Win32 OpenGL编程(3) 基本图元（点，直线，多边形）的绘制
write by 九天雁翎(JTianLing) -- blog.csdn.net/vagrxie
一、 提要
在前面两篇相关文章
《 Win32 OpenGL 编程（1）Win32下的OpenGL编程必须步骤》
《Win32 OpenGL编程(2) 寻找缺失的OpenGL函数》
中，我们已经建立了一个较为全面的Win32 OpenGL编程环境及一个简单的框架，并且，实际上掌握了OpenGL在Windows下与Win32窗口交互的方法，在此基础上，总算是可以正式进行一些OpenGL相关知识的学习，前面的那些也就算是热身。本文的目的是将OpenGL中基本图元（点，线，多边形）的绘制大概的讲解一遍，最后可以组合的使用这些技术用OpenGL完成较为复杂的2D图形。
二、 基本图元相关概念
首先讲讲相关的概念，在OpenGL中，即使是复杂的图形，实际上也是由一些非常基本的图元组成，即点，直线，多边形，多边形中用的较多的又是三角形和矩形。在数学中，两点确定一条直线，三点确定一个三角形和一个面，同一个面上的四个点确定一个四边形。。。。。。在OpenGL中也大致的利用此方式来确定直线和多边形，也就是说，当你想画一个直线或者一个多边形的时候，只需要告诉OpenGL能确定此直线或者多边形的点即可。用参考2中的描述是：“在OpenGL中，所有的几何物体最终都描述成一组有序的顶点”。有此基本的概念后就可以看下面的例子了。
三、 OpenGL的Hello World示例分析
这里的Hello World程序指的是一个利用OpenGL完成的矩形绘制程序，相对于在系列文章1中的Win32 OpenGL编程框架，简化了很多东西，只剩下最最基本的OpenGL元素，但也是一个完善的OpenGL示例了。此示例显示的是一个白色的矩形，运行效果如附图1，完整代码见我博客代码的2009-10-12/SimpleRectangle工程，具体下载及查看方法见本文最后的说明。
此示例OpenGL相关的主要就是两部分。
//OpenGL初始化开始
void SceneInit(int w,int h)
{
}
//这里进行所有的绘图工作
void SceneShow(GLvoid)
{
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
glBegin(GL_QUADS);
glVertex3f(-0.5, -0.5, 0.0);
glVertex3f(0.5, -0.5, 0.0);
glVertex3f(0.5, 0.5, 0.0);
glVertex3f(-0.5, 0.5, 0.0);
glEnd();
glFlush();
}
我们下面从OpenGL的角度来分析此程序。作为HelloWorld级的程序，我简化了很多东西，首先OpenGL的初始化省略了，用的都是OpenGL的默认值，具体有哪些，后面一步一步说。以下是按步骤说明每个OpenGL函数。
1. glClear
OpenGL参考手册:
glClear takes a single argument that is the bitwise OR of several values indicating which buffer is to be cleared.
GL_COLOR_BUFFER_BIT Indicates the buffers currently enabled for color writing.
