★ 第四章 DirectX入门

☆ 简介
啊哈！今天是个好日子，知道为什么吗？因为今天我们要接触到令人敬畏的DirectX。它比Windows GDI要快好几倍，可用于不同的语言和多种平台，支持从绘制象素到高级3D图象，从播放简单声音到数字音乐，从键盘控制到反震手柄……它给你游戏编程所需的一切（有点夸张）。当然了，它是巨大的，需要好几本书才能含盖它的全部。先不要去担心我在这里所教给你之外的数不清的知识，毕竟我把你推到了起跑线上。
阅读本章，你需要前几章的知识和C语言的知识，由于我们还要谈到组件对象模型（COM），它是面向对象系统的基础，你最好还要有一点儿C＋＋的知识。没有也不太要紧，我在讲到这处时会照顾你的。反正你记住，使用DirectX并不需要多少C＋＋的知识。开始吧！

☆ 什么是DirectX？
DirectX是游戏制作者的API（Application Development Interface）。它是一组允许你直接控制计算机硬件设备的软件。如果你的硬件支持DirectX，并且你用硬件加速你的程序，这就意味着一个字——快。不用担心你的硬件知识，你不会真正的接触到它们。我们是通过硬件抽象层（HAL）和硬件仿真层（HEL）来保证设备无关性和让你的程序正常运行。
DirectX由很多组件构成，每一个都有特定的用途。组件DirectDraw是最为重要的一个，因为所有的图形都要用到它，它是2D图形的引擎，3D图形也同样离不开它。DirectDraw是我们今天就要说的。其它的组件是：

▲ DirectSound：提供硬件和软件的声音混合与回放。
▲ DirectMusic：处理基于消息的音乐数据。它支持乐器数字接口（MIDI）并为创建交互式音乐提供创作工具。
▲ DirectPlay：使得通过调制解调器链接或通过网络来与应用程序相连成为可能。
▲ Direct3D：是一个三维图形包，它提供一个高级的保留模式（Retained Mode）接口，这使得你能够实现一个完整的三维图形系统。它还包含一个低级的即时模式（Immediate Mode）接口，使得应用程序获得对渲染管线的完全控制。
▲ DirectInput：为包括游戏杆、鼠标、键盘和游戏控制器在内的输入设备提供支持。它还为反馈游戏设备提供支持。
▲ DirectSetup：为DirectX提供了一个简单的安装过程。它简化了更新显示和音频驱动程序的过程，并且确保没有硬件或软件冲突的存在。
▲ AutoPlay：让你能够制作一张一旦插入驱动器就能自动安装的光盘。AutoPlay并非DirectX所独有，因为它是Microsoft Win32 API的一部分。

组件对象模型（COM）是DirectX的基础，有一些技巧建立COM对象——别问我怎么做——但你知道一点点还是有好处的。我只是简单说一下，如果你有兴趣，具体的细节就自己查资料吧！可能下一节你有些困惑，但不要紧，我所说的你不用太明白，毕竟我们的目的是使用COM对象，这可比创建容易多了。

☆ 组件对象模型（COM）
COM接口是DirectX技术的基础，没有COM就没有DirectX。（不用担心，你只需要对COM技术有一个粗浅的了解就可以使用DirectX——只要你在编写DirectX应用程序时遵循一定的步骤，甚至都可以在不了解COM的情况下使用DirectX。
DirectX的大多数API都是基于COM结构的。COM为软件模块化和软件重用提供了最坚实的基础，它的最重要的概念就是接口（interface），接口是软件重用的最基本方法。更专业的说，接口是一系列操作的规范描述，即接口规范。
所有的COM接口都是从Iunknown接口继承而来的，IUnknown接口是所有COM接口的根。IUnknown接口具有3个方法：

※ QueryInterface()：此方法查询新接口，并在新接口存在时返回之。
※ AddRef()：此方法在接口或其它应用程序连编到此COM对象上时将引用计数值递加1。
※ Release（）：此方法将COM对象的引用计数递减1。当引用计数递减到0时，该COM对象自动释放。
所有COM对象都具有这三个方法。虽然DirectX应用程序一般不需要考虑引用计数的问题，但引用计数确实是存在的，它已经由DirectX自动完成了。我们所要做的，就是创建DirectX对象，然后在使用完毕后调用Release方法释放引用。

