掌握 DirectX 和 DirectInput ——力反饋游戲桿

Jason Clark

不知不覺中， Windows 下的游戲和多媒體程序已經開始流行。硬件變得越來越快， Windows 也變得更加靈活。自從 Microsoft 發布了 DirectX ，游戲開發人員對其它平臺已經越來越不感興趣了。許多游戲開發者也已經將他們的開發工作完全移植到了 Windows 下。

為 PC 開發游戲從來就沒有輕松過。從無數種顯示卡和聲卡中，開發者學會了在功能性和兼容性之間平衡的藝術。他們不得不處理象頁面切換、段內存結構和位操作這樣令人討厭的問題。并且隨著多人游戲的流行，開發者必須同時處理象網絡和通信等事項。 DirectX 引入后，游戲開發者變得輕松了。通過為開發者提供的 DirectX 對象，絕大多數討厭的工作已經被簡化了。

基于 DirectX 的程序是普通的 Windows 程序嗎？必須懂得 COM 嗎？為簡單的程序值得使用 DirectX 嗎？必須使用 DirectX 的全部組件嗎？這樣的問題肯定還有更多。

本文將首先介紹 DirectX ，然后介紹 DirectX 的一個組件 DirectInput 的使用。演示程序說明了 DirectInput 的用法，著重介紹了其強大的反饋功能。

DirectX 揭密

DirectX 是一套為 Windows 程序提供對系統硬件更親密控制的組件。（表 1 列出了 DirectX 5.0 的組件及其作用）。那么，親密控制是什么意思呢？

表 1 ： DirectX 5.0 的組件

組件	用途
DirectDraw	高速 2D 圖象
DirectSound	短響應時間聲音輸出
Direct3D	高速 3D 圖象
DirectInput	面向游戲的對游戲桿和其它輸入設備的訪問
DirectSetup	方便的安裝 DirectX 組件
DirectPlay	面向游戲的通信和網絡支持
DirectShow	視頻流支持
DirectAnimation	動畫錄放支持

DirectX 提供的硬件控制常常被描述成底層控制，這會使人聯想起位操作和其它討厭的事情。實際上， DirectX 組件包含許多高層 API ，使得象復制位圖和播放聲音等復雜的工作變得相當簡單。用“為程序提供比過去更好的對硬件的控制”來形容 DirectX 更準確。這在 Windows 中是一個顯著的特性，因為在 Windows 中，資源是共享的，并由操作系統控制。

DirectX 組件遵守稱為 COM 的二進制對象的工業標準。

開始 DirectX

下面從 DirectX 的安裝開始講起。大多數情況下，某個好玩的游戲就會為系統安裝 DirectX 。為得到最新的版本，應該從最新的 Microsoft Platform SDK 中將 DirectX 安裝到系統中。可以在 http://www.microsoft.com/msdn 站點或者 MSDN 光盤中找到 platform SDK 。缺省情況下， Microsoft Platform SDK 被安裝到缺省驅動器根目錄下的 /MSSDK 目錄中。 DirectX 的頭文件安裝在 /MSSDK/INCLUDE 目錄中， Lib 文件安裝在 /MSSDK/LIB 目錄中。

Platform SDK 包含了一些非常好的 DirectX 例子和文檔。早期發布的 DirectX 文檔非常粗略而且有些是錯誤的，現在的版本已經極大地改正了這一問題。最好要熟悉這些文檔。

現在已經為安裝利用 DirectX 的程序做好了準備。所幸的是，不必一次就處理 DirectX 的全部功能。 DirectX 是一套可以分別使用的組件。實際上，在編程概念中， DirectX 的不同部分互相沒有聯系。它們僅僅是具有相同的設計風格和目標：使 Windows 的游戲編程變得容易。

使用 DirectX 組件的程序有什么特殊的地方嗎？根本沒有。使用 DirectX 組件的程序是基于 Win32 的程序，它們使用普通 Win32 API 集，并且可以訪問所有可以獲得的操作系統工具。實際上， DirectX 既可以用于 GUI 程序，也可以用于控制臺程序。可以直接用 Petzold-style SDK 編程開發程序，也可以用基本類庫，如 MFC 。總的說，唯一的要求是大多數 DirectX 組件在程序中需要 HWND ，所以至少要有一個窗口。

雖然 DirectX 組件是分離的，但是每個組件的實現風格和使用都是相同的。 DirectInput 是學習 DirectX 的非常好的出發點，原因是 DirectInput 是最簡單的組件之一。

用力

以后在游戲中要“用力”，這是電影《星球大戰》中的說法，因為 DirectInput 中加入了相當令人陶醉的力反饋支持。 DirectX 5.0 以前， DirectInput 支持從鼠標和鍵盤讀取輸入，這是一個有用但卻令人厭煩的特性。 DirectX 5.0 中， DirectInput 被擴充到支持具有以物理力的形式向用戶傳播反饋的能力的設備。

如果不能立即理解上面的內容，下面就用一個游戲進行解釋。假設你剛啟動了你最喜歡的超現實 3D 越野賽車游戲，正手握力反饋游戲桿。在起跑線上，你可以聽到賽車引擎的空轉聲，同時也能夠通過游戲桿感覺到賽車引擎的空轉！比賽開始后，你可以感覺到引擎高速旋轉的嗡嗡震動。當行駛到賽程中崎嶇的地段時，你將會不停的感覺到電子碰撞。賽車在整個賽場上撞來撞去，你的游戲桿也會如此。賽車車輪卡在車轍中導致賽車被拉向左邊，游戲桿也會被拉向左邊！整個過程中你可以感覺到每次顛簸、刮擦、撞擊和撞毀。

