2. 從 C++ 開發人員角度看
Metro Style App 開發
上官林傑 (ericsk)
Technical Evangelist
Microsoft

3. 大綱
• C++/CX 概論
• 開發 Metro Style App
• Win32 API 與 COM
• 使用 AMP 透過 GPU 進行平行運算

4. 用 C++ 的理由 (?)
• 只會寫 C/C++ (?)
• 移植 C/C++-based library
– Using SQLite in a Metro Style App
• 為了更好的效能

5. Windows 8 開發平台

6. Windows 8 開發平台細節

7. C++/CX

8. Metro Style App 用的 C++
• C++/CX (Component Extensions)
• 用於 Metro Style App (以及 WinRT Component) 的開發
• 與 C++11 標準語法相容
– 可以使用 STL
– 在 desktop app 開發中也可以使用 C++11 的語法
• 加入 C++/CLI 的語法
– Reference count
命名空間 (namespace)
– 提供基礎資料結構 <collection.h>
– 相容 WinRT

9. Metro Style App 程式碼片段
C++/CX
// 建立 C++/CX 字串
auto message = ref new Platform::String(L"Hello, world");
// 建立訊息對話盒
auto dialog = ref new Windows::UI::Popups::MessageDialog(message);
// 顯示對話盒
dialog->ShowAsync();
WinRT Component

10. C++11 語法範例
IAsyncOperation<IMap<String^, Object^>^>^
Class1::DoSomethingAsync(String^ uri, IMap<String^, Object^>^
parameters)
{
auto params = make_shared<MyParams>();
params->uri = uri->Data(); Type interface
for_each(begin(parameters), end(parameters), [params](IKeyValuePair<Stri
ng^, Object^>^ value) {
params->parameters.push_back(tuple<wstring, wstring>(value->Key-
>Data(), value->Value->ToString()->Data()));
});
lambda function
....
}

11. 編譯 C++/CX
• 產生 native code
– C++/CLI 產生執行於 CLI 上的 IL code，C++/CX 則是直接產生機
器碼
• Power/Performance-efficiency
– 開發 metro style app 必須針對 x86, x64 以及 ARM 三種平台做
app package

12. 開發 METRO STYLE APPS
(WINRT)

13. XAML
• 宣告式 UI 框架
<Button x:Name="MyButton" Width="80" Height="50" Content="Click" />
相當於 C++ 程式碼
Button^ b = ref new Button();
b->Name = L"MyButton";
b->Width = 80;
b->Height = 50;
b->Content = L"Click";
• 可以用 Blend 或 VS Visual Designer 編輯
• 與程式碼緊密結合

14. DEMO: METRO STYLE APP

15. WinRT Component 開發
• 加速或加密 Metro Style App 中的某部份
– 不得已需要使用某些 Win32 API 或是 COM
• 透過「語言映射」(Language Projection) 技術，讓以
C++/C#/VB.net 所開發出來的 WinRT component 得以讓
各種語言寫的 metro style app 所使用
– 針對不同平台都要 build 一份 .dll/.winmd 給 metro style app 用

16. 使用 Windows Runtime 範本
#pragma once
namespace WindowsRuntimeComponent1
{
public ref class Class1 sealed
{
public:
Class1();
Platform::String^ SayHello()
{
auto hello = ref new
Platform::String(L"Hello!");
return hello;
}
};
}
實作 sealed 類別

17. Hybrid Metro Style App
• 在 Metro Style App 的專案中將這兩個檔
案「加入參考」 (Add References)
• 接著就像使用 app 開發所使用的語言一樣
呼叫 WinRT component API
// 就像在建立一個 JavaScript 物件
var compo = new WindowsRuntimeComponent1.Class1();
// 為 JavaScript 而將函式名轉成 camel case style
var helloStr = compo.sayHello();
取出 .dll 及 .winmd

18. DEMO: WINRT COMPONENT

19. WIN32 API 以及 COM

20. 使用 Win32 API 以及 COM
• 追求極致的效能
• 移植過去的程式
• 只有部份的 Win32 API 及 COM 可以在 Metro Style App
中使用
– WACK 可以協助確認是否可以用
– 參考可以使用的列表:
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/apps/br205753.aspx
– 或是看標頭檔是否有標示：
#pragma region Application Family
#pragma region Desktop Family

21. 使用 COM
• 透過 Windows Runtime C++ Template Library (WRL)來
呼叫
ComPtr<interface_name> ptr;
HRESULT hr = CoCreateInstanceEx(CLSID_XXX...);
if (FAILED(hr))
{
// process error
}
• 自己實作的 COM 物件必須實作 IInspectable 介面，並且
由 Microsoft::WRL::Details::RuntimeClass 實作物件
• 除非有必要使用的 COM，否則不建議這麼做