☆ 设置
用DirectX创建程序，你需要有三件主要的事要做。第一件事是COM对象本身，它们包含在.DLL文件里，这些.DLL文件需要在Windows里注册，这在安装DirectX软件包时已经完成了。这些对象是我们创建DirectX应用程序时用到的接口，例如IdirectDraw。但这还不够，因为在COM层上直接使用DirectX是令人沮丧的和乏味的。我们希望有更容易的办法解决它。利用静态库（.LIB文件）是个好办法，它是DirectX软件包的一部分，你可以从Microsoft免费获得。它有一个“打包”函数使你工作更轻松。使用DirectX的不同组件，你需要链接不同的静态库。例如你要使用DirectDraw组件，你就需要ddraw.lib。
最后，你还需要DrectX头文件，它包含函数原形、宏、常量和你需要用到的各种类型。对于DirectDraw，这个头文件是ddraw.h。
要确认你使用了正确的文件版本，你还得让编译器包含软件开发包的目录。具体的做法是：
首先点击Tool菜单，选择Options，然后点击Directories，在Show Directories for 组合框下拉菜单中选择Include files，增加一个新的目录。将你的DirectX的路径填入。（例如：C:DXSDKinclude）然后将它移到列表的第一位，使编译时第一个寻找它（防止寻找老版本）。然后选择Show Directories for组合框下拉菜单中的Library files，方法同前，只是把include改成lib。现在，你已经设置完了DirectX。你仍然需要手动增加一些库文件到你的项目中，但先不急，我将在以后讲它。我们将使用DirectX 7.0。

☆ DirectX版本号
你可能认为版本号没有什么好讲的，但我们确实要说一说。Microsoft在DirectX里创建了令人难以置信的科技，但它并不代表不使人迷惑。对于每一个DirectX版本，并不是所有的接口都一次次的升级。因此，尽管DirectX有了7个版本（我写文章时DirectX8.0正准备发布），但DirectDraw并没有7个版本。当DirectX6是最新版本时，DirectDraw的最新接口版本是IDirectDraw4，不是IDirectDraw6。现在最新的版本是DirectX7，所以我们要用IDrectDraw7。很奇怪，是不是？我想你已经明白了我的意思，请不用因为以后看到的感到困惑了。
最后一件事。当我写这篇文章时，DirectX7是最新的可用版本，但或许现在你已经有了DirectX8，并且或许你还听说了，DirectDraw将不再升级了，取代它的是DirectX Graphics，这是一个功能强大的图形API。但DirectDraw不升级就意味着我们不学习它了，毕竟都离不开COM。如果你想用DirectX8的接口写2D的游戏，你需要用3D方法去创建2D观点。听起来很棒，是的，的确如此，因为使用3D接口将给你更多的硬件支持，例如阿尔发混合。但这也恰恰是个问题，如果机器没有相应的硬件设备，程序会以更慢的速度运行。
DirectDraw是很容易学的。由于DirectX中的3D图形是基于DirectDraw的，3D应用程序在DirectDraw环境中执行；极少有应用程序专门使用3D。大多数程序使用3D函数对一些对象建模，而另一些对象，诸如背景和精灵，是以2D图形渲染的。所以本系列将使用DirectDraw。关于DirectX8，我还没有太多的了解，因此我只能对DirecX7做详细介绍。总的来说，你使用DirectX，还是离不开DirectDraw的。

