LearnGL - 01 - CreateWindow

LearnGL - 学习笔记目录

本人才疏学浅，如有什么错误，望不吝指出。

学习资料参考了：LearnOpenGL.CN，这也是我目前觉得最好的资料，而且这个有中文翻译的版本。

OpenGL的学习资料所搜看过一些，要么是收费，要么是教程质量没那么好。 （在线资料收费就不太应该，完全是阻碍知识传播，你编辑好发布成书籍拿去卖都还好，大家都愿意的）

学习目的：

• 工作需要，之前面试有也考量的点；
• 顺便看看OpenGL的一些简单使用；

我之前自学图形学是在去年2019.5月初，买了一本《Unity Shader 入门精要》，学了大概一半的时候。觉得对图形学相见恨晚，感觉之前学的都是渣渣。

激动之下我就停下来，为了验证知识点的正确性，巩固图形基础知识的理解，我就用C#写了个：软渲染器。（确实收获很大，先是写了一个：用C# Bitmap作为画布写个3D软渲染器，后面再写了一个精简便于理解的：C# 实现精简版的栅格化渲染器）

《Unity Shader 入门精要》这本书感觉写的真心好，表达能力非常棒。 由于作者考虑书是面向入门、初学者级别的，在每个知识点都讲得循序渐进，考虑的非常细致，对入门读者知识的消化好很多。

后面在看完此书后，由于其他事情的原因，在2019.9~2020.2中旬都没有学习图形这块资料。

2020.2中旬由于国内新冠病毒爆发，就待在家一直学习图形方面的内容；到2020.5初，又中断了图形方面的学习，停下来复习回C/C++，或是学习一些规划中未来需要用到的非图形的内容，图形学方面的内容断断续续地学习。

所以我之前学习图形学是直接跳过OpenGL或是DirectX的。

现在需要学习OpenGL，然后大量资料的代码、工程都是C/C++、VS的。所以我决定还是复习会C/C++。

因为复习了C/C++，我又去学习了解了：CMake、汇编（只是了解，没系统学）、和栈帧功能。

当时感觉还不满足，所以我又去买了《程序员的自我修养》- 俞甲子、石凡、潘爱民著的。 （此书我断断续续读了好几天，接触了之前没了解的内容，还是收获不断的）

顺便说说： 图形学 的内容是 不会过时 的，因为用计算机模拟不了另一个完整的虚拟世界，完整的模拟这个现实世界的内容，与重新创建一个真实的世界没有什么区别，可想而知难度有多大，能做出来，你就是神 一样的存在，所以需要用取巧的、看起来像的方法来快速的替代显示。

可以看出：图形学中，不需要是否与现实生活中的物理、原理一致，只要最终肉眼看起来效果像是对的，那么就是对的。

除非说，我们用另一种方式来替代图形学，让人可以不用肉眼看都可以知道图像信息 ---- 脑电波的生物电信号控制。

那个时候就不叫图形学了，应该叫：人类脑电波生物电信号学科。

因为我们用肉眼 看（眼球接收了光子信息） 到的光子转为生物电信号，再通过神经传到了大脑，大脑根据每个 传感器 的位置接收的信号转换为一幅 图像。

所以，如果我们只要实现一个设备，此传感器设备可替代眼球接收光子信息，并编码为脑电波生物电信号，并连接到大脑，将生物电信号传到大脑。那么这个设备即可替代眼睛。 （想象一下，如果还可以将：人类的七情六欲、各种感官的生物电信号模拟后都编码传到大脑，那就和：《黑客帝国》、《刀剑神域》里的世界一样了，但这是非常危险的，因为控制不好，或是可以控制到某种程度的时候，即可以控制一个人的脑死亡）