作用是清除颜色缓冲区。类似于我们使用一块新申请的内存时先用memset/ZeroMemory去清零一下，用这样的Clear操作为我们需要使用的颜色缓冲区(Color Buffer)清零一下。假如没有这样的操作，以前留在显存/内存(不确定)中的值会影响我们的操作，并且，这样的问题往往是非常难以调试和发现的，这一点大家可以尝试一下。
2. glBegin，glEnd
OpenGL参考手册:
glBegin, glEnd - delimit the vertices of a primitive or a group of like primitives
OpenGL代码的主体部分是：
glBegin(GL_QUADS);
glVertex3f(-0.5, -0.5, 0.0);
glVertex3f(0.5, -0.5, 0.0);
glVertex3f(0.5, 0.5, 0.0);
glVertex3f(-0.5, 0.5, 0.0);
glEnd();
glBegin与glEnd很明显是一对，标志着一组OpenGL操作的开始和结束。并且在参数中告诉了OpenGL下面的操作是针对什么图形进行的，此例中GL_QUADS是表示四边形。事实上还有很多其他的参数来表示各类图形，在《OpenGL Programming Guide》的此页中Figure 2-7 : Geometric Primitive Types 一图形象的说明了各个参数的作用。
3. glVertex*
glVertex3f就是在 基本图元相关概念 一节提到的OpenGL中确定顶点的函数。简而言之，上面的4句glVertex3f确定了矩形的4个顶点。（注意顺序）然后，OpenGL就会自动根据glBegin指定的参数去完成相关的绘制任务了，此例中GL_QUADS是表示四边形，所以最后的效果是一个矩形，实际的其他参数读者可以自己尝试一下。
4. OpenGL默认坐标系
我们再看一下glVertex*指定顶点的代码：
glVertex3f(-0.5, -0.5, 0.0);
glVertex3f(0.5, -0.5, 0.0);
glVertex3f(0.5, 0.5, 0.0);
glVertex3f(-0.5, 0.5, 0.0);
为什么上述就指定了一个矩形的四个顶点呢？需要说明的是，在OpenGL中默认坐标体系与Windows中常用的不同，Windows中常用的坐标体系（仅2D）是用户区的左上角为坐标原点，即(0.0,0.0)点，右为坐标轴的X轴正方向，下为Y轴正方向，OpenGL中的坐标轴（3D）默认以客户区中心点为坐标原点（0.0,0.0,0.0），右为坐标轴的X轴正方向，上为Y轴正方向，垂直指出屏幕的方向为Z轴正方向。长度定义是将客户区范围为按单位长度定义，即整个客户区恰好是(-1,-1)（左下）到(1,1)（右上）。附图2是一个上述示例程序附上OpenGL的平面坐标系的图，也可以作为OpenGL默认坐标系的参考图。
5. OpenGL函数命名
这里顺面介绍一下OpenGL函数的命名规范，因为C语言天生的弱点及丰富的数据类型，在OpenGL中凡是牵涉到与参数数量和数据类型相关的函数，一般的命名方式都是xxxx[n][t]。
xxxx表示函数的意义，[t]用于表示此函数对应的类型。一般用单个的字母表示参数的类型，s表示16位整数（OpenGL中将这个类型定义为GLshort），i表示32位整数（OpenGL中将这个类型定义为GLint和GLsizei），f表示32位浮点数（OpenGL中将这个类型定义为GLfloat），d表示64位浮点数（OpenGL中将这个类型定义为GLdouble）。此例中使用的是32位浮点数，所以是f。这是C语言没有函数重载机制的天生弱点导致的扭曲应对方案。（用C++就不需要这么麻烦了）
然后是数字，因为同样的原因，在C语言中一个同样意义的函数不能同时有不同个数的参数，所以OpenGL用一个数字来表示参数的个数，此例中是3，表示以3个参数（即点的X,Y,Z坐标）来表示顶点。（事实上还有glVertex2*，glVertex4*）
比如此例中，用如下代码效果是一样的：
glVertex2f(-0.5, -0.5);
glVertex2f(0.5, -0.5);
glVertex2f(0.5, 0.5) ;
glVertex2f(-0.5, 0.5);
在glVertex2f中，Z轴默认为0.
这里我依照参考2的用法，以*作为通配符来表示一组函数，*既可以表示代表参数数量的数字也可以表示代表类型的字母。
6. glFlush
OpenGL参考手册:
glFlush - force execution of GL commands in finite time
说白了就是强制执行已经指定的OpenGL命令，与fflush命名类似作用也类似。
7. 小结
以上的5个OpenGL函数就构成了一个基本的OpenGL程序（不包括模板中使用的那些），由glClear清空颜色缓冲区获得干净的环境，由glBegin指定开始一组顶点操作的开始，并确认绘制图形，由glVertex*指定顶点，由glEnd表示操作结束，由glFlush强制开始绘图。运行效果如附图1