現在，帶有支持 DirectInput 的 Windows 驅動程序的唯一的力反饋設備是 Microsoft 的 SideWinder Force Feedback Pro 。這一現狀不會持續太久，新設備以及現有設備的新驅動程序很快就會進入市場。

剖析 DirectInput

DirectInput 由三個對象組成： DirectInput, DirectInputDevice, 和 DirectInputEffect ( 見表 2) 。 DirectInput 是一個高層的對象，通過 DirectInput 對象可以對相關的輸入設備進行基本的初始化和查找。 DirectInput 對象最終用來創建低層的 DirectInputDevice 對象。 DirectX 中的每個主要組件都采用相同的方法，首先創建高層對象，如 DirectInput 或 DirectSound 對象，然后創建低層對象與硬件進行實際的通信。

表 2: DirectInput 對象

對象	說明
DirectInput	封裝高層 DirectInput 功能，列舉設備并用來創建 DirectInputDevice 對象。
DirectInputDevice	與物理輸入設備的接口，例如游戲桿，包括收集和設置設備狀態信息的接口，并且用來創建 DirectInputEffect 對象 ( 對于力反饋設備 ) 。
DirectInputEffect	封裝能夠在力反饋設備上“播放”的簡單效果，提供啟動、停止和設置力反饋效果等功能。

DirectInput 對象是三個對象中最容易理解的。實際上，它在一個接口形式 IDirectInput ( 見表 3) 中只提供五個函數。這是 DirectInput 的一個非常重要的部分，因為這是出發點。

表 3 ： IdirectInput 接口

成員函數	說明
CreateDevice	創建一個 DirectInputDevice 對象并返回一個指向其 IdirectInputDevice 接口的指針。
EnumDevices	為找到的與給定標準匹配的每個設備調用一個回調函數，每個回調函數提供一個 GUID ，可以用在 CreateDevice 中創建 DirectInputDevice 對象。
GetDeviceStatus	測試物理設備是否連接到系統。
Initialize	如果 DirectInput 對象是使用 CoCreateInstance 創建的，那么在使用前必須調用 Initialize 成員。如果 DirectInput 對象是使用 DirectInputCreate 創建的，那么就已經初始化過了。
RunControlPanel	為設備運行 Windows Control Panel 程序，讓用戶安裝新設備或者更改已有設備的配置。游戲桿校準可以在此處做。

創建 DirectInput 對象

為了創建 DirectInput 對象并得到其 IdirectInput 接口指針，應該在程序初始化階段使用兩種方法之一完成。

第一種方法相當簡單。 DirectX 提供了一個助手函數 DirectInputCreate 來創建并初始化 DirectInput 對象。它與所有 DirectInput 的函數、接口和宏定義都在頭文件 DINPUT.H 中聲明。實際的函數體在 DINPUT.LIB 文件中。

DirectInputCreate 如下定義：

HRESULT WINAPI DirectInputCreate(

HINSTANCE hinst,

DWORD dwVersion,

LPDIRECTINPUT * lplpDirectInput,

LPUNKNOWN punkOuter

);

第一個參數是應用程序的實例。第二個參數是程序需要的 DirectInput 版本，通常使用 DIRECTINPUT_VERSION 宏，定義為當前版本。第三個參數最重要，如果對 COM 非常陌生的化就很難理解，它是指向 IdirectInput 接口的指針的地址。程序中應該定義一個 LPDIRECTINPUT 類型的變量（可以是全局的）并將其地址作為第三個參數傳遞給 DirectInputCreate 。

最后一個參數叫作 punkOuter ，與 COM 技術中的聚合有關，可以用 NULL 安全的忽略。返回值是一個 HRESULT ，是 COM 的標準返回類型，可以將返回值與可能的返回值比較，也可以使用 COM 宏定義 SUCCESS 或 FAILED 來檢查。

使用 DirectInputCreate 能夠容易地創建高層對象并得到其主接口指針。這是 DirectX 的又一個設計方法，每個 DirectX 組件都提供助手函數來創建高層對象，例如 DirectInputCreate 或 DirectDrawCreate 。在程序中可以用這些助手函數創建 DirectX 對象，然而，這些函數實際上創建的是 COM 對象。這個工作也可以用叫作 CoCreateInstance 的標準 Win32 API 函數來完成。這就引出了創建 DirectInput 對象的第二中方法。

在 Win32 中用 CoCreateInstance 創建 COM 對象非常普遍。如果程序中已經使用 CoCreateInstance 創建了其他 COM 對象，開發者可能就會希望也用它來創建 DirectX 對象。因為 COM 對象在安裝時就在系統中注冊過，所以唯一需要知道的就是對象的 GUID ，用它來創建一個實例。創建 DirectX 對象需要的全部 GUID 都在頭文件中聲明，并在庫文件 DXGUID.LIB 中定義。可以將一個預定義的 GUID 傳遞給 CoCreateInstance ，讓 Windows 為你創建對象。

