OpenGL 笔记<1> 固定管线实例 + 双缓存测试实例

欲以此分类来记录opengl的学习历程，此为第一篇，所以先来一个固定管线的例子，以及对双缓存的测试。

一、配置环境

写之前，先进行配置，然后再讲内容。

注：第一部分涉及的代码均忽略。

【环境配置传送门】

二、所需知识

1. opengl程序结构

main函数结构大体上由如下几个步骤：

1) glutInit(&argc, argv);
    读取命令行参数，初始化glut

2) glutInitDisplayMode(unsigned int mode);
    设置显示模式（或窗口类型） (本节涉及参数如下）
    GLUT_RGB    GLUT_RGBA    GLUT_DOUBLE

3) glutInitWindowSize(int, int);
    设置窗口规格

4) glutInitWindowPosition(int, int);
    设置窗口初始位置

5) glutCreateWindow(char*);

6) if(glewInit()) ....
    判断glew是否初始化成功

7) init()
    初始化数据 ，函数体自己写

8) glutDisplayFunc(函数指针);
    系统自带的显示回调宏，在glut每次更新窗口内容的时候自动调用。

9) glutMainLoop();
    无限循环，一直处理窗口消息，如：判断是否需要进行重绘，然后自动调用glutDisplayFunc()中注册的函数（即参数）。

2. 初始化数据

glGen* 系列函数，用于OpenGL 分配不同类型的对象名称。

glBind* 系列函数，将已分配的对象名称进行绑定，设定为当前活动对象。

以VBO（Vertex Buffer Object 顶点缓冲对象）为例，来理解上面两个函数的理念，其中VBO是一个GLuint对象，即无符号整型。

我们程序员想要操控缓冲区，怎么办呢，缓冲区位于系统硬件中，对编程人员是不可见的。所以，opengl建立了一个映射机制，以一个GLuint的数据对象来代表某一缓存区。

其中，缓存区为映射的一端，VBO为另一端，我们首先要创建所需的VBO对象，然后通过glGenBuffers(VBO数量，VBO取址)；来激活VBO对象作为某一映射的映射端。

因为程序员创建的GLuint对象，系统默认为一个普通的对象，只有通过glGenBuffers()，才能使系统将其认定为缓存区映射的对象。

而glBindBuffer(分配缓冲区类型，已激活的VBO对象)；用于建立此映射，将VBO绑定到一个缓冲区，将当前VBO代表的缓冲区作为当前活动对象。尔后的所有关于缓冲区的操作均对当前VBO对象代表的缓冲区进行操作。

glBufferData(缓冲区类型，大小，数据，数据的读写方式)；

刚刚说到VBO映射到一块缓冲区，但是里面并没有信息数据，所以要将数据传到缓冲区中，就是上述函数的作用。

我们可以通过glBufferData将一组顶点位置坐标信息传入到VBO1代表的缓冲区中，然后将顶点的颜色信息传入到VBO2代表的缓冲区中，当我们渲染的时候，需要颜色信息对颜色信息进行处理加工的时候，我们就通过GLBindBuffer，将VBO2绑定为当前活动对象，反之，同理。

上述，以VBO为例讲述了相关的一些概念，其他类似的函数同理。

3. 渲染

glVertexAttribPointer(GLuint index, GLint size, GLenum type, GLboolean normalized, GLsizei stride, const GLvoid* pointer)

参数解析表
参数名	数值	解释
index	GLuint 如：0	顶点着色器中输入变量的location值，就是属性的索引
size	GLint 如：2	每个顶点的属性数量，如：x、y
type	GLenum 如：GL_FLOAT	顶点属性变量的数值类型
normalized	GLboolean 如：GL_FALSE	设定了顶点数据存储前是否进行归一化
stride	GLsizei 如：0	相邻属性变量之间间隔的比特长度
pointer	GLvoid* 如：BUFFER_OFFSET(0)	数据读取时，开始位置的偏移量

通过该函数告诉管线怎样解析buffer中的数据

glDrawArrays(绘制方式，第一个顶点的索引，顶点数量)；

void glFlush(void);