22. 範例: 使用 MSXML
// 實作 IXMLHttpRequest2Callback 介面
class HttpRequestCallback
: public
RuntimeClass<RuntimeClassFlags<ClassicCom>, IXMLHTTPRequest2Callback, Ft
mBase>
{
...
// 實作收到回應的回呼函式
IFACEMETHODIMP
OnResponseReceived(IXMLHTTPRequest2*, ISequentialStream*
pResponseStream)
{
...
}
...
}

23. 範例: 使用 MSXML (續)
// 使用 COM
ComPtr<IXMLHTTPRequest2> xhr;
// 建立實體
HRESULT hr =
CoCreateInstance(CLSID_XmlHttpRequest, nullptr, CLSCTX_INPROC, IID_PPV_A
RGS(&xhr));
if (FAILED(hr))
{
// 處理錯誤
}
// 建立 callback 實體
auto callback = Make<HttpRequestCallback>(xhr.Get(), cancellationToken);
...
// 建立連線及設定 callback
hr = xhr-
>Open(method.c_str(), uri.c_str(), callback.Get(), nullptr, nullptr, nul
lptr, nullptr);
...
// 送出 request
hr = xhr->Send(nullptr, 0);

24. DEMO: 使用 MSXML6 COM

25. 使用 AMP 做平行運算

26. AMP
• Accelerated Massive Parallelism
– 相較於 PPL 是利用 CPU 做平行運算，AMP 用 GPU 平行運算
– 不一定只有 Metro Style App 可以用
• C++-style Library
– 相較於其它的 GPU 加速程式碼
– 加速20倍以上
• 函式庫
– VS2012 導入，也包含在可散佈套件中
– 規格是公開的
Ref:

27. 使用 AMP
• #include <amp.h>
concurrency
– array array_view
– extent index
– accelerator accelerator_view
parallel_for_each
restrict
– Asks compiler to check your code is ok for GPU (DirectX)

28. Array 相加範例
void AddArrays(int n, int * #include <amp.h>
pA, int * pB, int * pSum) using namespace concurrency;
{ void AddArrays(int n, int * pA, int
for (int i=0; i<n; i++) * pB, int * pSum)
{ {
array_view<int,1> a(n, pA);
pSum[i] = pA[i] + pB[i]; array_view<int,1> b(n, pB);
} array_view<int,1> sum(n, pSum);
}
parallel_for_each(
sum.extent,
[=](index<1> i)
restrict(amp)
{
sum[i] = a[i] + b[i];
}
);
}

29. 分析 AMP 程式碼
array_view: 將原本的陣列轉成
可以 AMP 處理的資料結構
void AddArrays(int n, int * pA, int *
pB, int * pSum)
parallel_for_each: 將 {
lambda 放在所有的 array_view<int,1> a(n, pA);
thread 上執行 array_view<int,1> b(n, pB);
array_view<int,1> sum(n, pSum);
restrict(amp): 問 compiler 是否可以
parallel_for_each( 使用 AMP 函式庫
sum.extent,
[=](index<1> i) restrict(amp)
extent: thread 間共用 {
的物件
sum[i] = a[i] + b[i];
}
);
}
array_view 變數可以移到 GPU 來
index: 用來辨別是哪一個 thread 執行
平行處理

30. 使用 AMP 的限制
• No • No
– recursion – goto or labeled statements
– throw, try, catch
– 'volatile'
– globals or statics
– virtual functions – dynamic_cast or typeid
– pointers to functions – asm declarations
– pointers to member – varargs
functions – unsupported types
• e.g. char, short, long
– pointers in structs double
– pointers to pointers
– bitfields

31. DEMO: MATRIX
MULTIPLICATION

32. 用 C++ 的理由
• 只會寫 C/C++ (?)
• 移植 C/C++-based library
– Using SQLite in a Metro Style App
• 為了更好的效能
– 針對平台的加速
– 使用 AMP 利用 GPU 做平行運算
– 操作 COM
• 更極致的效能調校
• 使用 DirectX 11 開發遊戲

33. 參考資源
• Visual C++ Language Reference (C++/CX)
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/apps/hh699871.aspx
• Developing Windows 8 Metro style apps with C++
http://channel9.msdn.com/Events/Windows-Camp/Developing-Windows-8-Metro-style-apps-in-Cpp
• Win32 and COM API
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/apps/br205757
• AMP MSDN Library
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/hh265137(v=vs.110)
Native Concurrency Blog
http://blogs.msdn.com/b/nativeconcurrency/
• Developing games
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/apps/hh452744.aspx
• Visual C++ Team Blog
http://blogs.msdn.com/b/vcblog/