DirectX12初始化
这几天跟着龙书把dx12的初始化过了一遍，写点东西记一下，免得之后又忘了。
创建d3d设备
d3d设备相当于对显示适配器的抽象，显示适配器一般为显卡，也可由软件来模拟。可通过下列接口来创建一个d3d设备：
RESULT WINAPI D3D12CreateDevice (Unknown* pAdapter,D3D_FEATURE_LEVEL MinimumFeatureLevel, REFIIDriid, // ID3D12Device的COMIDvoid** ppDevice ) ;
第一个参数为指定的适配器，可通过IDXGIFactory::EnumWarpAdapter接口来枚举当前设备拥有的适配器，当传入nullptr时，使用默认适配器。若创建硬件设备失败，可通过IDXGIFactory4::EnumWarpAdapter接口来枚举软件适配器并创建。在dx11中需要在创建设备中使用D3D_DRIVER_TYPE结构体指定设备类型，并在指定使用软光栅器时需要传入句柄，dx12中则将软适配器的责任转接给IDXGIFactory4，由其枚举支持的软适配器；第三和第四个参数可使用宏IID_PPV_ARGS来传入，其定义如下：
#define IID_PPV_ARGS(ppType) __uuidof(**(ppType)), IID_PPV_ARGS_Helper(ppType)
该宏通过__uuidof(**(ppType))来获取OM接口ID，同时使用IID_PPV_ARGS_Helper(ppType)将传入的指针强转为void**.
创建设备后即可使用设备创建同步CPU和GPU的围栏，由于dx12中使用了延时渲染，应用了命令列表命令队列模型，通过命令列表来记录命令，并提交到命令队列中等待GPU执行，两个处理器并行工作时通过栅栏来实现同步。可通过下列接口创建一个围栏对象：
HRESULT CreateFence(UINT64 InitialValue, // 围栏初始值D3D12_FENCE_FLAGS Flags,REFIID riid,[out] void **ppFence
);
随后便是获取描述符堆的大小，由于不同的GPU平台描述符的大小不同，因此需要提前获取。为避免反复查询大小，可直接通过ID3D12Device：：GetDescriptorHandleIncrementSize来获取大小并缓存起来。
创建命令队列和命令列表
为了让并行工作的CPU和GPU进行，DX12使用ID3D12CommandQueue接口来抽象GPU维护的命令队列，并通过ID3D12CommandList来将命令打包起来提交到命令队列中，可通过下列方法创建一个命令队列：
HRESULT CreateCommandQueue(const D3D12_COMMAND_QUEUE_DESC *pDesc, // 命令队列的描述REFIID riid,void **ppCommandQueue
);
通常我们不直接使用ID3D12CommandList，而是使用继承自他的ID3D12GraphicsCommandList，可通过下列方法创建命令列表：
HRESULT CreateCommandList([in] UINT nodeMask,[in] D3D12_COMMAND_LIST_TYPE type,[in] ID3D12CommandAllocator *pCommandAllocator,[in, optional] ID3D12PipelineState *pInitialState,[in] REFIID riid,[out] void **ppCommandList
);
当我们创建或重置一个命令列表后，其默认保持打开状态，需要调用[ID3D12GraphicsCommandList：：Close]方法将其关闭。ID3D12GraphicsCommandList提供了一系列的图形渲染命令供我们使用。调用命令列表的相关接口后GPU并不会立刻执行命令，需要先将列表关闭，后调用ID3D12CommandQueue：：ExecuteCommandLists将命令列表提交到命令队列中，当然提交后也不会立即执行，需要GPU将前面的命令执行完后才会执行新提交的命令，因此DX12才需要加入ID3D12Fence来管理CPU和GPU的同步。
命令列表中的命令其实并不是储存在命令列表之中的，而是储存在命令分配器ID3D12CommandAllocator之中，ID3D12Device：：CreateCommandList方法中的第三个参数便是该列表关联的命令分配器，可通过下列方法创建一个命令分配器：
HRESULT CreateCommandAllocator([in] D3D12_COMMAND_LIST_TYPE type,REFIID riid,[out] void **ppCommandAllocator
);
调用ID3D12CommandQueue：：ExecuteCommandLists执行命令时命令队列也是从分配器中引用命令，因此当我们希望重新向命令队列中写入命令时，不仅要调用ID3D12GraphicsCommandList：：Reset来将命令列表恢复为初始状态并复用内存，还需要调用ID3D12CommandAllocator：：Reset来将命令分配器清空，但是值得注意的是，不能在GPU执行完分配器中的命令之前重置分配器，否则命令队列会丢失对分配器中数据的引用。同时多个命令列表可以关联到同一个分配器中，但一次只能开启一个列表，并按顺序的添加命令。
有了命令队列和围栏对象，就可以实现一个最基本的CPU和GPU同步函数。
// 推进栅栏值，将命令标记到此栅栏点
++m_CurrentFence;// 添加一条指令到命令队列来设置一个新的栅栏点。
// 因为我们在GPU时间轴上，直到GPU完成处理这个Signal（）之前的所有命令,新的栅栏点将不会被设置.