☆ DirectDraw概述
在你的程序中使用DirectDraw，你至少要做四件事，它们是：
1、建立一个DirectDraw对象。
2、设置协作等级。
3、设置显示模式和色彩深度（全屏模式）。
4、至少创建一个DirectDraw表面。
在讲怎样完成以上步骤之前，先让我们了解一下每一步的含义。第一个，要创建一个DirectDraw对象，这意味着我们要建立一个指向IDirectDraw7接口的指针。这很简单，不是吗？有三种办法可以实现它，你可以直接使用COM，或使用DirectDraw的两个函数之一。三种办法各有千秋，我们过一会儿将详细介绍。第二个，设置操作等级。这可能对你来说比较新鲜。协作是由于Windows是一个多任务操作系统而产生的概念。意思是所有运行的程序都要随时告知Windows它们将要或正在使用的资源，这将保证你所要使用的资源不会被windows再分配给别的应用程序。不用担心，有一个很简单的函数完成它。
第三个你是否有点熟悉？如果你要写一个全屏的程序，通常是游戏程序，你需要设置显示模式和色彩深度。在Windows的应用程序里做这些通常不是一个好主意，因为它能导致其它程序的同时运行出现问题。当你结束自己的程序时，你当然要恢复到改变前的状态。设置全屏模式，只是调用一个单独的DirectDraw的函数，程序结束后，要恢复原来的状态。
最后，也是最重要的，是DirectDraw表面的概念。操纵表面是DirectDraw的全部。简单的说，DirectDraw表面是一个用于存储图象数据的线性内存区域。DirectDraw表面的大小就是以象素为单位，用宽和高来定义。所以你可以认为表面是一个用来画图的矩形区域。它有自己的接口，称作IDirectDrawSurface7。有三种主要的表面，我们将在本章和下一章分别用到它们。

※ 主表面：每一个DirectDraw应用程序都有一个主表面。主表面就相当于用户的显示器。它的内容是可见的。同理，主表面就是根据显示器的显示模式设定宽和高。
※ 后缓冲区：后缓冲区是紧随主表面的表面，但它不可见。它是动画没有闪烁的主因，通常，你在后缓冲区画好每一帧，然后把后缓冲区的内容拷贝到主表面，使它显示出来。由于它紧随着主表面，所以它的大小同主表面相同。（你就理解为楼上和楼下的关系）
※ 离屏缓冲区：它很象后缓冲区，只是它不是紧挨着主表面。尽管你可以用它作任何事，但它经常被用来存储位图。离屏缓冲区你可以任意设置大小，唯一的限制是你内存的大小。
DirectDraw表面可以在系统内存中建立，或直接建立在显示内存中。如果你都建立在显示内存中，速度效果将是最好的，如在系统内存就要慢一些了。如果你把一个表面存储在显示内存中，另一个在系统内存中，性能会有一些损失的，尤其是显示卡与主板之间有一个令人恶心的带宽。总之，如果能把表面都建立在显示内存中，你或许应该尽力做到。

OK，我们总算有了一点儿认知，让我们看看具体怎么做吧！这儿有一个计划，我们将建立一个全屏模式下，16位色彩，640×480分辨率的程序，我将告诉你全部你需要做的。但开始前，你需要对Windows编程有一点了解。想必你看过了前面几章，应该对创建窗口已经熟悉了。由于这是一个全屏的程序，你不需要任何地窗口控制，所以你的窗口风格应该用WS_POUP|WS_VISIBLE。弄好了吗？All right，出发吧！

☆ 建立DIRECTDRAW对象
象我前面说过的，有三种方法。我们可以用两个DIRECTDRAW函数中的任何一个，或者直接调用COM对象。让我们每一个都试试，使我们自己熟悉它们。我将告诉你的最后一个方法可能是目前为止最简单的，可能你会喜欢用它。至于另外两个，打眼儿一看，你会觉得有些奇怪。首先，看看DirectDrawCreate（）：

HRESULT WINAPI DirectDrawCreate(
    GUID FAR *lpGUID,
    LPDIRECTDRAW FAR *lplpDD,
    IUnknown FAR *pUnkOuter
);

