初识 OpenGL

OpenGL 是什么

OpenGL 本身并不是一个 API,它仅仅是一个由 Khronos 组织制定并维护的规范(Specification)。实际的 OpenGL 库的开发者通常是显卡的生产商。

OpenGL 规范

  • 一套 API 函数的声明和行为的描述文档
  • 规定了函数名、参数、返回值、应该实现什么功能
  • 不包含任何可执行代码
  • 由 Khronos Group 维护

OpenGL 库

OpenGL 库由显卡厂商实现,主要包含以下核心能力:

1. 入口点提供

提供 glXGetProcAddress(Linux/Mac)/wglGetProcAddress(Windows) 函数,用于动态获取 OpenGL 函数地址:

cpp 复制代码
// 定义函数原型
typedef void (*GL_GENBUFFERS) (GLsizei, GLuint*);
// 找到正确的函数并赋值给函数指针
GL_GENBUFFERS glGenBuffers  = (GL_GENBUFFERS)wglGetProcAddress("glGenBuffers");
// 函数调用
GLuint buffer;
glGenBuffers(1, &buffer);

基础函数

包含 OpenGL 1.0-1.1 核心函数(如 glClear、glViewport 等),这类函数通常直接暴露在库中,无需动态获取。

早期的 OpenGL 使用立即渲染模式(Immediate mode,也就是固定渲染管线),这个模式下绘制图形很方便,但大多数功能被库隐藏,开发者可控性低。随着需求发展,规范逐渐更灵活,开发者可掌控更多绘图细节。由于立即渲染模式效率过低,从 OpenGL 3.2 开始,规范废弃了该模式,鼓励使用核心模式(Core-profile)开发,该分支完全移除了旧特性。

上下文管理

与窗口系统(如 Windows、X11、macOS 窗口服务)交互,负责创建、管理和销毁 OpenGL 上下文(上下文是 OpenGL 运行的核心环境)。

扩展查询

提供接口查询当前显卡驱动支持的 OpenGL 扩展、版本号、核心特性等,示例函数:glGetString(GL_VERSION)、glGetString(GL_EXTENSIONS)。

OpenGL的一大特性就是对扩展(Extension)的支持,当一个显卡公司提出一个新特性或者渲染上的大优化,通常会以扩展的方式在驱动中实现。如果一个程序在支持这个扩展的显卡上运行,开发者可以使用这个扩展提供的一些更先进更有效的图形功能。通过这种方式,开发者不必等待一个新的OpenGL规范面世,就可以使用这些新的渲染特性了,只需要简单地检查一下显卡是否支持此扩展。通常,当一个扩展非常流行或者非常有用的时候,它将最终成为未来的OpenGL规范的一部分。

Glad

Glad 是什么

Glad 是一个开源的库,它可以简化 OpenGL 加载函数地址的过程。

cpp 复制代码
int gladLoadGLLoader(GLADloadproc load) {
	GLVersion.major = 0; GLVersion.minor = 0;
	glGetString = (PFNGLGETSTRINGPROC)load("glGetString");
	if(glGetString == NULL) return 0;
	if(glGetString(GL_VERSION) == NULL) return 0;
	find_coreGL();
	load_GL_VERSION_1_0(load);
	load_GL_VERSION_1_1(load);
	load_GL_VERSION_1_2(load);
	load_GL_VERSION_1_3(load);
	load_GL_VERSION_1_4(load);
	load_GL_VERSION_1_5(load);
	load_GL_VERSION_2_0(load);
	load_GL_VERSION_2_1(load);
	load_GL_VERSION_3_0(load);
	load_GL_VERSION_3_1(load);
	load_GL_VERSION_3_2(load);
	load_GL_VERSION_3_3(load);

