Extra2D/Extra2D/include/extra2d/gfx/GFXDevice.h

#pragma once

#include <extra2d/gfx/GFXDef.h>
#include <extra2d/gfx/GFXObject.h>
#include <extra2d/gfx/GFXBuffer.h>
#include <extra2d/gfx/GFXTexture.h>
#include <string>
#include <vector>

namespace extra2d {
namespace gfx {

class Shader;
class PipelineState;
class PipelineLayout;
class RenderPass;
class Framebuffer;
class InputAssembler;
class CommandBuffer;
class DescriptorSet;
class DescriptorSetLayout;

/**
 * @brief 设备创建信息
 */
struct DeviceInfo {
    std::string windowHandle;
    u32 width{1280};
    u32 height{720};
    bool debug{false};
};

/**
 * @brief GFX 设备抽象基类
 * 
 * 图形设备的抽象接口，管理所有 GPU 资源的创建和生命周期。
 * 参考 Cocos Creator 的 GFXDevice 设计。
 */
class Device : public GFXObject {
public:
    /**
     * @brief 获取单例实例
     * @return 设备实例
     */
    static Device* getInstance();

    /**
     * @brief 构造函数
     */
    Device();

    /**
     * @brief 析构函数
     */
    ~Device() override;

    /**
     * @brief 初始化设备
     * @param info 设备信息
     * @return 成功返回 true
     */
    bool initialize(const DeviceInfo& info);

    /**
     * @brief 销毁设备
     */
    void destroy();

    /**
     * @brief 帧同步
     * 
     * 等待 GPU 完成当前帧的所有工作
     */
    virtual void frameSync() = 0;

    /**
     * @brief 呈现帧
     */
    virtual void present() = 0;

    // ==================== 资源创建工厂方法 ====================

    /**
     * @brief 创建缓冲区
     * @param info 缓冲区信息
     * @return 缓冲区指针
     */
    virtual Buffer* createBuffer(const BufferInfo& info) = 0;

    /**
     * @brief 创建纹理
     * @param info 纹理信息
     * @return 纹理指针
     */
    virtual Texture* createTexture(const TextureInfo& info) = 0;

    /**
     * @brief 创建着色器
     * @param name 着色器名称
     * @param vertexSource 顶点着色器源码
     * @param fragmentSource 片段着色器源码
     * @return 着色器指针
     */
    virtual Shader* createShader(const std::string& name,
                                  const std::string& vertexSource,
                                  const std::string& fragmentSource) = 0;

    /**
     * @brief 创建管线状态
     * @param info 管线状态信息
     * @return 管线状态指针
     */
    virtual PipelineState* createPipelineState(const PipelineStateInfo& info) = 0;

    /**
     * @brief 创建输入装配器
     * @param info 输入装配器信息
     * @return 输入装配器指针
     */
    virtual InputAssembler* createInputAssembler(const InputAssemblerInfo& info) = 0;

    // ==================== 数据传输 ====================

    /**
     * @brief 复制缓冲区数据到纹理
     * @param buffers 缓冲区数组
     * @param dst 目标纹理
     * @param regions 复制区域
     * @param count 区域数量
     */
    virtual void copyBuffersToTexture(const u8* const* buffers, Texture* dst,
                                       const BufferTextureCopy* regions, u32 count) = 0;

    // ==================== 设备能力查询 ====================

    /**
     * @brief 获取设备能力
     * @return 设备能力信息
     */
    const DeviceCaps& getCapabilities() const;

    /**
     * @brief 获取图形 API 类型
     * @return API 类型
     */
    API getGfxAPI() const;

    /**
     * @brief 检查是否支持指定特性
     * @param feature 特性
     * @return 如果支持返回 true
     */
    bool hasFeature(Feature feature) const;

    /**
     * @brief 获取格式特性
     * @param format 格式
     * @return 格式特性标志
     */
    FormatFeature getFormatFeatures(Format format) const;

    /**
     * @brief 获取类型名称
     * @return "Device"
     */
    const char* getTypeName() const override { return "Device"; }

    // ==================== 状态管理 ====================

    /**
     * @brief 设置视口
     * @param x X 坐标
     * @param y Y 坐标
     * @param width 宽度
     * @param height 高度
     */
    virtual void setViewport(float x, float y, float width, float height) = 0;

    /**
     * @brief 设置裁剪区域
     * @param x X 坐标
     * @param y Y 坐标
     * @param width 宽度
     * @param height 高度
     */
    virtual void setScissor(i32 x, i32 y, u32 width, u32 height) = 0;

    /**
     * @brief 清除颜色缓冲区
     * @param r 红色分量
     * @param g 绿色分量
     * @param b 蓝色分量
     * @param a 透明度
     */
    virtual void clearColor(float r, float g, float b, float a) = 0;

    /**
     * @brief 清除深度和模板缓冲区
     * @param depth 深度值
     * @param stencil 模板值
     */
    virtual void clearDepthStencil(float depth, u8 stencil) = 0;

    /**
     * @brief 开始渲染通道
     */
    virtual void beginRenderPass() = 0;

    /**
     * @brief 结束渲染通道
     */
    virtual void endRenderPass() = 0;

    /**
     * @brief 绑定管线状态
     * @param pipeline 管线状态
     */
    virtual void bindPipelineState(PipelineState* pipeline) = 0;

    /**
     * @brief 绑定输入装配器
     * @param ia 输入装配器
     */
    virtual void bindInputAssembler(InputAssembler* ia) = 0;

    /**
     * @brief 绘制
     * @param firstVertex 起始顶点
     * @param vertexCount 顶点数量
     */
    virtual void draw(u32 firstVertex, u32 vertexCount) = 0;

    /**
     * @brief 绘制索引
     * @param firstIndex 起始索引
     * @param indexCount 索引数量
     * @param vertexOffset 顶点偏移
     */
    virtual void drawIndexed(u32 firstIndex, u32 indexCount, i32 vertexOffset) = 0;

    /**
     * @brief 绘制实例
     * @param firstVertex 起始顶点
     * @param vertexCount 顶点数量
     * @param instanceCount 实例数量
     */
    virtual void drawInstanced(u32 firstVertex, u32 vertexCount, u32 instanceCount) = 0;

    /**
     * @brief 绘制索引实例
     * @param firstIndex 起始索引
     * @param indexCount 索引数量
     * @param instanceCount 实例数量
     * @param vertexOffset 顶点偏移
     */
    virtual void drawIndexedInstanced(u32 firstIndex, u32 indexCount,
                                       u32 instanceCount, i32 vertexOffset) = 0;

protected:
    /**
     * @brief 子类实现初始化
     */
    virtual bool doInit(const DeviceInfo& info) = 0;

    /**
     * @brief 子类实现销毁
     */
    virtual void doDestroy() = 0;

    static Device* instance_;
    DeviceCaps caps_;
    bool initialized_{false};
};

} // namespace gfx
} // namespace extra2d