OpenGL学习之各种流程及函数详解——基于LearnOpenGL（持续更新）

前言

   这篇博客主要是记录在学习LearnOpenGL过程中遇到的函数，以及流程问题，越学到后面越感觉混乱，因此做个记录。由于本博客的特殊性，不会有详细说明，如果想了解更多可以阅读LearnOpenGL或者在博客下方评论，也可以私信博主。

   此外为了督促，博主决定一周至少更新一小章，如果本文有幸被各位看到，欢迎各位催更！

入门篇

创建窗口

用到的函数

初始化GLFW窗口

glfwInit：初始化GLFW，放在最开始

glfwWindowHint：用于配置GLFW

glfwInit();
glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);			// 主版本号为3
glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);			// 次版本号为3
glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);		// 表示使用核心模式
glfwWindowHint(GLFW_RESIZABLE, GL_FALSE);				// 用户不可修改窗口大小

• 第一个参数代表选项名称
• 第二个参数接受一个整型，设置这个选项的值

MAC系统需要添加下面的语句：glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_FORWARD_COMPAT, GL_TRUE);

创建窗口对象

glfwCreateWindow：创建窗口对象

GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(800, 600, "LearnOpenGL", nullptr, nullptr);
if (window == nullptr)
{
    
    
    std::cout << "Failed to create GLFW window" << std::endl;
    glfwTerminate();
    return -1;
}

• 第一个参数：窗口的宽
• 第二个参数：窗口的高
• 第三个参数：窗口的名称（标题）
• 第四个参数：博主还没涉及到，暂未nullptr
• 第五个参数：博主还没涉及到，暂未nullptr
• 返回值：GLFWwindow对象的指针

设置上下文

glfwMakeContextCurrent：设置上下文

glfwMakeContextCurrent(window);

• 第一个参数：窗口（GLFWwindow类型）

初始化GLEW

   初始化GLEW需要再调用OpenGL函数前

glewInit：初始化GLEW

glewExperimental = GL_TRUE;			// 让GLEW用更多现代化技术
if (glewInit() != GLEW_OK)
{
    
    
    std::cout << "Failed to initialize GLEW" << std::endl;
    return -1;
}

• 返回值：是否初始化成功

创建视口

glfwGetFramebufferSize：获取窗口的维度保存在第二和三个参数中：

int width, height;
glfwGetFramebufferSize(window, &width, &height);

• 第一个参数：窗口（GLFWwindow类型）
• 第二个参数：存储窗口宽度的变量
• 第三个参数：存储窗口长度的变量

glViewport：设置窗口的维度

glViewport(0, 0, width, height);

• 第一个参数：左下角x的位置
• 第二个参数：左下角y的位置
• 第三个参数：窗口的宽度
• 第四个参数：窗口的高度

游戏循环中

glfwWindowShouldClose ：检查一次GLFW是否被要求退出

glfwWindowShouldClose(window)

• 第一个参数：窗口（GLFWwindow类型）

glfwPollEvents：检查有没有触发什么事件（比如键盘输入、鼠标移动等）

glfwPollEvents();

glfwSwapBuffers：交换颜色缓冲

glfwSwapBuffers(window);

• 第一个参数：窗口（GLFWwindow类型）

释放资源

glfwTerminate：清理所有的资源并正确地退出应用程序

glfwTerminate();

创建窗口流程

你好，三角形

用到的函数

生成VBO对象

glGenBuffers：生成一个VBO对象（VAO，EBO代码同）

GLuint VBO;
glGenBuffers(1, &VBO);  

• 第一个参数：缓冲ID
• 第二个参数：VBO对象（GLuint型）

glBindBuffer：创建的缓冲绑定到各种缓冲上

glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);  

• 第一个参数：缓冲类型，顶点缓冲对象是GL_ARRAY_BUFFER，EBO中是GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER
• 第二个参数：缓冲

glBufferData：把之前定义的顶点数据复制到缓冲内存

glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);

• 第一个参数：缓冲类型，顶点缓冲对象是GL_ARRAY_BUFFER，EBO中是GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER
• 第二个参数：指定传输数据的大小，字节为单位
• 第三个参数：希望发送的实际数据
• 第四个参数：希望显卡如何管理给定数据

GL_STATIC_DRAW ：数据不会或几乎不会改变。
GL_DYNAMIC_DRAW：数据会被改变很多。
GL_STREAM_DRAW ：数据每次绘制时都会改变。

编译着色器

glCreateShader：创建着色器对象

GLuint vertexShader;
vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);

• 第一个参数：创建的着色器类型，顶点着色器是GL_VERTEX_SHADER，片段着色器是GL_FRAGMENT_SHADER

glShaderSource：将着色器源码附加到着色器对象上

glShaderSource(vertexShader, 1, &vertexShaderSource, NULL);

• 第一个参数：要编译的着色器对象
• 第二个参数：传递的源码字符串数量
• 第三个参数：着色器的源码
• 第四个参数：暂未涉猎，先设为NULL

glCompileShader：编译着色器

glCompileShader(vertexShader);

• 第一个参数：要编译的着色器对象

检查编译成功与否

glGetShaderiv：检查是否编译成功

GLint success;
GLchar infoLog[512];
glGetShaderiv(vertexShader, GL_COMPILE_STATUS, &success);

• 第一个参数：要编译的着色器对象
• 第二个参数：编译状态，是一个内置量
• 第三个参数：存储是否编译成功，1是成功，0是失败

glGetShaderInfoLog：打印失败信息

if(!success)
{
    
    
    glGetShaderInfoLog(vertexShader, 512, NULL, infoLog);
    std::cout << "ERROR::SHADER::VERTEX::COMPILATION_FAILED\n" << infoLog << std::endl;
}