强制所有进行中的OpenGL命令立即完成并传输到OpenGL服务端处理。这样就可以保证它们在一定时间内全部完成。

但是，该函数只是强制所有运行中的命令送入服务端而已，它会立即返回，它并不会等待所有的命令完成，而等待确实我们需要做的。。。

glFinish()；

它会一直等待所有当前的OpenGL命令立即执行，等待他们全部完成。但是可想而知，它会拖累程序整体性能。

三、代码

  1 //配置代码
  2 #if _MSC_VER>=1900
  3 #include "stdio.h"
  4 _ACRTIMP_ALT FILE* __cdecl __acrt_iob_func(unsigned);
  5 #ifdef __cplusplus
  6 extern "C"
  7 #endif
  8 FILE* __cdecl __iob_func(unsigned i) {
  9     return __acrt_iob_func(i);
 10 }
 11 #endif /* _MSC_VER>=1900 */
 12 
 14 #include <iostream>
 15 using namespace std;
 16 
 17 //我们需要包含 "val.h"  和  "LoadShaders.h"
 18 //如果你按照之前配置环境那样做了，需要：
 19 //#include "vgl.h"
 21 
 22 //我这里是自己将两个文件放到VS库目录里面了，总之，只要正确引用两个文件即可
 23 #include <vgl.h>
 26 
 27 //顶点缓冲对象初始下标、缓冲对象数量、顶点属性数量、顶点数量
 28 enum {Arraybuffers, Numbuffers, AttriNum = 3, VerNum}; 
 29 
 30 GLuint buffers[Numbuffers]; //顶点缓冲对象数组  the array of VBOs
 31 
 32 void init();
 33 void Display();
 34 
 35 int main(int argc, char** argv)
 36 {
 37     //命令行初始化glut
 38     glutInit(&argc, argv);      
 39 
 40     //初始化显示模式
 41     glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA);  
 42 
 43     //初始化windows
 44     glutInitWindowSize(900, 600);
 45     glutInitWindowPosition(20, 20);
 46     glutCreateWindow("my work 1");
 47 
 48     //检查glew是否就绪
 49     if (glewInit())
 50     {
 51         cout << "glew didn't go work！" << glewGetErrorString(glewInit()) << endl;
 52         exit(EXIT_FAILURE);
 53     }
 54 
 55     //初始化数据
 56     init();
 57 
 58     //渲染
 59     glutDisplayFunc(Display);
 60 
 61     glutMainLoop();
 62 
 63     return 0;
 64 }
 65 
 66 void init()
 67 {
 68     //顶点数据
 69     GLfloat vertices[VerNum][AttriNum]
 70     {
 71         { 0.8,0.8,0 },
 72         { -0.1,0,0},
 73         {0.8,-0.8,0},
 74         {-0.8,0,0},
 75     };
 76 
 77     //创建缓冲器
 78     glGenBuffers(Numbuffers, buffers);
 79     //绑定缓冲器
 80     glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, buffers[Arraybuffers]);
 81     //向缓冲区传递数据
 82     glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof vertices, vertices, GL_STATIC_DRAW);
 83 
 84     //设置清除颜色
 85     glClearColor(0, 0, 0, 0);
 86 }
 87 
 88 void Display()
 89 {
 90     //清空颜色缓存
 91     glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
 92 
 93     //开启顶点属性数组
 94     glEnableVertexAttribArray(0);
 95 
 96     glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, buffers[Arraybuffers]);
 97 
 98     glVertexAttribPointer(0, AttriNum, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, BUFFER_OFFSET(0));
 99 
100     //绘制 两个三角形
101     glColor4f(1, 0, 0, 0.3);    //设置颜色
102     glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, VerNum);
103     glColor4f(0, 0, 1, 0.8);
104     glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 1, VerNum); 
105     //1. 将绘制好的两个三角形放到屏幕前面
106     glutSwapBuffers();
107 
108     //在后面的帧缓存中继续绘制 一个四边形 边框
109     glColor4f(1, 0.1, 0.8, 0.0);
110     glDrawArrays(GL_LINE_LOOP, 0, VerNum);
111 
112     //2. 将后面的四边形边框帧缓存放到屏幕前面
113     glutSwapBuffers();
114 
115     //此时，理论上讲，后台的帧缓存应该为原来绘制的两个三角形
116     glColor4f(1, 0.1, 0.8, 0.0);
117     //我们在其基础上，加上边框
118     glDrawArrays(GL_LINE_LOOP, 0, VerNum);
119 
120     //3. 显示的是两个三角形+边框
121     glutSwapBuffers();
122 
123     //禁用顶点属性数组           这个要最后禁用
124     glDisableVertexAttribArray(0);
125 
126     glFlush();
127 }

四、效果

标号为1.处得到的效果：（将107-122注释掉）

标号2.处得到的效果（将114-122注释）

标号3.处的效果，即将后面帧缓存中的效果添加到原来帧缓存的图形中得到的效果

通过这一节的测试，我们真正的看到了双缓存的工作过程，以及内部数据信息。

感谢您的阅读，生活愉快~