OpenGL教程(3)——第一个三角形

我们已经学会了创建窗口，这一讲，我们将学习如何使用现代OpenGL画一个三角形。在开始写代码之前，我们需要先了解一些OpenGL概念。本文会很长，请大家做好心理准备~

 

注：以下OpenGL概念翻译自https://learnopengl.com/#!Getting-started/Hello-Triangle，有删减。（实际上LearnOpenGL的教程有中文翻译，但是我还是自己翻译了。）代码则是原创。

 

图形管线（graphics pipeline）和着色器（shader）

 

在OpenGL中所有的东西都在3D空间中，而屏幕和窗口是一个2D像素数组，因此将3D坐标转换成屏幕上的2D像素就成了OpenGL的很大一部分的工作。而这一过程是由OpenGL的图形管线（graphics pipeline）进行管理的。图形管线可以被分成两个部分，第一部分是把3D坐标变换成2D坐标，第二部分是把2D坐标变换成涂了颜色的像素。注意2D坐标和像素的区别：2D坐标是一个点在2D空间中的精确表示，而像素则是受限于屏幕分辨率时，该2D坐标的近似值。

 

图形管线接受一组坐标作为输入，并将该坐标变换成屏幕上的上了色的2D像素。图形管线可以被分成几步，每一步都需要用上一部的输出作为输入。这些步骤都是高度特化的（原文是highly specialized）（它们有一个具体的功能），可以被轻易地并发执行。因为它们的平行特点，今天的显卡基本都有几千个小的处理内核，可以在每一步时，通过在GPU上运行小程序，迅速在图形管线中处理你的数据。这些小程序被称为着色器（shader）。

 

一些着色器允许用户自己去设置，这样我们就可以自己写着色器去替代默认的着色器。着色器是用OpenGL着色语言（GLSL）编写的。下图描述了整个图形管线，蓝色的框所代表的阶段我们可以自己添加着色器（图片来自LearnOpenGL）。

 

 

如你所见，图形管线包含很多部分，每个部分都有特定的工作。下面我们将简要解释一下图形管线的每个部分。

 

顶点数据（vertex data）：作为输入，我们会给图形管线传入一组数据，叫做顶点数据。顶点数据描述了一组顶点的信息，这些顶点构成一个或多个图元（primitive）（关于图元将在后面解释）。顶点数据用顶点属性（vertex attribute）表示，顶点属性可以包含任何我们喜欢的数据，但通常包含的是顶点位置、颜色、贴图坐标（texture coordinates）等信息。

 

这里还有一个图元的概念：提供了顶点数据后，OpenGL是将这些顶点解释成一个三角形，还是一条线段，还是其它图形呢？因此，调用OpenGL绘制命令时，你需要告诉OpenGL要绘制的图形，叫做图元。

 

顶点着色器（vertex shader）：图形管线的第一个阶段，接受一个顶点作为输入，将这个顶点进行相应的变换（以后会更详细地讲到）。顶点着色器允许我们对顶点属性做些基本处理。

 

图元装配（primitive assembly）：将顶点着色器输出的所有组成一个图元的顶点作为输入（如果画点，则只有一个顶点），将所有的点按照所给的图元类型进行装配（这里是三角形）。

 

几何着色器（geometry shader）：可选项，这里不做介绍。

 

光栅化（rasterization）：将图元转换成最终屏幕上的像素，得到许多片元（fragment）给片元着色器（fragment shader）使用。片元指渲染一个像素所需的全部数据。这一步还会有剪切（clipping），将不可见的片元全部丢弃。

 

片元着色器（fragment shader）：计算一个像素的最终颜色。通常高级OpenGL效果都会应用在这里（例如光照、阴影效果）。

 

测试与混合（test and blending）：图形管线的最后一步，检查片元的深度，例如如果发现有片元位于其它片元的后面，就会被丢弃。这一步还会检查片元的alpha值（代表透明度），并将对象进行混合。（所以即使片元着色器计算出了颜色，最终颜色还可能不同。）

 

可以看出，图形管线是一个复杂的整体，含有很多可设置的部分。但我们一般只会与顶点着色器和片元着色器打交道。几何着色器一般会使用默认的。

 

在现代OpenGL中我们需要定义至少一个顶点着色器和片元着色器。因此，学习现代OpenGL比学习旧版OpenGL要困难很多，因为在开始渲染之前需要知道大量的知识。在本讲最后您渲染出三角形时，您将会学到更多的图形学知识。

