DirectX12 简单入门（一）

在很久以前写过关于DirectX9的一些应用，直到现在DirectX12已经普及了。写完几个DirectX12测试代码之后，写一篇DirectX12简单入门介绍一下基本概念，以及环境搭建和编程过程。

编程环境

与DirectX9不同，在DirectX12开发中微软将需要单独下载的DirectX的SDK直接集成到了WindowsSDK中。因为VisualStudio的网络特性，除了单独下载安装WindowsSDK以外，可以直接利用VisualStudio Installer来选择需要需安装的Windows SDK的版本。我是用的是Visual Studio 2022 Community版本。同样的因为我的目标机器就是我本机，是windows版本是10.1.19044，于是选择的SDK版本为10.1.19041.0。

选择安装之后，会自动安装并且将对应SDK的路径注册到环境变量里面，避免了DirectX9时代需要手动配置DirectX的环境变量来包含相应的头文件和库。

另外DirectX也只支持C++进行开发。另外DirectX所有系列都是基于COM架构来设计的接口。因此除了要求开发者具备C++编程能力以外，还需要掌握COM变成的基本能力。

当WindowsSDK安装完成之后就能在VisualStudio中创建一个C++桌面程序了。除了windows.h以及相关windows32的库默认会被VisualStudio添加以外，还需要额外配置编译时用到的库D3d12.h, D3d12.dll, dxgi.lib。

之后就可以使用d3d12.h和dxgi相应头文件调用相应的API了。

编程流程

从最高的视角来看。整个过程和DirectX之前的版本，甚至与GDI/GDI+编程过程都类似，都可以分为4部分，不过DirectX12根据现代GPU的特性抽象出来了许多概念来进行操作。

初始化
加载资源
循环渲染
销毁对象

接着具体来介绍一下每个阶段需要具体完成什么任务，以及用到哪些对象。

初始化

首先需要执行进行渲染的显卡，操作为通过创建IDXGIFactory对象来选择一个可以用来渲染的显卡对象，接口为IDXGIAdapter。
在选定的显卡对象上通过D3D12CreateDevice创建一个同于渲染的设备对象ID3D12Device。该对象可以看作真实显卡中进行渲染的硬件的抽象接口。
得到ID3D12Device接口后就需要创建与其进行通信通道，在DirectX中，这个对象被称为命令队列。也就是ID3D12CommandQueue接口。创建完成后渲染的操作都会通过命令队列发送给进行渲染的硬件。
接着会需要准备进行渲染的目标。这里需要注意两个概念。SwapChain以及窗口。对DirectX编程架构来说为了避免出现画面撕裂，因此都采用了双缓冲策略，所以被渲染的相关资源都是被放在SwapChain中进行交替操作。而具体什么时候进行真正的Front Buffer和Back Buffer切换是根据不同场景分别由DWM和应用自己来控制。因此在创建渲染目标的Buffer时实际上时创建的SwapChain即CreateSwapChainForHwnd。这里会设计到窗口概念和flip的概念。按照传统的显示资源管理模式。DWM会按照Window来管理并组合所绘制的内容。但是实际上也会新的DirectComposition模式，可以不需要真正的窗口句柄来管理。简单起见这里使用窗口句柄，来将创建的渲染目标即IDXGISwapChain绑定上一个窗口句柄，并且关联上CommandQueue。
接下来需要给渲染设备ID3D12Device创建一些渲染需要用到的资源，在DirectX中都可以称之为Descriptor。其中的集合可以成为Descriptor Heap。在进行渲染时操作对象不能直接对SwapChain中的Buffer进行操作。DirectX里需要通过创建SwapChain中对应的RenderTargetView来进行操作即CreateRenderTargetView创建。
最后还需要通过CreateCommandAllocator创建ID3D12CommandAllocator接口。其代表着管理所有需要操作的Command的相关资源。

做完以上步骤就将渲染的硬件资源的抽象接口准备好了。接下来就需要将渲染使用到的资源，很多都是和GPU Render用到的相关的一些对象。