CoCreateInstance 定義如下：

STDAPI CoCreateInstance(

REFCLSID rclsid,

LPUNKNOWN pUnkOuter,

DWORD dwClsContext,

REFIID riid,

LPVOID * ppv

);

第一個參數是要創建對象的 GUID ， DirectX 定義的 GUID 是叫作 CLSID_DirectInput 的 GUID 結構變量。第二個參數是熟悉的 pUnkOuter ，同樣可以用 NULL 忽略。第三個參數 dwClsContext 定義 COM 對象在何處創建， DirectX 只支持進程內服務器，所以必須使用 CLSCTX_INPROC_SERVER 。

第四個參數是兩種方法真正的不同之處。記住 COM 對象對外提供接口，與對象本身一樣，接口也用 GUID 識別。使用第一種方法，不能選擇得到的接口，總是得到 IdirectInput 。使用 CoCreateInstance 可以請求對象所支持的任何接口，方法是使用為接口預定義的 GUID 。但是在 DirectInput 這是沒有意義的，因為 DirectInput 對象的唯一有用的接口就是 IdirectInput 。其它 DirectX 組件支持多個有用的接口。（例如， DirectDraw 對象可以用 IdirectDraw 或 IDirectDraw2 接口操作。）

最后一個參數是程序中接口指針變量的實際地址。

現在就擁有了對象和對象的一個接口。 CoCreateInstance 方法還需要另外一步：必須要首先調用一個接口函數初始化對象。 DirectInputCreate 提供的是一個已經初始化過的 DirectInput 對象，但 CoCreateInstance 沒有特定于 DirectInput 的認識，因此必須調用 IdirectInput 接口的初始化成員函數。假設如下定義 IdirectInput 接口指針變量：

LPDIRECTINPUT g_lpDI

可以如下調用初始化函數：

g_lpDI->Initialize( hInstance, DIRECTINPUT_VERSION);

既然選擇采取這種標準方法創建對象，就不得不注意 COM 需要的其他標準，例如需要調用 CoInitialize 和 CoUninitialize 。

使用 DirectInput 對象

一旦擁有了 DirectInput 對象，就可以用它來創建 DirectInputDevice 對象，來管理系統中特定的設備。創建 DirectInputDevice 對象要使用 CreateDevice 函數，它是作為 IdirectInput 接口一部分的五個函數之一。 CreateDevice 需要所請求設備的 GUID ，返回新 DirectInputDevice 對象的 IdirectInputDevice 接口指針。

HRESULT CreateDevice(

REFGUID rguid,

LPDIRECTINPUTDEVICE *lplpDirectInputDevice,

LPUNKNOWN pUnkOuter

);

這些內容看起來很熟悉，因為它與 CoCreateInstance 和 DirectInputCreate 類似。但是，現在還沒有完全準備好開始 DirectInputDevice 對象，原因是在創建 DirectInputDevice 對象前需要該設備的 GUID 。

DirectInput 庫為創建 DirectInputDevice 對象預定義了兩個 GUID ： GUID_SysKeyboard 和 GUID_SysMouse 。將兩者之一直接傳遞給 CreateDevice 函數，就會得到相應設備的 DirectInputDevice 對象。

注意，令人感到奇怪的是缺少對游戲桿的預定義 GUID 。在 Windows 中，通常都有系統鍵盤和系統鼠標，另一方面，系統本身并不使用游戲桿。可以安裝一個或者多個游戲桿，但系統管理的范圍只限于驅動程序級。系統并為這些設備指定特殊的系統狀態，也不會在日常事務中使用這些設備。因此，為游戲桿定義 GUID 對 DirectInput 來說是不合理的。

那么，如何才能找到與系統連接的游戲桿的 GUID 呢？要得到它們，必須要列舉設備。列舉系統設備和性能在 DirectX 中相當普遍。要列舉系統中的輸入設備，需要使用 EnumDevices 函數。 EnumDevices 是 IdirectInput 接口的一部分，如下定義：

HRESULT EnumDevices(

DWORD dwDevType,

LPDIENUMCALLBACK lpCallback,

LPVOID pvRef,

DWORD dwFlags

);

注意此函數與 Windows 中其它列舉 API 相同，例如 EnumWindows 。第二個參數是一個回調函數。第三個參數是程序中定義的 32 位值。第一個參數是想要列舉的設備類型，對游戲桿來說，是 DIDEVTYPE_JOYSTICK （全部的設備類型列在表 4 中）。最后一個參數是詳細描述想要列舉的設備的標志。現在支持的標志是 DIEDFL_ATTACHEDONLY 和 DIEDFL_ALLDEVICES （這兩個標志是互斥獨占的），此外還有 DIEDFL_FORCEFEEDBACK ，此標志表示力反饋設備，能夠和另兩個標志位或操作。

圖 4 ：定義列舉的輸入設備

以下定義的值可以傳遞給 EnumDevices 來選擇列舉哪種類型的輸入設備。另外也支持子類型，見 SDK 中 DIDEVICEINSTANCE 結構的文檔。

值	說明
DIDEVTYPE_MOUSE	列舉鼠標設備 ( 標準、軌跡球等 )
DIDEVTYPE_KEYBOARD	列舉鍵盤設備 ( 標準、鍵區等 )
DIDEVTYPE_JOYSTICK	列舉游戲桿設備 ( 操縱桿、操縱輪、方向舵等 )
DIDEVTYPE_DEVICE	列舉其它設備