 

NDC坐标

 

顶点坐标被顶点着色器处理完毕后，顶点的x、y、z值应位于-1.0~1.0这一范围之内，否则就不会被渲染。具有这种范围限制的系统被称为规格化设备坐标系统（normalized device coordinate，NDC）。x、y、z位于-1.0~1.0这一范围内的坐标叫做NDC坐标（这种解释不是很好，但是为了新手好理解，就先这样说吧）。

 

对于NDC坐标，原点(0, 0)位于窗口中央；点(-1, -1)位于窗口左下角；点(1, -1)位于窗口右下角；点(-1, 1)位于窗口左上角；点(1, 1)位于窗口右上角。

 

开始编写代码

 

我们先从着色器开始。这里我们把顶点着色器和片元着色器分别写到两个文本文件里，分别命名为shader.vert和shader.frag。.vert和.frag分别表示vertex shader和fragment shader。（如果愿意，你也可以使用其它扩展名，或者直接使用.txt。）在后面我们将读取这两个文件，动态加载两个着色器。OpenGL的着色器使用OpenGL着色语言（OpenGL Shading Language，GLSL）编写。

 

顶点着色器（vertex shader）

 

文件名：shader.vert

 

#version 330 core

 

layout (location = 0) in vec4 position;

 

void main()

{

　　gl_Position = position;

}

 

顶点着色器用于计算一个顶点的最终位置（NDC坐标）。可以看到顶点着色器非常简单。从这里也可以看出，GLSL的语法和C/C++很相似。

 

先来看第一行：

 

#version 330 core

 

这是GLSL的#version预处理器指令，用于指定着色器的版本。“330”表示我们使用OpenGL 3.3对应的GLSL（在OpenGL 3.3以前，这个数字和OpenGL版本号完全不同，这里不做详细讨论），与之前用glfwWindowHint()设置的OpenGL版本一致。而“core”表示我们要使用OpenGL的核心模式（core profile）。“core”可以省略，但这个#version指令不能省略。

 

下一行：

 

layout (location = 0) in vec4 position;

 

创建了一个着色器变量。为方便理解，这里从右往左依次解释。这个变量叫“position”，表示顶点的位置。“vec4”是position的类型，表示一个含有4个float分量的向量，4个分量分别是x、y、z、w。“in”表示position是输入变量，如果是顶点着色器，“in”声明的变量将从顶点数据获得相应的值。“layout (location = 0)”是布局限定符（layout qualifier），将position变量的location值指定为0，它的用处将在后面的章节讨论。

 

前面说过，OpenGL中所有东西都在3D空间中。你可能会问：我们要画的不是2D三角形吗？是的，但是2D可以被看作3D的一部分，2D三角形可以被看作每个点的z值都为0的三角形（先忽略w）。

 

然后是main()函数：

 

void main()

{

　　gl_Position = position;

}

 

与ANSI C/C++不同，main()返回void，即没有返回值。gl_Position是GLSL的内置变量（类型为vec4），代表顶点的NDC位置（也就是x、y、z应位于-1.0~1.0的范围内）。这里只是简单地将position赋给gl_Position。（以后还会有顶点变换，就不是直接将position赋给gl_Position了。）

 

片元着色器（fragment shader）

 

文件名：shader.frag

 

#version 330 core

 

out vec4 color;

 

void main()

{

　　color = vec4(0.0, 0.5, 0.5, 1.0);

}

 

第一行不解释了，和前面是一样的。

 

out vec4 color;

 

与前面相反，这里使用了out关键字，声明了一个输出变量。变量名为color，类型为vec4。所有的片元着色器都需要输出一个vec4变量（一个有4个float元素的向量），该变量代表了一个像素的最终颜色（不像顶点着色器，position也是一个vec4，但因为我们将它赋给了gl_Position，因此它表示的是一个位置）。这里所有像素都是一个颜色。

 

然后是main()函数：

 

void main()

{

　　color = vec4(0.0, 0.5, 0.5, 1.0);

}

 

