Visual C#编写3D游戏框架示例

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　　你可能对实际地编写游戏代码期待已久了。由于DirectX SDK 2004年夏季更新包含了一个牢固的示例框架组件，并且它被设计成能在你自己的代码中直接使用，同时还为你处理了很多事务，所以你只要简单的使用它，就可以节省大量的时间和精力。

　　本文中的例子使用的就是这个示例框架组件，在本文中，你将学习到的内容有：

　　 如何建立自己的项目

　　 如何使用示例框架组件来列举设备

　　建立项目

　　在本文中，我假定你的所有开发工作都将使用Visual Studio .NET 2003来完成。如果你不希望使用这个环境，可以使用命令行编译代码，它允许你使用任意的文本编辑器或集成开发环境（IDE）。

　　启动Visual Studio .NET 2003并点击起始页面中的"新建项目"按钮。如果你没有使用起始页面，可以点击"文件"菜单下的"新建"子菜单中的"项目"菜单项，或者使用Ctrl+Shift+N。选择"Visual C#项目"区域中的"Windows项目"数据项。把这个项目命名为Blockers，这是游戏的名称。

　　在你查看自动生成的代码之前，首先把示例框架组件添加到你的项目中。一般情况下，我会在"解决方案浏览器"中建立一个新文件夹，并把这些文件放入一个这个独立的文件夹中（把这个文件夹的名字取为Framework）。右键点击这个新建的文件夹，从"添加"菜单中选择"添加已有的项"。导航到DirectX SDK文件夹，你会发现该示例框架文件位于SamplesManagedCommon文件夹中，选择每个文件并添加到你的项目中。

　　在示例框架组件被添加到项目中以后，你就可以去掉自动生成的代码了。这些代码中的大部分都是用于建立别致的Windows窗体应用程序的，因此，它与我们编写游戏的代码是无关的。用列表1中的代码替换已有的代码和类（Form1）。

　　列表1：空的框架组件

using System;using System.Configuration;using Microsoft.DirectX;using Microsoft.DirectX.Direct3D;using Microsoft.Samples.DirectX.UtilityToolkit;public class GameEngine : IDeviceCreation{　///程序入口。初始化所有部分并进入一个消息处理循环。用空闲时间显示场景　static int Main()　{　　using(Framework sampleFramework = new Framework())　　{　　　return sampleFramework.ExitCode;　　}　}}

　　这段新代码中有三个地方比较突出。首先，你可能注意到了除了静态的main方法之外，删除了所有东西，而且main方法也被修改过。剩余的代码是Windows窗体设计器的支撑代码。由于这个应用程序不需要使用该设计器，因此这些代码就没有用了，可以被删除。其次，这段代码不能编译，因为游戏引擎希望实现的两个接口还未实现。再次，这段代码实际上没有做任何事务。

　　在你开始解决后面两个问题之前，你必须添加一些引用。由于你准备在这个项目中显示奇特的3D图像，你就必须给项目添加能执行这样的显示操作的组件的引用。本文采用受控DirectX来执行这种操作，因此你需要在"项目"菜单中选择"添加引用"。图1显示了弹出的对话框。

　　图1：添加引用对话框

　　如果你安装了DirectX 9 SDK 2004年夏季更新，你会发现有多个版本的受控DirectX组件可供使用。请选择最新的版本（1.0.2902.0版本）。对于这个项目来说，你需要添加三个不同的组件引用：

　　 Microsoft.DirectX

　　 Microsoft.DirectX.Direct3D

　　 Microsoft.DirectX.Direct3DX

　　DirectX根（root）组件包含了辅助显示计算的数学结构。其它两个组件相应地包含了Direct3D和D3DX的功能。添加这些引用之后，你可以简单地查看一下列表1中添加的using语句，以确保名字空间被正确地引用了。这个步骤可以确保你不需要完整地限定类型。例如，如果不添加using语句，那么声明一个Direct3D设备变量，就必须使用下面的语句：

Microsoft.DirectX.Direct3D.Device device = null;

　　Using语句可以减少很多输入内容（没有人希望在声明一个变量时输入全部的内容）。由于你已经增加了using语句，就可以使用如下所示的声明语句了：

private Device device = null;

　　你可以看到，用这种方式声明变量简单多了，节省了大量的输入。在了解这些信息之后，你可以开始修补应用程序编译过程中的错误了，并准备好编写第一个3D游戏了。你现在必须实现的唯一一个接口是IDeviceCreation，它控制着设备的列举和建立。

