前言
在此之前一直使用Unity引擎来进行游戏开发与计算机图形学的学习，但是随着深入地学习与实践，越来越感觉直接使用成熟的引擎学习的局限性。
所以开始学习DirectX12，跟着《龙书》学习，记录一下自己学习中的理解和想法。刚刚开始学习，希望大佬们可以指正，可以和同学们交流。
DirectX12介绍
DirectX 12（DX12）是微软开发的一种图形API，用于高性能游戏和图形应用程序的开发。相较于之前的DirectX版本，提供了更底层的硬件访问和更多的控制权。有着以下的优势：
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更底层的硬件访问：
DX12提供了更接近硬件的访问，使得开发者可以更直接地控制GPU。这使得程序员可以更好地优化性能，减少CPU开销，充分发挥现代GPU的强大性能。
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多线程渲染：
DX12引入了显式的多线程渲染支持，允许应用程序更灵活地管理和控制渲染线程。这可以提高多核CPU的利用率，减少CPU瓶颈。
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更高的图形API效率：
DX12通过减少API调用的次数、优化命令流水线，以及提供更灵活的资源管理，降低了图形API的开销，从而提高了应用程序的性能。
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Direct3D 11和Direct3D 9向后兼容性：
DX12支持Direct3D 11和Direct3D 9应用程序的向后兼容性，使得现有的游戏和应用程序能够在新的DX12平台上运行，而无需全面重写。
而目前市场上DirextX游戏占据绝对的主导地位。
DirectX12开发预备知识
组件对象模型
DirectX使用的组件对象模型（Component Object Model，COM）是一种微软提出的二进制接口标准，用于实现组件化的软件设计。通常将COM视为一种接口。我们只需要知道：
- 获取COM接口指针不是new一个接口，而是使用特殊的函数或另一个COM接口方法。
- COM会自己统计引用次数，当接口使用完后调用Release删除接口对象，当COM调用为0时，COM将自行释放内存。
我们可以使用Microsoft::WRL::ComPtr类作为COM的智能指针，可以使我们更加便捷的对Com接口进行管理。ComPtr也提供了一些好用的方法，比如Get（） 返回指向此底层Com接口的指针，GetAddressOf（）返回指向此底层Com接口的地址，Reset（）将对象设置为nullptr并释放所有与之相关引用（同时会减少COM接口引用计数）。
交换链
交换链（Swap Chain）是用于在前台和后台缓冲区之间进行切换的一种技术。交换链的主要目的是为了提供流畅的图形渲染，避免因为绘制速度和显示速度不一致而导致的画面撕裂和卡顿现象。
在渲染时:
- 前台缓冲区： 用户实际看到的内容，由交换链直接显示在屏幕上。
- 后台缓冲区： 正在绘制的下一帧，绘制完成后由交换链将两种缓冲区角色互换，后台缓冲区变为前台缓冲区，绘制在屏幕上。
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双缓冲： 使用两个缓冲区（前台和后台），渲染时将结果呈现到后台缓冲区，再将后台缓冲区的内容交换到前台。
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多缓冲： 使用多个缓冲区，通常是三个以上，可以更好地平衡渲染和显示的速度。
最常见的是使用两个缓冲区的情况，有时候也会使用更多缓冲区的情况。
在DirectX中以ID3DGISwapChain接口表示交换链，ID3DGISwapChain不仅可以管理前台缓冲区和后台缓冲区，也提供了一些对缓冲区操作的方法，之后会陆续使用到。
资源与描述符
资源是GPU中存储图形数据的对象，可以包括缓冲区（Buffer）、纹理（Texture）、常量缓冲区（Constant Buffer）等。这些资源存储了图形渲染所需的数据，如顶点数据、纹理数据、着色器常量等。
在GPU渲染时，需要对资源进行读取和写入，但是GPU资源只是一些普通的内存块，GPU需要何时对资源进行读取和操作？如何在所有的GPU资源中取到正好需要的资源？若使用到无类型资源，GPU甚至无法得知资源的具体类型？为了解决这个问题我们需要为资源添加描述符。
描述符用于描述资源或其他GPU资源的属性和位置。描述符通常用于在GPU上设置各种资源的引用，例如设置纹理、缓冲区、着色器资源等。指定了资源描述符，GPU将可以得到实际的资源数据，也可以了解资源的信息。资源描述符将告知GPU资源将如何使用（既资源将绑定在渲染流水线的哪个阶段）。
常用的几种描述符：
- 渲染目标视图描述符（RTV）：用于描述渲染目标视图的属性，例如关联的资源类型、资源格式等。
- 深度模板视图描述符（DSV）：用于描述深度模板视图的属性，包括关联的资源类型、资源格式、使用的深度模板格式等。
- 着色器资源视图描述符（SRV）：用于描述着色器资源视图的属性，例如关联的资源类型、资源格式、资源在着色器中的访问方式等。
- 常量缓冲区视图描述符（CBV）：用于描述常量缓冲区视图的属性，包括关联的常量缓冲区的大小。
- 无序访问视图描述符（UAV）：用于描述无序访问视图的属性，例如关联的资源类型、资源格式、在着色器中的访问方式等。
- 采样器描述符（Sampler）：于描述采样器的属性，例如过滤方式、边界模式、向导等。
在DirectX中描述符主要通过描述符堆（Descriptor Heap）来管理。可以将其看作描述符数组，有时我们需要对一个GPU资源添加多个描述符，比如一个资源在渲染流水线的多处使用，我们需要为每个阶段设置不同的描述符，比如我们希望一个无类型的资源可以根据需要作为浮点数或整数，我们需要为他创建浮点数和整数格式描述符。
最好在初始化阶段创建描述符，由于创建描述符时需要进行一些类型检测和验证工作，因此避免在运行过程中才创建描述符。
命令队列和命令列表
命令队列（Command Queue）和命令列表（Command List）是用于与GPU通信和执行渲染操作重要媒介。命令队列本质是一个环形缓冲区，CPU可以使用命令列表将命令提交到命令队列中，提交的命令不会立即执行，GPU先处理命令队列最下层的命令，新的命令会等待到处于命令队列最下层而后执行。
在DirectX中命令队列和命令列表分别被抽象成ID3D12CommandQueue 和ID3D12CommandList，我们可以使用继承于ID3D12CommandList接口的ID3D12GraphicsCommandList接口中提供的一系列方法向命令列表中添加命令。最后使用ID3D12CommandQueue::ExecuteCommandLists 方法向命令队列提交命令。需要注意提交命令列表前必须使用ID3D12CommandList::Close关闭命令列表。
我们可以使用命令分配器（Command Allocator）来分配和管理命令列表。命令分配器用于为命令列表分配内存和管理其状态。
结语
这算是DirectX学习的开始，介绍了一些DirectX的相关信息，和进行DirectX开发需要的一些预备知识。
