OpenGL，GLUT，FreeGLUT，GLFW，GLEW，GLAD，GL3W，GLAD，GLM，GLSL的区别详解

OpenGL，GLUT，FreeGLUT，GLFW，GLEW，GLAD，GL3W，GLAD，GLM，GLSL的区别详解

很多同学在初学计算机图形学时，都要去配置OpenGL环境，其中涉及多个库的选择和一些专有名词，让人十分困惑。本文对OpenGL相关的一些库和专有名词进行一些介绍，希望能够帮助到你。另外，如果你正在配置OpenGL而不知道选择那些库，或者配置环境总是出错（我当时也弄了好久），我推荐GLEW+GLFW+GLM（这是许多现行OpenGL工程和教程所使用的配置），并推荐你看这篇文章WIN10+VS2019+GLFW和GLEW搭建OpenGL开发环境简易版。

如果你想进一步学习OpenGL，我推荐LearnOpenGL网站和OpenGL编程指南（又称‘OpenGL红宝书’）这本书。

In a word：
OpenGL： 开放图形库，或者说是一个图形标准。
GLUT，FreeGLUT，GLFW ： 完成窗口管理，事件处理等OpenGL不包含但必要的工作。
GLEW, GLAD, GL3W： 获取OpenGL拓展函数的地址，并绑定到对应的函数指针上，方便对函数的调用。
GLSL：OpenGL的着色器语言。
GLM：OpenGL数学库，封装了矩阵和变换等的一些操作。

OpenGL : Open Graphics Library,人称开放图形库，是最为广泛运用的一个图形库。但实际上，OpenGL并不是一个’库’，因为你从他的官网无法直接下载到二进制链接库或者源代码。那么OpenGL是什么呢？OpenGL是一个’标准’ 或者’规范’（Specification）。它 声明（只是声明了函数，并没有实现） 了一些C语言函数，例如glBegin(),glColor3f(),glVertex2f()（注意上面函数都有参数，这里只是没有打出来，希望不会误导你）等等，合理地调用这些函数可以绘制你从电脑屏幕上看到过的任何内容。上面提到OpenGL声明函数，而没有实现函数，那么函数的实现在哪儿呢？答案是在显卡的驱动程序里面，意味着你需要一些方法来获取这些函数，在后文会提到。

GLUT：OpenGL Utility Toolkit，人称OpenGL实用工具集。GLUT是一个’库’（意味着可以直接下载到源代码或者二进制链接库）,它有什么用呢？OpenGL基本上只有绘图功能，但是你如果向画出一个红色的三角形，点击一下让它变成蓝色，这就有点超出OpenGL的能力范围了，这正是GLUT存在的意义。GLUT可以用来创建窗口glutCreateWindow，为你的程序增加交互性，例如如果你想要在鼠标按下时做点什么，你可以调用glutMouseFunc(void (*func)(int button, int state, int x, int y)),为你的程序绑定一个回调函数，这样的话，在鼠标按下时，你就可以及时地捕获并且处理了。注意：GLUT已经是上个世纪的老古董了，已经停止更新了20多年，意味着它或多或少有些跟不上时代了，但是GLUT相对简单的接口对初学者还是十分有利的。

（如果你看不懂这个函数的参数是什么，我解释一下：这个函数的参数是一个’函数指针’,这个函数指针指向的函数有(int button, int state, int x, int y)这样的四个参数。例如你想要实现上述的将红色的三角形变成蓝色，你可以这样写

然后在主函数里调用glutMouseFunc（changeColor）;
注意这里的changeColor不要加括号写成changeColor（），也不要带参数，因为glutMouseFunc（）的参数是一个函数指针，changeColor不带括号时是一个函数指针（且是常函数指针），带括号之后得到的是他的返回值void。当鼠标点击之后，底层会帮助你调用你的函数并为它填上参数。
）

FreeGLUT：这就不解释它的全称了，FreeGLUT是GLUT的超集，即GLUT ∈ FreeGLUT，FreeGLUT一直在持续更新。FreeGLUT所做的和GLUT差不多，只不过它更加稳定，功能更加强大。如果你愿意，可以FreeGLUT看成是GLUT的升级+拓展版。

GLFW：其实GLFW的官网也没有说明GLFW到底是什么的简写，但是人们普遍认为他的全称是Graphics Library For Windows。GLFW的本质同GLUT，它存在的目的也是实现创建，管理窗口，增加交互性（鼠标，键盘，和其他设备），和其他是操作系统打交道的事情。但是，与之不同的是，GLFW更加底层，也相对复杂，且一直在更新。