在main()中，我们把color设置为一个4个元素分别为0.0、0.5、0.5、1.0的vec4向量。当用一个vec4来表示颜色时，它的4个分量分别表示该颜色的R、G、B、A值。（如果你还不知道RGB颜色，请自己先百度或Google。）在OpenGL中，R、G、B分量的范围是0.0~1.0（在画图中该范围是0~255）。(0.0, 0.5, 0.5)这一RGB值代表的是一种蓝绿色。

 

除了R、G、B，A分量是什么意思呢？A是alpha值的意思，表示透明度，范围也是0.0~1.0。这里我们直接将A分量设为1.0，表示完全不透明。很长一段时间我们都会这么做，直到学到混合。

 

加载着色器

写完了着色器，我们还需要在我们的程序中，加入对着色器的支持，也就是在运行程序时动态加载着色器。这里我们创建了新的源代码文件。

文件名：shader.h

 

#ifndef SHADER_H_
#define SHADER_H_
#include 
GLuint loadShader(const char * vFilename, const char * fFilename);
#endif

 

这就是整个shader.h的内容。函数只有一个，用于读取着色器源代码文件，并创建相应的着色器程序（shader program）。

 

文件名：shader.cpp

 

#include "shader.h"
#include 
#include 
using std::cout;
using std::endl;

shader.cpp包含了3个头文件。第一个是shader.h，其余的是C++标准头文件和。包含是因为需要读取着色器文件。

 

const int PROGRAM = 0;

一个常量，后面会使用到。这里先不作说明。

 

GLuint loadShader(const char * filename, GLenum type);
char * loadShaderFromFile(const char * filename);
GLuint makeProgram(GLuint vShader, GLuint fShader);
bool getCompileStatus(GLuint id, bool isProgram);
void printInfoLog(GLuint id, GLenum type);
const char * getShaderName(GLenum type);

 

一些会使用到的函数的原型。这里简要地解释它们的用处（看不懂也没关系，有些概念后面会讲到）。

loadShader()：读取filename文件，加载类型为type的着色器，并返回该着色器对象。

loadShaderFromFile()：读取filename文件，返回读取的文件内容。

makeProgram()：将顶点着色器、片元着色器vShader、fShader链接成一个着色器程序，并返回该着色器程序对象。

getCompileStatus()：获取着色器编译情况或着色器程序链接情况。id为一个OpenGL对象ID，isProgram表示该ID是否是着色器程序（isProgram是false时，该ID是着色器对象）。

printInfoLog()：打印着色器/着色器程序的编译/链接日志。type为OpenGL表示着色器的常量或PROGRAM。

getShaderName()：获取type表示的着色器类型的名字。

 

GLuint loadProgram(const char * vFilename, const char * fFilename)
{
    GLuint vShader = loadShader(vFilename, GL_VERTEX_SHADER);
    GLuint fShader = loadShader(fFilename, GL_FRAGMENT_SHADER);
    GLuint program = makeProgram(vShader, fShader);
    return program;
}

 

在讲解这段代码前，需要了解OpenGL的对象（object）概念。在OpenGL中，对象的意思和C++不太一样。OpenGL中，对象指表示OpenGL状态的一个子集的一组选项（a collection of options that represents a subset of OpenGL's state）。例如这里就有着色器对象、着色器程序对象。每个类型相同的OpenGL对象，都具有一个独一无二的ID（不同类型则可能重复）。ID的类型是GLuint，这是OpenGL定义的一个类型（一个简单的typedef），代表32位无符号整数。我们不能直接访问OpenGL对象，只能通过对象的ID进行间接访问。这一点和上一课所讲的窗口句柄（GLFWwindow指针）类似。

这里的vShader、fShader和program都是OpenGL对象ID。为了方便，我们会将OpenGL对象ID说成OpenGL对象。

loadProgram()函数有两个const char *参数，分别表示顶点着色器和片元着色器的文件名。loadShader()将读取相应的着色器并编译。makeProgram接受两个GLuint参数表示两个着色器，并把两个着色器链接成相应的着色器程序。loadProgram将返回该着色器程序对象。

loadShader的第一个参数是文件名，第二个是着色器类型。GL_VERTEX_SHADER和GL_FRAGMENT_SHADER是OpenGL的常量，分别表示顶点着色器和片元着色器。

 

GLuint loadShader(const char * filename, GLenum type)
{

 

loadShader函数从文件中加载着色器并编译。它有两个参数，一个是着色器文件名filename，另一个是着色器类型type。type的类型是GLenum，也是32位无符号整形，这里type只应该是两个值：GL_VERTEX_SHADER和GL_FRAGMENT_SHADER，表示顶点着色器和片元着色器。