當 EnumDevices 列舉系統中的輸入設備時，反復地調用回調函數。回調函數定義如下：

BOOL CALLBACK EnumProc(LPCDIDEVICEINSTANCE lpddi,LPVOID pvRef) ;

因為回調函數是由用戶程序定義并傳遞給 EnumDevices 的，所以是調用 CreateDevice 的最合適地方，直到創建了滿足需要的足夠 DirectInputDevice 對象為止。但是回調函數并非一定要如此實現，可以簡單的將列舉設備的所有 GUID 保存在一個表中，在以后的代碼中使用。

回調函數接受兩個參數。第二個參數是程序定義的傳遞給 EnumDevices 的 32 位值。更重要的是，第一個參數傳遞指向一個結構的指針，該結構包含關于能夠與列舉標準匹配的單個設備的許多信息。這是一個 DIDEVICEINSTANCE 結構。此結構中最重要的一條信息是設備的 GUID ，保存在結構的 guidInstance 成員中。

當程序中完全完成 DirectInput 有關的工作后，就應該調用 IdirectInput 接口的 Release 成員。這就告訴 DirectInput 對象可以釋放自己了。在 DirectX 中，最好養成釋放對象的習慣，從低層對象開始，到高層對象結束。正常情況下程序會作為清除或者關閉的例行公事的一部分調用 Release 。這是使用每個 DirectX 組件的必要步驟，也是使用每個 COM 組件的必要步驟。

現在已經用 CreateDevice 成員函數獲得了 DirectInputDevice 對象的一個接口，為開始處理與系統連接的實際物理設備做好了準備。

使用 DirectInputDevice 對象

DirectInputDevice 對象的每個實例都與系統中的特定設備相關。此對象提供了對系統硬件更多的控制和能力，從而使 DirectX 的允諾實現。下面討論擁有了 DirectInputDevice 對象后下一步干什么。

擁有了 IdirectInputDevice 接口的一個接口指針，現在干什么？首先，設置設備的數據格式。通過調用 SetDataFormat 來完成，該函數是一個接口成員函數。設置數據格式包括無數可能的決定，包括軸信息、相對或絕對坐標信息、等等。所有這些細節通過一個叫作 DIDATAFORMAT 的結構傳遞給此函數。實際上， SetDataFormat 唯一的參數就是指向此結構的指針。

填寫這個結構的細節會使人發憷。值得感謝的是這一工作并不是必須的，因為 DirectInput 已經定義了幾個 DIDATAFORMAT 結構變量，可以用于比較普通的輸入設備： c_dfDIKeyboard, c_dfDIMouse, c_dfDIJoystick, 和 c_dfDIJoystick2 。為普通的力反饋游戲桿設置數據格式，可以使用下面的調用形式：

lpdid->SetDataFormat( &c_dfDIJoystick ) ;

在此例中， lpdid 是指向 IdirectInputDevice 接口的指針。

設置完設備對象的數據格式后，就需要設置設備的協作級別。因為協作級別在整個 DirectX 中很常見，所以這里要做一下說明。大多數直接處理系統硬件的 DirectX 對象在接口的成員中都有一個叫作 SetCooperativeLevel 函數。這個函數很重要，因為它定義了程序操縱與系統中其它進程有關的硬件的控制級別。同其它 DirectX 對象一樣，只有設置了協作級別才能使 DirectInputDevice 對象工作。要理解協作級別，就需要熟悉 Acquire 函數。調用此函數是為了獲得對物理設備的實際訪問（不要和邏輯上的 DirectInputDevice 對象混了）。相反的， Unacquire 函數釋放對物理設備的訪問。

下面是函數 SetCooperativeLevel 的定義：

HRESULT SetCooperativeLevel(

HWND hwnd,

DWORD dwFlags

);

hwnd 是程序的主窗口。標志是下面一些值的或操作的結合： DISCL_BACKGROUND, DISCL_FOREGROUND, DISCL_EXCLUSIVE, DISCL_ NONEXCLUSIVE 。

如果標志參數中或上了 DISCL_EXCLUSIVE ，則當獲得設備后本程序就成為唯一允許訪問該物理設備的進程。另一方面，如果選擇了 DISCL_NONEXCLUSIVE ，那么系統中可以有多個進程同時協作獲得和使用該設備。如果或上了 DISCL_BACKGROUND ，程序將不會失去物理設備。然而，象 Ctrl+Alt+Del 組合鍵被按下這樣的系統事件仍然能夠隱含地 “unacquire” 程序中的設備。如果使用了 DISCL_ FOREGROUND ，當不是活動窗口時，程序將會自動釋放物理設備。這就是將程序主窗口句柄傳遞給 SetCooperativeLevel 的意義。 DirectX 根據窗口是否是系統當前活動窗口自動調整設備共享。

那么所有這些值的意義是什么呢？下面舉個例子說明。如果力反饋游戲桿的協作模式是 DISCL_FOREGROUND | DISCL_EXCLUSIVE ，那么只要程序處于活動狀態，就能夠從游戲桿讀數據并播放力反饋效果（力反饋需要 exclusive-level 協作）。只要用戶一選擇其它程序，程序就失去對物理設備的控制，新激活的程序就能夠訪問該設備。這意味著在調試程序時，如果切換到調試器窗口，程序就會因為窗口變為非活動的而失去對游戲桿的控制。

