使用DirectXMath和D3DXMath

Question

在D3DXMath中，我们有能力乘、加、减甚至除法向量类型，即D3DXVECTOR2、D3DXVECTOR3、D3DXVECTOR4结构……现在在DirectXMath中我们有XMFLOAT2，XMFLOAT3，XMFLOAT4和XMVECTOR。如果我想做任何数学操作，我必须执行从XMFLOAT到XMVECTOR的转换，无论哪种方式，Visual都会抛出一个错误“没有用户定义的转换”。那是为什么？事实上，在DirectX数学库的新版本(Windows8.1，10)中，向量操作略有改变。我是不是做错了什么.？!

对于矩阵，还有另外一个问题，但现在我们只讨论向量。这些变化促使第三方开发人员创建自己的数学库，他们已经这样做了……:)

Answer 1

这实际上在MSDN上的DirectXMath程序员指南中有详细的解释：

XMVECTOR和XMMATRIX类型是DirectXMath库的工作马。每个操作都消耗或生成这些类型的数据。使用它们是使用库的关键。但是，由于DirectXMath使用SIMD指令集，这些数据类型受到许多限制。如果要充分利用DirectXMath函数，了解这些限制是至关重要的。 您应该认为XMVECTOR是SIMD硬件寄存器的代理，XMMATRIX是四个SIMD硬件寄存器的逻辑分组的代理。对这些类型进行注释，以表明它们需要16字节对齐才能正确工作。当它们作为局部变量使用时，编译器将自动将它们正确地放置在堆栈中，或者当它们作为全局变量使用时，将它们放在数据段中。有了适当的约定，它们也可以作为参数安全地传递给函数(有关详细信息，请参阅调用约定)。 然而，来自堆的分配要复杂得多。因此，当您使用XMVECTOR或XMMATRIX作为要从堆中分配的类或结构的成员时，您需要小心。在x64上，所有堆分配都是16字节对齐的，但是对于x86，它们只有8字节对齐.有一些选项可以使用16字节对齐方式从堆中分配结构(请参阅正确地对齐分配)。对于C++程序，您可以使用运算符new/delete/new[]/delete[]重载(无论是全局的还是特定于类的)来执行最佳对齐(如果需要的话)。 但是，避免在类或结构中直接使用XMVECTOR或XMMATRIX通常更容易和更紧凑。相反，使用XMFLOAT3、XMFLOAT4、XMFLOAT4X3、XMFLOAT4X4等作为您的结构的成员。此外，您可以使用向量加载和向量存储函数将数据有效地移动到XMVECTOR或XMMATRIX局部变量中，执行计算，并存储结果。也有流函数(XMVector3TransformStream、XMVector4TransformStream等)直接对这些数据类型的数组进行操作。

通过设计，DirectXMath鼓励您编写高效、SIMD友好的代码.加载或存储向量是昂贵的，因此您应该尝试在一个“流”模型中加载数据，大量使用它，然后编写结果。

尽管如此，我完全理解这个用法对于刚接触SIMD数学或DirectX的人来说有点复杂，甚至对于专业的开发人员来说也有点冗长。这就是为什么我还为SimpleMath编写了DirectXMath包装器，这使得它更像您正在寻找的使用XNA的经典数学库，比如Vector2、Vector3、带有“C++魔术”的Matrix类，掩盖了所有的显式加载和存储。SimpleMath类型与DirectXMath巧妙地互操作，因此您可以随意混合和匹配。

参见这篇博客文章和GitHub。

DirectXMath是一个“内联”库，意思是在优化的代码中，您不应该过多地传递变量，而应该只计算更大的函数中的值。D3DXMath库在已弃用 D3DX9，D3DX10，D3DX11库中更为古老，它依赖于函数指针表，并且性能受到调用约定开销的严重限制。 当然，这代表着不同的工程权衡。D3DXMath能够在运行时对专用处理器代码路径进行更多的替换，但是通过调用约定和间接开销来支付这种灵活性。另一方面，DirectXMath假设SSE/SSE 2(或Xbox One上的AVX )是SIMD基线，因此您避免了运行时检测或间接的需要，而是积极地使用内联。