使用OpenGL绘制正方形，并实现上下左右移动

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通过OpenGL专业名词解释和OpenGL环境配置我们已经初步了解了OpenGL,下面我们来使用OpenGL来绘制一个正方形，并实现上下左右移动

工具类介绍

#include "GLShaderManager.h"

#include<GLShaderManager.h> 移入了GLTool 着色器管理器（shader Mananger）类。没有着色器，我们就不能在OpenGL（核心框架）进行着色。着色器管理器不仅允许我们创建并管理着色器，还提供一组“存储着色器”，他们能够进行一些初步和基本的渲染操作。


#include "GLTools.h"

#include<GLTools.h> GLTool.h头文件包含了大部分GLTool中类似C语言的独立函数

#include <GLUT/GLUT.h>

在Mac 系统下，#include<glut/glut.h> 在Windows 和 Linux上，我们使用freeglut的静态库版本并且需要添加一个宏

定义全局变量

定义一个，着色管理器

GLShaderManager shaderManager;

简单的批次容器，是GLTools的一个简单的容器类。

GLBatch triangleBatch;

正方形边长的一半 blockSize

GLfloat blockSize = 0.1f;

正方形的4个点坐标

GLfloat vVerts[] = {
        -blockSize,-blockSize,0.0f,
        blockSize,-blockSize,0.0f,
        blockSize,blockSize,0.0f,
        -blockSize,blockSize,0.0f
};

怎么理解顶点坐标的设置呢？如下图

以正方形的中心中3D笛卡尔坐标系的原点，由于正方形边长的一半是blockSize，所以A(x,y,z) = (-blockSize,-blockSize,0.0f),B(x,y,z)=(blockSize,-blockSize,0.0),以此类推得到C和D的坐标，由于是2D图形的正方形，所以z = 0.0.

x轴和y轴方向移动的距离

GLfloat xPos = 0.0f;
GLfloat yPos = 0.0f;

重要函数介绍

在窗口大小改变时，修改窗口

void changeSize(int w,int h)
{
    /*
      x,y 参数代表窗口中视图的左下角坐标，而宽度、高度是像素为表示，通常x,y 都是为0
     */
    glViewport(0, 0, w, h);
    
}

清理缓存区，使用存储着色器，绘制图形

void RenderScene(void)
{
    //1.清除一个或者一组特定的缓存区
    /*
     缓冲区是一块存在图像信息的储存空间，红色、绿色、蓝色和alpha分量通常一起分量通常一起作为颜色缓存区或像素缓存区引用。
     OpenGL 中不止一种缓冲区（颜色缓存区、深度缓存区和模板缓存区）
      清除缓存区对数值进行预置
     参数：指定将要清除的缓存的
     GL_COLOR_BUFFER_BIT :指示当前激活的用来进行颜色写入缓冲区
     GL_DEPTH_BUFFER_BIT :指示深度缓存区
     GL_STENCIL_BUFFER_BIT:指示模板缓冲区
     */
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT|GL_STENCIL_BUFFER_BIT);
    //2.设置一组浮点数来表示红色
    GLfloat vRed[] = {1.0f,0.0f,0.0f,0.0f};
    
    M3DMatrix44f mFinalTransform,mTransfromMatrix,mRotationMartix;
    
    //平移:通过m3dTranslationMatrix44，将x,y轴移动的距离映射到所有顶点上，得到新的变换矩阵mTransfromMatrix
    m3dTranslationMatrix44(mTransfromMatrix, xPos, yPos, 0.0f);
    
    //每次平移时，旋转5度
    static float yRot = 0.0f;
    yRot += 5.0f;
    //通过m3dTranslationMatrix44将旋转的度数映射到图形上，得到新的变换矩阵mRotationMartix
    m3dRotationMatrix44(mRotationMartix, m3dDegToRad(yRot), 0.0f, 0.0f, 1.0f);
    
    //将旋转和移动的矩阵结果 合并到mFinalTransform （矩阵相乘）
    m3dMatrixMultiply44(mFinalTransform, mTransfromMatrix, mRotationMartix);
    
    //将矩阵结果 提交给固定着色器（平面着色器）中绘制
    shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT,mFinalTransform,vRed);
    triangleBatch.Draw();
    
    //执行交换缓存区
    glutSwapBuffers();
}

清理缓存区，使用存储着色器，绘制图形


void setupRC()
{
    //设置清屏颜色（背景颜色）
    glClearColor(0.98f, 0.40f, 0.7f, 1);
    
