这篇教程介绍了使用GLFW创建OpenGL窗口，GLAD加载OpenGL函数，然后逐步讲解如何绘制一个三角形，涉及顶点数组对象（VAO）、顶点缓冲对象（VBO）、索引缓冲对象（EBO）以及着色器的创建和编译。通过顶点数据、着色器和缓冲对象的组合，实现了在GPU上渲染图形。
一、入门：“创建窗口”到“你好，三角形”
1.1 创建窗口
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本教程使用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，这正是我们需要的。
- 关于构建GLFW的详细过程请见官网教程
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GLAD
- OpenGL只是一个标准/规范，具体的实现是由驱动开发商针对特定显卡实现的。由于OpenGL驱动版本众多，它大多数函数的位置都无法在编译时确定下来，需要在运行时查询。所以任务就落在了开发者身上，开发者需要在运行时获取函数地址并将其保存在一个函数指针中供以后使用。
- 取得地址的方法因平台而异，在Windows上会是类似这样：
// 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"); // 现在函数可以被正常调用了 GLuint buffer; glGenBuffers(1, &buffer);- 你可以看到代码非常复杂，而且很繁琐，我们需要对每个可能使用的函数都要重复这个过程。幸运的是，有些库能简化此过程，其中GLAD是目前最新，也是最流行的库。
- 关于配置GLAD的详细过程请见官网教程
1.2 你好，窗口
- 此部分的代码解释见官网即可，不做总结
1.3 你好，三角形
- 三个概念
- 顶点数组对象：Vertex Array Object，VAO
- 顶点缓冲对象：Vertex Buffer Object，VBO
- 索引缓冲对象：Element Buffer Object，EBO或Index Buffer Object，IBO
- 对于上图每一步骤的阐述请见官网
要绘制一个三角形的每一步
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第一步：顶点输入
- 定义顶点数据
- 定义这样的顶点数据以后，我们会把它作为输入发送给图形渲染管线的第一个处理阶段：顶点着色器。它会在GPU上创建内存用于储存我们的顶点数据，还要配置OpenGL如何解释这些内存，并且指定其如何发送给显卡。顶点着色器接着会处理我们在内存中指定数量的顶点。
- 我们通过顶点缓冲对象(Vertex Buffer Objects, VBO)管理这个内存，它会在GPU内存（通常被称为显存）中储存大量顶点。使用这些缓冲对象的好处是我们可以一次性的发送一大批数据到显卡上，而不是每个顶点发送一次。从CPU把数据发送到显卡相对较慢，所以只要可能我们都要尝试尽量一次性发送尽可能多的数据。当数据发送至显卡的内存中后，顶点着色器几乎能立即访问顶点，这是个非常快的过程。
- 顶点缓冲对象是我们在OpenGL教程中第一个出现的OpenGL对象。就像OpenGL中的其它对象一样，这个缓冲有一个独一无二的ID，所以我们可以使用glGenBuffers函数和一个缓冲ID生成一个VBO对象：
unsigned int VBO; glGenBuffers(1, &VBO);- OpenGL有很多缓冲对象类型，顶点缓冲对象的缓冲类型是GL_ARRAY_BUFFER。OpenGL允许我们同时绑定多个缓冲，只要它们是不同的缓冲类型。我们可以使用glBindBuffer函数把新创建的缓冲绑定到GL_ARRAY_BUFFER目标上：
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);- 从这一刻起，我们使用的任何（在GL_ARRAY_BUFFER目标上的）缓冲调用都会用来配置当前绑定的缓冲(VBO)。然后我们可以调用glBufferData函数，它会把之前定义的顶点数据复制到缓冲的内存中：
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);
- 现在我们已经把顶点数据储存在显卡的内存中，用VBO这个顶点缓冲对象管理。下面我们会创建一个顶点和片段着色器来真正处理这些数据。现在我们开始着手创建它们吧。
- 定义顶点数据
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第二步：顶点着色器
- 解释详见官网
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第三步：编译着色器
- 现在，我们暂时将顶点着色器的源代码硬编码在代码文件顶部的C风格字符串中
const char *vertexShaderSource = "#version 330 core\n" "layout (location = 0) in vec3 aPos;\n" "void main()\n" "{\n" " gl_Position = vec4(aPos.x, aPos.y, aPos.z, 1.0);\n" "}\0";- 我们首先要做的是创建一个着色器对象，注意还是用ID来引用的。所以我们储存这个顶点着色器为unsigned int，然后用glCreateShader创建这个着色器：
unsigned int vertexShader; vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);- 我们把需要创建的着色器类型以参数形式提供给glCreateShader。由于我们正在创建一个顶点着色器，传递的参数是GL_VERTEX_SHADER。
- 下一步我们把这个着色器源码附加到着色器对象上，然后编译它：