如果將同一游戲桿的協作級別設為 DISCL_BACKGROUND | DISCL_EXCLUSIVE 將會是什么情況呢？程序將會所有時間都能訪問游戲桿，不管窗口的狀態。但是現在系統中其它進程就不能獲得游戲桿，除非程序釋放了游戲桿，不管用戶在做什么！

非常明顯，在正式發布的產品中應該使用 DISCL_FOREGROUND | DISCL_EXCLUSIVE ，而在調試版本中應該使用 DISCL_BACKGROUND|DISCL_EXCLUSIVE 。但是也不總是這樣選擇。例如，如果設備是系統鍵盤，那么 DirectInputDevice 想獨占使用而調用 SetCooperativeLevel 將會失敗。這是因為操作系統想要允許用戶自由地從一個程序切換到另一個程序。類似的， DirectInputDevice 不會允許以協作級別 DISCL_BACKGROUND|DISCL_EXCLUSIVE 請求系統鼠標。 Windows 不希望一個程序能夠完全將用戶與操作系統的聯系切斷。

在能夠從物理設備讀取信息或向物理設備發送信息之前，必須要用 Acquire 獲得設備。在臨時或永久結束設備使用時要明確地使用 Unacquire 函數釋放設備。但 Unacquire 并不是失去設備控制的唯一方法。

如果設置協作級別時使用 DISCL_FOREGROUND 標志，那么程序的主窗口不再是系統中的活動窗口時設備將被明確釋放。這就是說，在程序調用 Acquire 和實際試圖從設備讀取信息之間，能夠失去對設備的占有。所以需要檢查返回值來捕捉這樣的錯誤，并準備好在任何時間重新獲得該設備。

關于 Acquire 和 Unacquire 的決定性要點：當程序獲得獨占協作級別的設備時， DirectX 擁有該設備。例如，如果鼠標被 DirectX （獨占）獲得，那么程序窗口中的按鈕就不會對鼠標做出響應。這就是說，如果想讓 Windows 對設備響應，就應該釋放該設備。換句話說，如果不想讓 DirectInput 從設備中讀取數據，就調用 Unacquire 。

設置完設備的協作級別后，接著應該為設備配置其它設置。獲得了設備后，接著就應該開始使用 GetDeviceState 函數輪流檢測輸入的數據。當完成與設備對象的操作后，調用 Unacquire 釋放 DirectInputDevice 對象。設備與設備之間存在細節上的差別；下面講解游戲桿和鍵盤，應該能為從其它設備讀取輸入提供足夠的基礎知識。

鍵盤

鍵盤是到目前為止最容易讀取的設備。實際上，設置完數據格式、協作級別、獲得設備以后，就可以讀取鍵盤狀態了。讀取鍵盤狀態要使用 IdirectInputDevice 接口的 GetDeviceState 成員。 GetDeviceState 用關于物理設備的狀態信息組裝一個結構，所組裝結構的類型由前面對 SetDataFormat 的調用決定。對鍵盤來說，此數據結構是一個簡單的 256 個字節組成的數組。每個字節對應于鍵盤上的一個鍵，如果某個鍵按下，相應字節的高位就被設置。

DirectInput 定義了一套以 DIK_XXX 為前綴的常量，這些常量可以用來索引字節數組以找到關于特定鍵的數據。例如，如果要檢查右 Shif 鍵當前是否按下，可以使用 DIK_RSHIFT 定義：

GetDeviceState(256,(LPVOID) cKeyboardData) ;

if(cKeyboardData[DIK_ RSHIFT]&0x80)

DoWhatever() ;

CKeyboardData 是 256 個字節的緩沖區。幾乎就是這么簡單，但是要記住，不管 GetDeviceState 在何時返回 DIERR_INPUTLOST ，就必須使用 Acquire 獲得設備。這種情況發生在每次用戶從程序切換離開的時候。

還有一點很重要，就是能夠請求 DirectInput 緩沖鍵盤信息。這要求提供一個緩沖區并使用 SetProperty 為設備設置緩沖區大小。在本文中沒有篇幅討論這一技術，但這一技術在程序不能相當頻繁的檢查鍵盤狀態時非常有用。用戶有可能在程序中兩次 GetDeviceState 調用之間按下又松開了一個鍵，如果 DirectInput 不緩沖鍵盤數據的化，這種擊鍵動作就丟失了。

游戲桿

游戲桿非常好玩。與其好聽的名稱（ Joystick ——原意為歡樂桿）相符，這種設備為游戲體驗添加了許多樂趣，同時也為程序員的體驗添加了一些東西。正常情況下，通過調用 IdirectInput 接口的 CreateDevice 成員得到 IdirectInputDevice 接口（和對象），這對游戲桿也適用。

但是開發人員都希望立即將接口升級到 IDirectInputDevice2 ，那么可以象下面這樣使用 QueryInterface 調用請求 CreateDevice 返回新的接口：

hr = lpDIDeviceJoystickTemp->QueryInterface( IID_IDirectInputDevice2,

(void **) &g_lpDIDeviceJoystick);