那么就不废话了，开始记录学习OpenGL的笔记吧。（没什么技术含量，都是搬运内容）

下面是在Window上使用VS2019构建GLFW的静态库提供给自己的OpenGL工程使用引发的一系列步骤，笔记尽量详细，详细到小白都可看懂。

GLFW

GLFW是国外的一个开源项目，它提供了OpenGL窗体交互封装。 对于学习OpenGL的同学，就不需要过多学习操作系统如何构架窗体的内容了。

GLFW 官网：https://www.glfw.org/

进去官网后点击：Download就好，提供了源码与预编译好的二进制文件。

但这里建议选择源码的，因为作为一个库项目，不同的操作系统，不同的编译器出来的预编译库文件，都会不兼容。

所以下载源码包：Source Package 就好，或是点击GitHub下载提供的仓库。

下载好的GLFW我们最终需要的是：

• include 目录 里的头文件
• 编译出来的 glfw3.lib静态库文件。

后面会详细讲到怎么用。

CMake

之前查阅了一些关于CMake的资料，了解了为何会有这个CMake的存在。然后看了一下相关资料（下面的资料）

CMake 入门学习：

• CMake.org
  • CMake Download
  • Installing CMake
  • Reference Documentation
• CMake 入门实战
  • cmake-demo
• Makefile经典教程(掌握这些足够)
• 跟我一起写 Makefile（一）
• CMake入门实践(一) 什么是cmake
  • CMake入门实践(二) 多文件构建
  • CMake入门实践(三) ：复杂的HelloWorld项目
  • git - Learning CMake
• CMake是什么？有什么用？

发现CMake学习成本不低，但如果要制作一些跨平台工程的话，学习它还是很有必要的。

但是，这里我就不深入学习了，了解最简单的使用就好了。

好在：GLFW GitHub上的工程里也提供 CMake的相关构建资料。 在下载好的GLFW，解压打开，你会开到有个：CMakeList.txt

此文件正式CMake需要构建工程用的。

首先得去下载CMake，我这里用的是Window版的。

所以我就直接下载Windows 64位安装包的

为了简单起见，使用CMake GUI（也有Command Line的）。

启动后界面长这样：

只需要关注：Where is source Code与：Where to build the binaries即可。

• Where is source Code ： 是源码目标，准确的说是：带有CMakeList.txt 的源码目录。
• Where to build the binaries ： CMake 会将构建出来的工程导出到 “Where to build the binaries” 对应所在的目标。

为了GLFW GitHub工程保持原有干净。

所以新建一个 build 目录，专门存放导出来的工程内容。

设置好两个目录。

点击“Configure”按钮。

第一次点击，会弹出一个向导界面

Visual Studio 选择2019（这里按自己需要选择）。 下面列出所有的CMake 3.17.2 可以生成的Project类型有：

然后VS工程构建平台选择：Win32 即可。 选择好 Win32 后，点击“Finish”按钮后会看到下面的CMake的检测日志信息。

这时在点击 “Generate” 按钮。 没什么意外的话，就可以看到：Generating done 的日志提示。

此时，意味着VS2019的GLFW源码工程构建好了，并导出到刚刚上面设置的build目录了。

build目录下的内容如下： xxx.sln 看着眼熟，就是VS的解决方案文件。

Building GLFW

有了GLFW的VS解决方案，接着就是打开构建好工程，得到.lib静态链接库就完事了。

鼠标右键 GLFW.sln->打开方式->Microsoft Visual Studio 2019（这里选择你刚刚CMake选择的构建版本）

打开解决方案后，再解决方案鼠标右键->生成解决方案

查看glfw构建的目录

这样后续我们的OpenGL学习工程上就可以链接此静态库文件了。（上面我导出的是Debug版本的，你也可以到处Release的）

此外，GLFW解决方案中提供了多个测试用例（Examples、Tests）项目，方便使用者更快了解如何使用。

每个测试用例都可以“设置为启动项”后，再运行即可查看效果。

如果你查看了官方的GLFW开源项目的 测试用例的源码，你会看到到处都有#include 之类的包含处理（注意：GLFW设置了 系统包含文件的目录 添加了 glad 的，所以使用的是尖括号，后面我自己的OpenGL学习工程将glad放在的是 用户附加包含目录，所以使用的是""双引号来包含，如：#include"glad/gl.h"）。

GLAD

上面#include 有提到GLAD，GLAD的简介：GL/GLES/EGL/GLX/WGL Loader-Generator based on the official specs.

