什么是 Direct3D 12?
DirectX 12 引入了 Direct3D 的下一个版本，即 DirectX 的核心 3D 图形 API。
此版本的 Direct3D 比任何以前的版本更快、更高效。
Direct3D 12 可实现更丰富的场景、更多的对象、更复杂的效果，以及充分利用现代 GPU 硬件。
若要为 Windows 10 和 Windows 10 移动版编写 3D 游戏和应用，必须了解 Direct3D 12 技术的基础知识，以及如何准备在游戏和应用中使用它。
D3DApp初始化
Windows函数调用过程
调用者(caller) → 参数准备 → call指令 → 被调用者(callee)执行 → 返回 → 栈清理
栈的基本原理
想象栈就像一个临时工作台：
调用函数时：把参数"放"到工作台上
函数执行时：从工作台"拿"参数使用
函数结束后：需要把工作台"清理干净"
规则:
调用Windows API时：不用管清理，Windows会处理
写回调函数时：必须用__stdcall，并在返回时清理栈
调用C运行时函数时：编译器会自动帮"我"清理栈
写C++成员函数时：编译器自动处理，不用操心
"我"调用Windows → Windows清理
Windows调用"我" → "我"清理
"我"调用C运行时 → "我"清理（编译器帮忙）
"我"的C++方法 → "我"清理（编译器自动处理）
如果不清理会怎样？
void FunctionA(int x, int y) {
// 使用x,y...
}
void FunctionB(int a, int b, int c) {
// 使用a,b,c...
}
int main() {
FunctionA(1, 2); // 栈上放了 [1, 2]
// 如果不清理，栈上还有 [1, 2]
FunctionB(3, 4, 5); // 栈变成 [3, 4, 5, 1, 2] ← 混乱！
}
清理栈就是调整栈指针(ESP)，让栈回到函数调用前的状态：
调用前：ESP指向位置X
调用时：push参数 → ESP移动到位置Y (Y < X)
清理后：ESP回到位置X
// ✅ 正确：调用Windows API（不用管清理）
MessageBox(NULL, "Text", "Title", MB_OK);
// ✅ 正确：写回调函数（用CALLBACK宏）
LRESULT CALLBACK MyCallback(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);
// ✅ 正确：调用可变参数函数（编译器自动清理）
printf("Values: %d %d", x, y);
// ❌ 错误：回调函数不用__stdcall
LRESULT MyBadCallback(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM); // 会崩溃！
机制举例
__cdecl - "我请客，我收拾"
// "我"调用printf（Windows的C运行时库）
printf("Count: %d %d", 10, 20);
; "我"调用printf后
push offset text ; 参数3
push value ; 参数2
push num ; 参数1
push offset format ; 参数0
call printf
add esp, 16 ; ⭐"我"清理栈：4个参数×4字节
分工:
"我"：放参数 + 清理栈
Windows/CRT：只用参数，不清理
__stdcall - "Windows服务，Windows收拾"
// "我"调用Windows API
CreateWindow(className, title, style, x, y, width, height, ...);
; "我"调用CreateWindow后
push 0 ; 参数11
push hInstance ; 参数10
; ... 更多参数 ...
push className ; 参数1
call CreateWindowEx
; ⭐没有add esp! Windows会自己清理
分工:
"我"：放参数
Windows：用参数 + 清理栈
__stdcall回调 - "Windows调用，我收拾"
// Windows调用"我"的回调
LRESULT CALLBACK MyWindowProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);
; Windows调用"我"的WndProc
_WndProc@16:
; "我"的处理逻辑...
ret 16 ; ⭐"我"清理16字节参数
分工:
Windows：放参数
"我"：用参数 + 清理栈
__fastcall - "快速服务，Windows收拾"
// 假设是Windows的某个性能API
int __fastcall FastAPI(int a, int b, int c);
分工:
"我"：前两个参数放寄存器，其余放栈
Windows：用参数 + 清理栈上的参数
性能优化：寄存器比内存快
Windows负责清理，保持API一致性
__thiscall - "对象方法，我收拾"
// "我"的C++类
class MyClass {
public:
void Method(int param); // 自动__thiscall
};
分工:
"我"：this放寄存器，参数放栈
"我"：用参数 + 清理栈
C++对象模型，"我"完全控制自己的类
编译器自动处理，对"我"透明
创建一个Windows窗口
image
LRESULT CALLBACK MainWndProc(HWND hwnd, UINT msg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
// Forward hwnd on because we can get messages (e.g., WM_CREATE)
// before CreateWindow returns, and thus before mhMainWnd is valid.
