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Interfaces e classes

  • Artigo

A vinculação de sombreador dinâmico usa interfaces e classes HLSL (linguagem de sombreador de alto nível) que são sintaticamente semelhantes aos respectivos equivalentes C++. Isso permite que os sombreadores referenciem instâncias de interface abstrata em tempo de compilação e deixem a resolução dessas instâncias para classes concretas para o aplicativo em runtime.

As seções a seguir detalham como configurar um sombreador para usar interfaces e classes e como inicializar instâncias de interface no código do aplicativo.

Declarando interfaces

Uma interface funciona de maneira semelhante a uma classe base abstrata em C++. Uma interface é declarada em um sombreador usando a interface palavra-chave e contém apenas declarações de método. Os métodos declarados em uma interface serão todos métodos virtuais em todas as classes derivadas da interface. Classes derivadas devem implementar todos os métodos declarados em uma interface. Observe que as interfaces são a única maneira de declarar métodos virtuais, não há palavra-chave virtuais como em C++, e as classes connot declaram métodos virtuais.

O código de sombreador de exemplo a seguir declara duas interfaces.

interface iBaseLight
{
   float3 IlluminateAmbient(float3 vNormal);
   float3 IlluminateDiffuse(float3 vNormal);
   float3 IlluminateSpecular(float3 vNormal, int specularPower );
};       

interface iBaseMaterial
{
   float3 GetAmbientColor(float2 vTexcoord);
   
   float3 GetDiffuseColor(float2 vTexcoord);

   int GetSpecularPower();

};

Declarando Classes

Uma classe se comporta de maneira semelhante às classes em C++. Uma classe é declarada com a classe palavra-chave e pode conter variáveis de membro e métodos. Uma classe pode herdar de zero ou uma classe e zero ou mais interfaces. As classes devem implementar ou herdar implementações para todas as interfaces em sua cadeia de herança ou a classe não pode ser instanciada.

O código de sombreador de exemplo a seguir ilustra derivando uma classe de uma interface e de outra classe.

class cAmbientLight : iBaseLight
{
   float3            m_vLightColor;     
   bool     m_bEnable;
   float3 IlluminateAmbient(float3 vNormal);
   float3 IlluminateDiffuse(float3 vNormal);
   float3 IlluminateSpecular(float3 vNormal, int specularPower );
};

class cHemiAmbientLight : cAmbientLight
{
   float4   m_vGroundColor;
   float4   m_vDirUp;
   float3 IlluminateAmbient(float3 vNormal);
};

Declarações de instância de interface em um sombreador

Uma instância de interface atua como um espaço reservado para instâncias de classe que fornecem uma implementação dos métodos da interface. O uso de uma instância de uma interface permite que o código de sombreador chame um método sem saber qual implementação desse método será invocada. O código do sombreador declara uma ou mais instâncias para cada interface definida. Essas instâncias são usadas no código do sombreador de maneira semelhante aos ponteiros de classe base do C++.

O código de sombreador de exemplo a seguir ilustra a declaração de várias instâncias de interface e o uso delas no código do sombreador.

// Declare interface instances
iBaseLight     g_abstractAmbientLighting;
iBaseLight     g_abstractDirectLighting;
iBaseMaterial  g_abstractMaterial;

struct PS_INPUT
{
    float4 vPosition : SV_POSITION;
    float3 vNormal   : NORMAL;
    float2 vTexcoord : TEXCOORD0;
};

float4 PSMain( PS_INPUT Input ) : SV_TARGET
{ 
    float3 Ambient = (float3)0.0f;       
    Ambient = g_abstractMaterial.GetAmbientColor( Input.vTexcoord ) *         
        g_abstractAmbientLighting.IlluminateAmbient( Input.vNormal );

    float3 Diffuse = (float3)0.0f;  
    Diffuse += g_abstractMaterial.GetDiffuseColor( Input.vTexcoord ) * 
        g_abstractDirectLighting.IlluminateDiffuse( Input.vNormal );

    float3 Specular = (float3)0.0f;   
    Specular += g_abstractDirectLighting.IlluminateSpecular( Input.vNormal, 
        g_abstractMaterial.GetSpecularPower() );
     
