OpenGL学习（二）——GLFW

参考资料：

• 【双语】【TheCherno】OpenGL_哔哩哔哩_bilibili
• [LearnOpenGL CN (learnopengl-cn.github.io)](https://learnopengl-cn.github.io/01 Getting started/02 Creating a window/)
• LearnOpenGL 示例环境搭建 - 知乎 (zhihu.com)

创建窗口

[你好，窗口 - LearnOpenGL CN (learnopengl-cn.github.io)](https://learnopengl-cn.github.io/01 Getting started/03 Hello Window/)

窗口对象

GLFWwindow对象封装了窗口和上下文。它们是用glfwCreatewindow创建的，用glfwDestroyWindow或者glfwTerminate销毁。

窗口创建

窗口及其OpenGL上下文是用glfwCreateWindow函数创建的，它返回创建的窗口对象的句柄。

例如，创建一个窗口模式（windowed mode）下640*480的窗口，执行以下代码：

GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(640, 480,  “My Title”, NULL, NuLL);

如果窗口创建失败，将返回NULL。

全屏窗口覆盖显示器的整个显示区域，没有边框或装饰。要创建全屏窗口（Full screen windows），执行以下代码：

GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(640, 480, "My Title", glfwGetPrimaryMonitor(), NULL);

使用glfwSetWindowMonitor函数设置显示器可以使窗口模式变为全屏显示，取消设置的话可以使全屏显示转换为窗口显示。

窗口销毁

当不再需要一个窗口时，用glfwDestroyWindow销毁该窗口。

glfwDestroyWindow(window);

在销毁窗口之前，所有的回调函数都被移除，因此不会再为该窗口传递任何事件。当调用glfwTerminate时，所有剩余的窗口也被销毁。

窗口Hint

创建窗口和上下文之前，可以设置许多Hint。有些影响窗口本身，有些影响帧缓冲区或上下文。：

• glfwWindowHint()：单独设置整数值提示。

• glfwWindowHintString()：单独设置字符串值提示。

• glfwDefaultWindowHints()：一次将所有提示重置为默认值。

这些提示分为窗口相关提示（Window related hints），帧缓冲区相关提示（Framebuffer related hints），显示器相关提示（Framebuffer related hints），以及上下文相关提示（Context related hints）。

实例化GLFW窗口

了解了一些基本的GLFW的窗口相关功能之后，就可以开始创建GLFW窗口了。

#include <glad/glad.h>//GLAD头文件包含了OpenGL头文件，所以在使用其它依赖于OpenGL的头文件之前要先包含GLAD
#include <GLFW/glfw3.h>
int main()
{
    glfwInit();//初始化GLFW
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);//主版本号，当API以不兼容的方式更改时，该值会增加。
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);//次版本号，当特性被添加到API中时，它会增加，但是它保持向后兼容。
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);//使用核心模式
    return 0;
}

glfwInit()与glfwTerminate()

• glfwInit()：必须先初始化GLFW。并且在应用程序退出之前调用glfwTerminate()。

• glfwTerminate()：释放分配的资源。调用此函数后，必须再次成功调用glfwInit()，才能使用GLFW函数。

glfwCreateWindow函数

该函数创建一个窗口及其相关的OpenGL或OpenGL ES上下文，完整函数名如下：

GLFWwindow * glfwCreateWindow	(int 	width, //以屏幕坐标表示的窗口的期望宽度,必须大于零。
                                 int 	height, //以屏幕坐标表示的窗口期望高度，必须大于零。  
                                 const char * 	title,//窗口标题。
                                 GLFWmonitor * 	monitor,//用于全屏模式的monitor，对于窗口模式为NULL。
                                 GLFWwindow * 	share //要与其共享资源的上下文的窗口，值为NULL表示不共享资源。
                                 )	

了解了上面几个基础函数之后，我们开始创建一个窗口对象，这个窗口对象存放了所有和窗口相关的数据。

GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(800, 600, "LearnOpenGL", NULL, NULL);//窗口的宽，高，名称，...,...
if (window == NULL)
{
    std::cout << "Failed to create GLFW window" << std::endl;
    glfwTerminate();
    return -1;
}
glfwMakeContextCurrent(window);

