程有终止请求。用来响应WM_DESTROY消息
break; //跳出该switch语句

default: //若上述case条件都不符合，则执行该default语句
return DefWindowProc( hwnd, message, wParam, lParam ); //调用缺省的窗口过程来为应用程序没有处理的窗口消息提供缺省的处理。
}

return 0; //正常退出
}

//*****************************************************************************************
// Name: Direct3D_Init( )
// Desc: 初始化Direct3D
// Point:【Direct3D初始化四步曲】
// 1.初始化四步曲之一，创建Direct3D接口对象
// 2.初始化四步曲之二，获取硬件设备信息
// 3.初始化四步曲之三，填充结构体
// 4.初始化四步曲之四，创建Direct3D设备接口
//*****************************************************************************************

HRESULT Direct3D_Init(HWND hwnd)
{

//--------------------------------------------------------------------------------------
// 【Direct3D初始化四步曲之一，创接口】：创建Direct3D接口对象, 以便用该Direct3D对象创建Direct3D设备对象
//--------------------------------------------------------------------------------------
LPDIRECT3D9 pD3D = NULL; //Direct3D接口对象的创建
if( NULL == ( pD3D = Direct3DCreate9( D3D_SDK_VERSION ) ) ) //初始化Direct3D接口对象，并进行DirectX版本协商
return E_FAIL;

//--------------------------------------------------------------------------------------
// 【Direct3D初始化四步曲之二,取信息】：获取硬件设备信息
//--------------------------------------------------------------------------------------
D3DCAPS9 caps; int vp = 0;
if( FAILED( pD3D->GetDeviceCaps( D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL, &caps ) ) )
{
return E_FAIL;
}
if( caps.DevCaps & D3DDEVCAPS_HWTRANSFORMANDLIGHT )
vp = D3DCREATE_HARDWARE_VERTEXPROCESSING; //支持硬件顶点运算，我们就采用硬件顶点运算，妥妥的
else
vp = D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING; //不支持硬件顶点运算，无奈只好采用软件顶点运算

//--------------------------------------------------------------------------------------
// 【Direct3D初始化四步曲之三，填内容】：填充D3DPRESENT_PARAMETERS结构体
//--------------------------------------------------------------------------------------
D3DPRESENT_PARAMETERS d3dpp;
ZeroMemory(&d3dpp, sizeof(d3dpp));
d3dpp.BackBufferWidth = SCREEN_WIDTH;
d3dpp.BackBufferHeight = SCREEN_HEIGHT;
d3dpp.BackBufferFormat = D3DFMT_A8R8G8B8;
d3dpp.BackBufferCount = 2;
d3dpp.MultiSampleType = D3DMULTISAMPLE_NONE;
d3dpp.MultiSampleQuality = 0;
d3dpp.SwapEffect = D3DSWAPEFFECT_DISCARD;
d3dpp.hDeviceWindow = hwnd;
d3dpp.Windowed = true;
d3dpp.EnableAutoDepthStencil = true;
d3dpp.AutoDepthStencilFormat = D3DFMT_D24S8;
d3dpp.Flags = 0;
d3dpp.FullScreen_RefreshRateInHz = 0;
d3dpp.PresentationInterval = D3DPRESENT_INTERVAL_IMMEDIATE;

//--------------------------------------------------------------------------------------
// 【Direct3D初始化四步曲之四，创设备】：创建Direct3D设备接口
//--------------------------------------------------------------------------------------
if(FAILED(pD3D->CreateDevice(D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL,
hwnd, vp, &d3dpp, &g_pd3dDevice)))
return E_FAIL;

if(!(S_OK==Objects_Init())) return E_FAIL;

