创建窗口¶

在我们画出出色的效果之前，首先要做的就是创建一个OpenGL上下文(Context)和一个用于显示的窗口。然而，这些操作在每个系统上都是不一样的，OpenGL有意将这些操作抽象(Abstract)出去。这意味着我们不得不自己处理创建窗口，定义OpenGL上下文以及处理用户输入。

幸运的是，有一些库已经提供了我们所需的功能，其中一部分是特别针对OpenGL的。这些库节省了我们书写操作系统相关代码的时间，提供给我们一个窗口和一个OpenGL上下文用来渲染。最流行的几个库有GLUT，SDL，SFML和GLFW。在教程里我们将使用GLFW。你可以随意选用其他类似的库，大多数库的配置方法和GLFW差不多。

OpenGL并不包含创建窗口和创建OpenGL上下文相关部分

知识点：

什么是GLFW
什么是GLAD
GLFW 创建窗口
加载GLAD
处理输入事件
渲染窗口
进入渲染循环
程序退出正常清理

GLFW¶

GLFW是一个专门针对OpenGL的C语言库，它提供了一些渲染物体所需的最低限度的接口。它允许用户创建OpenGL上下文、定义窗口参数以及处理用户输入，对我们来说这就够了。

本节和下一节的目标是把GLFW环境配好能且能够跑起来，并保证它正确创建了OpenGL上下文并显示出一个简单的窗口来让我们随意使用。这篇教程会一步步教你如何获取、编译、链接GLFW库。

GLAD(GL Loader-Generator)¶

因为OpenGL只是一个标准，具体的实现是由驱动开发商针对特定显卡实现的。OpenGL驱动版本众多，大多数函数的位置无法在编译时候确定下来，需要在运行时候查询，查询方法就是使用GLAD

GLAD的作用是自动生成用于加载和管理OpenGL函数的代码，减少跨平台OpenGL开发过程。

配置GLAD¶

GLAD是一个开源的库，它能解决我们上面提到的那个繁琐的问题。GLAD的配置与大多数的开源库有些许的不同，GLAD使用了一个在线服务。在这里我们能够告诉GLAD需要定义的OpenGL版本，并且根据这个版本加载所有相关的OpenGL函数。

打开GLAD的在线服务，将语言(Language)设置为C/C++，在API选项中，选择3.3以上的OpenGL(gl)版本（我们的教程中将使用3.3版本，但更新的版本也能用）。之后将模式(Profile)设置为Core，并且保证选中了生成加载器(Generate a loader)选项。现在可以先（暂时）忽略扩展(Extensions)中的内容。都选择完之后，点击生成(Generate)按钮来生成库文件。

GLAD现在应该提供给你了一个zip压缩文件，包含两个头文件目录，和一个glad.c文件。将两个头文件目录（glad和KHR）复制到你的Include文件夹中（或者增加一个额外的项目指向这些目录），并添加glad.c文件到你的工程中。

经过前面的这些步骤之后，你就应该可以将以下的指令加到你的文件顶部了：

GLAD 生成网站：https://glad.dav1d.de/

#include <glad/glad.h>

注意：不使用GLAD，则可以通过手动导入函数符号的方式运行

GLFW 窗口¶

GLFW教程：https://www.glfw.org/docs/latest/window.html#window_hints

#include "glad.h"
#include <GLFW/glfw3.h>

int main ()
{
    glfwInit();
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);
    //glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_FORWARD_COMPAT, GL_TRUE);

    return 0;
}

由于本站的教程都是基于OpenGL 3.3版本展开讨论的，所以我们需要告诉GLFW我们要使用的OpenGL版本是3.3，这样GLFW会在创建OpenGL上下文时做出适当的调整。这也可以确保用户在没有适当的OpenGL版本支持的情况下无法运行。我们将主版本号(Major)和次版本号(Minor)都设为3。我们同样明确告诉GLFW我们使用的是核心模式(Core-profile)。明确告诉GLFW我们需要使用核心模式意味着我们只能使用OpenGL功能的一个子集（没有我们已不再需要的向后兼容特性）。如果使用的是Mac OS X系统，你还需要加下面这行代码到你的初始化代码中这些配置才能起作用（将上面的代码解除注释）：

glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_FORWARD_COMPAT, GL_TRUE);

首先，我们在main函数中调用glfwInit函数来初始化GLFW，然后我们可以使用glfwWindowHint函数来配置GLFW。
加载GLAD
设置视口
准备引擎，开始渲染循环
结束后正确释放所有资源——glfwTerminate

显示窗口的完整代码如下：

#include "glad.h"

#include <stdio.h>
#include <GLFW/glfw3.h>


void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height);


int main ()
{
    glfwInit();
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);
    //glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_FORWARD_COMPAT, GL_TRUE);

    // 创建窗口
    // 前两参数分别是窗口 长、宽
    // 第三参数是窗口标题
    GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(800, 600, "LearnOpenGL", NULL, NULL);
    if (window == NULL) {
        printf("Failed to create GLFW window\n");
        glfwTerminate();
        return -1;
    }