	if (!find_extensionsGL()) return 0;
	return GLVersion.major != 0 || GLVersion.minor != 0;
}
cpp 复制代码
static void load_GL_VERSION_3_3(GLADloadproc load) {
	if(!GLAD_GL_VERSION_3_3) return;
	glad_glBindFragDataLocationIndexed = (PFNGLBINDFRAGDATALOCATIONINDEXEDPROC)load("glBindFragDataLocationIndexed");
	glad_glGetFragDataIndex = (PFNGLGETFRAGDATAINDEXPROC)load("glGetFragDataIndex");
	glad_glGenSamplers = (PFNGLGENSAMPLERSPROC)load("glGenSamplers");
	glad_glDeleteSamplers = (PFNGLDELETESAMPLERSPROC)load("glDeleteSamplers");
	glad_glIsSampler = (PFNGLISSAMPLERPROC)load("glIsSampler");
	glad_glBindSampler = (PFNGLBINDSAMPLERPROC)load("glBindSampler");
	glad_glSamplerParameteri = (PFNGLSAMPLERPARAMETERIPROC)load("glSamplerParameteri");
	glad_glSamplerParameteriv = (PFNGLSAMPLERPARAMETERIVPROC)load("glSamplerParameteriv");
	glad_glSamplerParameterf = (PFNGLSAMPLERPARAMETERFPROC)load("glSamplerParameterf");
	glad_glSamplerParameterfv = (PFNGLSAMPLERPARAMETERFVPROC)load("glSamplerParameterfv");
	glad_glSamplerParameterIiv = (PFNGLSAMPLERPARAMETERIIVPROC)load("glSamplerParameterIiv");
	glad_glSamplerParameterIuiv = (PFNGLSAMPLERPARAMETERIUIVPROC)load("glSamplerParameterIuiv");
	glad_glGetSamplerParameteriv = (PFNGLGETSAMPLERPARAMETERIVPROC)load("glGetSamplerParameteriv");
	glad_glGetSamplerParameterIiv = (PFNGLGETSAMPLERPARAMETERIIVPROC)load("glGetSamplerParameterIiv");
	glad_glGetSamplerParameterfv = (PFNGLGETSAMPLERPARAMETERFVPROC)load("glGetSamplerParameterfv");
	glad_glGetSamplerParameterIuiv = (PFNGLGETSAMPLERPARAMETERIUIVPROC)load("glGetSamplerParameterIuiv");
	glad_glQueryCounter = (PFNGLQUERYCOUNTERPROC)load("glQueryCounter");
	glad_glGetQueryObjecti64v = (PFNGLGETQUERYOBJECTI64VPROC)load("glGetQueryObjecti64v");
	glad_glGetQueryObjectui64v = (PFNGLGETQUERYOBJECTUI64VPROC)load("glGetQueryObjectui64v");
	glad_glVertexAttribDivisor = (PFNGLVERTEXATTRIBDIVISORPROC)load("glVertexAttribDivisor");
	glad_glVertexAttribP1ui = (PFNGLVERTEXATTRIBP1UIPROC)load("glVertexAttribP1ui");
	glad_glVertexAttribP1uiv = (PFNGLVERTEXATTRIBP1UIVPROC)load("glVertexAttribP1uiv");
	glad_glVertexAttribP2ui = (PFNGLVERTEXATTRIBP2UIPROC)load("glVertexAttribP2ui");
	glad_glVertexAttribP2uiv = (PFNGLVERTEXATTRIBP2UIVPROC)load("glVertexAttribP2uiv");
	glad_glVertexAttribP3ui = (PFNGLVERTEXATTRIBP3UIPROC)load("glVertexAttribP3ui");
	glad_glVertexAttribP3uiv = (PFNGLVERTEXATTRIBP3UIVPROC)load("glVertexAttribP3uiv");
	glad_glVertexAttribP4ui = (PFNGLVERTEXATTRIBP4UIPROC)load("glVertexAttribP4ui");
	glad_glVertexAttribP4uiv = (PFNGLVERTEXATTRIBP4UIVPROC)load("glVertexAttribP4uiv");