如果成功，就可以釋放原來的接口，開始使用漂亮的新 IDirectInputDevice2 接口。但是為什么要這么做呢？ IDirectInputDevice2 接口提供 IdirectInputDevice 的所有功能，而且還有另外兩個重要特性：支持查詢設備和支持力反饋設備。

其次，需要設置上的一些考慮。還記得 SetDataFormat 定義了 GetDeviceState 返回的數據的類型。對于游戲桿設備，使用 c_dfDIJoystick 或 c_dfDIJoystick2 兩個預定義變量之一，將返回數據的類型設置為 DIJOYSTATE 或 DIJOYSTATE2 結構。選擇哪種主要取決于要使用游戲桿哪種類型的特性。瀏覽這些結構中的成員應該對弄清這個問題有幫助。

同所有輸入設備一樣，要為游戲桿設置數據格式和協作級別。游戲桿往往比鍵盤需要更多一點注意。這是因為現在還幾乎沒有功能完美的游戲桿，所以程序應該檢查以確保控制的設備能滿足要求。如果不能，就調整要求或者提醒用戶游戲桿太落后！設備的能力可以并且應該調用 IdirectInputDevice 接口的成員函數 GetCapabilities 探測。

這就引出了適用于所有 DirectX 組件的另一個討論點。 DirectX 為多種設備提供廣泛的支持。軟件開發環境和使用環境可能有很大差別，不同的計算機支持不同水平的 DirectX 功能。編寫好使用 DirectX 的軟件，需要檢查硬件的能力。最差的情況下，如果某個功能不支持，可以退出程序。最好的情況當然是程序能夠聰明地根據缺少的特性調整本身的需求。

在開始從設備得到輸入之前，需要設置設備的特性。這些特性包括象返回值的范圍、游戲桿的中心點等此類的細節。這一工作由函數 SetProperty 完成，相當復雜。

SetProperty 設置設備的一個特性。首先，必須使用關于要改變的設置的一些信息填寫一個數據結構。請參考 Platform SDK 中的文檔，得到所有數據結構。每個結構都以一個 DIPROPHEADER 結構開始，此結構中填寫描述要改變的設置的信息。然后，用特定于所改變的設置的數據填寫結構中剩余的部分。最后，調用 SetProperty ，參數是 GUID 和指向結構中 DIPROPHEADER 部分的指針。下面的代碼片段將游戲桿的垂直范圍設置為 –100 到 100 ：

DIPROPRANGE dipRange ;

dipRange.diph.dwSize = sizeof(dipRange);

dipRange.diph.dwHeaderSize = sizeof(dipRange.diph);

dipRange.diph.dwObj = DIJOFS_Y;

dipRange.diph.dwHow = DIPH_BYOFFSET;

dipRange.lMin = -100;

dipRange.lMax = +100;

g_lpDIDeviceJoystick->SetProperty( DIPROP_RANGE, &dipRange.diph) ;

此結構中最難懂的部分是 diph.dwObj 和 diph.dwHow 。 diph.dwHow 描述 diph.dwObj 中保存何種信息。 diph.dwObj 實際描述哪個屬性被設置。大多數情況下， diph.dwHow 的值是 DIPH_BYOFFSET ， diph.dwObj 的值是傳遞給 SetDataFormat 的結構中一個預定義的偏移。

應該指出能夠列舉設備的對象，包括按鈕和其它特點。這一工作由 EnumObjects 函數完成。這樣做時，應該提供一個對象標志符。將此標志符傳遞給 diph.dwObj 成員，將 diph.dwHow 成員填寫為 DIPH_BYID 。

在從設備讀取數據之前，至少要為設備的 X 和 Y 坐標軸設置最小和最大值。設置好設備屬性后，就可以獲得設備并開始從設備獲得數據。從游戲桿獲取數據與從鍵盤或鼠標獲取數據不同，因為游戲桿是查詢設備。

鍵盤和鼠標會引發硬件中斷，由系統中的驅動程序處理，并用來更新通過調用 GetDeviceState 由 DirectInput 返回的數據。查詢設備（如大多數游戲桿）不產生硬件中斷，因此， DirectInput 必須被告知從設備獲取狀態信息。這一工作通過調用 IDirectInputDevice2 接口的 Poll 成員函數完成。此時也是檢查 設備是否需要重新獲得的適當時機。設備被成功查詢后，就可以調用 GetDeviceState 獲取狀態信息。

如果調用 SetDataFormat 時使用 c_dfDIJoystick 變量，那么 GetDeviceState 將用游戲桿當前的狀態信息填充一個 DIJOYSTATE 結構。此結構的內容主要取決于物理設備的特性和 SetProperty 的設置。例如，如果結構中的 lY 成員等于 -50 ，并且 Y 軸的范圍設置為 -100 到 100 ，那么就是說游戲桿在垂直方向上處于中心和最頂端的中間。程序中應該確保設備的范圍設置為能合理滿足需求的值。為了從游戲桿設備中獲取數據，程序應該定期查詢設備。

使用 DirectInputEffect

首先，應該解釋一些力反饋技術。力反饋設備是能夠產生用戶可以感覺到的力的設備，這些力叫作效果，例如顛簸效果或者持續的將操縱桿推向右上方的力。這些效果是“播放”出來的，效果由程序控制播放，或者對函數調用響應，或者對用戶按鍵自動反應。

