【OpenGL】 创建窗口

使用 glut

opengl 标准并没有提供用于创建和管理窗口的 api，各个主流操作系统都提供了支持 opengl 的接口，x 系统提供的接口叫做 GLX，windows 提供的接口叫 WGL，mac 系统提供的接口叫做 CGL。我们可以使用 opengl 的一个工具库 glut(opengl utility toolkit)来管理窗口，处理事件，IO 控制和其它设备管理。
首先，我们需要下载 glut 库，下载地址
http://www.opengl.org/resources/libraries/glut/glutdlls37beta.zip
下载之后得到五个文件，glut.h，glut.lib，glut32.lib，glut.dll 和 glut32.dll。接下来就是配置环境变量了，我使用的环境是 windows+visual studio。

• 第一步，把 glut.h 放在 visual studio 安装目录下的 VC/include/gl 目录中（默认没有 gl 文件夹，自己创建一个）
• 第二步，把 glut.lib 和 glut32.lib 放在 visual studio 安装目录下的 VC/lib 目录下
• 第三步，把 glut.dll 和 glut32.dll 放在系统目录 c:\windows\system32 目录下，64 位系统放在 c:\windows\syswow64 目录下

第一个例子

新建一个 C++ 空项目，控制台或 win32 都行，然后添加一个源文件

#include 
#include 

using namespace std;

void renderPreFrame();

int main(int argc, char** argv)
{
    glutInit(&argc, argv);
    glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA);

    glutInitWindowPosition(100, 100);
    glutInitWindowSize(400, 400);
    glutCreateWindow("First Window");

    glutDisplayFunc(renderPreFrame);

    glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);

    glutMainLoop();

    return 0;
}

void renderPreFrame()
{
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    glutSwapBuffers();
}

运行之后可以看到一个 400x400 的黑窗口，在距离左上角 (100,100) 的位置。
opengl 库有三类函数，115 个以 gl 开头的函数是 opengl 核心库函数，43个以 glu 开头的函数是 opengl 实用库函数，31 个以 aux 开头的函数是 opengl 辅助库函数。另外在 windows 平台下，有 6 个以 wgl 开头的函数是 windows 专用库函数，还有 5 个无前缀的函数是 win32api 函数。opengl 核心库，实用库和辅助库，windows 操作系统已经配置好了，所以这些函数都可以直接使用。我们下载的工具库函数都是以 glut 开头，平时最常用的函数就是核心库函数(glFun)，实用库函数(gluFun)和工具库函数(glutFun)。

• glutInit 函数用于初始化 glut，其参数可以直接从命令行获取，从命令行启动程序可以带一些有用的参数，比如 -sync 可以关闭 X 异步性质，-gldebug 可以检查 gl 错误并独立地显示它们
• glutInitDisplayMode 配置 glut 选项，GLUT_DOUBLE 设置双缓冲，即一个缓冲绘制，一个缓冲显示，默认是单缓冲 GLUT_SINGLE；GLUT_RGBA 指定大多数渲染结束位置（比如屏幕）的颜色模式
• glutInitWindowPosition 指定窗口的位置，glutInitWindowSize 指定窗口大小，glutCreateWindow 用于创建窗口，其参数是窗口的标题
• glutDisplayFunc 为 opengl 的渲染主回调函数，glut 提供了一些 opengl 与窗口系统交互的函数，glutDisplayFunc 就是其中一个，这个回调函数完成一帧中的所有渲染工作，在 glut 内部循环中不断调用。主回调函数并不会每一帧都绘制，只有窗口发生变化需要重新绘制时才会调用
• glClearColor 设置清除帧缓冲时所用的颜色，颜色有四个通道 RGBA，取值范围为 0~1 之间。这是一个核心库函数。在这里我们首次接触到 opengl 的状态(state)，渲染是一个复杂的过程，不能像普通函数一样接受几个参数就能完成功能，它需要指定 shaders，buffers 和其它各种属性，另外几个渲染操作可能使用同样的属性；因此 opengl 引入了 state，渲染命令只使用跟绘制顶点个数和初始化偏移值有关的个别属性，其它属性根据当前状态设置；修改状态后，它的值会一直维持不变直到下次修改
• glutMainLoop 将程序控制权交给 glut 并开启其内部循环；在这个循环中，它监听来自窗口系统的事件并通过设置的回调函数传递给 glut，最常见的就是我们设置的渲染主函数；glutMain 只会调用一次，调用之后窗口系统就在这里阻塞，将控制权移交给 glut
• 在渲染主回调函数中，glClear 使用前面设置的颜色清除帧缓冲；在每次渲染之前，都得先将之前的帧缓冲进行清除
• 在渲染主回调函数中，glutSwapBuffers 将前置缓冲和后置缓冲进行交换，这是双缓冲模式调用的函数，如果是单缓冲模式则使用 glFlush 函数

至此，一个使用 opengl 的窗口就创建完成了，这里使用了 2 个核心库函数和 8 个工具库函数，添加了一个回调函数，处理每一帧的渲染工作，在这个回调函数里添加一些绘制图元的函数，就可以在窗口中显示图形了，我们下一节就干这件事。