OpenGL学习笔记【4】——创建窗口，给窗口添加渲染颜色

一、前三章节的前情回顾

章节一：上下文(Context)

OpenGL学习笔记【1】——简介-CSDN博客

章节一讲述了OpenGL在渲染的时候需要一个Context来记录了OpenGL渲染需要的所有信息和状态，可以把上下文理解成一个大的结构体，它里面记录了当前绘制使用的颜色、是否有光照计算以及开启的光源等。不同的操作系统，都有各自的上下文创建方法，最简单的上下文可以通过GLFW创建。

章节二：GLFW库

OpenGL学习笔记【2】——开发环境配置(GLFW，VS，Cmake)，创建第一个项目-CSDN博客

章节二讲述了一个专门的窗口库：GLFW库，一个轻量级的图形界面框架，GLFW 的主要功能是创建并管理窗口和 OpenGL 上下文，同时还提供了处理手柄、键盘、鼠标输入的功能。

章节二还创建了一个空项目MyFirstOpenGL。

章节三： GLAD库

OpenGL学习笔记【3】—— GLAD配置-CSDN博客

章节三讲述了GLAD库是用来管理OpenGL的函数指针的，所以在调用任何OpenGL的函数之前我们需要初始化GLAD，从而让我们能够使用所有OpenGL函数。

章节三还创建了一个main.cpp文件,代码中引入了GLAD和GLFW的两个库文件。

前三章节准备工作已经完成，接下来可以开始创建窗口了

二、创建窗口步骤

2.1、初始化GLFW库

glfwInit()函数： 一般我们使用Glfw库，首先初始化GLFW库，即需要调用glfwInit()，得到OpenGL随显卡驱动一起发布的新特性的函数入口地址。

2.2、 glfwWindowHint配置GLFW

glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE)

使用核心模式(Core-profile)，在调用一个OpenGL的废弃函数时会产生invalid operation 错误，当意外的使用了不该使用的旧函数时是一个很好的提醒。

注意：请确认您的系统支持OpenGL3.3或更高版本，否则此应用有可能会崩溃或者出现不可预知的错误，如果你的OpenGL版本低于3.3，检查一下显卡是否支持OpenGL 3.3+（不支持的话你的显卡真的太老了），并更新你的驱动程序，有必要的话请更新显卡。

2.3、创建一个窗口对象

(1) glfwCreateWindow()函数：创建窗口对象返回值类型：GLFWwindow*

参数1,2为窗口的宽度和高度，参数3是窗口的名字，最后两个参数可以忽略。

glfwCreateWindow 创建了一个宽度为800像素、高度为600像素的窗口。

注意：其实处理过的的窗口值是从-1到1的显示，而（0，0）点就是窗口的中心。

(2) glfwMakeContextCurrent(window)函数：

将窗口window设置为当前线程的主上下文，即捕获当前窗口，准备对当前窗口进行画图.

(3) glfwTerminate(); 终止GLFW，释放资源。

2.4、渲染循环

为了在主动关闭GLFW之前可以不断绘制,在OpenGL中需要添加一个while循环，我们可以把它称之为渲染循环(Render Loop)。如果没有渲染循环，程序运行的话渲染效果只会出现一次就会快速消失。

glfwWindowShouldClose(window)函数：检查GLFW是否被要求退出。

2.5、点击本地Windows调试器运行测试

运行结果如下就表示窗口创建成功了

2.6、窗口创建成功，接下来给窗口添加渲染颜色

上面创建的窗口是白色的，我们给这个窗口上个颜色，但是给窗口上颜色之前，需要先初始化GLAD。

(1)初始化GLAD

因为用来给窗口上色的相关函数是openGL的函数，由第三章节对于GLAD的介绍我们已经知道在调用任何OpenGL的函数之前需要先初始化GLAD，初始化后我们才能够使用所有的OpenGL函数。

//初始化GLAD
if (!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress))
{
    //初始化失败，即加载函数地址失败，打印错误信息
    std::cout << "Failed to initialize GLAD" << std::endl;
    return -1;
}

gladLoadGLLoader(GLADloadproc)函数：根据我们编译的系统，GLAD库中用于加载系统相关的OpenGL函数指针地址。参数1为GLADloadproc类型的函数指针地址。这里我们通过GLFW中的glfwGetProcAddress属性获取了函数指针的的地址。

初始化GLAD后，接下来就能够使用所有OpenGL函数 了，即可以给窗口上色了。

(2) 给窗口添加渲染颜色(给窗口上色)