就是提供了对GL/GLES/EGL/GLX/WGL的官方规范的函数装载，与枚举的声明头文件。

它就是提供了一个对C语言的OpenGL库的函数原型对外的声明。除了函数原型声明，还有大量的OpenGL状态值（枚举值）的定义。

这样就不用我们手动的一个一个对C语言编写的OpenGL库来装载函数了。

GLAD的GitHub仓库，它是一个Web服务，提供了Web HMTL界面供用户选择需要的，界面如下：

需要的选项：

• Language : C/C++
• Specification : OpenGL
• API : gl : version 4.5（这里之所以选择 4.5，是因为我的计算机目前最高支持 4.5，其实可以更新到4.6，但是没有必要，因为手头上学习资料只有 4.5 的，我之前选择 4.6 的有些API都删减了，如：glCreateVertexArray在4.5是有的，在4.6就没有了，如果你想与References 问题提到的版本来学习就选择：3.3版。后面我在查阅文档时，发现其他版本的 OpenGL 是有 matrix state 的管理接口的，当是选了 4.5 就没了？其实不是，而是下面的 Profile 决定的）
• Profile : Core（如果选择 Core 核心的 Profile 那么有些为了兼容前面版本的 OpenGL 接口都会不存在，所以没什么意外，还是使用 Compatibility 兼容模式的 Profile 吧）
• Options : Generate a loader

确定好选项后，点击“GENERATE” 按钮

点击下载：glad.zip 可以看到glad.zip内文件结构如下：

glad.zip
	|
	+--->include
	|	|
	|	+--->glad
	|	|		|
	|	|		+--->glad.h
	|	+--->KHR
	|			|
	|			+--->khrplatform.h
	|		
	+--->src
		|
		+--->glad.c

可以看到有两个目录：

• include : C++项目中需要包含的头文件
• src : 项目中需要引用的源文件

OK，到了这里，我们已经有：

• GLFW 提供了OpenGL需要的窗体交互功能和include头文件接口声明（前面有提到）。并且我们已经生成了glfw3.lib库文件。
• GLAD 提供了对C语言编写的OpenGL库的各个函数原型定义、装载，还有OpenGL的各个状态值（枚举值的）定义。

那么接下来就可以为我们的项目可用了。

如果细心的同学，可能会发现，GLAD开源项目中使用的GLFW库的API，或是GLFW开源项目中使用的GLAD库的API，都与你下载的不一样，那是因为版本问题。而我的GLAD，GLFW开源库都可能与References中的教程不同，部分API需要自己调整一下就好了。

GLAD 2

上面使用的GLAD 1 版本的内容。

现在有GLAD 2的，也有在线 GLAD 2 BETA WEB 版的。

这个 GLAD 2我是在下载了 glfw 3.3.2 版本的源码版后，看到的 glad的头文件有描述，也有URL，才发现的。

Using GLFW、GLAD

接着我们用VS2019来创建自己的OpenGL 学习用的解决方案：

• 项目类型：Console控制台的空项目
• 解决方案 名称：LearnGL
• 第一个项目：01_CreateWindow
• 后下面项目：nn_xxxxxx的方式命名即可，nn是项目序号，xxxxxx是项目功能名称

创建好空项目后

我们在 LearnGL 同级目录创建一个“Dependencies”目录，就是依赖文件的文件夹。

Dependencies 放三个子目录：

• Include : 包含的头文件
• Lib : 静态库文件
• Src : c/c++源文件

OK，现在的文件结构是这样子的

OpenGL_Studies
	|
   	+--->Dependencies
   	|		|
   	|		+--->Include // include 内的复制在这里
   	|		+--->Lib
   	|		+--->Src
   	+--->LearnGL

将之前的下载的GLFW的include都复制到Dependencies

// glfw-3.3.2 文件夹
glfw-3.3.2
	|
	+--->include
			|
			+--->GLFW // 将次文件夹复制到上面的Dependecies/Include下
					|
					+--->glfw3.h
					+--->glfw3native.h

复制到Dependencies

OpenGL_Studies
	|
   	+--->Dependencies
   	|		|
   	|		+--->Include
	|		|	|
	|		|	+--->GLFW // 新增
	|		|			|
	|		|			+--->glfw3.h // 新增
	|		|			+--->glfw3native.h // 新增
   	|		+--->Lib
   	|		+--->Src
   	+--->LearnGL