看起来是不是有点儿复杂？HRESULT返回的类型是DirectDraw函数的标准。如果成功，返回值是DD_OK。如果失败，函数将返回一个错误常量，有几个错误常量供选择，但我不想细讲，更不想列出这些常量，反正你可以通过帮助文件随时查阅它们。但有一件事儿我得告诉你，有两个非常有用的宏可以帮助你知道函数调用成功与否：SUCCEEDED()和FAILED()。从字面上你就知道它们的分工了，是不是？只要把函数放到宏里面，你就知道结果了。无论如何，我们还得看看函数的参数：
※ GUID FAR *lpGUID：是一个全局唯一标识符（GUID）的地址，代表将要创建的驱动程序。如果该参数是NULL，那么该调用指向当前的显示驱动程序。新版本的DirectDraw允许向该参数传递下列两种标志之一，以控制当前显示的行为：
◎ DDCREATE_EMULATIONONLY：DirectDraw只使用仿真（HEL），不使用硬件支持特性。
◎ DDCREATE_HARDWAREONLY：DirectDraw对象不使用仿真特性。只能使用硬件抽象层（HAL），如果硬件不能支持应用程序，将不再寻求硬件仿真层（HEL）的支持而返回错误信号。
※ LPDIRECTDRAW FAR *lplpDD：表示如果调用成功则返回有效的DirectDraw对象指针的地址，它是DirectDraw对象指针的指针（“DD”表示DirectDraw，“lp”表示32位长指针，“lplp”表示长指针的长指针）。应用程序一般需要使用此指针的地址（即DirectDraw对象指针）初始化DirectDraw对象。
※ IUnknown FAR *pUnkOuter：这是为高级COM应用保留的参数，设置为NULL好了。
不要被我罗里罗嗦的解释吓倒，实际应用起来很简单，解释这么多，不过是为了让你明白根本道理。现在有一个问题，这个函数给你一个指向IDirectDraw接口的指针，但我们想要一个指向IDirectDraw7接口的指针，我们应该怎么做呢？一旦DirectDraw应用程序通过DirectDrawCreate（）函数获得了指向DirectDraw对象的指针，COM就有一种机制可以用来查看该对象是否支持其它接口。IUnknown的QueryInterface()方法使得你能够确定一个对象是否支持一个特定的接口：

HRESULT QueryInterface(
    REFIID iid,      // Identifier of the requested interface
    void **ppvObject // Address of output variable that receives the
);

第一个参数是一个要查询的对象的引用标识符。对于IDirectDraw7来说就是IID_IDirectDraw7。使用它，你必须把dxguid.lib链接入你的项目中；第二个参数是一个变量的地址，我们应该在程序的头部先声明一个LPDIRECTDRAW7类型的指针，再把指针的地址传递给这个参数。如果你使用的是Visual C＋＋6.0，你在这儿或许还需要一个类型强制符。如果机器支持你指定的接口，函数将返回一个指向该接口的指针。通过该指针，代码就获得对新接口的方法的访问。如果函数调用成功，返回值是S_OK。
现在我们有了两个接口指针：一个是IDirectDraw接口，另一个是IDirectDraw7。后一个是我们想要的；前一个就没有用了。我们注意，在代码中每当找到一个新的有效对象时，前一个对象就通过Release()函数被释放掉。这个函数很简单：

ULONG Release(void);

返回的值是一个参考数字，只有在程序测试和调试时才用得着这个数字。为了安全起见，你还应该把释放了的指针赋值为NULL。我们也通常在声明这样的指针时设置它为NULL。你跟上我的节奏了吗？可能要记忆的东西太多了，但是你不得不记忆。让我们把谈到的这些做个实例吧，实例的目的是得到IDirectDraw7接口的指针：

LPDIRECTDRAW lpdd = NULL;   // pointer to IDirectDraw (temporary)
LPDIRECTDRAW7 lpdd7 = NULL; // pointer to IDirectDraw7 (what we want)

// get the IDirectDraw interface pointer
if (FAILED(DirectDrawCreate(NULL, &lpdd, NULL)))
{
    // error-handling code here
}

// query for IDirectDraw7 pointer
if (FAILED(lpdd->QueryInterface(IID_IDirectDraw7, (void**)&lpdd7)))
{
    // error-handling code here
}
else
{
    // success! release IDirectDraw since we don't need it anymore
    lpdd->Release();
    lpdd = NULL;
}

现在，如果你是一个C程序员，你可能被调用QueryInterface()和Release()这两个函数的方法弄得有点模糊。你以前可能看过“->”这个符号，在C语言的结构部分，当结构声明了一个指针变量，调用结构成员时，就用“结构指针名－>结构成员”，同样的道理，只是这里把结构成员换成了函数。既然说到这个话题，我就介绍一下另一个C＋＋符号，范围定义符号“：：”，它是表示从属关系的符号，举个例子你就明白了：比如QueryInterface()函数是属于IUnknown类的，就可以表示为IUnknown::QueryInterface()。我们将来会经常用到这个符号的，所以记住它。
说实在的，以上的主要目的是为了演示怎样使用QueryInterface()方法，它是所有DirectX接口的一部分，所以让我们往下进行。我们将直接使用COM方法获得接口指针。这种方法的好处是你可以立即获得IDirectDraw7接口指针，不用象刚才那么麻烦。首先，你必须得初始化COM，象这样：