ThrowIfFailed(m_CommandQueue->Signal(m_D3D12Fence.Get(), m_CurrentFence));// 等待GPU完成这个栅栏点的命令。
if (m_D3D12Fence->GetCompletedValue() < m_CurrentFence) {HANDLE eventHandle = CreateEvent(nullptr, false, false, nullptr);// 当GPU碰到当前栅栏时触发事件ThrowIfFailed(m_D3D12Fence->SetEventOnCompletion(m_CurrentFence, eventHandle));// 等待直到GPU触发当前栅栏事件if (eventHandle != 0) {WaitForSingleObject(eventHandle, INFINITE);CloseHandle(eventHandle);}
}首先便是推进围栏维护的围栏值，随后调用ID3D12CommandQueue：：Signal方法在命令列表中添加新的围栏值，在GPU处理完前面的命令触发新注册的围栏之前，ID3D12Fence：：GetCompletedValue方法会一直返回推进前的围栏值，，因此m_D3D12Fence->GetCompletedValue() < m_CurrentFence也就代表GPU未处理完先前分派的指令，此时创建一个事件，并在GPU触碰到围栏时触发事件，在触发事件之前WaitForSingleObject方法便会一直等待，最后便关闭事件对象的句柄。
描述并创建交换链
为了避免直接在前台缓冲区绘制而出现画面闪烁，通常先将画面渲染在离屏的后台缓冲区，再与前台缓冲区交换。而交换链即由前台缓冲区和后台缓冲区构成，使用两个缓冲区叫双缓冲，三个即叫三重缓冲。
要创建交换链，需要先填写描述交换链属性的结构体，龙书中使用的是旧版的IDXGIFactory：：CreateSwapChain 来创建交换链，我查看MSDN后发现文档中这么写‘ [从 Direct3D 11.1 开始，建议不要再使用 CreateSwapChain 来创建交换链。 请改用 CreateSwapChainForHwnd、 CreateSwapChainForCoreWindow 或 CreateSwapChainForComposition ，具体取决于要如何创建交换链。] ’这三个方法都使用了DXGI_SWAP_CHAIN_DESC1而不是旧版的DXGI_SWAP_CHAIN_DESC，因此这里介绍DXGI_SWAP_CHAIN_DESC1。新的三个创建方法将全屏模式需要的参数单独从DXGI_SWAP_CHAIN_DESC 之中抽离了出来，单独使用DXGI_SWAP_CHAIN_FULLSCREEN_DESC 结构体来描述全屏属性。这里我使用IDXGIFactory2：：CreateSwapChainForHwnd方法来创建交换链，其具体参数如下：
HRESULT CreateSwapChainForHwnd([in] IUnknown *pDevice,[in] HWND hWnd,[in] const DXGI_SWAP_CHAIN_DESC1 *pDesc,[in, optional] const DXGI_SWAP_CHAIN_FULLSCREEN_DESC *pFullscreenDesc,[in, optional] IDXGIOutput *pRestrictToOutput,[out] IDXGISwapChain1 **ppSwapChain
);
其中第二个参数为使用交换链的窗口的句柄；第三个参数的结构体定义如下：
typedef struct DXGI_SWAP_CHAIN_DESC1 {UINT Width;UINT Height;DXGI_FORMAT Format; // 显示格式，通常为DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORMBOOL Stereo;DXGI_SAMPLE_DESC SampleDesc; //多采样参数，样本数Count 质量级别Quality;DXGI_USAGE BufferUsage; // 后台缓冲区的图面使用情况和 CPU 访问选项UINT BufferCount; // 缓冲区数量DXGI_SCALING Scaling; // 缓冲区大小调整行为DXGI_SWAP_EFFECT SwapEffect; // 交换链使用的演示模型DXGI_ALPHA_MODE AlphaMode; // 后缓冲区的透明度行为UINT Flags;
} DXGI_SWAP_CHAIN_DESC1;
注意DX12不支持创建MSAA的交换链，若希望支持MSAA，这里的多采样参数的数量和质量依旧为1和0。
第四个参数专门用于全屏模式，若不开启全屏模式，可传入nullptr，该结构体定义如下：