• 第一个参数：要编译的着色器对象
• 第二个参数：消息的长度
• 第三个参数：暂未涉猎，设置为NULL
• 第四个参数：打印信息的GLchar数组

着色器程序

glCreateProgram：创建着色器程序

GLuint shaderProgram;
shaderProgram = glCreateProgram();

• 返回值：并返回新创建程序对象的ID引用（GLuint型）

glAttachShader：编译的着色器附加到程序对象

glAttachShader(shaderProgram, vertexShader);
glAttachShader(shaderProgram, fragmentShader);

• 第一个参数：着色器程序对象的ID引用
• 第二个参数：编译后的着色器对象

glLinkProgram：链接着色器程序

glLinkProgram(shaderProgram);

• 第一个参数：着色器程序对象的ID引用

glGetProgramiv、glGetProgramInfoLog：检查编译是否失败并打印失败信息

glGetProgramiv(shaderProgram, GL_LINK_STATUS, &success);
if(!success) {
    
    
    glGetProgramInfoLog(shaderProgram, 512, NULL, infoLog);
  ...
}

glUseProgram：激活程序对象

glUseProgram(shaderProgram);

• 第一个参数：着色器程序对象的ID引用

glDeleteShader：删除着色器对象

glDeleteShader(vertexShader);
glDeleteShader(fragmentShader);

• 第一个参数：着色器程序对象的ID引用

链接顶点属性

glVertexAttribPointer：告诉OpenGL如何解析顶点数据（应用到逐个顶点属性上）

glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(GLfloat), (GLvoid*)0);

• 第一个参数：指定我们要配置的顶点属性，在顶点着色器中使用layout(location = 0)定义了position顶点属性的位置值(Location)，它可以把顶点属性的位置值设置为0。因为我们希望把数据传递到这一个顶点属性中。说简单点就是第一个参数所在的位置
• 第二个参数：指定顶点属性的大小。顶点属性是一个vec3，它由3个值组成，所以大小是3
• 第三个参数：指定数据的类型，这里是GL_FLOAT(GLSL中vec*都是由浮点数值组成的)
• 第四个参数：定义我们是否希望数据被标准化(Normalize)
• 第五个参数：它告诉我们在连续的顶点属性组之间的间隔
• 第六个参数：最后一个参数的类型是GLvoid*，所以需要我们进行这个奇怪的强制类型转换。它表示位置数据在缓冲中起始位置的偏移量(Offset)。由于位置数据在数组的开头，所以这里是0

glEnableVertexAttribArray：启用顶点属性

glEnableVertexAttribArray(0);

• 第一个参数：顶点属性值

VAO

   生成代码同VBO

glBindVertexArray：绑定VAO

glBindVertexArray(VAO);

• 第一个参数：VAO

   VAO的绑定与使用

// ..:: 初始化代码（只运行一次 (除非你的物体频繁改变)） :: ..
// 1. 绑定VAO
glBindVertexArray(VAO);
    // 2. 把顶点数组复制到缓冲中供OpenGL使用
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);
    // 3. 设置顶点属性指针
    glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(GLfloat), (GLvoid*)0);
    glEnableVertexAttribArray(0);
//4. 解绑VAO
glBindVertexArray(0);

[...]

// ..:: 绘制代（游戏循环中） :: ..
// 5. 绘制物体
glUseProgram(shaderProgram);
glBindVertexArray(VAO);
someOpenGLFunctionThatDrawsOurTriangle();
glBindVertexArray(0);

EBO

glDrawElements：EBO中的渲染

glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_INT, 0);

• 第一个参数：指定了绘制模式
• 第二个参数：打算绘制的顶点个数，矩形是两个三角形共6个顶点
• 第三个参数：索引的类型
• 第四个参数：EBO中偏移量

   EAO的绑定与使用

// ..:: 初始化代码 :: ..
// 1. 绑定顶点数组对象
glBindVertexArray(VAO);
    // 2. 把我们的顶点数组复制到一个顶点缓冲中，供OpenGL使用
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);
    // 3. 复制我们的索引数组到一个索引缓冲中，供OpenGL使用，就是多了这里
    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, EBO);
    glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(indices), indices, GL_STATIC_DRAW);
    // 3. 设定顶点属性指针
    glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(GLfloat), (GLvoid*)0);
    glEnableVertexAttribArray(0);
// 4. 解绑VAO（不是EBO！）
glBindVertexArray(0);

[...]

// ..:: 绘制代码（游戏循环中） :: ..

glUseProgram(shaderProgram);
glBindVertexArray(VAO);
glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_INT, 0)
glBindVertexArray(0);

glPolygonMode：绘制图元的方式

glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE)

• 第一个参数：打算将其应用到所有的三角形的正面和背面
• 第二个参数：GL_LINE用线来绘制，GL_FILL填充模式（默认）

着色器

glGetUniformLocation：查询unifrom变量的位置值

GLint vertexColorLocation = glGetUniformLocation(shaderProgram, "ourColor");

• 第一个参数：指定了着色器程序
• 第二个参数：uniform变量名
• 返回值：uniform变量地址，-1表示没有找到

glUniform4f：设置uniform的值。

GLfloat timeValue = glfwGetTime();
GLfloat greenValue = (sin(timeValue) / 2) + 0.5;
GLint vertexColorLocation = glGetUniformLocation(shaderProgram, "ourColor");
glUseProgram(shaderProgram);
glUniform4f(vertexColorLocation, 0.0f, greenValue, 0.0f, 1.0f);

• 第一个参数：uniform变量地址
• 第二个参数：变量值的第一个数
• 第三个参数：变量值的第二个数
• 第四个参数：变量值的第三个数
• 第五个参数：变量值的第四个数

注意：在调用glUniform4f更新之前必须使用程序glUseProgram。