 

char * source;
GLuint shader;

 

这里声明了两个变量。source是着色器的源代码，shader是着色器对象。

 

source = loadShaderFromFile(filename);
if (source == nullptr)
    return 0;

 

因为filename是着色器文件的文件名，所以这里使用loadShaderFromFile()读取该文件的内容。文件内容被保存在了char指针source里，loadShaderFromFile()将会使用new动态分配一个char数组。如果打开文件失败，loadShaderFromFile()会返回nullptr。如果source为nullptr，说明加载失败，loadShader()将会返回0表示加载失败。

 

shader = glCreateShader(type);
glShaderSource(shader, 1, &source, nullptr);
glCompileShader(shader);

 

glCreateShader()创建一个着色器对象（shader object），并返回其ID。glCreateShader()接受一个参数表示着色器类型，在这个程序里，应该是GL_VERTEX_SHADER和GL_FRAGMENT_SHADER（实际上还可以是更多的值，例如GL_GEOMETRY_SHADER）。glCreateShader()的返回值保存在GLuint变量shader里，表示该着色器对象。着色器对象在后面有时被简称为着色器。

 

从这里开始我们需要注意区分着色器（shader）和着色器程序（shader program）。后者将前者组合起来，这个将在后面讨论。

shader虽然已经创建完毕，但它还是空的。使用glShaderSource()给它提供源代码。glShaderSource()在GLEW中原型如下：

 

void glShaderSource(GLuint shader, GLsizei count, const GLchar *const *string, const GLint *length);

shader：着色器对象。这里将传入shader。
count：string包含的字符串个数。我们只用了一个字符串表示着色器源代码，因此传入1。
string：一个GLchar二级指针，可以理解为一个字符串数组（数组的每个元素都是一个字符串），组合成着色器源代码。这里传入source的地址&source，表示该数组（虽然只有一个元素）。
length：有些复杂，暂不解释。这里直接传入nullptr，表示每一个字符串（这里只有一个）都以空字符结尾。

glCompileShader()很简单，有一个shader参数，它将编译shader。注意，着色器的编译和一般编程语言的编译类似，但有不同。着色器在程序的运行时间（runtime）编译。

 

if (!getCompileStatus(shader, false))
{
    printInfoLog(shader, type);
    glDeleteShader(type);
    return 0;
}

着色器编译不一定成功，因为着色器源代码中可能有错误。因此就需要检查是否编译成功。getCompileStatus()的第一个参数是一个OpenGL对象（着色器或着色器程序），第二个参数表示该对象是否是着色器程序。这里shader是着色器而不是着色器程序，所以getCompileStatus()的第二个参数，我们传入false。如果编译成功，getCompileStatus()就会返回true，否则返回false。如果失败，使用printInfoLog()函数打印着色器编译日志，并使用glDeleteShader()删除该shader，返回0。

 

delete [] source;
return shader;
}

加载成功后，delete掉source指向的内存，返回shader。loadShader()函数编写完成。

 

char * loadShaderFromFile(const char * filename)
{

loadShaderFromFile()用于读取着色器文件的内容。

 

std::ifstream fin;
int size;
char * source;

fin是一个ifstream对象，在后面用于读取文件内容。size用于记录文件大小。source是着色器源代码。

 

fin.open(filename);
if (!fin.is_open())
{
    cout << "Cannot open shader file " << filename << " (maybe not exist)!\n";
    return nullptr;
}

用fin打开filename文件。而filename文件可能不存在，因此就要检查文件是否是打开的。如果不是，说明文件不存在或者存在其它问题，并返回nullptr。

 

fin.seekg(0, std::ios_base::end);
size = fin.tellg();
source = new char[size + 1]{'\0'};

获得文件大小size（以字节为单位），分配一个有size+1个元素的char数组。之所以是size+1，是因为要为末尾的空字符流出空间。

还有一个值得注意的地方，第二行最后是{'\0'}，表示将该数组的每个元素都设为空字符。因为在Windows上，换行符是\r\n两个字符（size算入了这2个字符），而C/C++读取时会将\r\n转换成\n，因此读取的字符数实际上小于size。如果不初始化为空字符，数组结尾的元素就是随机的，这会导致glCompileShader()失败。