glShaderSource(vertexShader, 1, &vertexShaderSource, NULL); glCompileShader(vertexShader);- glShaderSource函数把要编译的着色器对象作为第一个参数。第二参数指定了传递的源码字符串数量，这里只有一个。第三个参数是顶点着色器真正的源码，第四个参数我们先设置为NULL。
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第四步：片段着色器
- 编译片段着色器的过程与顶点着色器类似，只不过我们使用GL_FRAGMENT_SHADER常量作为着色器类型：
unsigned int fragmentShader; fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER); glShaderSource(fragmentShader, 1, &fragmentShaderSource, NULL); glCompileShader(fragmentShader);- 两个着色器现在都编译了，剩下的事情是把两个着色器对象链接到一个用来渲染的着色器程序(Shader Program)中。
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第五步：着色器程序
- 着色器程序对象(Shader Program Object)是多个着色器合并之后并最终链接完成的版本。如果要使用刚才编译的着色器我们必须把它们链接(Link)为一个着色器程序对象，然后在渲染对象的时候激活这个着色器程序。已激活着色器程序的着色器将在我们发送渲染调用的时候被使用。
- 当链接着色器至一个程序的时候，它会把每个着色器的输出链接到下个着色器的输入。当输出和输入不匹配的时候，你会得到一个连接错误。
- 创建一个程序对象很简单：
unsigned int shaderProgram; shaderProgram = glCreateProgram();- glCreateProgram函数创建一个程序，并返回新创建程序对象的ID引用。现在我们需要把之前编译的着色器附加到程序对象上，然后用glLinkProgram链接它们：
glAttachShader(shaderProgram, vertexShader); glAttachShader(shaderProgram, fragmentShader); glLinkProgram(shaderProgram);- 代码应该很清楚，我们把着色器附加到了程序上，然后用glLinkProgram链接。
- 得到的结果就是一个程序对象，我们可以调用glUseProgram函数，用刚创建的程序对象作为它的参数，以激活这个程序对象：
glUseProgram(shaderProgram);- 在glUseProgram函数调用之后，每个着色器调用和渲染调用都会使用这个程序对象（也就是之前写的着色器)了。
- 对了，在把着色器对象链接到程序对象以后，记得删除着色器对象，我们不再需要它们了：
glDeleteShader(vertexShader); glDeleteShader(fragmentShader);- 现在，我们已经把输入顶点数据发送给了GPU，并指示了GPU如何在顶点和片段着色器中处理它。就快要完成了，但还没结束，OpenGL还不知道它该如何解释内存中的顶点数据，以及它该如何将顶点数据链接到顶点着色器的属性上。我们需要告诉OpenGL怎么做。
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第六步：链接顶点属性
- 有了这些信息我们就可以使用glVertexAttribPointer函数告诉OpenGL该如何解析顶点数据（应用到逐个顶点属性上）了：
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0); glEnableVertexAttribArray(0);
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现在我们已经定义了OpenGL该如何解释顶点数据，我们现在应该使用glEnableVertexAttribArray，以顶点属性位置值作为参数，启用顶点属性；顶点属性默认是禁用的。自此，所有东西都已经设置好了：我们使用一个顶点缓冲对象将顶点数据初始化至缓冲中，建立了一个顶点和一个片段着色器，并告诉了OpenGL如何把顶点数据链接到顶点着色器的顶点属性上。
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在OpenGL中绘制一个物体，代码会像是这样：
// 0. 复制顶点数组到缓冲中供OpenGL使用 glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO); glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW); // 1. 设置顶点属性指针 glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0); glEnableVertexAttribArray(0); // 2. 当我们渲染一个物体时要使用着色器程序 glUseProgram(shaderProgram); // 3. 绘制物体 someOpenGLFunctionThatDrawsOurTriangle(); -
每当我们绘制一个物体的时候都必须重复这一过程。这看起来可能不多，但是如果有超过5个顶点属性，上百个不同物体呢（这其实并不罕见）。绑定正确的缓冲对象，为每个物体配置所有顶点属性很快就变成一件麻烦事。有没有一些方法可以使我们把所有这些状态配置储存在一个对象中，并且可以通过绑定这个对象来恢复状态呢？