GLEW：如果你已经学习一些OpenGL编程经验，也许你会发现你的C/C++编译器标准库里面的’GL.h’头文件有很多OpenGL函数（或者说是接口）是没有的，例如glGenBuffer，glCompileShader等等。为什么会这样呢？答案是你的标准库里面的OpenGL太过陈旧了。
这是MSVC编译器下的GL.h头文件，如果没猜错的话，这是上个世纪的古董了（1996年）。那么新版的，更高效的OpenGL函数要在哪儿去找呢？答案是GLEW！！GLEW是Graphics Library Extensions Wrangler的简称，这里中文不太好翻译就不翻译了。GLEW可以把拓展的函数或者是新版OpenGL的函数带到你的程序中，当然，它也包含了旧版OpenGL的接口和定义等等。GLEW是如何把这些额外的内容带到你的程序中去的呢？以glCompileShader函数为例：

这是glew.h中glCompileShader的声明，可以看出glCompileShader是一个宏。根据宏替换的规则，glCompileShader = GLEW_GET_FUN(__glewCompileShader)。那GLEW_GET_FUN(__glewCompileShader)又是啥呢？去找GLEW_GET_FUN()的定义，可以发现GLEW_GET_FUN也是一个宏
这个宏定义了GLEW_GET_FUN(x) = x,根据前面的，可以推知glCompileShader = __glewCompileShader。接着去找__glewCompileShader的定义，可以找到这里

去找GLEW_FUN_EXPORT的定义，可以找到这里

可以发现GLEW_FUN_EXPORT = GLEWAPI，接着去找GLEWAPI的定义，可以找到这里

extern表明这里是一个纯声明的外部变量，__declspec是Microsoft c++独有的关键字，可以对标准C++进行扩充，__declspec(dllimport)表明了这个函数是在别的dll（动态链接库）中，我要使用它，需要动态链接到我的程序中。

PFNGLCOMPILESHADERPROC是一个typedef的函数指针类型


GLAPIENTRY 也是一个宏，展开为__stdcall,表示一个标准调用的函数(如果你不明白__stdcall的含义，可以搜索一下： __stdcall,__thiscall,__cdecl的区别 )
至此，我们可以知道*glCompileShader 实际上被声明为 extern __declspec(dllimport) void (__stdcall glCompileShader)(GLuint shader)，代表了一个外部的一个函数指针 。没错，你对新版OpenGL接口的访问都是通过一个个函数指针来实现的，那么程序怎么知道这些函数指针该指向哪里呢？你是否还记得你在你的程序里面调用了glewInit()这个函数，这个函数会加载库并找到其中的函数，然后为这些函数指针赋值，然后你就可以安心滴调用新版本的OpenGL函数了。当然，如果你在调用glewInit之前调用了glCompileShader等函数，由于这些函数都还是“野指针”的状态，你的程序会获得一个SegmentFault。

GLAD :GL ADdress,从名字看大致可以得知这也是一个获取函数地址的库，实际上，GLAD在功能上和GLEW等价。完成找到地址这一功能的库还有GL3W等。

GLSL ：GL Shading Language，开放图形库着色语言，这是一个C风格编译型的着色器语言，可以用来为OpenGL程序编写着色器，GLSL编写的着色器大致长这个样子：

/*顶点着色器*/
#version 460 core
layout(location = 0) in vec3 pos;
uniform mat4 transform;
void main(){
	gl_Position = transform*vec4(pos,1.0);
}
/*片元着色器*/
#version 460 core
uniform vec3 color;
out vec4 co;
void main(){
	co = vec4(color,1.0) ;
}

着色器大致可以定义为在GPU上运行的程序，借助GPU动辄数千的核心数，着色器程序可以实现真正的并行流水线运行，大大提高渲染速率。如果想进一步了解一下如何编写GLSL着色器，可以LearnOpenGL上看这篇文章，链接：LearnOpenGL。

GLM： GL Math library，是OpenGL中常用的数学库。它可以用来完成矩阵，向量运算和生成一些变换矩阵，如模型矩阵，观察矩阵，投影矩阵（MVP矩阵）等等。使用GLM可以大大地简化一些数学上的操作。

好了，大致就写到这里了。本人也是一个初学者，很多地方还没有搞明白。如果有错误的话，欢迎指正。