 

fin.seekg(0, std::ios_base::beg);
fin.read(source, size);

将文件指针重置到文件头，然后读取size个字节（即整个文件）。实际上，前面说过，C/C++读取文件时，如果文件里有换行，实际读取的字符数会小于size。但C++遇到EOF（文件尾）时就不会继续读取了，所以这样是安全的。

 

fin.close();
return source;
}

关闭文件，返回读取到的文件内容。loadShaderFromFile()函数结束。

接下来是makeProgram()函数。

 

GLuint makeProgram(GLuint vShader, GLuint fShader)
{

makeProgram()接受两个参数vShader和fShader（表示顶点着色器和片元着色器），链接这两个着色器，创建并返回相应的着色器程序。

 

if (vShader == 0 || fShader == 0)
    return 0;

 

如果任意一个着色器编译失败（值为0），则返回0表示失败。

 

GLuint program = glCreateProgram();
glAttachShader(program, vShader);
glAttachShader(program, fShader);
glLinkProgram(program);

 

这几行代码应该很直观。

glCreateProgram()创建一个着色器程序（shader program）。这里使用program保存该ID。

创建完了着色器程序，还不行，因为着色器程序是空的。我们需要使相应的着色器对象与它关联。glAttachShader(GLuint program, GLuint shader)将shader与program关联。这里我们调用了两次glAttachShader()，分别将顶点着色器（vShader）、片元着色器（fShader）和着色器对象关联。

关联完着色器后，需要使用glLinkProgram()链接着色器程序（这里是program）的着色器对象，这类似于编译器的链接（linking）。编译器的链接将源代码文件、.lib文件链接成一个.exe，OpenGL将着色器链接成一个着色器程序。

 

if (!getCompileStatus(program, true))
{
    printInfoLog(program, PROGRAM);
    program = 0;
}

 

注意到这里getCompileStatus()的第二个参数是true，表示program是着色器程序（而不是着色器）。如果链接失败，getCompileStatus()将返回false，这时使用printInfoLog()打印错误信息，并将program设为0表示失败。

这里用到了前面定义的常量PROGRAM。实际上PROGRAM的值只要不同于GL_VERTEX_SHADER和GL_FRAGMENT_SHADER就可以了，不一定要是0（定义为0可以说是习惯）。printInfoLog()的第二个参数传入PROGRAM表示program是着色器程序，对于着色器程序，获取日志的方式略有不同。

 

glDeleteShader(vShader);
glDeleteShader(fShader);
return program;
}

 

链接完毕，两个着色器就不需要了，因此应该将它们删除。glDeleteShader()用于删除着色器。最后返回着色器程序program（如果链接出错，返回0）。

 

接下来是getCompileStatus()函数。

 

bool getCompileStatus(GLuint id, bool isProgram)
{
    GLint status;
    if (isProgram)
        glGetProgramiv(id, GL_LINK_STATUS, &status);
    else
        glGetShaderiv(id, GL_COMPILE_STATUS, &status);
    return status == GL_TRUE;
}

 

这个函数相对前面的简单了许多。让我们看看glGetShaderiv()和glGetProgramiv()的定义：

 

void glGetShaderiv(GLuint shader, GLenum pname, GLint *param);
void glGetProgramiv(GLuint program, GLenum pname, GLint *param);

 

两个函数分别用来获取着色器和着色器程序的一些信息，并且该信息可以用一个整数表达（结尾的iv，i表示GLint，v表示指针）。第一个参数是相应的对象；第二个参数是要获取的信息类型，对于glGetShaderiv()，GL_COMPILE_STATUS表示着色器编译情况，对于glGetProgramiv()，GL_LINK_STATUS表示着色器程序链接情况。第三个参数是一个GLint指针，用于存储相应的信息。

 

对于glGetShaderiv()，pname为GL_COMPILE_STATUS时，*param将为GL_TRUE或GL_FALSE表示编译是否成功；对于glGetProgramiv()，pname为GL_LINK_STATUS时，*param也是GL_TRUE或GL_FALSE表示链接是否成功。因此status为GL_TRUE时，就说明成功。

 