SAFE_RELEASE(pD3D) //LPDIRECT3D9接口对象的使命完成，我们将其释放掉

return S_OK;
}

HRESULT Objects_Init()
{
//创建字体
if(FAILED(D3DXCreateFont(g_pd3dDevice, 30, 0, 0, 1, FALSE, DEFAULT_CHARSET,
OUT_DEFAULT_PRECIS, DEFAULT_QUALITY, 0, _T("宋体"), &g_pFont)))
return E_FAIL;

srand((unsigned)time(NULL)); //初始化时间种子

//--------------------------------------------------------------------------------------
// 【顶点缓存使用四步曲之二】：创建顶点缓存
//--------------------------------------------------------------------------------------
//创建顶点缓存
if( FAILED( g_pd3dDevice->CreateVertexBuffer( 6*sizeof(CUSTOMVERTEX),
0, D3DFVF_CUSTOMVERTEX,
D3DPOOL_DEFAULT, &g_pVertexBuffer, NULL ) ) )
{
return E_FAIL;
}
//--------------------------------------------------------------------------------------
// 【顶点缓存使用四步曲之三】：访问顶点缓存
//--------------------------------------------------------------------------------------
//顶点数据的设置，
CUSTOMVERTEX vertices[] =
{
//采用rand函数，给顶点以随机的颜色和位置
{ 300.0f, 100.0f, 0.0f, 1.0f, D3DCOLOR_XRGB(rand() % 256, rand() % 256, rand() % 256), },
{ 500.0f, 100.0f, 0.0f, 1.0f, D3DCOLOR_XRGB(rand() % 256, rand() % 256, rand() % 256), },
{ 300.0f, 300.0f, 0.0f, 1.0f, D3DCOLOR_XRGB(rand() % 256, rand() % 256, rand() % 256), },
{ 300.0f, 300.0f, 0.0f, 1.0f, D3DCOLOR_XRGB(rand() % 256, rand() % 256, rand() % 256), },
{ (float)(800.0*rand()/(RAND_MAX+1.0)) , (float)(600.0*rand()/(RAND_MAX+1.0)) , 0.0f, 1.0f, D3DCOLOR_XRGB(rand() % 256, rand() % 256, rand() % 256), },
{ (float)(800.0*rand()/(RAND_MAX+1.0)) , (float)(600.0*rand()/(RAND_MAX+1.0)) , 0.0f, 1.0f, D3DCOLOR_XRGB(rand() % 256, rand() % 256, rand() % 256), }

};

//填充顶点缓冲区
VOID* pVertices;
if( FAILED( g_pVertexBuffer->Lock( 0, sizeof(vertices), (void**)&pVertices, 0 ) ) )
return E_FAIL;
memcpy( pVertices, vertices, sizeof(vertices) );
g_pVertexBuffer->Unlock();

return S_OK;
}

//*****************************************************************************************
// Name: Direct3D_Render()
// Desc: 进行图形的渲染操作
// Point:【Direct3D渲染五步曲】
// 1.渲染五步曲之一，清屏操作
// 2.渲染五步曲之二，开始绘制
// 3.渲染五步曲之三，正式绘制
// 4.渲染五步曲之四，结束绘制
// 5.渲染五步曲之五，翻转显示
//*****************************************************************************************

//*****************************************************************************************
// Name: Direct3D_Render()
// Desc: 使用Direct3D进行渲染
//*****************************************************************************************
void Direct3D_Render(HWND hwnd)
{

//--------------------------------------------------------------------------------------
// 【Direct3D渲染五步曲之一】：清屏操作
//--------------------------------------------------------------------------------------
g_pd3dDevice->Clear(0, NULL, D3DCLEAR_TARGET|D3DCLEAR_ZBUFFER, D3DCOLOR_XRGB(0, 0, 0), 1.0f, 0);

//定义一个矩形，用于获取主窗口矩形
RECT formatRect;
GetClientRect(hwnd, &formatRect);

//--------------------------------------------------------------------------------------
// 【Direct3D渲染五步曲之二】：开始绘制
//--------------------------------------------------------------------------------------
g_pd3dDevice->BeginScene(); // 开始绘制
//--------------------------------------------------------------------------------------
// 【Direct3D渲染五步曲之三】：正式绘制，利用顶点缓存绘制图形
//--------------------------------------------------------------------------------------
g_pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_SHADEMODE,D3DSHADE_GOURAUD);//设置渲染状态

