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c++虛函數(shù)表探究

C++中的虛函數(shù)的作用主要是實現(xiàn)了多態(tài)的機制。關(guān)于多態(tài)，簡而言之就是用父類型別的指針指向其子類的實例，然后通過父類的指針調(diào)用實際子類的成員函數(shù)。這種技術(shù)可以讓父類的指針有“多種形態(tài)”，這是一種泛型技術(shù)。所謂泛型技術(shù)，說白了就是試圖使用不變的代碼來實現(xiàn)可變的算法。比如：模板技術(shù)，RTTI技術(shù)，虛函數(shù)技術(shù)，要么是試圖做到在編譯時決議，要么試圖做到運行時決議。
關(guān)于虛函數(shù)的使用方法，我在這里不做過多的闡述。大家可以看看相關(guān)的C++的書籍。在這篇文章中，我只想從虛函數(shù)的實現(xiàn)機制上面為大家一個清晰的剖析。
當然，相同的文章在網(wǎng)上也出現(xiàn)過一些了，但我總感覺這些文章不是很容易閱讀，大段大段的代碼，沒有圖片，沒有詳細的說明，沒有比較，沒有舉一反三。不利于學習和閱讀，所以這是我想寫下這篇文章的原因。也希望大家多給我提意見。
言歸正傳，讓我們一起進入虛函數(shù)的世界。
虛函數(shù)表
對C++ 了解的人都應該知道虛函數(shù)（Virtual Function）是通過一張?zhí)摵瘮?shù)表（Virtual Table）來實現(xiàn)的。簡稱為V-Table。在這個表中，主是要一個類的虛函數(shù)的地址表，這張表解決了繼承、覆蓋的問題，保證其容真實反應實際的函數(shù)。這樣，在有虛函數(shù)的類的實例中這個表被分配在了這個實例的內(nèi)存中，所以，當我們用父類的指針來操作一個子類的時候，這張?zhí)摵瘮?shù)表就顯得由為重要了，它就像一個地圖一樣，指明了實際所應該調(diào)用的函數(shù)。
這里我們著重看一下這張?zhí)摵瘮?shù)表。在C++的標準規(guī)格說明書中說到，編譯器必需要保證虛函數(shù)表的指針存在于對象實例中最前面的位置（這是為了保證正確取到虛函數(shù)的偏移量）。這意味著我們通過對象實例的地址得到這張?zhí)摵瘮?shù)表，然后就可以遍歷其中函數(shù)指針，并調(diào)用相應的函數(shù)。
聽我扯了那么多，我可以感覺出來你現(xiàn)在可能比以前更加暈頭轉(zhuǎn)向了。沒關(guān)系，下面就是實際的例子，相信聰明的你一看就明白了。
假設(shè)我們有這樣的一個類：
class Base {
public:
virtual void f() { cout << "Base::f" << endl; }
virtual void g() { cout << "Base::g" << endl; }
virtual void h() { cout << "Base::h" << endl; }
};
按照上面的說法，我們可以通過Base的實例來得到虛函數(shù)表。下面是實際例程：
typedef void(*Fun)(void);
Base b;
Fun pFun = NULL;
cout << "虛函數(shù)表地址：" << (int*)(&b) << endl;
cout << "虛函數(shù)表 — 第一個函數(shù)地址：" << (int*)*(int*)(&b) << endl;
// Invoke the first virtual function
pFun = (Fun)*((int*)*(int*)(&b));
pFun();
實際運行經(jīng)果如下：(Windows XP+VS2003, Linux 2.6.22 + GCC 4.1.3)
虛函數(shù)表地址：0012FED4
虛函數(shù)表 — 第一個函數(shù)地址：0044F148
Base::f
通過這個示例，我們可以看到，我們可以通過強行把&b轉(zhuǎn)成int *，取得虛函數(shù)表的地址，然后，再次取址就可以得到第一個虛函數(shù)的地址了，也就是Base::f()，這在上面的程序中得到了驗證（把int* 強制轉(zhuǎn)成了函數(shù)指針）。通過這個示例，我們就可以知道如果要調(diào)用Base::g()和Base::h()，其代碼如下：
(Fun)*((int*)*(int*)(&b)+0); // Base::f()
(Fun)*((int*)*(int*)(&b)+1); // Base::g()
(Fun)*((int*)*(int*)(&b)+2); // Base::h()
這個時候你應該懂了吧。什么？還是有點暈。也是，這樣的代碼看著太亂了。沒問題，讓我畫個圖解釋一下。如下所示：

