前言
上一篇随笔介绍了我的电脑，同时也介绍了 Ubuntu 20.10 系统的安装和美化。这一篇，我将正式开始 OpenGL 之旅。使用 Ubuntu 来进行开发，不仅仅只是因为我对 Linux 桌面比较熟悉，其实我对 Windows 也很熟悉，主要还是因为在 Linux 系统下搭建 OpenGL 的开发环境确实是太方便了。在 Windows 下开发 OpenGL，每用到一个库，我们都要单独去搜索和下载，然后在 Visual Studio 中进行设置，很繁琐。在 Ubuntu 中，安装这些库，就是一条命令的事，下面详细论述。
搭建 OpenGL 的开发环境
学 OpenGL，C/C++ 应该是首选，所以先安装 C/C++ 的开发环境，无论是选择 GCC，还是选择 CLang，在 Ubuntu 中就是一条命令的事，我这里选 GCC。在 Ubuntu 中，可以直接安装 build-essential，更省事。命令如下：
sudo apt install build-essential
OpenGL 不提供和 GUI 相关的 API，所以 OpenGL 不能处理诸如创建窗口、处理用户的键盘鼠标输入这样的任务。这时，我们需要 GLFW。使用 GLFW 库，我们可以简化搭建 OpenGL 程序框架的任务，同时还可以轻松获得跨平台的功能。安装 GLFW 也是一条命令的事：
sudo apt install libglfw3 libglfw3-dev
除此之外，我们还需要 GLEW。有了GLEW 扩展库，就再也不用为找不到函数的接口而烦恼了，因为GLEW能自动识别平台所支持的全部 OpenGL 高级扩展涵数。安装命令如下：
sudo apt install libglew2.1 libglew-dev
另外，在写 OpenGL 程序的过程中，会经常需要进行向量、矩阵的计算，所以有一个顺手的数学库是很重要的，我这里选择 GLM。安装命令如下：
sudo apt install libglm-dev
学会了 OpenGL 的基本概念后，当然会忍不住想加载个 3D 模型看看效果，这时候，就可以考虑使用 Assimp 库了。安装命令如下：
sudo apt install assimp-utils libassimp5 libassimp-dev
assimp-utils 包提供了一个assimp命令，使用该命令可以显示 Assimp 库支持哪些格式的 3D 模型文件，也可以使用该命令显示 3D 模型文件的详细信息，如下图：
当然，3D 的东西，还是应该用可视化的方式看起来更直观一些。好在，Linux 中可用的 3D 建模动画软件有 Blender。安装起来也只是一条命令的事：
sudo apt install blender
下面，让大家看一下我的老婆，用的就是 Blender：
最简单的 OpenGL 程序框架
下面，开始写我们的第一个 OpenGL 程序，如下：
#include <iostream>
#include <GL/glew.h>
#include <GLFW/glfw3.h>
const int SCR_WIDTH = 1920;
const int SCR_HEIGHT = 1080;
int main(int argc, char** argv){
glfwInit();
GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(SCR_WIDTH, SCR_HEIGHT, "StudyOpenGL", nullptr, nullptr);
if (window == NULL)
{
std::cerr << "Failed to create GLFW window" << std::endl;
glfwTerminate();
return -1;
}
glfwMakeContextCurrent(window);
if(glewInit() != GLEW_OK){
std::cerr << "Failed to initalize GLEW" << std::endl;
return -1;
}
while (!glfwWindowShouldClose(window))
{
glfwSwapBuffers(window);
glfwPollEvents();
}
glfwDestroyWindow(window);
glfwTerminate();
return 0;
}
这段程序比较短，使用任何编辑器如 vim、gedit 等等都可以。当后面程序变长之后，我选择使用 Visual Studio Code。我们将这个文件保存为 FirstStep.cpp。编译执行的命令也很简单：
g++ FirstStep.cpp -o FirstStep -lGL -lGLEW -lglfw
./FirstStep
就可以看到我们的第一个 OpenGL 窗口了，目前，它还只是空洞洞的漆黑一片，如下图：
因为我是 4K 屏，所以即使定义了SCR_WIDTH = 1920和SCR_HEIGHT = 1080，窗口看起来也不是特别大。上面那个程序是纯 C 版的，等程序变大之后，会在 main() 函数之外遗留很多全局的变量和函数，不是那么清爽，所以常规会使用 C++ 封装一下，建立一个 App 类，以后要添加鼠标键盘输入的功能也在这个类里面加，建立新程序时，只需要继承这个类就可以了。App 类的内容如下：
#ifndef __APP_HPP__
#define __APP_HPP__
#include <GL/glew.h>
#include <GLFW/glfw3.h>
#include <iostream>
class App{
private:
const int SCR_WIDTH = 1920;
const int SCR_HEIGHT = 1080;
public:
static App* the_app;
App(){
}
virtual void init(){
}
virtual void display(){
}
virtual void run(App* app){
if(the_app != NULL){ //同一时刻，只能有一个App运行
std::cerr << "The the_app is already run." << std::endl;
return;
}
the_app = app;
glfwInit();
GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(SCR_WIDTH, SCR_HEIGHT, "StudyOpenGL", NULL, NULL);
if (window == NULL)
{
std::cerr << "Failed to create GLFW window" << std::endl;
glfwTerminate();
return;
}
glfwMakeContextCurrent(window);
if(glewInit() != GLEW_OK){
std::cerr << "Failed to initalize GLEW" << std::endl;
return;
}
init(); //用来准备各种数据
while (!glfwWindowShouldClose(window))
{
display(); //这里才是渲染图形的主战场
glfwSwapBuffers(window);
glfwPollEvents();
}
glfwDestroyWindow(window);
glfwTerminate();
return;
}
};
App* App::the_app = NULL;
#define DECLARE_MAIN(a)
int main(int argc, const char ** argv)
{
a *app = new a;
app->run(app);
delete app;
return 0;
}
#endif
把这个文件保存在 include 目录下，命名为 app.hpp，然后，把之前的 FirstStep.cpp 改成如下内容：
#include "../include/app.hpp"
class MyApp : public App {
private:
public:
void init(){
}
void display(){
}
~MyApp(){
}
};
DECLARE_MAIN(MyApp)
编译运行，结果是一样的。以后，只需要把初始化数据的代码放到 init() 方法中，把渲染图形的代码放到 display() 方法中即可。程序运行时，init() 方法只调用一次，而 display() 方法每渲染一帧图像就调用一次。
OK，到这里，我们的环境就搭建好了。在下一篇随笔中，我们争取使用 OpenGL 渲染一点有用的东西。
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该随笔由京山游侠在2021年01月27日发布于博客园，引用请注明出处，转载或出版请联系博主。QQ邮箱：1841079@qq.com