　　你可能会想"列举设备做什么？我只有一个监视器"！尽管一般情况下是这样的，但是现在的显卡实际上是支持多个监视器的，即使你只有一个设备，你仍然拥有多个可选择的模式。显示器的格式可能不同（你可以在Windows桌面设置中看到这些种类，例如16位色和32位色）。全屏幕模式下的高度和宽度也可能有不同的值，你甚至于还可以控制屏幕的刷新率。总而言之，还是有些事情需要解决。

　　列表2中的代码修补的应用程序中的编译错误。

　　列表2：实现接口

/// 设备初始化的时候调用。这段代码检查设备最小的性能，/// 如果没有通过检查，就返回falsepublic bool IsDeviceAcceptable(Caps caps, Format adapterFormat,Format backBufferFormat, bool windowed){　if (!Manager.CheckDeviceFormat(caps.AdapterOrdinal, caps.DeviceType,　　　adapterFormat, Usage.QueryPostPixelShaderBlending,　　　ResourceType.Textures, backBufferFormat))　　return false;　if (caps.MaxActiveLights == 0)　　return false;　return true;}/// 在建立某个设备之前，这个回调函数会被立即调用，以允许应用程序修改设备的/// 设置信息。它提供的设置参数包含了框架组件为新设备挑选的设置， 并且应用程序/// 可以直接对这个结构进行任何需要的修改。请注意，示例框架没有纠正无效的/// 设备设置信息，因此必须小心地返回有效的设备设置，否则建立设备就会失败。public void ModifyDeviceSettings(DeviceSettings settings, Caps caps){　// 这个应用程序没有使用任何get方法，它被设计成在一个纯设备上工作。　// 因此如果受到支持并且使用HWVP，就建立一个纯设备。　if ( (caps.DeviceCaps.SupportsPureDevice) && ((settings.BehaviorFlags & CreateFlags.HardwareVertexProcessing) != 0 ) )　　settings.BehaviorFlags |= CreateFlags.PureDevice;}

　　请你查看一下声明的IsDeviceAcceptable方法。在示例框架忙着枚举系统中的设备的时候，它会在每个找到的组合上调用该方法。注意到该方法返回一个布尔型值吗？这使得你有权利告诉示例框架你认为某个设备是否符合需求。但是，在你仔细查看第一个方法中的代码的时候，请先看一下声明的第二个方法（ModifyDeviceSettings）。某个设备被建立之前，示例框架会立即调用这个方法，允许你加入任何希望的选项。但是你要小心地使用参数选项，因为它可能导致设备建立失败。

　　现在我们回到第一个方法：我们先看一下它的参数。首先，它带有一个Caps类型的参数，它是设备性能的简单结构体。该结构体包含了具体设备的巨量信息，可以帮助你决定某个类型是不是你正在使用的设备类型。其后的两个参数都是特定设备的格式参数：一个是后台的缓冲区格式，另一个是设备的格式。

　　请注意

　　后台缓冲区是实际要显示的数据（象素）在发送给显卡处理并输出到屏幕之前所存储的地方。后台缓冲区的格式决定了可以显示多少种色彩。大多数格式遵循特定的命名习惯--每个字符跟着一个数字，例如A8R8G8B8。字符所指定的构成部分拥有与其后面的数字相同数量的位（bit）。在A8R8G8B8中，该格式可以包含32位色彩信息，alpha、red、green和blue各用8位。最常见的构成是：

　　A Alpha

　　R Red

　　G Green

　　B Blue

　　X Unused

　　你可以查看DirectX SDK文档得到更多关于格式的信息。由于我们还需要知道该设备时候可以显示在窗体中，所以这个方法还有一个参数（最后一个）。尽管大多数游戏都运行在全屏模式下，但是编写和调试在全屏模式下运行的游戏却很困难。在调试过程中，这个应用程序在窗体模式而不是全屏模式下显示。

　　请注意

　　窗体模式是我们运行的大多数应用程序的显示方式。其中大多数应用程序带有边框和控制菜单，右上角带有最小化、最大化和关闭按钮。在全屏模式下，应用程序覆盖了整个屏幕，并且在大多数情况下没有边框。如果全屏模式使用了另外的屏幕大小（你当前使用的桌面），你可以改变桌面的分辨率。

　　你可能注意到了默认行为是接受该设备，但是在接受之前进行了两项检查。第一项检查确保了传递进来的设备可以进行alpha混合（游戏的用户界面需要这个），如果它不能够实现，就返回false表明这个设备不能被接受。接着，它检查是否支持活动光源（active light）的能力。没有光源的屏幕看起来是平面的、是假的，因此一般至少需要一个光源。