typedef struct DXGI_SWAP_CHAIN_FULLSCREEN_DESC {DXGI_RATIONAL RefreshRate; // 刷新率DXGI_MODE_SCANLINE_ORDER ScanlineOrdering; // 扫描线绘制模式DXGI_MODE_SCALING Scaling; // 指定图像如何拉伸来适应屏幕BOOL Windowed; // 窗口模式
} DXGI_SWAP_CHAIN_FULLSCREEN_DESC;
填充完描述结构体后即可调用下列方法创建交换链：
HRESULT CreateSwapChainForHwnd([in] IUnknown *pDevice, // 在先前版本中这里传入的是D3D设备的指针，DX12中直接传入命令队列的指针[in] HWND hWnd, // 与交换链关联的窗口句柄[in] const DXGI_SWAP_CHAIN_DESC1 *pDesc,[in, optional] const DXGI_SWAP_CHAIN_FULLSCREEN_DESC *pFullscreenDesc,[in, optional] IDXGIOutput *pRestrictToOutput,[out] IDXGISwapChain1 **ppSwapChain
);
创建描述符堆即资源视图
由于GPU资源本质上都是一块普通的内存块，因此就需要一个中间层来让GPU在处理这块内存时得到这块内存的必要属性，而在DX中这个中间层便是描述符或称为资源视图。描述符中存放了对应资源的引用和该引用资源的属性，通过更改描述符，我们可以让GPU以不同的方式处理同一个资源，如可以让一个纹理资源作为一次绘制的渲染目标，随后又作为着色器资源绑定到渲染管线中。
而描述符堆即是存放描述符的一块内存，可为每种描述符创建单独的描述符，也可以为同一种描述符创建多个描述符堆。我们需要分别为渲染目标视图和深度模板视图创建描述符堆。创建描述符堆之前需要填写描述描述符堆的结构体，其定义如下：
typedef struct D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_DESC {D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_TYPE Type; // 描述符堆的类型UINT NumDescriptors; // 堆中的描述符数D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_FLAGS Flags;UINT NodeMask;
} D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_DESC;
随后调用ID3D12Device：：CreateDescriptorHeap方法创建描述符堆 。
创建描述符堆后便可创建描述符视图，由于每次更改窗口大小都需要重新更改交换链和深度模板缓冲，描述符也要跟着重新设置，因此这些操作都可以放在OnResize方法中，每次更改窗口大小时调用。
首先需要等待GPU完成命令队列中的命令，然后置空命令列表并释放先前的后台缓冲区和深度模板缓冲区，随后重置交换链大小并重置后台缓冲区的索引。
FlushCommandQueue();ThrowIfFailed(m_CommandList->Reset(m_DirectCmdListAlloc.Get(), nullptr));// 释放先前创建的资源
for (int i = 0; i < SwapChainBufferCount; ++i) {m_SwapChainBuffer[i].Reset();
}
m_DepthStencilBuffer.Reset();// 更改交换链大小
ThrowIfFailed(m_DxgiSwapChain->ResizeBuffers(SwapChainBufferCount,m_ClientWidth,m_ClientHeight,m_BackBufferFormat,DXGI_SWAP_CHAIN_FLAG_ALLOW_MODE_SWITCH));
m_CurrBackBuffer = 0;
释放后台缓冲区后便需要重新创建后台缓冲区并绑定给交换链。
// 创建渲染目标视图
CD3DX12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE rtvHandle(m_RtvHeap->GetCPUDescriptorHandleForHeapStart());
for (UINT i = 0; i < SwapChainBufferCount; ++i) {// 获取交换链缓冲区ThrowIfFailed(m_DxgiSwapChain->GetBuffer(i, IID_PPV_ARGS(m_SwapChainBuffer[i].GetAddressOf())));m_D3D12Device->CreateRenderTargetView(m_SwapChainBuffer[i].Get(), nullptr, rtvHandle);// 偏移到描述符堆的下一个缓冲区rtvHandle.Offset(1, m_RtvDescriptorSize);