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第七步：顶点数组对象
- 创建一个VAO和创建一个VBO很类似：
unsigned int VAO; glGenVertexArrays(1, &VAO);- 要想使用VAO，要做的只是使用glBindVertexArray绑定VAO。从绑定之后起，我们应该绑定和配置对应的VBO和属性指针，之后解绑VAO供之后使用。当我们打算绘制一个物体的时候，我们只要在绘制物体前简单地把VAO绑定到希望使用的设定上就行了。这段代码应该看起来像这样：
// ..:: 初始化代码（只运行一次 (除非你的物体频繁改变)） :: .. // 1. 绑定VAO glBindVertexArray(VAO); // 2. 把顶点数组复制到缓冲中供OpenGL使用 glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO); glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW); // 3. 设置顶点属性指针 glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0); glEnableVertexAttribArray(0); [...] // ..:: 绘制代码（渲染循环中） :: .. // 4. 绘制物体 glUseProgram(shaderProgram); glBindVertexArray(VAO); someOpenGLFunctionThatDrawsOurTriangle(); -
要想绘制我们想要的物体，OpenGL给我们提供了glDrawArrays函数，它使用当前激活的着色器，之前定义的顶点属性配置，和VBO的顶点数据（通过VAO间接绑定）来绘制图元。
glUseProgram(shaderProgram); glBindVertexArray(VAO); glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);
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另外：索引缓冲对象
- 你可以看到，当时用索引的时候，我们只定义了4个顶点，而不是6个。下一步我们需要创建索引缓冲对象：
unsigned int EBO; glGenBuffers(1, &EBO);- 与VBO类似，我们先绑定EBO然后用glBufferData把索引复制到缓冲里。同样，和VBO类似，我们会把这些函数调用放在绑定和解绑函数调用之间，只不过这次我们把缓冲的类型定义为GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER。
glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, EBO); glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(indices), indices, GL_STATIC_DRAW);- 要注意的是，我们传递了GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER当作缓冲目标。最后一件要做的事是用glDrawElements来替换glDrawArrays函数，来指明我们从索引缓冲渲染。使用glDrawElements时，我们会使用当前绑定的索引缓冲对象中的索引进行绘制：
glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, EBO); glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_INT, 0);
- 最后的初始化和绘制代码现在看起来像这样：
// ..:: 初始化代码 :: .. // 1. 绑定顶点数组对象 glBindVertexArray(VAO); // 2. 把我们的顶点数组复制到一个顶点缓冲中，供OpenGL使用 glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO); glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW); // 3. 复制我们的索引数组到一个索引缓冲中，供OpenGL使用 glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, EBO); glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(indices), indices, GL_STATIC_DRAW); // 4. 设定顶点属性指针 glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0); glEnableVertexAttribArray(0); [...] // ..:: 绘制代码（渲染循环中） :: .. glUseProgram(shaderProgram); glBindVertexArray(VAO); glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_INT, 0) glBindVertexArray(0);
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据说这是最难的内容之一，我感觉雀食
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