注意：在上面這個圖中，我在虛函數(shù)表的最后多加了一個結(jié)點，這是虛函數(shù)表的結(jié)束結(jié)點，就像字符串的結(jié)束符“\0”一樣，其標志了虛函數(shù)表的結(jié)束。這個結(jié)束標志的值在不同的編譯器下是不同的。在WinXP+VS2003下，這個值是NULL。而在Ubuntu 7.10 + Linux 2.6.22 + GCC 4.1.3下，這個值是如果1，表示還有下一個虛函數(shù)表，如果值是0，表示是最后一個虛函數(shù)表。
下面，我將分別說明“無覆蓋”和“有覆蓋”時的虛函數(shù)表的樣子。沒有覆蓋父類的虛函數(shù)是毫無意義的。我之所以要講述沒有覆蓋的情況，主要目的是為了給一個對比。在比較之下，我們可以更加清楚地知道其內(nèi)部的具體實現(xiàn)。
一般繼承（無虛函數(shù)覆蓋）
下面，再讓我們來看看繼承時的虛函數(shù)表是什么樣的。假設(shè)有如下所示的一個繼承關(guān)系：

請注意，在這個繼承關(guān)系中，子類沒有重載任何父類的函數(shù)。那么，在派生類的實例中，其虛函數(shù)表如下所示：
對于實例：Derive d; 的虛函數(shù)表如下：

我們可以看到下面幾點：
1）虛函數(shù)按照其聲明順序放于表中。
2）父類的虛函數(shù)在子類的虛函數(shù)前面。
我相信聰明的你一定可以參考前面的那個程序，來編寫一段程序來驗證。
一般繼承（有虛函數(shù)覆蓋）
覆蓋父類的虛函數(shù)是很顯然的事情，不然，虛函數(shù)就變得毫無意義。下面，我們來看一下，如果子類中有虛函數(shù)重載了父類的虛函數(shù)，會是一個什么樣子？假設(shè)，我們有下面這樣的一個繼承關(guān)系。

為了讓大家看到被繼承過后的效果，在這個類的設(shè)計中，我只覆蓋了父類的一個函數(shù)：f()。那么，對于派生類的實例，其虛函數(shù)表會是下面的一個樣子：

我們從表中可以看到下面幾點，
1）覆蓋的f()函數(shù)被放到了虛表中原來父類虛函數(shù)的位置。
2）沒有被覆蓋的函數(shù)依舊。
這樣，我們就可以看到對于下面這樣的程序，
Base *b = new Derive();
b->f();
由b所指的內(nèi)存中的虛函數(shù)表的f()的位置已經(jīng)被Derive::f()函數(shù)地址所取代，于是在實際調(diào)用發(fā)生時，是Derive::f()被調(diào)用了。這就實現(xiàn)了多態(tài)。
多重繼承（無虛函數(shù)覆蓋）
下面，再讓我們來看看多重繼承中的情況，假設(shè)有下面這樣一個類的繼承關(guān)系。注意：子類并沒有覆蓋父類的函數(shù)。

對于子類實例中的虛函數(shù)表，是下面這個樣子：

我們可以看到：
1）每個父類都有自己的虛表。
2）子類的成員函數(shù)被放到了第一個父類的表中。（所謂的第一個父類是按照聲明順序來判斷的）
這樣做就是為了解決不同的父類類型的指針指向同一個子類實例，而能夠調(diào)用到實際的函數(shù)。
多重繼承（有虛函數(shù)覆蓋）
下面我們再來看看，如果發(fā)生虛函數(shù)覆蓋的情況。
下圖中，我們在子類中覆蓋了父類的f()函數(shù)。

下面是對于子類實例中的虛函數(shù)表的圖：

我們可以看見，三個父類虛函數(shù)表中的f()的位置被替換成了子類的函數(shù)指針。這樣，我們就可以任一靜態(tài)類型的父類來指向子類，并調(diào)用子類的f()了。如：
Derive d;
Base1 *b1 = &d;
Base2 *b2 = &d;
Base3 *b3 = &d;
b1->f(); //Derive::f()
b2->f(); //Derive::f()
b3->f(); //Derive::f()
b1->g(); //Base1::g()
b2->g(); //Base2::g()
b3->g(); //Base3::g()
安全性
每次寫C++的文章，總免不了要批判一下C++。這篇文章也不例外。通過上面的講述，相信我們對虛函數(shù)表有一個比較細致的了解了。水可載舟，亦可覆舟。下面，讓我們來看看我們可以用虛函數(shù)表來干點什么壞事吧。
一、通過父類型的指針訪問子類自己的虛函數(shù)
我們知道，子類沒有重載父類的虛函數(shù)是一件毫無意義的事情。因為多態(tài)也是要基于函數(shù)重載的。雖然在上面的圖中我們可以看到Base1的虛表中有Derive的虛函數(shù)，但我們根本不可能使用下面的語句來調(diào)用子類的自有虛函數(shù)：
Base1 *b1 = new Derive();
b1->f1(); //編譯出錯
任何妄圖使用父類指針想調(diào)用子類中的未覆蓋父類的成員函數(shù)的行為都會被編譯器視為非法，所以，這樣的程序根本無法編譯通過。但在運行時，我們可以通過指針的方式訪問虛函數(shù)表來達到違反C++語義的行為。（關(guān)于這方面的嘗試，通過閱讀后面附錄的代碼，相信你可以做到這一點）
二、訪問non-public的虛函數(shù)
另外，如果父類的虛函數(shù)是private或是protected的，但這些非public的虛函數(shù)同樣會存在于虛函數(shù)表中，所以，我們同樣可以使用訪問虛函數(shù)表的方式來訪問這些non-public的虛函數(shù)，這是很容易做到的。
如：
class Base {
private:
virtual void f() { cout << "Base::f" << endl; }
};
class Derive : public Base{
};
typedef void(*Fun)(void);
void main() {
Derive d;
Fun pFun = (Fun)*((int*)*(int*)(&d)+0);
pFun();
}