//转发消息给 D3DApp::GetApp()->MsgProc()
return D3DApp::GetApp()->MsgProc(hwnd, msg, wParam, lParam);
}
bool D3DApp::InitMainWindow()
{
// 设置窗口类属性
WNDCLASS wc;
// 窗口尺寸变化时重绘 ,CS_HREDRAW 宽度改变时重绘 ,CS_VREDRAW 高度改变时重绘
wc.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
// 建立消息处理回调机制，所有发送到此窗口的消息都由该函数处理 , 在代码中，MainWndProc 转发消息给 D3DApp::GetApp()->MsgProc()
wc.lpfnWndProc = MainWndProc;
// 应用程序实例句柄
wc.hInstance = mhAppInst;
// 额外的类内存 ,用于存储自定义数据，这里设为0表示不需要
wc.cbClsExtra = 0;
// 额外的窗口内存字节数 ，用于存储自定义数据，这里设为0表示不需要
wc.cbWndExtra = 0;
// 加载系统预定义的应用程序图标
wc.hIcon = LoadIcon(0, IDI_APPLICATION);
// 加载系统预定义的箭头光标
wc.hCursor = LoadCursor(0, IDC_ARROW);
// 窗口背景画刷 NULL_BRUSH 表示不绘制背景，适合DirectX应用（因为DirectX会完全覆盖客户区）.
避免GDI与DirectX绘制冲突
wc.hbrBackground = (HBRUSH)GetStockObject(NULL_BRUSH);
// 设为0表示此窗口类没有菜单
wc.lpszMenuName = 0;
// 窗口类名称，用于在系统中唯一标识此窗口类
wc.lpszClassName = L"MainWnd";
//将定义好的窗口类注册到操作系统中. Windows机制：系统内部维护一个窗口类表；注册成功后，该类可用于创建多个窗口实例；失败通常是因为类名重复或参数无效.
if( !RegisterClass(&wc) )
{
MessageBox(0, L"RegisterClass Failed.", 0, 0);
return false;
}
// Compute window rectangle dimensions based on requested client area dimensions.
/*
窗口尺寸计算:
客户区 (Client Area)：应用程序实际可绘制内容的区域（mClientWidth × mClientHeight）
窗口矩形 (Window Rect)：包含标题栏、边框、菜单等的完整窗口
AdjustWindowRect 根据窗口样式自动计算转换关系 .
┌─────────────────────────┐
│ 标题栏 (非客户区) │
├────────────┬────────────┤
│ │ │
│ │ │
│ 客户区 │ 滚动条 │
│ │ (非客户区) │
│ │ │
└────────────┴────────────┘
原始客户区: (0,0) 到 (800,600)
AdjustWindowRect 调整后: 可能变成 (-8,-31) 到 (808,631)
最终窗口尺寸: 816 × 662 像素
*/
RECT R = { 0, 0, mClientWidth, mClientHeight };
AdjustWindowRect(&R, WS_OVERLAPPEDWINDOW, false);
int width = R.right - R.left;
int height = R.bottom - R.top;
/* 窗口创建:
L"MainWnd"：窗口类名，必须与注册的类名一致 | WS_OVERLAPPEDWINDOW：窗口样式，包含标题栏、系统菜单、最小化/最大化按钮、可调整边框
CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT：窗口初始位置，让系统自动选择
Windows创建机制：系统分配内部窗口数据结构 | 发送 WM_CREATE 等初始化消息 | 返回唯一的窗口句柄 mhMainWnd
*/
mhMainWnd = CreateWindow(L"MainWnd", mMainWndCaption.c_str(),
WS_OVERLAPPEDWINDOW, CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT, width, height, 0, 0, mhAppInst, 0);
if( !mhMainWnd )
{
MessageBox(0, L"CreateWindow Failed.", 0, 0);
return false;
}
//改变窗口可视状态为显示
ShowWindow(mhMainWnd, SW_SHOW);
//强制发送 WM_PAINT 消息，立即重绘窗口
UpdateWindow(mhMainWnd);
return true;
}
image
MainWndProc 相关API
https://learn.microsoft.com/zh-cn/windows/win32/winmsg/window-notifications
https://learn.microsoft.com/zh-cn/windows/win32/api/_winmsg/
PeekMessage: 检查线程消息队列中是否有消息,如果有消息 将消息复制到提供的msg结构中,PM_REMOVE标志表示从队列中移除该消息
LRESULT D3DApp::MsgProc(HWND hwnd, UINT msg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
switch(msg)
{
if(PeekMessage( &msg, 0, 0, 0, PM_REMOVE ))
{
//...
