【OpenGL基础篇】——使用面向对象方法封装OpenGL函数（一）
OpenGL是一个开源的图形库，既可开发二维图形软件，也可开发三维图形软件。许多知名应用就是基于OpenGL开发出来，如著名的Artoolkit和Unity3D。
GLUT是代表OpenGL应用工具包，英文全称为OpenGL Utility Toolkit，是一个和窗口系统无关的软件包，它由Mark Kilgard在SGI时写的。作为AUX库的功能更强大的替代品，用于隐藏不同窗口系统API的复杂性。（百度百科）
因为OpenGL的API是底层图形库API，使用起来还是有些复杂，所以，我打算使用面向对象的方法将OpenGL和GLUT库的函数封装成一个图形类库，顺便学习一下计算机图形学（这学期的课）的基础知识以及面向对象的编程方法。懂了这些底层的东西，对理解Unity3D这样的游戏引擎也有好处。
使用的是GLUT，所以只实现了一些简单的功能，以后慢慢扩展，这只是（一）。
虽然是使用C++来编写类库，但还是融入了一点Java的东西，比如，类库中的所有类都是Object的子类（用于实现多态）。
下面是Object类：
/*******************************************************************
*文件名：Object.h
*功能：声明Object类，此类是GL类库里所有类的父类（即Java中的那个Object）
********************************************************************/
#ifndef _OBJECT_H_
#define _OBJECT_H_
#include <string>
using std::string;
#include <iostream>
using std::cout;
using std::cin;
using std::endl;
/*类声明*/
class Object
{
public:
//默认构造函数
Object() {
className = "Object";
}
//返回类名
virtual string toString(){
return this->className;
}
//显示界面
virtual void show() {
//虚函数，留待继承，以实现多态
}
//创造对象
virtual void create(){
}
//删除对象
virtual void destory() {
}
protected:
string className; //类名
};
#endif
/**********************************************************
*文件名：Window.h
*功能：封装了窗口操作的Window类
***********************************************************/
#ifndef _WINDOW_H_
#define _WINDOW_H_
#include "Object.h"
#include "OpenGL\glut.h"
#include <vector>
using std::vector;
class Window : protected Object {
public:
//默认构造函数
Window();
//输入窗口名的构造函数
Window(string title);
//同时设置窗口名称、位置和大小的构造函数
Window(string title, int x, int y, int width, int height);
//显示界面
void show();
//创建窗口
void create();
//添加组件，在窗口显示时会依次在窗口里显示出来
void add(Object* object);
//删除对象
void destory();
private:
string title; //窗口标题
int xPosition, yPosition; //窗口坐标
int width, height; //窗口大小
vector<Object*> objectVector;
//初始化函数
void init(){
this->setTitle(string("未命名窗口"));
int x = 100, y = 100, width = 800, height = 600;
this->setPostion(x, y);
this->setWidthAndHeight(width, height);
this->className = "Window";
this->isCreated = false;
}
public:
//设置窗口标题
void setTitle(string t);
//获取窗口标题
string getTitle();
int getWidth(){
return this->width;
}
int getHeight() {
return this->height;
}
//设置窗口位置
void setPostion(int x, int y);
//设置窗口大小
void setWidthAndHeight(int width, int height);
//判断窗口是否被创建
bool isCreated;
//对象名
string toString() {
return this->className;
}
private:
//绘制界面
void Paint(void);
};
#endif
下面是实现的Cpp文件：
#include "Window.h"
Window::Window(){
}
Window::Window(string t){
this->init();
this->setTitle(t);
}
Window::Window(string t , int x, int y, int width, int height){
this->init();
this->setTitle(t);
this->setPostion(x, y);
this->setWidthAndHeight(width, height);
}
void Window::setTitle(string t) {
this->title = t;
}
void Window::setPostion(int x, int y) {
this->xPosition = x;
this->yPosition = y;
}
void Window::setWidthAndHeight(int w, int h) {
this->width = w;
this->height = h;
}
void Window::create() {
glutInitWindowPosition(this->xPosition, this->yPosition); //设置窗口位置
glutInitWindowSize(this->width, this->height); //设置窗口大小
glutCreateWindow(this->title.c_str());//创建一个名为title的窗口
this->isCreated = true;
gluOrtho2D(0.0, (double)this->getWidth(),
<span style="white-space:pre"> </span>(double)this->getHeight(), 0.0); //正交的投影矩阵,坐标以左上角为原点
}
void Window::Paint(void)
{
int size = this->objectVector.size();
for (int i = 0; i < size; i++)
{
objectVector.at(i)->show();
}
}
void Window::show() {
this->Paint();
}
//添加组件，在窗口显示时会依次在窗口里显示出来