DirectInput 目前支持大約一打不同的效果類型（見表 5 ）。這些效果的范圍從完全由程序控制的低級持續力效果，到由 DirectInput 或設備自己控制的高級傾斜或波動效果。效果有四種基本類型：持續力、傾斜效果、周期效果和條件。持續力是單一方向上不改變強度的力。傾斜效果是強度隨時間線性變化的持續的力。周期效果是沿著給定的軸重復變化，其量級或者力的強度由周期效果定義。條件是對用戶與游戲桿的交互作用做出響應的效果。這種效果可能是象一根彈簧，操縱桿向某個方向推得越遠，反彈力就越強。

表 5 ： DirectInput 效果的類型

GUID	說明	使用方法注解
GUID_ConstantForce	固定強度、特定方向的持續拉力。	使用 DICONSTANT 力結構作為 DIEFFECT 結構的一部分實現持續力。
GUID_CustomForce	一序列持續力下傳到設備，按順序播放。	DICUSTOMFORCE 結構被用來定義力。
GUID_Damper	隨沿坐標軸的移動增加的條件效果。	實現這種效果的特定類型結構是 DICONDITION 結構。條件效果通常不支持包。
GUID_Friction	阻礙沿坐標軸移動的條件效果。	實現這種效果的特定類型結構是 DICONDITION 結構。條件效果通常不支持包。
GUID_Inertia	隨沿坐標軸移動的加速度增加的條件效果。	實現這種效果的特定類型結構是 DICONDITION 結構。條件效果通常不支持包。
GUID_RampForce	特定方向上大小線性增加或減小的拉力。	DIRAMPFORCE 結構被用來作為 DIEFFECT 結構中的類型相關部分。
GUID_SawtoothDown	力瞬間達到最大然后線性減小到最小的周期效果。	需要的特定類型結構是 DIPERIODIC 結構。
GUID_SawtoothUp	力從最小線性增加到最大然后瞬間降到最小的周期效果	需要的特定類型結構是 DIPERIODIC 結構。
GUID_Sine	力正弦變化的周期效果。	需要的特定類型結構是 DIPERIODIC 結構。
GUID_Spring	力隨到某個中點的相對距離而增大的條件效果。	實現這種效果的特定類型結構是 DICONDITION 結構。條件效果通常不支持包。
GUID_Square	力瞬時在最大與最小之間轉變的周期效果。	需要的特定類型結構是 DIPERIODIC 結構。
GUID_Triangle	力在最大與最小之間線性變化的周期效果。	需要的特定類型結構是 DIPERIODIC 結構。

下面所有與力反饋游戲桿有關的工作都是針對 Microsoft SideWinder Force Feedback Pro 游戲桿，這就是說，本文中的某些細節對其它設備可能多少會產生一些問題。

在創建力反饋效果以前先獲得設備是一個不錯的想法。雖然這不是必須的，但是在效果能夠被下傳到設備前必須要獲得設備。這一點對于播放對用戶按下按鈕做出反應的力效果尤其重要。

要創建效果，首先要為每個打算使用的效果創建 DirectInputEffect 對象的實例。這一工作通過調用 IDirectInputDevice2 接口的 CreateEffect 成員函數完成。此函數需要效果的 GUID ，以及指向 DIEFFECT 結構的指針，該結構中填寫的是效果的細節。最后， CreateEffect 返回一個指向 IdirectInputEffect 接口的指針，該指針的地址是 CreateEffect 的一個參數。這個調用的核心部分集中在 DIEFFECT 結構的填充。

DIEFFECT 結構如下定義：

typedef struct {

DWORD dwSize;

DWORD dwFlags;

DWORD dwDuration;

DWORD dwSamplePeriod;

DWORD dwGain;

DWORD dwTriggerButton;

DWORD dwTriggerRepeatInterval;

DWORD cAxes;

LPDWORD rgdwAxes;

LPLONG rglDirection;

LPDIENVELOPE lpEnvelope;

DWORD cbTypeSpecificParams;

LPVOID lpvTypeSpecificParams;

} DIEFFECT, *LPDIEFFECT;

dwSize 成員是此結構的字節數。 DwFlags 指出效果使用的坐標類型，以及是使用偏移方法還是 ID 方法描述按鈕（就向前面說明的 SetProperty ）。通常情況下，可以設置為 DIEFF_CARTESIAN|DIEFF_OBJECTOFFSETS ，即按鈕采用偏移描述，坐標使用 XYZ 坐標形式。

DwDuration 說明效果播放多少毫秒。注意 dwDuration 可以設為 INFINITE 。 DwSamplePeriod 說明效果播放一個周期花費多少毫秒。不同設備支持不同的周期。實際中， SideWinder 游戲桿支持的周期不大于 1 秒，不小于 1/80 秒。 DwGain 可以看作效果的主要量，因為它說明效果多么有力。此值的范圍是 0 到 10000 。

DwTriggerButton 和 dwTriggerRepeatInterval 用來設置觸發效果播放的按鈕，以及重復頻率。當然，可以通過將 dwTriggerButton 的值設置為 DIEB_NOTRIGGER 來將效果設置為與按鈕無關。否則， dwFlags 定義通過 ID 還是偏移方式描述按鈕。因為偏移方式不需要調用 EnumObjects ，所以一般可以將值指定為 DIJOFS_ BUTTON0 和 DIJOFS_BUTTON1 。