}
// 各种消息处理 case
// ...
}
return DefWindowProc(hwnd, msg, wParam, lParam);
}
窗口消息
WM_ACTIVATE- 窗口激活状态变化
case WM_ACTIVATE:
//LOWORD(wParam)：低16位表示激活状态
//WA_INACTIVE：窗口变为非活动状态
//失活时暂停，激活时恢复，智能暂停机制提升系统整体性能
if( LOWORD(wParam) == WA_INACTIVE )
{
mAppPaused = true;
mTimer.Stop();
}
else
{
mAppPaused = false;
mTimer.Start();
}
return 0;
WM_SIZE- 窗口尺寸变化
LOWORD 和 HIWORD 是 Windows API 中的宏定义，用于从一个 32 位值中提取低 16 位和高 16 位部分。
case WM_SIZE:
mClientWidth = LOWORD(lParam); // 新宽度
mClientHeight = HIWORD(lParam); // 新高度
• 低 16 位 (LOWORD) 存储新宽度（以像素为单位）
• 高 16 位 (HIWORD) 存储新高度（以像素为单位）
SIZE_MINIMIZED最小化情况，完全暂停应用程序，不进行任何渲染
SIZE_MAXIMIZED最大化情况，立即调整D3D资源适应新尺寸
SIZE_RESTORED恢复情况（最复杂）
else if( wParam == SIZE_RESTORED )
{
// 从最小化恢复
if( mMinimized )
{
mAppPaused = false;
mMinimized = false;
OnResize();
}
// 从最大化恢复
else if( mMaximized )
{
mAppPaused = false;
mMaximized = false;
OnResize();
}
// 用户正在拖拽调整大小
//拖拽时不立即调整，避免频繁资源重建
else if( mResizing )
{
// 故意不调用OnResize() - 性能优化
}
// 程序化尺寸改变
else
{
OnResize();
}
}
WM_ENTERSIZEMOVE / WM_EXITSIZEMOVE - 调整大小过程管理
WM_ENTERSIZEMOVE：开始拖拽，设置标志位暂停调整
WM_EXITSIZEMOVE：结束拖拽，清除标志位并执行最终调整
case WM_ENTERSIZEMOVE:
mAppPaused = true;
mResizing = true;
mTimer.Stop();
return 0;
case WM_EXITSIZEMOVE:
mAppPaused = false;
mResizing = false;
mTimer.Start();
OnResize(); // 拖拽结束后一次性调整
return 0;
WM_DESTROY - 窗口销毁
发送 WM_QUIT 到消息队列，导致 Run() 中的主循环退出
PostQuitMessage(0) → 系统消息队列 → 线程消息队列 → PeekMessage() → msg变量
Windows消息系统架构
系统消息队列 (全局)
↓
线程消息队列 (每个线程独立)
↓
PeekMessage/GetMessage (应用程序检索)
case WM_DESTROY:
PostQuitMessage(0);
return 0;
int D3DApp::Run()
{
MSG msg = {0};
mTimer.Reset();
while(msg.message != WM_QUIT)
{
if(PeekMessage( &msg, 0, 0, 0, PM_REMOVE ))
{
TranslateMessage( &msg );
DispatchMessage( &msg );
}
return (int)msg.wParam;
}
WM_MENUCHAR- 菜单字符处理
处理 Alt+Enter 等组合键，避免系统蜂鸣声
MNC_CLOSE表示关闭菜单而不发出蜂鸣
case WM_MENUCHAR:
return MAKELRESULT(0, MNC_CLOSE);
WM_GETMINMAXINFO- 窗口尺寸限制
设置窗口最小尺寸为 200×200，防止窗口过小导致渲染问题
case WM_GETMINMAXINFO:
((MINMAXINFO*)lParam)->ptMinTrackSize.x = 200;
((MINMAXINFO*)lParam)->ptMinTrackSize.y = 200;
return 0;
鼠标消息处理
GET_X_LPARAM(lParam)：从 lParam 提取 X 坐标
GET_Y_LPARAM(lParam)：从 lParam 提取 Y 坐标
wParam：按键状态（Ctrl、Shift 等）
设计模式：使用虚函数提供扩展点，派生类可重写鼠标处理
case WM_LBUTTONDOWN:
case WM_MBUTTONDOWN:
case WM_RBUTTONDOWN:
OnMouseDown(wParam, GET_X_LPARAM(lParam), GET_Y_LPARAM(lParam));
return 0;
// 类似的鼠标抬起和移动处理