//--------------------------------------------------------------------------------------
// 【顶点缓存使用四步曲之四】：绘制图形
//--------------------------------------------------------------------------------------
g_pd3dDevice->SetStreamSource( 0, g_pVertexBuffer, 0, sizeof(CUSTOMVERTEX) );
g_pd3dDevice->SetFVF( D3DFVF_CUSTOMVERTEX );
g_pd3dDevice->DrawPrimitive( D3DPT_TRIANGLELIST, 0, 2 );

//在窗口右上角处，显示每秒帧数
int charCount = swprintf_s(g_strFPS, 20, _T("FPS:%0.3f"), Get_FPS() );
g_pFont->DrawText(NULL, g_strFPS, charCount , &formatRect, DT_TOP | DT_RIGHT, D3DCOLOR_XRGB(168,39,136));

//--------------------------------------------------------------------------------------
// 【Direct3D渲染五步曲之四】：结束绘制
//--------------------------------------------------------------------------------------
g_pd3dDevice->EndScene(); // 结束绘制
//--------------------------------------------------------------------------------------
// 【Direct3D渲染五步曲之五】：显示翻转
//--------------------------------------------------------------------------------------
g_pd3dDevice->Present(NULL, NULL, NULL, NULL); // 翻转与显示

}

//*****************************************************************************************
// Name：Get_FPS（）函数
// Desc: 用于计算帧速率
//*****************************************************************************************
float Get_FPS()
{

//定义四个静态变量
static float fps = 0; //我们需要计算的FPS值
static int frameCount = 0;//帧数
static float currentTime =0.0f;//当前时间
static float lastTime = 0.0f;//持续时间

frameCount++;//每调用一次Get_FPS()函数，帧数自增1
currentTime = timeGetTime()*0.001f;//获取系统时间，其中timeGetTime函数返回的是以毫秒为单位的系统时间，所以需要乘以0.001，得到单位为秒的时间

//如果当前时间减去持续时间大于了1秒钟，就进行一次FPS的计算和持续时间的更新，并将帧数值清零
if(currentTime - lastTime > 1.0f) //将时间控制在1秒钟
{
fps = (float)frameCount /(currentTime - lastTime);//计算这1秒钟的FPS值
lastTime = currentTime; //将当前时间currentTime赋给持续时间lastTime，作为下一秒的基准时间
frameCount = 0;//将本次帧数frameCount值清零
}

return fps;
}

//*****************************************************************************************
// Name: Direct3D_CleanUp()
// Desc: 对Direct3D的资源进行清理，释放COM接口对象
//*****************************************************************************************
void Direct3D_CleanUp()
{
//释放COM接口对象
SAFE_RELEASE(g_pVertexBuffer)
SAFE_RELEASE(g_pFont)
SAFE_RELEASE(g_pd3dDevice)
}

 
 
 
 
多次编译并运行这个demo，我们会得到如下千奇百怪的图形，也就是两个缠绵悱恻的三角形，他们的顶点颜色是完全随机的，其中一个永远三个顶点固定，另外一个三角形一个顶点固定，另外两个顶点随机：







当然，有时候我们会只看到其中那个永远固定在这里的三角形，而看不到随机的那个三角形，因为那个随机的三角形有两个顶点是完全随机的，有可能这组成这个三角形的三个顶点缩成一团了，或者成了一条极细的线，我们看不到等等情况(很多时候看不到是因为顶点的绕序问题)，导致我们最终只能看到这个固定的三角形孤零零地出现在窗口当中。



 
关于这篇源代码里关键点的讲解，浅墨只想主要对使用顶点缓存四步曲中的第三步，访问顶点缓存进行下讲解。
这个demo之中，我们采用的是第二种方式：
事先准备好顶点数据的数组，然后在Lock和Unlock之间用下memcpy函数，进行数组内容的拷贝。
 