初始化GLAD

GLAD是用来管理OpenGL的函数指针的，所以我们先需要初始化GLAD，再调用OpenGL的函数。

//给GLAD传入了用来加载系统相关的OpenGL函数指针地址的函数。
if (!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress))
{
    std::cout << "Failed to initialize GLAD" << std::endl;
    return -1;
}

视口(Viewport)

设置视口，来规定OpenGL渲染窗口的尺寸大小，这样OpenGL才只能知道怎样根据窗口大小显示数据和坐标。

我们可以通过调用glViewport函数来设置窗口的维度(Dimension)：

glViewport(0, 0, 800, 600);//前两个参数控制窗口左下角的位置，第三个和第四个参数控制渲染窗口的宽度和高度。

OpenGL幕后使用glViewport中定义的位置和宽高进行2D坐标的转换，将OpenGL中的位置坐标转换为你的屏幕坐标。处理过的OpenGL坐标范围只为-1到1。

例如，OpenGL中的坐标(-0.5, 0.5)可能最终被映射为屏幕中的坐标(200,450)。因此我们事实上将(-1到1)范围内的坐标映射到(0, 800)和(0, 600)。

添加事件回调

需要在创建窗口之后，渲染循环初始化之前注册事件回调函数。

窗口大小回调

void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height)
{
    glViewport(0, 0, width, height);
}

每当窗口改变大小，GLFW会调用这个函数并填充相应的参数供你处理。

键盘输入回调

使用glfwGetKey函数实现输入控制，会返回这个按键是否正在被按下。

void processInput(GLFWwindow *window){    
 if(glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE) == GLFW_PRESS)        
 glfwSetWindowShouldClose(window, true); //按下ESC，关闭GLFW
}

渲染循环(Render Loop)

在我们让GLFW退出前一直保持运行，从而不断绘制图像并接受用户输入。

while (!glfwWindowShouldClose(window))//glfwWindowShouldClose函数在每次循环开始前检查一次GLFW是否被要求退出，如果是的话该函数返回true，渲染循环结束。
{
    processInput(window);//循环每次迭代时调用该函数，检测用户是否输入ESC键
    //渲染指令
    glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);//清除颜色设置为X色
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);//清屏动作
    //检查并调用事件，交换缓冲
    glfwSwapBuffers(window);//glfwSwapBuffers函数会交换颜色缓冲（储存着GLFW窗口每一个像素颜色值的大缓冲），它在这一迭代中被用来绘制，并且将会作为输出显示在屏幕上。
    glfwPollEvents();//glfwPollEvents函数检查是否触发事件（比如键盘输入、鼠标移动）、更新窗口状态，并调用对应地回调函数（可以通过回调方法手动设置）
}

• glfwWindowShouldClose函数在我们每次循环的开始前检查一次GLFW是否被要求退出，如果是的话该函数返回true然后渲染循环便结束了，之后为我们就可以关闭应用程序了。
• glfwPollEvents函数检查有没有触发什么事件（比如键盘输入、鼠标移动等）、更新窗口状态，并调用对应的回调函数（可以通过回调方法手动设置）。
• glfwSwapBuffers函数会交换缓冲（它是一个储存着GLFW窗口每一个像素颜色值的大缓冲），即实现双缓冲的翻页

清屏

每轮渲染开始时都应该清屏，这样就能去掉上一次的渲染结果。

glClear函数：清空屏幕的颜色缓冲，它接受一个缓冲位(Buffer Bit)来指定要清空的缓冲：

• GL_COLOR_BUFFER_BIT

• GL_DEPTH_BUFFER_BIT

• GL_STENCIL_BUFFER_BIT

glClearColor函数：设置用于清屏的颜色，即用这个颜色来涂满屏幕，不设置的话就是用黑色清屏，清完屏幕就得到一片全黑。

可以发现，glClearColor函数是一个状态设置函数，而glClear函数则是一个状态使用的函数