c++与opengl的结合

一、概述

c++作为一种高效、面向对象的编程语言，在计算机图形学中有着广泛的应用。而opengl作为一种开源的图形库，可以提供高质量的图形处理和显示，使得图形学的编程变得更加易于实现。

二、opengl的基础知识

在使用opengl进行图形编程之前，需要掌握一些基础知识。例如，如何创建窗口、如何设置窗口参数、如何创建OpenGL上下文等。下面是一些关键代码片段：

// 初始化GLUT库，创建窗口
int main(int argc, char** argv) {
    glutInit(&argc, argv);
    glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB);
    glutInitWindowSize(800, 600);
    glutCreateWindow("OpenGL Tutorial");
    
    // 初始化OpenGL上下文
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
    gluPerspective(45.0, 1.333, 0.1, 100.0);
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();
    
    // 注册回调函数
    glutDisplayFunc(display);
    glutKeyboardFunc(keyboard);
    
    glutMainLoop();
    return 0;
}

上述代码中，我们先使用glut库中的glutInit函数来初始化glut，然后指定一些窗口参数，例如窗口大小、显示模式等。接着，我们通过GLUT库的回调函数机制来注册用于响应事件的回调函数，例如窗口的显示函数和键盘响应函数。最后调用glutMainLoop函数进入消息循环。

三、opengl的基础图形

opengl可以创建各种基础图形，例如点、线段、三角形等。下面是一些示例代码：

// 画出一个点
void drawPoint() {
    glBegin(GL_POINTS);
    glVertex2f(0.0, 0.0);
    glEnd();
}

// 画出一条线段
void drawLine() {
    glBegin(GL_LINES);
    glVertex2f(0.0, 0.0);
    glVertex2f(1.0, 1.0);
    glEnd();
}

// 画出一个三角形
void drawTriangle() {
    glBegin(GL_TRIANGLES);
    glVertex2f(0.0, 0.0);
    glVertex2f(1.0, 0.0);
    glVertex2f(0.5, 1.0);
    glEnd();
}

上述代码中，我们使用glBegin和glEnd函数来指定对应的图形类型。例如，GL_POINTS用于画点，GL_LINES用于画线段，GL_TRIANGLES用于画三角形。然后用glVertex2f指定点的坐标。

四、opengl的颜色和纹理

opengl还支持设置各种颜色和使用纹理进行贴图。以下是示例代码：

// 设置颜色
void setColor() {
    glColor3f(1.0, 0.0, 0.0);
}

// 绘制正方形
void drawSquare() {
    glBegin(GL_QUADS);
    glVertex2f(0.0, 0.0);
    glVertex2f(1.0, 0.0);
    glVertex2f(1.0, 1.0);
    glVertex2f(0.0, 1.0);
    glEnd();
}

// 使用纹理贴图
void drawTexture() {
    GLuint texture;
    glGenTextures(1, &texture);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture);
    glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGB, width, height, 0, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE, data);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
    
    glBegin(GL_QUADS);
    glTexCoord2f(0.0, 0.0);
    glVertex2f(0.0, 0.0);
    glTexCoord2f(1.0, 0.0);
    glVertex2f(1.0, 0.0);
    glTexCoord2f(1.0, 1.0);
    glVertex2f(1.0, 1.0);
    glTexCoord2f(0.0, 1.0);
    glVertex2f(0.0, 1.0);
    glEnd();
}

上述代码中，我们使用glColor3f函数来设置颜色。然后使用glGenTextures生成纹理，使用glBindTexture绑定纹理的类型和参数。使用glTexImage2D函数指定纹理的数据。最后使用glTexCoord2f函数指定纹理某点的坐标。

五、opengl的变换和照相机

opengl支持各种变换和使用照相机进行观察。以下是示例代码：

// 旋转
void rotate() {
    glRotatef(45.0, 1.0, 0.0, 0.0);
}

// 平移
void translate() {
    glTranslatef(1.0, 1.0, 0.0);
}

// 照相机变换
void camera() {
    gluLookAt(0.0, 0.0, 5.0,
              0.0, 0.0, 0.0,
              0.0, 1.0, 0.0);
}

上述代码中，我们使用glRotatef函数和glTranslatef函数来进行变换。glRotatef指定旋转角度和旋转轴方向，glTranslatef指定每个轴的平移距离。然后使用gluLookAt函数指定照相机的位置、视点和上方向。

六、opengl的基本事件处理

opengl除了绘图之外，还支持各种事件处理，例如鼠标事件、键盘事件等。以下是示例代码：

// 键盘事件处理
void keyboard(unsigned char key, int x, int y) {
    switch(key) {
        case 'q': exit(0); break;
        default: break;
    }
}

// 鼠标事件处理
void mouse(int button, int state, int x, int y) {
    switch(button) {
        case GLUT_LEFT_BUTTON:
            if(state == GLUT_DOWN) {
                // 点击左键
            }
            break;
        default: break;
    }
}

上述代码中，我们使用glut库中对应的回调函数来处理键盘和鼠标事件。在键盘事件处理函数中，使用switch语句根据不同的键位进行不同的操作。在鼠标事件处理函数中，使用switch语句根据不同的鼠标按钮和状态进行不同的操作。

七、代码示例

以下是一个完整的运用c++ opengl进行图形编程的代码示例：

#include 

void display() {
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();
    
    glColor3f(1.0, 0.0, 0.0);
    
    glBegin(GL_QUADS);
    glVertex2f(-1.0, -1.0);
    glVertex2f(1.0, -1.0);
    glVertex2f(1.0, 1.0);
    glVertex2f(-1.0, 1.0);
    glEnd();
    
    glutSwapBuffers();
}

void resize(int width, int height) {
    glViewport(0, 0, width, height);
    
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
    
    gluOrtho2D(-1.0, 1.0, -1.0, 1.0);
}

void keyboard(unsigned char key, int x, int y) {
    switch(key) {
        case 'q': exit(0); break;
        default: break;
    }
}

int main(int argc, char** argv) {
    glutInit(&argc, argv);
    glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB);
    glutInitWindowSize(800, 600);
    glutCreateWindow("OpenGL Tutorial");
    
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
    
    glutDisplayFunc(display);
    glutReshapeFunc(resize);
    glutKeyboardFunc(keyboard);
    
    glutMainLoop();
    return 0;
}

  

以上代码实现了一个简单的红色正方形的绘制，并且支持窗口大小调整和键盘退出。