　　还有一些代码在设备建立之前的确修改了该设备，你可能想知道这段代码的作用。能够执行处理过程的设备需要用多种方法来显示顶点，要么在硬件中计算或软件中计算，或者两者都使用。如果处理过程完全在硬件中进行，这就是另外一种模式，就叫做"纯硬件设备"，它潜在地提供了更高的性能。这段代码检查你当前是否要建立一个硬件处理设备，如果你正准备这样做，并且该纯设备是可以使用的，那么它就切换到这种模式中。你不能建立纯设备（如果该设备是可用的）的唯一情形是你计划调用该设备上的某个get方法或属性。由于在这个例子中你不需要这样操作，所以你可以自由地使用能力更加强大的设备。

　　示例框架中有一些不安全（unsafe）的代码，因此你需要更新自己的项目并处理这些问题。见图2。

　　图2：允许不安全的代码

　　列举所有设备选项

　　现在你可以让框架组件开始列举系统中的设备了。首先，为游戏引擎类声明一个构造函数，并把main中建立的示例框架实例作为参数传递进去。如列表3所示。

　　列表3：添加构造函数

private Framework sampleFramework = null; // 示例的框架组件/// 建立该类的一个新的实例public GameEngine(Framework f){　// 存储框架组件　sampleFramework = f;}

　　该构造函数除了存储示例框架实例之外没有做其它的任何操作，这是因为这个实例是游戏中其它的一切东西几乎都需要使用的。在你调用示例框架之后，它所做的第一件事情是试图列举系统中的所有设备。在你的项目文件中，你在Framework文件夹中可以看到dxmutenum.cs文件。这个文件包含了列举系统中所有设备所需要的全部代码。由于理解如何列举和为什么列举设备是非常重要的，所以请你打开这个文件。

　　你首先应该注意到Enumeration类自身是不能被创建的，并且每个可用的成员和方法都是用static（静态的）关键字声明的。由于在正常情况下（最少是现在）应用程序在运行的时候，你的图形硬件是不会改变的，因此这些列举代码只需要在应用程序开头运行一次。

　　列举工作是从Enumerate方法开始的，该方法在设备建立之前被示例框架调用。请注意，这个方法的唯一参数是你自己在游戏引擎类中所实现的接口。这个接口被保存下来，因为随后，随着设备组合的列举，会调用IsDeviceAcceptable方法来决定某个设备是否应该添加到有效设备列表中。

　　那么设备到底是怎样列举出来的呢？这些功能都位于受控DirectX的Manager类中。如果你非常熟悉非受控的DirectX应用程序编程接口（API），那么我告诉你，这个类映射了IDirect3D9组件对象模型（COM）接口。请留意列表4中的Enumerate方法中的第一个循环。

　　列表4：列举设备

// 查找系统中的每个适配器for each(AdapterInformation ai in Manager.Adapters){　EnumAdapterInformation adapterInfo = new EnumAdapterInformation();　// 存储一些信息　adapterInfo.AdapterOrdinal = (uint)ai.Adapter; // 序号　adapterInfo.AdapterInformation = ai.Information; // 信息　// 获取这个适配器上的所有显示模式　// 建立一个所有显示适配器格式的临时列表　adapterFormatList.Clear();　// 现在检测支持哪种格式　for(int i = 0; i  allowedFormats.Length; i++)　{　　// 检查这种格式的每一种可支持的显示模式　　for each(DisplayMode dm in ai.SupportedDisplayModes[allowedFormats[i]])　　{　　　if ( (dm.Width  minimumWidth) ||　　　　(dm.Height  minimumHeight) ||　　　　(dm.Width  maximumWidth) ||　　　　(dm.Height  maximumHeight) ||　　　　(dm.RefreshRate  minimumRefresh) ||　　　　(dm.RefreshRate  maximumRefresh) )　　　{　　　　continue; // 这种格式是无效的　　　}　　　// 添加到列表中　　　adapterInfo.displayModeList.Add(dm);　　　// 如果先前并不存在就把它添加到格式列表中　　　if (!adapterFormatList.Contains(dm.Format))　　　{　　　　adapterFormatList.Add(dm.Format);　　　}　　}　}　// 获取适配器显示模式　DisplayMode currentAdapterMode = ai.CurrentDisplayMode;　// 检查这种格式是否在列表中　if (!adapterFormatList.Contains(currentAdapterMode.Format))　{　　adapterFormatList.Add(currentAdapterMode.Format);　}　// 对显示模式列表进行排序　adapterInfo.displayModeList.Sort(sorter);　// 获取这个适配器上每个设备的信息　EnumerateDevices(adapterInfo, adapterFormatList);　// 如果适配器上至少有一个设备，并且它是兼容的，就把它添加到列表中　if (adapterInfo.deviceInfoList.Count  0)　{　　adapterInformationList.Add(adapterInfo);　}}