【OpenGL学习】（一）创建窗口

news2025/5/20 19:57:49

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【OpenGL学习】（一）创建窗口

【OpenGL学习】（一）创建窗口

GLFW

OpenGL 本身只是一套图形渲染 API，不提供窗口创建、上下文管理或输入处理的功能。
GLFW 是一个支持创建窗口、处理键盘鼠标输入和管理 OpenGL 上下文的跨平台库。因此，可以将OpenGL 和GLFW结合使用。

注：除了 GLFW，OpenGL 也可以与其他 GUI 框架如 Qt、MFC、SDL 等结合使用，实现更复杂或平台特定的图形界面程序。

GLAD

OpenGL 是一个跨平台的图形 API，其函数并非直接由操作系统或编译器提供，而是通过显卡驱动动态加载。这些函数的地址需要你在程序运行时手动获取，例如：

// 定义一个函数指针类型 GLGENBUFFERSPROC，用于指向 glGenBuffers 函数。
typedef void (*GLGENBUFFERSPROC)(GLsizei, GLuint*);
// 使用 wglGetProcAddress 函数动态加载 OpenGL 的 glGenBuffers 函数。
GLGENBUFFERSPROC glGenBuffers = (GLGENBUFFERSPROC)wglGetProcAddress("glGenBuffers");

每一个函数你都得这么写，非常繁琐。

GLAD是一个OpenGL函数加载库，可以自动加载与指定OpenGL版本相关的所有函数指针，避免了繁琐的手动获取，让我们可以像普通函数一样直接调用它们。

示例：创建窗口

#include <glad/glad.h>  // 用于加载 OpenGL 函数指针
#include <GLFW/glfw3.h> // 用于创建窗口和处理用户输入
#include <iostream>

// 函数声明：窗口大小变化回调函数
void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height);
// 函数声明：处理输入
void processInput(GLFWwindow* window);

// 设置窗口宽高
const unsigned int SCR_WIDTH = 800;
const unsigned int SCR_HEIGHT = 600;

int main()
{
    // 初始化 GLFW 库，并配置 OpenGL 版本
    glfwInit(); // 初始化 GLFW
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);  // 要 OpenGL 3.x
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);  // 精确到 3.3 版本
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE); // 使用现代核心功能，不兼容旧版

#ifdef __APPLE__
    // 兼容 Mac OS 系统
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_FORWARD_COMPAT, GL_TRUE);
#endif

    // 创建 GLFW 窗口对象
    GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(SCR_WIDTH, SCR_HEIGHT, "LearnOpenGL", NULL, NULL);
    if (window == NULL) // 创建失败则输出错误信息并终止程序
    {
        std::cout << "Failed to create GLFW window" << std::endl;
        glfwTerminate();
        return -1;
    }
    glfwMakeContextCurrent(window); // 将当前上下文设置为刚创建的窗口
    glfwSetFramebufferSizeCallback(window, framebuffer_size_callback); // 注册窗口尺寸改变的回调函数，告诉GLFW当窗口调整大小的时调用这个函数

    // 初始化 GLAD，加载所有 OpenGL 函数指针
    if (!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress))
    {
        std::cout << "Failed to initialize GLAD" << std::endl;
        return -1;
    }

    // 渲染循环
    while (!glfwWindowShouldClose(window)) // 如果窗口没有被关闭
    {
        // 处理输入
        processInput(window);

        // 设置清屏颜色（RGBA格式，红、绿、蓝、透明度），用于清除颜色缓冲区
        glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
        // 清除颜色缓冲区，使用上面设置的清屏颜色
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

        glfwSwapBuffers(window); // 交换颜色缓冲区：把画好的图像展示到屏幕上
        glfwPollEvents();  // 从操作系统获取事件（键盘、鼠标、窗口变化等），并更新 GLFW 内部状态，或者触发用户注册的回调函数。
    }

    // 释放资源并退出
    glfwTerminate();
    return 0;
}

// 处理输入
void processInput(GLFWwindow* window)
{
    // 当按下 ESC 键时关闭窗口
    if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE) == GLFW_PRESS)
        glfwSetWindowShouldClose(window, true); // 设置窗口应关闭标志
}

// 窗口尺寸改变时调用的回调函数
void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height)
{
    // 设置视口大小，使其匹配新窗口尺寸
    // 注意：在高 DPI 显示屏上，实际像素尺寸可能比指定尺寸更大
    glViewport(0, 0, width, height);
}

颜色缓冲区

颜色缓冲区是帧缓冲区（Frame Buffer）的一部分，它保存了当前窗口中每一个像素的颜色值。

当你在屏幕上绘制图形时，你的所有绘制操作（画三角形、贴纹理、光照等）其实都是先写入颜色缓冲区，最后才一次性展示在屏幕上。

OpenGL 中的默认帧缓冲区包括：

缓冲区	作用
颜色缓冲区（Color Buffer）	存储每个像素的颜色值（RGB 或 RGBA）。
深度缓冲区（Depth Buffer）	存储每个像素的深度值（Z 值），用于深度测试。
模板缓冲区（Stencil Buffer）	用于进行复杂的遮罩、裁剪操作。

OpenGL 默认使用双缓冲机制（Double Buffering），也就是有两个颜色缓冲区：

缓冲区	用途
前缓冲区（Front Buffer）	当前正在显示在屏幕上的图像
后缓冲区（Back Buffer）	当前正在绘制的图像内容（你所有的渲染操作都写在这里）

渲染流程大致如下：

你通过 OpenGL API 画东西 → 写入后缓冲区。
绘制完成后，调用 glfwSwapBuffers(window); → 前后缓冲区交换。
后缓冲区的图像变成可见，前缓冲区变成新的绘制目标。

这样就可以避免画面撕裂或闪烁，保证画面平滑流畅。

processInput()和glfwPollEvents()的关系

	`glfwPollEvents()`	`processInput()`
谁写的	GLFW 提供的函数	你自己写的函数
属于哪一层	系统层（事件驱动层）	应用层（行为控制层）
作用	从操作系统获取输入事件（键盘、鼠标、窗口）并更新内部状态	基于 GLFW 状态判断执行逻辑，比如关闭窗口、移动物体
必须调用吗	是的，否则无法接收到新输入	可选，但你不写就不会响应用户行为
通常调用顺序	一般在主循环每帧末尾调用	一般在主循环每帧开始调用
是否处理输入行为	不处理输入逻辑，只更新状态	你写的行为处理代码（比如 ESC 退出）就在这里