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。

既然渲染指令放在渲染循环里，渲染指令又是OpenGL函数，所以说初始化GLAD函数要放在渲染循环代码的前面。

   while (!glfwWindowShouldClose(window))
    {    
        //设置窗口颜色为黑色（参数1,2,3,4对应：R，G，B，A）
         glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);
         glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); //清空颜色缓冲
          glfwSwapBuffers(window);
    }

glClearColor()函数：清空当前窗口的所有颜色，并且给窗口设置成指定参数的背景色；

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT)函数：将缓存清除为预先的设置值（设置窗口为黑色）；

glClear传入的参数是：缓冲位(Buffer Bit),这里我们只关心颜色值，所以只清空颜色缓冲即可。

颜色缓冲（GL_COLOR_BUFFER_BIT）：这个缓冲区更新存储颜色数据；

深度缓冲（GL_DEPTH_BUFFER_BIT）：这个缓冲区存储顶点深度值；

模板缓冲（GL_STENCIL_BUFFER_BIT）：用来做模板测试。模板缓冲类似于深度缓冲。模板测试的结果决定了像素的颜色值是否要被写入到渲染目标，像素的深度值是否要被写入深度缓冲。

glClearColor函数是一个设置函数，而glClear函数是一个使用的函数，glClear使用了当前设置的颜色给窗口上色。

glfwSwapBuffers(window)函数：交换(Swap)前缓冲和后缓冲.

为什么要交换缓冲？

因为电脑绘图是一个个像素逐一画的，需要时间，如果单一缓冲，我们可能会看到具体绘画过程，会造成屏幕闪烁等问题，所以为了解决这个问题，这里用了双缓冲技术，用两个内存区域来保存数据，分为前缓冲区和后缓冲区，前缓冲区用于展示屏幕上的内容，而后缓冲区就用来绘制，然后每一帧开始的时候，将两个缓冲区交换，这样后缓冲区又可以画新的内容。

单缓冲和双缓冲的区别？
单缓冲：是将所有的绘图指令在窗口上执行，就是直接在窗口上绘图，这样的绘图效率是比较慢的，如果使用单缓冲，而电脑比较慢，你回看到屏幕的闪烁。
双缓冲：实际上的绘图指令是在一个缓冲区完成，这里的绘图非常的快，在绘图指令完成之后，再通过交换指令（glfwSwapBuffers(window)）把完成的图形立即显示在屏幕上，这就避免了出现绘图的不完整，同时效率很高。 一般用OpenGL绘图都是用双缓冲，单缓冲一般只用于显示单独的一副非动态的图像。
点击运行，查看给窗口上色的效果：

三、按下ESC键可以关闭GLFW窗口

通过章节二我们知道GLFW库提供了处理手柄、键盘、鼠标输入的功能，接下来我们就实现按下Esc键关闭我们创建的窗口。

（1）编写processInput函数

注意：processInput函数一定要放在main函数前面

//监听键盘输入函数
void processInput(GLFWwindow* window) {
    //按下ESC键，关闭指定窗口
    if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE) == GLFW_PRESS)
    {       
        glfwSetWindowShouldClose(window, true);
    }
}

glfwGetKey(参数1，参数2)：

参数1：响应窗口对象；参数2：按下的键；返回值：int。

glfwSetWindowShouldClose(参数1，参数2)：

参数1：响应窗口对象，参数2：用来设置是否关闭窗口。

（2）调用processInput函数

glfwPollEvents()函数的作用是处理并接收窗口事件，例如鼠标移动、键盘输入等。通常，该函数需要在每一帧渲染循环中被调用，以便及时地接收并处理用户的输入。

四、释放/删除之前分配的所有资源

  //终止GLFW,释放所有资源====================
    glfwTerminate();

此章节的代码如下所示：

#include <glad/glad.h>
#include <GLFW/glfw3.h>
#include <iostream>// C++的标准输入输出头文件
//监听键盘输入函数
void processInput(GLFWwindow* window) {
    //按下ESC键，关闭指定窗口
    if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE) == GLFW_PRESS)
    {       
        glfwSetWindowShouldClose(window, true);
    }
}
int main() 
{
	glfwInit();
	glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);//设置主板本号为3
	glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);//设置副版本号为3
	glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);
    //创建窗口对象 返回值类型：GLFWwindow*
    GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(800, 600, "LearnOpenGL", NULL, NULL);
    if (window == NULL)//创建窗口对象失败，打印错误信息
    {    
        std::cout << "Failed to create GLFW window" << std::endl;//需要引用iostream头文件      
        glfwTerminate(); //终止GLFW
        return -1;
    }  
    glfwMakeContextCurrent(window); //将窗口的上下文设置为当前线程的主上下文

    //初始化GLAD
    if (!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress))
    {
        //初始化失败，即加载函数地址失败，打印错误信息
        std::cout << "Failed to initialize GLAD" << std::endl;
        return -1;
    }
    //渲染循环
    while (!glfwWindowShouldClose(window))
    {    
        //设置窗口颜色为黑色（参数1,2,3,4对应：R，G，B，A）
        glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); //清空颜色缓冲
        glfwSwapBuffers(window);
        //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
        glfwPollEvents();
        //调用按下Esc键，关闭窗口
        processInput(window);      
    }

   //终止GLFW,释放所有资源====================
    glfwTerminate();
 
	return 0;
}