posted @ 2009-07-24 23:52 麒麟子閱讀(357) | 評論 (0) | 編輯收藏

[轉(zhuǎn)]D3D中的渲染到紋理

D3D中的渲染到紋理

http://www.cnblogs.com/flying_bat/

渲染到紋理是D3D中的一項高級技術(shù)。一方面，它很簡單，另一方面它很強大并能產(chǎn)生很多特殊效果。比如說發(fā)光效果，環(huán)境映射，陰影映射，都可以通過它來實現(xiàn)。渲染到紋理只是渲染到表面的一個延伸。我們只需再加些東西就可以了。首先，我們要創(chuàng)造一個紋理，并且做好一些防范措施。第二步我們就可以把適當?shù)膱鼍颁秩镜轿覀儎?chuàng)建的紋理上了。然后，我們把這個紋理用在最后的渲染上。
　　?main.cpp
　　首先我們得聲明所需要的對象。當然我們需要一張用來渲染的紋理。此外，我們還需要兩個Surface對象。一個是用來存儲后臺緩沖區(qū)，一個用來當紋理的渲染對象。后面我再詳細介紹它們。另外我們還需要兩個矩陣，一個是用來當紋理的投影矩陣，另一個是存儲原來的矩陣。
　　LPDIRECT3DTEXTURE9 pRenderTexture = NULL;
　　LPDIRECT3DSURFACE9 pRenderSurface = NULL,pBackBuffer = NULL;
　　D3DXMATRIX matProjection,matOldProjection;
　　現(xiàn)在我們來創(chuàng)建紋理。前兩個參數(shù)是紋理的寬度和高度，第三個參數(shù)是紋理的多級漸進紋理序列參數(shù)，在這里是設(shè)為1，第四個參數(shù)非常重要而且必須設(shè)為D3DUSAGE_RENDERTARGET，表明我們所創(chuàng)建的紋理是用來渲染的。剩下的參數(shù)就是指紋理格式，頂點緩沖區(qū)的內(nèi)存位置，和一個指向紋理的指針。當紋理是用來當渲染對象時，頂點緩沖區(qū)的內(nèi)存位置必須設(shè)為D3D_DEFAILT。
　　g_App.GetDevice()->CreateTexture(256,256,1,D3DUSAGE_RENDERTARGET,D3DFMT_R5G6B5,D3DPOOL_DEFAULT,&pRenderTexture,NULL);
　　為了訪問紋理內(nèi)存對象，我們需要一個Surface對象，因為D3D中的紋理是用這樣的一個Surface來存儲紋理數(shù)據(jù)的。為了得到紋理表面的Surface,我們需要調(diào)用方法GetSurfaceLevel() 。第一個參數(shù)我們設(shè)為0，第二個參數(shù)為一個指向surface對象的指針。
　　pRenderTexture->GetSurfaceLevel(0,&pRenderSurface);
　　下一步就是創(chuàng)建一個適合紋理維數(shù)的投影矩陣，因為紋理的橫縱比和后臺緩沖區(qū)的不一樣。
　　D3DXMatrixPerspectiveFovLH(&matProjection,D3DX_PI / 4.0f,1,1,100);
　　在我們的循環(huán)渲染之前，我們必須保存后臺緩沖區(qū)和它的投影矩陣。
　　g_App.GetDevice()->GetTransform(D3DTS_PROJECTION,&matOldProjection);
　　g_App.GetDevice()->GetRenderTarget(0,&pBackBuffer);
　　渲染循環(huán)函數(shù)可以分為兩個部分。第一部分是渲染到紋理的過程。因此，渲染對象必須設(shè)為紋理表面。然后我們就可以把東西渲染到這個對象上了。渲染到另一個表面上和正常地渲染到后臺緩沖區(qū)差不多。只有一點不同，那就是先不調(diào)用Prensent（）函數(shù)，因為紋理上的內(nèi)容并不需要顯示在屏幕上。象平時一樣，我們先要重置表面顏色緩沖區(qū)，并且調(diào)用BeginSence()和EndSence()方法。為了能夠適當?shù)匿秩荆覀儽仨氃O(shè)置和紋理表面相符的投影矩陣。否則最后的圖象可能被扭曲
　　//render-to-texture
　　g_App.GetDevice()->SetRenderTarget(0,pRenderSurface); //set new render target
　　g_App.GetDevice()->Clear(0,NULL,D3DCLEAR_TARGET | D3DCLEAR_ZBUFFER,D3DCOLOR_XRGB(100,100,100),1.0f,0); //clear texture