接下来是倒数第二个函数printInfoLog()。

 

void printInfoLog(GLuint id, GLenum type)
{
    char * infoLog;
    int len;

    if (type == PROGRAM)
    {
        glGetProgramiv(id, GL_INFO_LOG_LENGTH, &len);
        infoLog = new char[len + 1];
        glGetProgramInfoLog(id, len + 1, nullptr, infoLog);
        cout << "Program linking failed, info log:\n" << infoLog << endl;
    }
    else
    {
        glGetShaderiv(id, GL_INFO_LOG_LENGTH, &len);
        infoLog = new char[len + 1];
        glGetShaderInfoLog(id, len + 1, nullptr, infoLog);
        cout << "Shader compilation failed, type: " << getShaderName(type) << ", info log:\n" << infoLog << endl;
    }

    delete [] infoLog;
}

 

又遇见了glGetShaderiv()和glGetProgramiv()两个函数。如果第二个参数为GL_INFO_LOG_LENGTH，表示我们要获取的是着色器程序或着色器的信息日志长度。获取了这一长度len之后，申请一个长度为len+1的char数组，分别用glGetShaderInfoLog()和glGetProgramInfoLog()获取相应的日志，并输出。

 

void glGetShaderInfoLog(GLuint shader, GLint bufSize, GLsizei *length, GLchar *infoLog);
void glGetProgramInfoLog(GLuint program, GLint bufSize, GLsizei *length, GLchar *infoLog);

 

两个函数用于获取信息日志。shader/program为着色器/着色器程序。bufSize为infoLog的长度。length暂不介绍，直接传入nullptr。infoLog用来存储信息日志。

 

最后，printInfoLog()通过判断id是否等于PROGRAM来判断id是否是着色器程序。

 

总算到最后一个函数getShaderName()了。用处就是获得一种着色器类型的字符串表示，没什么难的。

 

const char * getShaderName(GLenum type)
{
    switch (type)
    {
    case GL_VERTEX_SHADER:
        return "vertex";
    case GL_FRAGMENT_SHADER:
        return "fragment";
    default:
        return "UNKNOWN";
    }
}

 

呼，shader.cpp总算完结了~

 

下面是完整的源代码：

 

#include "shader.h"
#include 
#include 
using std::cout;
using std::endl;

const int PROGRAM = 0;

GLuint loadShader(const char * filename, GLenum type);
char * loadShaderFromFile(const char * filename);
GLuint makeProgram(GLuint vShader, GLuint fShader);
bool getCompileStatus(GLuint id, bool isProgram);
void printInfoLog(GLuint id, GLenum type);
const char * getShaderName(GLenum type);

GLuint loadProgram(const char * vFilename, const char * fFilename)
{
    GLuint vShader = loadShader(vFilename, GL_VERTEX_SHADER);
    GLuint fShader = loadShader(fFilename, GL_FRAGMENT_SHADER);
    GLuint program = makeProgram(vShader, fShader);
    return program;
}

GLuint loadShader(const char * filename, GLenum type)
{
    char * source;
    GLuint shader;
    source = loadShaderFromFile(filename);
    if (source == nullptr)
        return 0;
    shader = glCreateShader(type);
    glShaderSource(shader, 1, &source, nullptr);
    glCompileShader(shader);
    if (!getCompileStatus(shader, false))
    {
        printInfoLog(shader, type);
        glDeleteShader(type);
        return 0;
    }
    delete [] source;
    return shader;
}

char * loadShaderFromFile(const char * filename)
{
    std::ifstream fin;
    int size;
    char * source;
    fin.open(filename);
    if (!fin.is_open())
    {
        cout << "Cannot open shader file " << filename << " (maybe not exist)!\n";
        return nullptr;
    }
    fin.seekg(0, std::ios_base::end);
    size = fin.tellg();
    source = new char[size + 1]{'\0'};
    fin.seekg(0, std::ios_base::beg);
    fin.read(source, size);
    fin.close();
    return source;
}