HRESULT CoInitialize(LPVOID pvReserved);

不能在容易了，你必须把参数设置为NULL。当你结束COM调用，你需要抛弃它，也很简单：

void CoUninitialize(void);

我通常在DirecX程序的一开始就调用CoInitialize()函数，在程序的最末端，当我释放了所有的DirectX对象后，使用CoUninitialize()。一旦你初始化了COM，你就可以用CoCreateInterface()函数得到你想要的指针，它看起来有点丑陋：

STDAPI CoCreateInstance(
    REFCLSID rclsid,     // Class identifier (CLSID) of the object
    LPUNKNOWN pUnkOuter, // Pointer to whether object is or isn't part
                         // of an aggregate
    DWORD dwClsContext,  // Context for running executable code
    REFIID riid,         // Reference to the identifier of the interface
    LPVOID *ppv          // Address of output variable that receives
); // the interface pointer requested in riid

如果成功，返回值是S_OK。参数需要好好解释一下，看下面：
※ REFCLSID rclsid：这是一个类标识符（不要同GUID搞混了哦），有为它准备好的常量标识符供你选择。对于IDirectDraw7来说，使用CLSID_DirectDraw。注意没有版本号，因为它是类标识符，不是接口标识符。
※ LPUNKNOWN pUnkOuter：这个同我们在DirectDrawCreate()中看到的一样，设置为NULL。
※ DWORD dwClsContext：这个必需的值叫作执行上下文，它定义了控制新生成对象的代码将要执行的方式。这个值可以从CLSCTX列表中选取，对于我们现在的情况，我们用CLSCTX_ALL，它包含了所有可能的值。
※ REIID riid：我们在QueryInterface()中看过它。这个IID是IID_DirectDraw7。
※ LPVOID *ppv：依然同DirectDrawCreate()中的一样，是指向接口指针的地址。
调用这个函数将取代我们上一个方法中的DirectDrawCreate()、QueryInterface()和Release（）三个函数，所以简捷一些。当然，使用哪种随便你了。直接调用COM比我们先前用的方法少了一个多于地接口指针。一旦你用CoCreateInstance（）建立了一个对象，你还得调用Initialize()函数初始化这个对象。在C＋＋里可能写成这样IDirectDraw7::Initialize()。以下是它的原形：

HRESULT Initialize(GUID FAR *lpGUID);

将使用同DirectDrawCreate()中一样的GUID，就是NULL。在我们继续前，让我给你看一个使用COM创建DirectDraw对象的例子：

LPDIRECTDRAW7 lpdd7; // interface pointer

// initialize COM
CoInitialize(NULL);

// create the object
CoCreateInstance(CLSID_DirectDraw, NULL, CLSCTX_ALL, IID_IDirectDraw7, (void**)&lpdd7);

// initialize the object
lpdd7->Initialize(NULL);

直接看例子可能使你更容易理解一些。好了，建立DirectDraw对象的最难的两种方法你已经学会了，那就让我们看看最简单的方法吧！^_^ 它只有一步，没有多于的接口指针，不用设置COM，什么都没有。就是下面这个函数：

DirectDrawCreateEx(
    GUID FAR *lpGuid,
    LPVOID *lplpDD,
    REFIID iid,
    IUnknown FAR *pUnkOuter
);

所有的参数我们看起来都比较熟悉，因为我们刚才看过它们了。第一个，第二个和第四个参数同DirectDrawCreate()中的一样，只是这里需要用(void**)来修饰一下我们接口指针的地址——别问我为什么，这不是我的主意。第三个参数，riid，是我们在函数CoCreateInstance()中传递的接口ID，所以我们就用IID_IDirectDraw7。就这样，无论用哪种方法，我们得到了我们的DirectDraw对象，我们可以继续使用这个对象了。要做的头两件事是设置协作等级和显示协议。

☆ 设置协作等级和显示模式
待续。。。。。。

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