　　g_App.GetDevice()->BeginScene();
　　g_App.GetDevice()->SetTexture(0,pPyramideTexture);
　　D3DXMatrixRotationY(&matRotationY,fRotation);
　　D3DXMatrixTranslation(&matTranslation,0.0f,0.0f,5.0f);
　　g_App.GetDevice()->SetTransform(D3DTS_WORLD,&(matRotationY * matTranslation));
　　g_App.GetDevice()->SetTransform(D3DTS_PROJECTION,&matProjection); //set projection matrix
　　g_App.GetDevice()->SetStreamSource(0,pTriangleVB,0,sizeof(D3DVERTEX));
　　g_App.GetDevice()->DrawPrimitive(D3DPT_TRIANGLELIST,0,4);
　　g_App.GetDevice()->EndScene();
　　渲染循環(huán)的第二部分就是渲染最后場景的過程（也就是顯示到屏幕上的過程）。渲染對象重新設(shè)為后臺緩沖區(qū)，投影矩陣重新設(shè)為原來的投影矩陣。由于紋理已經(jīng)準備好了，所以它和紋理層0相關(guān)聯(lián)。
　　//render scene with texture
　　g_App.GetDevice()->SetRenderTarget(0,pBackBuffer); //set back buffer
　　g_App.GetDevice()->Clear(0,NULL,D3DCLEAR_TARGET | D3DCLEAR_ZBUFFER,D3DCOLOR_XRGB(0,0,0),1.0f,0);
　　g_App.GetDevice()->BeginScene();
　　g_App.GetDevice()->SetTexture(0,pRenderTexture); //set rendered texture
　　g_App.GetDevice()->SetTransform(D3DTS_WORLD,&matTranslation);
　　g_App.GetDevice()->SetTransform(D3DTS_PROJECTION,&matOldProjection); //restore projection matrix
　　g_App.GetDevice()->SetStreamSource(0,pQuadVB,0,sizeof(D3DVERTEX));
　　g_App.GetDevice()->DrawPrimitive(D3DPT_TRIANGLESTRIP,0,2);
　　g_App.GetDevice()->EndScene();
　　g_App.GetDevice()->Present(NULL,NULL,NULL,NULL);
　　最后我們通過調(diào)用Release()方法釋放Surface對象。
　　pRenderSurface->Release();
　　pRenderSurface = NULL;
　　pBackBuffer->Release();
　　pBackBuffer = NULL;
　　渲染到紋理能讓你做很多事情，但是你必須注意一些限制。首先深度緩沖區(qū)必須總是大于或等于渲染對象的大小。此外，渲染對象和深度緩沖區(qū)的格式必須一致。

posted @ 2009-07-24 23:38 麒麟子閱讀(802) | 評論 (0) | 編輯收藏

關(guān)于材質(zhì)編輯器的結(jié)構(gòu)

一直不知道編輯器的結(jié)構(gòu)是如何的。有沒有哪位大大耐心講解一下。或者給一個結(jié)構(gòu)圖也行
謝謝啦！

試著用DXUT寫了一下，初步?jīng)Q定以下功能，由于不熟悉DXUT，搗鼓了半天才弄出來

1、讀取一個模型文件
2、分析模型文件，取得其subset個數(shù)，取得每個subset的材質(zhì)
3、根據(jù)選中的subset調(diào)整其材質(zhì)
4、保存編輯好的材質(zhì)到二進制文件中，后綴名暫定為 *.mtrl

效果圖如下
至于調(diào)節(jié)材質(zhì)的那里，還有一種方案是調(diào)用shoosecolor面板，那樣比較直觀，但操作復雜。不知道是slider好還是面板好
暫時用slider

有誰能告訴我，下拉列表那里，怎么能讓他向上跑嗎？向下跑會遮住一些，不得不調(diào)整大小。