GLuint makeProgram(GLuint vShader, GLuint fShader)
{
    if (vShader == 0 || fShader == 0)
        return 0;
    GLuint program = glCreateProgram();
    glAttachShader(program, vShader);
    glAttachShader(program, fShader);
    glLinkProgram(program);
    if (!getCompileStatus(program, true))
    {
        printInfoLog(program, PROGRAM);
        program = 0;
    }
    glDeleteShader(vShader);
    glDeleteShader(fShader);
    return program;
}

bool getCompileStatus(GLuint id, bool isProgram)
{
    GLint status;
    if (isProgram)
        glGetProgramiv(id, GL_LINK_STATUS, &status);
    else
        glGetShaderiv(id, GL_COMPILE_STATUS, &status);
    return status == GL_TRUE;
}

void printInfoLog(GLuint id, GLenum type)
{
    char * infoLog;
    int len;

    if (type == PROGRAM)
    {
        glGetProgramiv(id, GL_INFO_LOG_LENGTH, &len);
        infoLog = new char[len + 1];
        glGetProgramInfoLog(id, len + 1, nullptr, infoLog);
        cout << "Program linking failed, info log:\n" << infoLog << endl;
    }
    else
    {
        glGetShaderiv(id, GL_INFO_LOG_LENGTH, &len);
        infoLog = new char[len + 1];
        glGetShaderInfoLog(id, len + 1, nullptr, infoLog);
        cout << "Shader compilation failed, type: " << getShaderName(type) << ", info log:\n" << infoLog << endl;
    }

    delete [] infoLog;
}

const char * getShaderName(GLenum type)
{
    switch (type)
    {
    case GL_VERTEX_SHADER:
        return "vertex";
    case GL_FRAGMENT_SHADER:
        return "fragment";
    default:
        return "UNKNOWN";
    }
}

 

总结：

 

创建着色器过程：

 

1*. 从文件里读取其源代码

2. 使用glCreateShader()创建一个着色器

3. 使用glShaderSource()给其提供源代码

4. 使用glCompileShader()编译着色器

5*. 检查编译是否成功

 

创建着色器程序过程：

 

1. 创建好所有的着色器（这里只有顶点着色器和片元着色器）

2. 使用glCreateProgram()创建一个着色器程序

3. 使用glAttachShader()将所有着色器与该着色器程序关联

4. 使用glLinkProgram()链接着色器程序

5. 检查是否链接成功

6. 使用glDeleteShader()删除所有着色器

 

（注：有*的步骤表示，该步骤是可选的）

 

顶点数据

 

下面我们进入main.cpp。

 

前面说过，作为输入，我们会给图形管线传入一组数据，叫做顶点数据。顶点数据描述了一组顶点的信息。顶点着色器接受一个顶点作为输入，这个顶点就来自我们提供了顶点数据。

 

因为我们这一讲要画一个三角形，所以我们传入的顶点数据包含了三角形的三个顶点的位置信息。前面说过，顶点着色器中如果声明了in变量，该变量的数值将会来自顶点数据。这里，顶点着色器的position变量的数据就是来自下面的数组（顶点数据）。我们将其命名为vertexes（意思是顶点）。

 

const GLfloat vertexes[] = 
{
    -0.5f, -0.5f,
    0.5f, -0.5f,
    0.0f, 0.5f
};

 

因为vertexes数组不需要被修改，因此将其声明为const。vertexes数组的每一行分别表示三角形每个顶点的x、y坐标。需要注意的是，我们在顶点着色器中，直接把position（来自顶点数据）赋给gl_Position。而gl_Position是NDC坐标，因此position也需要是NDC坐标，进而顶点数据指定的顶点也需要是NDC坐标。在顶点数据中，我们指定了(-0.5, -0.5)、(0.5, -0.5)、(0.0, 0.5)这3个顶点。注意，我们没有使用二维数组，而是简单地定义了一个一维的float数组，将每个点的X、Y坐标一个接一个地写在vertexes数组中。他们（NDC坐标）在屏幕上的位置如下（图片来自LearnOpenGL）：

 

 

还有一个要注意的地方，我们提供的顶点数据只包含了顶点的x、y坐标，但是着色器的position变量类型却是vec4。当我们只提供x、y坐标时，position的z、w分量就会被设置为默认的0.0和1.0。

 

顶点缓存对象（VBO）和顶点数组对象（VAO）

 

接下来需要做的事就是将顶点数据传给图形管线的第一步——顶点着色器。

 

我们的顶点数据是这么存储的：

 

 

也就是说：

1. 顶点位置的数据以32位浮点值（float类型）的形式存储；

2. 每个顶点的数据都占有2个32位浮点值（float类型）；

3. 每组（2个）数据表示的都是顶点坐标，它们之间没有间隔；

4. 数据中的第一个值处于缓存（buffer）的开头处。

 

（未完）

转载于:https://www.cnblogs.com/collectionne/p/6618448.html