	glad_glVertexP2ui = (PFNGLVERTEXP2UIPROC)load("glVertexP2ui");
	glad_glVertexP2uiv = (PFNGLVERTEXP2UIVPROC)load("glVertexP2uiv");
	glad_glVertexP3ui = (PFNGLVERTEXP3UIPROC)load("glVertexP3ui");
	glad_glVertexP3uiv = (PFNGLVERTEXP3UIVPROC)load("glVertexP3uiv");
	glad_glVertexP4ui = (PFNGLVERTEXP4UIPROC)load("glVertexP4ui");
	glad_glVertexP4uiv = (PFNGLVERTEXP4UIVPROC)load("glVertexP4uiv");
	glad_glTexCoordP1ui = (PFNGLTEXCOORDP1UIPROC)load("glTexCoordP1ui");
	glad_glTexCoordP1uiv = (PFNGLTEXCOORDP1UIVPROC)load("glTexCoordP1uiv");
	glad_glTexCoordP2ui = (PFNGLTEXCOORDP2UIPROC)load("glTexCoordP2ui");
	glad_glTexCoordP2uiv = (PFNGLTEXCOORDP2UIVPROC)load("glTexCoordP2uiv");
	glad_glTexCoordP3ui = (PFNGLTEXCOORDP3UIPROC)load("glTexCoordP3ui");
	glad_glTexCoordP3uiv = (PFNGLTEXCOORDP3UIVPROC)load("glTexCoordP3uiv");
	glad_glTexCoordP4ui = (PFNGLTEXCOORDP4UIPROC)load("glTexCoordP4ui");
	glad_glTexCoordP4uiv = (PFNGLTEXCOORDP4UIVPROC)load("glTexCoordP4uiv");
	glad_glMultiTexCoordP1ui = (PFNGLMULTITEXCOORDP1UIPROC)load("glMultiTexCoordP1ui");
	glad_glMultiTexCoordP1uiv = (PFNGLMULTITEXCOORDP1UIVPROC)load("glMultiTexCoordP1uiv");
	glad_glMultiTexCoordP2ui = (PFNGLMULTITEXCOORDP2UIPROC)load("glMultiTexCoordP2ui");
	glad_glMultiTexCoordP2uiv = (PFNGLMULTITEXCOORDP2UIVPROC)load("glMultiTexCoordP2uiv");
	glad_glMultiTexCoordP3ui = (PFNGLMULTITEXCOORDP3UIPROC)load("glMultiTexCoordP3ui");
	glad_glMultiTexCoordP3uiv = (PFNGLMULTITEXCOORDP3UIVPROC)load("glMultiTexCoordP3uiv");
	glad_glMultiTexCoordP4ui = (PFNGLMULTITEXCOORDP4UIPROC)load("glMultiTexCoordP4ui");
	glad_glMultiTexCoordP4uiv = (PFNGLMULTITEXCOORDP4UIVPROC)load("glMultiTexCoordP4uiv");
	glad_glNormalP3ui = (PFNGLNORMALP3UIPROC)load("glNormalP3ui");
	glad_glNormalP3uiv = (PFNGLNORMALP3UIVPROC)load("glNormalP3uiv");
	glad_glColorP3ui = (PFNGLCOLORP3UIPROC)load("glColorP3ui");
	glad_glColorP3uiv = (PFNGLCOLORP3UIVPROC)load("glColorP3uiv");
	glad_glColorP4ui = (PFNGLCOLORP4UIPROC)load("glColorP4ui");
	glad_glColorP4uiv = (PFNGLCOLORP4UIVPROC)load("glColorP4uiv");
	glad_glSecondaryColorP3ui = (PFNGLSECONDARYCOLORP3UIPROC)load("glSecondaryColorP3ui");
	glad_glSecondaryColorP3uiv = (PFNGLSECONDARYCOLORP3UIVPROC)load("glSecondaryColorP3uiv");
}

调用时,我们只需要传入加载函数即可。

获取 Glad

Glad 提供了一个在线服务,我们可以在这里获取到 glad 的代码,然后把它加入到我们的项目中。

语言选择 C/C++

Specification 选择 OpenGL。

API gl 选择 3.3 以上的即可,其它的选择 None(默认项)

Profile 选择 Core 核心模式,这个分支的规范完全移除了旧的特性(立即渲染模式)。

扩展暂时不需要选择,然后我们点击 GENERATE,glad 会提供一个 zip 压缩包,包含两个头文件目录,和一个glad.c文件。将其加入到我们的项目中即可。

Glew

Glew 也是一个用来加载 OpenGL 函数的库,这里不过多介绍。

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