主要是这个数组中定义的内容：
 

//顶点数据的设置，
CUSTOMVERTEX vertices[] =
{
//采用rand函数，给顶点以随机的颜色和位置
{ 300.0f, 100.0f, 0.0f, 1.0f,  D3DCOLOR_XRGB(rand() % 256, rand() % 256, rand() % 256), },
{ 500.0f, 100.0f, 0.0f, 1.0f,  D3DCOLOR_XRGB(rand() % 256, rand() % 256, rand() % 256), },
{ 300.0f, 300.0f, 0.0f, 1.0f,  D3DCOLOR_XRGB(rand() % 256, rand() % 256, rand() % 256), },
{ 300.0f, 300.0f, 0.0f, 1.0f,  D3DCOLOR_XRGB(rand() % 256, rand() % 256, rand() % 256), },
{ (float)(800.0*rand()/(RAND_MAX+1.0)) , (float)(600.0*rand()/(RAND_MAX+1.0)) , 0.0f, 1.0f,  					D3DCOLOR_XRGB(rand() % 256, rand() % 256, rand() % 256), },
{ (float)(800.0*rand()/(RAND_MAX+1.0)) , (float)(600.0*rand()/(RAND_MAX+1.0)) , 0.0f, 1.0f,  					D3DCOLOR_XRGB(rand() % 256, rand() % 256, rand() % 256), }

};

这个结构体中我们定义了6个顶点，每个顶点颜色都为RGB随机颜色，且属性都是已经经过坐标变换后的顶点，也就是说，我们这6个顶点的坐标值，就表示最终显示在屏幕上的坐标值。
所以：    
第一个顶点，坐标位置为（300，,100）
第二个顶点，坐标位置为（500，,100）
第三个顶点，坐标位置为（300，,300），这三个顶点组成了第一个三角形，这个三角形的三个顶点坐标都固定，所以这个三角形也唯一固定。
 
第四个顶点，坐标位置为（300,300），这个点和第一个三角形的第三个顶点一致，所以我们最终绘制的两个三角形会有一个顶点连接在一起。
第五个顶点，坐标位置中包含了相似的写法(float)(800.0*rand()/(RAND_MAX+1.0))，这里我们讲解一个就可以了。这种写法(float)(800.0*rand()/(RAND_MAX+1.0))其实我们可以理解为(float)(rand()%801.0)的升级版，也就是说，我们的第五个顶点的横坐标为随机的0~800，纵坐标为随机的0~600.
第六个顶点，如第五个顶点，横坐标为随机的0~800，纵坐标为随机的0~600.
最终就可以得到这样每次运行颜色和三角形组合不同的效果了。
 
最后再提一点，在BeginScene和EndScence之间，我们调用了SetRenderState方法对渲染状态进行了设置，将渲染状态设置为了游戏中广泛使用的高洛德（GOURAUD）着色模式。高洛德着色模式可对3D模型各顶点的颜色进行平滑、融合处理，将每个多边形上的每个点赋以一组色调值，同时将多边形着上较为顺滑的渐变色，使其外观具有更强烈的实时感和立体动感，不过其着色速度比平面着色慢得多。
也就是这段代码：

g_pd3dDevice->SetRenderState(D3DRS_SHADEMODE,D3DSHADE_GOURAUD);//设置渲染状态 

 
 
文章最后，依旧是放出本篇文章配套源代码的下载：
 
 
本节笔记配套源代码请点击这里下载：
 
 
【浅墨DirectX提高班】配套源代码之四
 
 其中图标素材使用的是Dota2中的水人 Morphling


以上就是本节笔记的全部内容，更多精彩内容，且听下回分解。
 
浅墨在这里，希望喜欢游戏开发系列文章的朋友们能留下你们的评论，每次浅墨登陆博客看到大家的留言的时候都会非常开心，感觉自己正在传递一种信仰，一种精神。
 
 

 
 文章最后，依然是【每文一语】栏目，今天是来自七堇年的句子： 
要有最朴素的生活，与最遥远的梦想 ,即使明日天寒地冻，路远马亡。
 
 
下周一，让我们离游戏开发的梦想更近一步。
下周一，游戏开发笔记，我们，不见不散。