void Window::add(Object* object){
objectVector.push_back(object);
}
void Window::destory() {
int size = this->objectVector.size();
for (int i = 0; i < size; i++)
{
cout << "destory:" + objectVector.at(i)->toString() << endl;
delete objectVector.at(i);
}
cout << "destory:" + this->toString() << endl;
}
然后是一个颜色 Color类，暂时只支持RGB模式，从现在起，我会尽量把声明和定义都写在一个文件里，就像Java那样。
/**************************************************
文件名：Color.h
功能：颜色类，用于指定颜色
***************************************************/
#ifndef _COLOR_H_
#define _COLOR_H_
#include "Object.h"
class Color : protected Object {
public:
Color(){
Color(0, 0, 0);
this->className = "Color";
}
Color(int r, int g, int b) {
this->R = (double)r / 255;
this->G = (double)g / 255;
this->B = (double)b / 255;
}
public:
double R, G, B;
};
#endif
接下来就是绘图里面最重要的了—— Point，有了点，才能有一切
/**********************************************************
文件名：Point.h
功能：实现屏幕上的坐标点
***********************************************************/
#ifndef _POINT_H
#define _POINT_H
#include "Object.h"
#include "Color.h"
#include "OpenGL\glut.h"
class Point : protected Object {
public:
Point() {
setPoint(0, 0, Color(0, 0, 0));
this->className = "Point";
}
Point(int x, int y) {
setPoint(x, y, Color(0, 0, 0));
}
Point(int x, int y , Color color) {
setPoint(x, y, color);
}
void setPoint(int x, int y){
setPoint(x, y, Color(0, 0, 0));
}
void setPoint(int x, int y,Color color){
this->X = x;
this->Y = y;
this->color = color;
}
void show() {
glColor3d(color.R, color.G, color.B);
glBegin(GL_POINTS);
glVertex2i(this->X, this->Y);
glEnd();
}
public:
int X;
int Y;
Color color;
};
#endif
/*********************************************************
*文件名：Application.h
*功能：用于创建应用程序
**********************************************************/
#ifndef _APPLICATION_H_
#define _APPLICATION_H_
#include "Object.h"
#include "OpenGL\glut.h"
#include "Window.h"
#include <vector>
using std::vector;
class Application : protected Object {
public:
Application(){
className = "Application";
}
~Application(){
destory();
}
static vector<Window> windowVector; //窗口的静态线性表
//初始化GLUT
static void init(int argc, char *argv[]){
glutInit(&argc, argv);
//设置显示模式
glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_SINGLE);
}
//添加组件
static bool add(Window object) {
if (object.isCreated) {
windowVector.push_back(object);
return true;
}
return false;
}
void show(){
if (windowVector.size() > 0) {
glutDisplayFunc(&Paint);
//进入显示循环（无此句则程序执行结束）
glutMainLoop();
}
Paint();
}
void destory() {
for (int i = 0; i < windowVector.size(); i++) {
windowVector[i].destory();
}
cout << "destory:" + this->toString()<<endl;
}
private:
static void Paint(){
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); //清除窗口屏幕
for (int i = 0; i < windowVector.size(); i++) {
windowVector[i].show();
}
glFlush();//刷新绘图命令
}
};
vector<Window> Application::windowVector;
#endif
下面是一个测试文件，只画了一条紫色虚线：
#include "Window.h"
#include "Color.h"
#include "Point.h"
#include "Application.h"
//隐藏控制台窗口
#pragma comment(linker, "/subsystem:\"windows\" /entry:\"mainCRTStartup\"")
int main(int argc ,char* argv[]) {
int w = 400, h = 300;
Window window(string("Hello"), 100, 100, w, h);
window.create();
Point* p;
for (int i = 0; i < 70; i++) {
p = new Point(200,10+4*i,Color(255,0,255));
window.add((Object*)p);
}
Application* app = new Application();
app->init(argc, argv);
app->add(window);
app->show();
delete app;
return 0;
}
出来的效果如下图：
黑色的屏幕中间有一条紫色的虚线。
今天的代码漏了很多重要的东西，比如窗口背景颜色的设定等，以后随着学习的慢慢深入，会一一添加。