CAxes 成員說明效果將影響幾個軸。 RgdwAxes 指向一個描述所包含的軸的 DWORD 數組，數組中每個軸是一個成員。同按鈕一樣，軸也是用偏移或者 ID 來指明。一般的偏移值包括 DIJOFS_X 和 DIJOFS_Y 。

同樣， rglDirection 成員指向一個 long 型數組，每個軸是一個成員。在笛卡兒坐標中，（ Y=-1 ， X=1 ）與（ Y=-10 ， X=10 ）描述的是同一個方向。這就是說，如果想得到一個不是 45 度整數倍方向上的斜的力，就應該調整兩個值的相對大小。例如，（ Y=-10 ， X=1 ）描述與上面例子在同一象限的方向，但卻明顯靠近 Y 軸。

效果也可以有描述它們的包。填充一個 DIENVELOPE 結構，并將其地址填寫到 lpEnvelope 成員就可以完成。包可以在一段時間內影響效果的數量或力量。其中，起動水平是效果的開始變化點，啟動時間說明效果達到力量保持階段花費多少毫秒。衰減水平是效果在包最后達到的水平，衰減時間是衰減用掉了多少豪 秒。包可以用來制造初始狀態較強，然后慢慢衰減的力效果。圖 1 中描繪了包如何改變效果。

圖 1 ：包效果

DIEFFECT 結構的最后兩個成員是 cbTypeSpecificParams 和 lpvTypeSpecificParams 。它們保存特定于所創建效果類型的結構的字節數和地址。特定類型的效果使用何種結構的信息見表 5 。

填寫完這個結構并調用 CreateEffect 后，就會獲得指向 IdirectInputEffect 接口的指針，現在可以使用此接口播放效果，改變效果等。如果沒有將效果聯系到按鈕，就必須用 IdirectInputEffect 接口的 Start 和 Stop 成員播放和停止效果。如果效果與按鈕關聯，那么在創建時下傳到設備；否則，效果在播放時自動下傳到設備。如果程序必須重新獲得設備，那么所有與按鈕相關的效果必須通過明確的調用 Download 成員才能下傳到設備。

效果能夠用 Unload 成員卸載，也能夠通過向 SetParameters 成員函數傳遞新的 DIEFFECT 結構重新設置參數。當程序用完效果后，必須調用接口的 Release 成員。

演示例子

圖 2 ：演示程序

首先，應該建立演示代碼并運行，應該能看到一個游戲桿配置窗口（見圖 2 ）。使用游戲桿可以移動中間的人，在窗口的左上角是坐標和輸入狀態信息。如果有力反饋游戲桿，那么通過按下按鈕 1 和 2 應該能感覺到一對不同的力。如果將小人撞到窗口的邊緣，應該能感到碰撞效果。

這個例子說明了 DirectInput 的使用。這里仍然有相當數量的代碼與 DirectInput 沒有直接關系。這些代碼根據功能劃分成模塊。 Main.cpp 是基本的 WinMain 樣板文件和窗口創建代碼。除了調用初始化函數外，這部分代碼基本上與本文的其它部分沒有關系。它創建窗口，進入消息循環。 WndProc.cpp 包含程序窗口的窗口過程。

Demo.cpp 開始了有意義的代碼。不論何時提到“ demo ”，都是指程序游戲。例如， InitDemo 函數為圖形設置狀態數據并創建一些所需的時間和線程。除了初始化，此演示程序運行在第二個線程中。該線程嘗試讀取輸入并刷新狀態數據，每秒進行 32 次。然后使窗口無效，從而讓主線程重新繪制窗口。這就是說，輸入和狀態變化的一個反復，或者說一個演示周期，大約有 1/32 秒。所以，不管顯示刷新得多么頻繁，輸入響應速度都會保持一致。

DX.cpp 包含 DirectX 需要的非常小的初始化和結束處理，然后調用完成特殊 DirectInput 工作的函數。除了 CoInitialize 和 CoUninitialize 外， DXInput 模塊包含本文中提到的所有內容。函數按照演示程序中用到的順序列出，每個只列一次。注意， DirectInput 的大部分工作在初始化中完成。冗長的任務劃分成幾個函數列在表 6 中。

表 6 ： DXInput.cpp 的函數

成員函數	說明
InitDirectInput	為系統鍵盤初始化 DirectInput 對象和 DirectInputDevice 對象。
EnumJoy	列舉設備的回調函數。此函數為系統中安裝的第一個游戲桿創建 DirectInputDevice 。
InitForceFeedback	如果找到游戲桿是適應力反饋的，此函數就為力反饋效果進行一些設置。
InitRampEffect, InitBumpEffects, InitWavyEffect	這些函數每個都設置一個效果。這些效果演示了 DirectInput 中幾種不同的效果，并且應該對創建新效果有用。

這個模塊中的另一個要點是演示程序重復調用的函數。 ForceEffect 播放一個存在的效果， GetKeyboardInput 獲得鍵盤輸入， GetJoystickInput 獲得游戲桿輸入。最后 UnInitDirectInput 結束所有的一切。

要獲得完整的源代碼，請訪問 MSJ 的 Web 站點 http://www.microsoft.com/msj .