    // 通知GLFW将我们的窗口的上下文设置为当前线程的主上下文
    glfwMakeContextCurrent(window);

    // 在使用 OpenGL 函数指针之前，加载 GLAD
    // 我们给GLAD传入了用来加载系统相关的OpenGL函数指针地址的函数。
    // GLFW给我们的是glfwGetProcAddress，它根据我们编译的系统定义了正确的函数。
    if (!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress)) {
        printf("Failed to initialize GLAD\n");
        return -1;
    }

    // 在我们开始渲染之前还有一件重要的事情要做，我们必须告诉OpenGL渲染窗口的尺寸大小，即视口(Viewport)，
    // 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函数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（像素）。
    //
    // 我们实际上也可以将视口的维度设置为比GLFW的维度小，这样子之后所有的OpenGL渲染将会在一个更小的窗口中显示，
    // 这样子的话我们也可以将一些其它元素显示在OpenGL视口之外。
    glViewport(0, 0, 800, 600);

    // 然而，当用户改变窗口的大小的时候，视口也应该被调整。
    // 我们可以对窗口注册一个回调函数(Callback Function)，它会在每次窗口大小被调整的时候被调用。这个回调函数的原型如下：
    // void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height);
    //
    // 这个帧缓冲大小函数需要一个GLFWwindow作为它的第一个参数，以及两个整数表示窗口的新维度。
    // 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。

    // 我们还需要注册这个函数，告诉GLFW我们希望每当窗口调整大小的时候调用这个函数：
    // 当窗口被第一次显示的时候framebuffer_size_callback也会被调用。
    //
    // 我们会在创建窗口之后，渲染循环初始化之前注册这些回调函数。
    glfwSetFramebufferSizeCallback(window, framebuffer_size_callback);

    // 准备你的引擎
    // 我们可不希望只绘制一个图像之后我们的应用程序就立即退出并关闭窗口。
    // 我们希望程序在我们主动关闭它之前不断绘制图像并能够接受用户输入。
    // 因此，我们需要在程序中添加一个while循环，我们可以把它称之为渲染循环(Render Loop)，它能在我们让GLFW退出前一直保持运行。
    // 下面几行的代码就实现了一个简单的渲染循环：
    //
    // 1. 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。
    // 2. 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）。
    // 3. glfwSwapBuffers函数会交换颜色缓冲（它是一个储存着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。
    while (!glfwWindowShouldClose(window)) {
        glfwSwapBuffers(window);
        glfwPollEvents();
    }

    // 最后：
    // 当渲染循环结束后我们需要正确释放/删除之前的分配的所有资源。我们可以在main函数的最后调用glfwTerminate函数来完成。
    glfwTerminate();

    return 0;
}

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

输入¶

我们同样也希望能够在GLFW中实现一些输入控制，这可以通过使用GLFW的几个输入函数来完成。我们将会使用GLFW的glfwGetKey函数，它需要一个窗口以及一个按键作为输入。这个函数将会返回这个按键是否正在被按下。我们将创建一个processInput函数来让所有的输入代码保持整洁。

void processInput(GLFWwindow *window)
{
    if(glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE) == GLFW_PRESS) {
        glfwSetWindowShouldClose(window, true);
    }
}

这里我们检查用户是否按下了返回键(Esc)（如果没有按下，glfwGetKey将会返回GLFW_RELEASE。如果用户的确按下了返回键，我们将通过glfwSetwindowShouldClose使用把WindowShouldClose属性设置为 true的方法关闭GLFW。下一次while循环的条件检测将会失败，程序将会关闭。

我们接下来在渲染循环的每一个迭代中调用processInput：

while (!glfwWindowShouldClose(window))
{
    processInput(window);

    glfwSwapBuffers(window);
    glfwPollEvents();
}

渲染¶

我们要把所有的渲染(Rendering)操作放到渲染循环中，因为我们想让这些渲染指令在每次渲染循环迭代的时候都能被执行。代码将会是这样的：

// 渲染循环
while(!glfwWindowShouldClose(window))
{
    // 输入
    processInput(window);

    // 渲染指令
    ...

    // 检查并调用事件，交换缓冲
    glfwPollEvents();
    glfwSwapBuffers(window);
}

为了测试一切都正常工作，我们使用一个自定义的颜色清空屏幕。在每个新的渲染迭代开始的时候我们总是希望清屏，否则我们仍能看见上一次迭代的渲染结果（这可能是你想要的效果，但通常这不是）。我们可以通过调用glClear函数来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，可能的缓冲位有GL_COLOR_BUFFER_BIT，GL_DEPTH_BUFFER_BIT和GL_STENCIL_BUFFER_BIT。由于现在我们只关心颜色值，所以我们只清空颜色缓冲。

glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

注意，除了glClear之外，我们还调用了glClearColor来设置清空屏幕所用的颜色。当调用glClear函数，清除颜色缓冲之后，整个颜色缓冲都会被填充为glClearColor里所设置的颜色。在这里，我们将屏幕设置为了类似黑板的深蓝绿色。

小结¶

GLFW 负责OpenGL窗口创建和 OpenGL上下文创建
GLAD 负责加载所有相关的 OpenGL 函数