在将之前GLAD下载的zip压缩包里的include里面的内容也复制到Dependencies/Include，src里面的内容也复制到Dependencies/Src

// glad 文件夹
glad
	|
	+--->include
	|		|
	|		+--->glad //  需要复制的文件夹
	|		|		|
	|		|		+--->glad.h
	|		+--->KHR //  需要复制的文件夹
	|				|
	|				+--->khrplatform.h
	+--->src
			|
			+--->glad.c //  需要复制的文件

复制后

OpenGL_Studies
	|
   	+--->Dependencies
   	|		|
   	|		+--->Include
	|		|	|
	|		|	+--->GLFW
	|		|	|		|
	|		|	|		+--->glfw3.h
	|		|	|		+--->glfw3native.h
	|		|	|
	|		|	+--->glad // 新增
	|		|	|		|
	|		|	|		+--->glad.h // 新增
	|		|	+--->KHR // 新增
	|		|			|
	|		|			+--->khrplatform.h // 新增
   	|		+--->Lib
   	|		+--->Src
	|				|
	|				+--->glad.c // 新增
   	+--->LearnGL

OK，然后在01_CreateWindow项目中配置：

• VC++目录->包含目录 : Dependencies/Include
• VC++目录->库目录 : Dependencies/Lib
• 链接器->输入->附加依赖项：Dependencies/Lib/glfw3.lib
• 添加引用源文件：Dependencies/Src/glad.c

包含目录、库目录如下图设置

另外，为了项目管理方便，或去你在别的电脑上下载了你这个项目，那么用 绝对路径 来设置这些 包含、依赖 库的路径的话，会很麻烦，所以我们建议使用：相对路径，如下图：

链接器->输入->附加依赖项

其实 我们下载的 glfw中，我下载的是3.3.2版本的，在 glfw-3.3.2\deps 目录下，其实glfw还提供了其他很多的工具类，供用户使用。 如果你需要，也可以在 C/C++->常规->附加包含目录 中添加 glfw-3.3.2\deps 目录就可以了，这是可选的，如果不需要可以不用添加，因为这里面都是一些工具类。我们也可以按需要将需要的文件复制到我们上面提到的 Dependencies

deps 是 dependencies 的缩写 下面是 glfw 的 simple 项目例子的配置

而我的测试项目需要用到linmath.h，所以我将它复制到我的 Dependencies 目录上了。目录就变成了：

OpenGL_Studies
	|
   	+--->Dependencies
   	|		|
   	|		+--->Include
	|		|	|
	|		|	+--->GLFW
	|		|	|		|
	|		|	|		+--->glfw3.h
	|		|	|		+--->glfw3native.h
	|		|	|
	|		|	+--->glad
	|		|	|		|
	|		|	|		+--->glad.h
	|		|	+--->KHR
	|		|	|		|
	|		|	|		+--->khrplatform.h
	|		|	+--->linmath.h // 新增
   	|		+--->Lib
   	|		+--->Src
	|				|
	|				+--->glad.c
   	+--->LearnGL

最后是：添加引用源文件：Dependencies/Src/glad.c 对准源文件，鼠标右键：添加->现有项…，选择Dependencies/Src/glad.c文件 给源文件添加一个一个“C++文件”，命名为：Main.cpp

Main.cpp填入下列代码：

// jave.lin
#include"glad/glad.h"
#include"GLFW/glfw3.h"
#include

static void error_callback(int error, const char* description)
{
	fprintf(stderr, "ErrorCode : %d, Error: %s\n", error, description);
}

static void key_callback(GLFWwindow* window, int key, int scancode, int action, int mods)
{
	// jave.lin : 当键盘按键ESCAPE按下时，设置该window为：需要关闭
	if (key == GLFW_KEY_ESCAPE && action == GLFW_PRESS)
		glfwSetWindowShouldClose(window, GLFW_TRUE);
}

int main() {
	// jave.lin : 安装glfw内部错误时的回调
	glfwSetErrorCallback(error_callback);

	// jave.lin : 初始化glfw
	if (!glfwInit())
	{ // jave.lin : 初始化失败
		std::cout