    float3 Lighting = saturate( Ambient + Diffuse + Specular );
     
    return float4(Lighting,1.0f); 
}

Declarações de instância de classe em um sombreador

Cada classe que será usada no lugar de uma instância de interface deve ser declarada como uma variável em um buffer constante ou criada pelo aplicativo em runtime usando o método ID3D11ClassLinkage::CreateClassInstance . As instâncias de interface serão apontadas para instâncias de classe no código do aplicativo. As instâncias de classe podem ser referenciadas em código de sombreador como qualquer outra variável, mas uma classe derivada de uma interface normalmente só será usada com uma instância de interface e não será referenciada diretamente pelo código do sombreador.

O código de sombreador de exemplo a seguir ilustra a declaração de várias instâncias de classe.

cbuffer cbPerFrame : register( b0 )
{
   cAmbientLight     g_ambientLight;
   cHemiAmbientLight g_hemiAmbientLight;
   cDirectionalLight g_directionalLight;
   cEnvironmentLight g_environmentLight;
   float4            g_vEyeDir;   
};

Inicializando instâncias de interface em um aplicativo

As instâncias de interface são inicializadas no código do aplicativo passando uma matriz de vinculação dinâmica contendo atribuições de interface para um dos métodos ID3D11DeviceContext SetShader.

Para criar uma matriz de vinculação dinâmica, use as etapas a seguir

  1. Crie um objeto de vinculação de classe usando CreateClassLinkage.

    ID3D11ClassLinkage* g_pPSClassLinkage = NULL;            
pd3dDevice->CreateClassLinkage( &g_pPSClassLinkage );

  2. Crie o sombreador que usará a vinculação de classe dinâmica, passando o objeto de vinculação de classe como um parâmetro para a função create do sombreador.

    pd3dDevice->CreatePixelShader( pPixelShaderBuffer->GetBufferPointer(),
    pPixelShaderBuffer->GetBufferSize(), g_pPSClassLinkage, &g_pPixelShader ) );

  3. Crie um objeto ID3D11ShaderReflection usando a função D3DReflect .

    ID3D11ShaderReflection* pReflector = NULL; 
D3DReflect( pPixelShaderBuffer->GetBufferPointer(),                  
    pPixelShaderBuffer->GetBufferSize(), 
    IID_ID3D11ShaderReflection, (void**) &pReflector) );

  4. Use o objeto de reflexão do sombreador para obter o número de instâncias de interface no sombreador usando o método ID3D11ShaderReflection::GetNumInterfaceSlots .

    g_iNumPSInterfaces = pReflector->GetNumInterfaceSlots();

  5. Crie uma matriz grande o suficiente para conter o número de instâncias de interface no sombreador.

    ID3D11ClassInstance** g_dynamicLinkageArray = NULL;            
g_dynamicLinkageArray = 
    (ID3D11ClassInstance**) malloc( sizeof(ID3D11ClassInstance*) * g_iNumPSInterfaces );

  6. Determine o índice na matriz que corresponde a cada instância de interface usando ID3D11ShaderReflection::GetVariableByName e ID3D11ShaderReflectionVariable::GetInterfaceSlot.

    ID3D11ShaderReflectionVariable* pAmbientLightingVar = 
    pReflector->GetVariableByName("g_abstractAmbientLighting");
    g_iAmbientLightingOffset = pAmbientLightingVar->GetInterfaceSlot(0);

  7. Obtenha uma instância de classe para cada objeto de classe derivado de uma interface no sombreador usando ID3D11ClassLinkage::GetClassInstance.

    g_pPSClassLinkage->GetClassInstance( "g_hemiAmbientLight", 0, 
    &g_pHemiAmbientLightClass );

  8. Defina instâncias de interface para instâncias de classe definindo a entrada correspondente na matriz de vinculação dinâmica.

    g_dynamicLinkageArray[g_iAmbientLightingOffset] = g_pHemiAmbientLightClass;

  9. Passe a matriz de vinculação dinâmica como um parâmetro para uma chamada SetShader.

    pd3dImmediateContext->PSSetShader( g_pPixelShader, g_dynamicLinkageArray, g_iNumPSInterfaces );

Vinculação dinâmica