}
深度模板缓冲区也需要重新创建。
// 创建深度/模板缓冲区即视图
D3D12_RESOURCE_DESC depthStencilDesc{};
depthStencilDesc.MipLevels = 1;
depthStencilDesc.Alignment = 0;
depthStencilDesc.DepthOrArraySize = 1;
depthStencilDesc.Width = m_ClientWidth;
depthStencilDesc.Height = m_ClientHeight;
depthStencilDesc.Format = DXGI_FORMAT_R24G8_TYPELESS;
depthStencilDesc.Layout = D3D12_TEXTURE_LAYOUT_UNKNOWN;
depthStencilDesc.Dimension = D3D12_RESOURCE_DIMENSION_TEXTURE2D;
depthStencilDesc.Flags = D3D12_RESOURCE_FLAG_ALLOW_DEPTH_STENCIL;
depthStencilDesc.SampleDesc.Count = 1;
depthStencilDesc.SampleDesc.Quality = 0;// 清除资源
D3D12_CLEAR_VALUE clearValue{};
clearValue.Format = m_DepthStencilFormat;
clearValue.DepthStencil.Depth = 1.f;
clearValue.DepthStencil.Stencil = 0;
auto heapProperties = CD3DX12_HEAP_PROPERTIES(D3D12_HEAP_TYPE_DEFAULT);
// 创建缓冲区
ThrowIfFailed(m_D3D12Device->CreateCommittedResource(&heapProperties,D3D12_HEAP_FLAG_NONE,&depthStencilDesc,D3D12_RESOURCE_STATE_COMMON,&clearValue,IID_PPV_ARGS(m_DepthStencilBuffer.GetAddressOf())));
还需要为深度模板缓冲区重新船舰描述符堆：
// 创建第0mip层描述符
D3D12_DEPTH_STENCIL_VIEW_DESC dsvDesc{};
dsvDesc.Flags = D3D12_DSV_FLAG_NONE;
dsvDesc.ViewDimension = D3D12_DSV_DIMENSION_TEXTURE2D;
dsvDesc.Format = m_DepthStencilFormat;
dsvDesc.Texture2D.MipSlice = 0;
m_D3D12Device->CreateDepthStencilView(m_DepthStencilBuffer.Get(),&dsvDesc,GetDepthStencilView());
最后将资源的状态转换为深度缓冲区并提交命令列表等待GPU执行：
auto barrier = CD3DX12_RESOURCE_BARRIER::Transition(m_DepthStencilBuffer.Get(),D3D12_RESOURCE_STATE_COMMON,D3D12_RESOURCE_STATE_DEPTH_WRITE);
// 将资源从初始状态转换为深度缓冲区
m_CommandList->ResourceBarrier(1, &barrier);ThrowIfFailed(m_CommandList->Close());// 提交调整大小命令
ID3D12CommandList* cmdsLists[] = { m_CommandList.Get() };
m_CommandQueue->ExecuteCommandLists(_countof(cmdsLists), cmdsLists);// 在完成前等待
FlushCommandQueue();
更改窗口的大小同样需要城改视口和裁剪矩形的大小：
m_ScreenViewport.TopLeftX = 0;
m_ScreenViewport.TopLeftY = 0;
m_ScreenViewport.Width = static_cast<float>(m_ClientWidth);
m_ScreenViewport.Height = static_cast<float>(m_ClientHeight);
m_ScreenViewport.MinDepth = 0.0f;
m_ScreenViewport.MaxDepth = 1.0f;m_ScissorRect = { 0,0,m_ClientWidth,m_ClientHeight };
自此D3D12便初始化好了。