    
    //没有着色器，在OpenGL 核心框架中是无法进行任何渲染的。初始化一个渲染管理器。
    //在前面的课程，我们会采用固管线渲染，后面会学着用OpenGL着色语言来写着色器
    shaderManager.InitializeStockShaders();
    
    //修改为GL_TRIANGLE_FAN ，4个顶点
    triangleBatch.Begin(GL_TRIANGLE_FAN, 4);
    triangleBatch.CopyVertexData3f(vVerts);
    triangleBatch.End();
    
}

处理移动、旋转

void SpecialKeys(int key, int x, int y){
    //每次移动的距离
    GLfloat stepSize = 0.025f;
    //向上移动
    if (key == GLUT_KEY_UP) {
        
        yPos += stepSize;
    }
    //向下移动
    if (key == GLUT_KEY_DOWN) {
        yPos -= stepSize;
    }
    //向左移动
    if (key == GLUT_KEY_LEFT) {
        xPos -= stepSize;
    }
    向右移动
    if (key == GLUT_KEY_RIGHT) {
        xPos += stepSize;
    }
    
    //碰撞检测,判断是否超出边界
    if (xPos < (-1.0f + blockSize)) {
        
        xPos = -1.0f + blockSize;
    }
    
    if (xPos > (1.0f - blockSize)) {
        xPos = 1.0f - blockSize;
    }
    
    if (yPos < (-1.0f + blockSize)) {
        yPos = -1.0f + blockSize;
    }
    
    if (yPos > (1.0f - blockSize)) {
        yPos = 1.0f - blockSize;
    }
    
    glutPostRedisplay();
    
}

执行以上函数

int main(int argc,char *argv[])
{
    //设置当前工作目录，针对MAC OS X
    /*
     `GLTools`函数`glSetWorkingDrectory`用来设置当前工作目录。实际上在Windows中是不必要的，因为工作目录默认就是与程序可执行执行程序相同的目录。但是在Mac OS X中，这个程序将当前工作文件夹改为应用程序捆绑包中的`/Resource`文件夹。`GLUT`的优先设定自动进行了这个中设置，但是这样中方法更加安全。
     */
    gltSetWorkingDirectory(argv[0]);
    
    
    //初始化GLUT库,这个函数只是传说命令参数并且初始化glut库
    glutInit(&argc, argv);
    
    /*
     初始化双缓冲窗口，其中标志GLUT_DOUBLE、GLUT_RGBA、GLUT_DEPTH、GLUT_STENCIL分别指
     双缓冲窗口、RGBA颜色模式、深度测试、模板缓冲区
     
     --GLUT_DOUBLE`：双缓存窗口，是指绘图命令实际上是离屏缓存区执行的，然后迅速转换成窗口视图，这种方式，经常用来生成动画效果；
     --GLUT_DEPTH`：标志将一个深度缓存区分配为显示的一部分，因此我们能够执行深度测试；
     --GLUT_STENCIL`：确保我们也会有一个可用的模板缓存区。
     深度、模板测试后面会细致讲到
     */
    glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE|GLUT_RGBA|GLUT_DEPTH|GLUT_STENCIL);
    
    //GLUT窗口大小、窗口标题
    glutInitWindowSize(800, 600);
    glutCreateWindow("Triangle");
    
    /*
     GLUT 内部运行一个本地消息循环，拦截适当的消息。然后调用我们不同时间注册的回调函数。我们一共注册2个回调函数：
     1）为窗口改变大小而设置的一个回调函数
     2）包含OpenGL 渲染的回调函数
     */
    //注册重塑函数
    glutReshapeFunc(changeSize);
    //注册显示函数
    glutDisplayFunc(RenderScene);

    //注册特殊函数
   glutSpecialFunc(SpecialKeys);
    
    
    
    /*
     初始化一个GLEW库,确保OpenGL API对程序完全可用。
     在试图做任何渲染之前，要检查确定驱动程序的初始化过程中没有任何问题
     */
    GLenum status = glewInit();
    if (GLEW_OK != status) {
        
        printf("GLEW Error:%s\n",glewGetErrorString(status));
        return 1;
        
    }
    
    //设置我们的渲染环境
    setupRC();
    
    glutMainLoop();
    


    
    return  0;
    
}
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