OpenGL(二): Mac下OpenGL开发环境搭建

Mac下搭建OpenGL开发环境

为了学习OpenGL开发，首先第一步便是搭建开发环境，因为我使用的是Mac电脑，接下来就介绍一下Mac下OpenGL开发环境如何搭建。win及其他平台的开发环境大同小异，请大家自行google。

1 安装GLFW和GLEW库

step1 首先安装homebrew

打开终端，在终端输入

ruby --version
ruby -e "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/master/install)"

step2 安装GLEW和GLFW库

在终端输入

brew install glew
brew install glfw3

待两个库安装完成后，其安装路径为/usr/local/Cellar。（ps：记住该路径，以后会用到。）

step4 下载GLAD库

打开GLAD在线服务，将语言（Language）设置为“C/C++”，规范（Specification）选择“OpenGL”，API选择gl “Version 3.3”（版本可根据自己需要选择）,Profile 选择“Core”。

具体配置如下：

image-20190301102811455.png

配置完成后，点击GENERATE生成需要的库文件

image-20190301103047829.png

会生成两个文件夹include和src，这两个文件夹会被压缩成glad.zip文件：

image-20190301103155289.png

点击 glad.zip 下载生成的库文件，并解压。解压后即会出现include和src文件夹。

step5 拷贝glad和KHR到指定目录

将include文件夹下的glad和KHR目录文件夹（如下图） image-20190301103614845.png

拷贝到 /usr/local/include 路径下。

打开Finder，使用快捷键Cmd+Shift+G或者在菜单栏单击“前往”->“前往文件夹” 在输入框中输入“/usr/local/include”，回车，找到对应路径。

复制完成后如下图所示：

image-20190301104110446.png

至此，OpenGL开发环境所需的库文件已经准备就绪。接下来，我们新建一个工程来测试一下是否环境可用。

2 新建测试项目

因为只是创建测试项目，所以打开Xcode，选择创建Command Line Tool项目。

image-20190301104833133.png

在项目中，我将使用C++语言进行OpenGL开发，所以Language选择C++。

image-20190301105042544.png

3 添加Header Search Path

因为在项目中我们会用到之前brew安装的GLEW和GLFW库，其路径并未在Xcode系统搜索路径中，如果在项目中直接添加头文件，编译器无法查找到，所以需要我们手动添加Header Search Path。

点击项目根目录->Build Settings 选择All， 在搜索框中输入“search path”，找到“Header Search Path”

image-20190301105923211.png

双击添加 如下4个路径：

/usr/local/include
$(inherited)
/usr/local/Cellar/glfw/3.2.1/lib
/usr/local/Cellar/glew/2.2.0/lib

image-20190301110503161.png

4 添加Libraries库

添加需要使用的库

libglfw.3.2.dylib
libGLEW.2.1.0.dylib
OpenGL.framework

step1 添加OpenGL.framework

点击Build Phases ->Link Binary With Libraries，点击“+”添加OpenGL.framework。

image-20190301110941777.png

step4 添加libglfw.3.2.dylib、libGLEW.2.1.0.dylib

点击Add Other

image-20190301111230702.png

进入文件选择窗口，使用Cmd+Shift+G，前往文件路径“/usr/local/Cellar”。

image-20190301111544848.png

找到之前安装好的glew和glfw目录

image-20190301111747106.png

选择对应的版本号目录“2.1.0”->lib->libGLEW.2.1.0.dylib，点击Open完成添加。

image-20190301111910648.png

按照上述步骤，完成libglfw.3.2.dylib的添加。

image-20190301112027326.png

5 将glad.c文件添加到项目中

在之前的步骤中，项目中只添加了解压后的glad文件夹中include目录下的文件，还有一个src文件夹中的文件并未使用。打开src文件夹后，会发现有一个glad.c文件，将该文件拖到项目中。

image-20190301112353147.png

选择Copy items if needed，点击Finish。完成添加。

添加完成后的项目结构如下：

image-20190301112448894.png

6 编译测试

在main.cpp文件中，添加“#include <glad/glad.h>”和“#include <GLFW/glfw3.h>”头文件(ps：需按顺序添加头文件)。

image-20190301114219895.png

添加完成后，使用Cmd+B编译，出现Success表示之前的步骤没有问题。

注：如果先添加“#include <GLFW/glfw3.h>”再添加“#include <glad/glad.h>”会出现编译失败。颠倒头文件引用顺序即可解决。

GLAD的头文件包含了正确的OpenGL头文件（例如GL/gl.h），所以需要在其它依赖于OpenGL的头文件之前包含GLAD。

7 代码测试

在main函数中，添加下面的代码进行测试。

#include <iostream>
#include <glad/glad.h>
#include <GLFW/glfw3.h>

int main(int argc, const char * argv[]) {
    
    // 实例化GLFW窗口
    glfwInit();
    
    // 使用glfwWindowHint函数来配置GLFW
    
    // 因为使用的版本是version3.3 所以需要告诉GLFW 主版本是3
    // 主版本号
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);
    // 次版本号
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);
    
    // 告诉GLFW我们使用的是核心模式(Core-profile)
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);
    
    // 使用的是Mac OS X系统，你还需要加下面这行代码到你的初始化代码中这些配置才能起作用
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_FORWARD_COMPAT, GL_TRUE);
    
    /* 接下来我们创建一个窗口对象，这个窗口对象存放了所有和窗口相关的数据，而且会被GLFW的其他函数频繁地用到。
     * 第一个参数：窗口宽
     * 第二个参数：窗口高
     * 第三个参数：窗口的名称（标题）
     * 暂时忽略最后两个参数
     */
    GLFWwindow *window = glfwCreateWindow(800, 600, "LearnOpenGL", NULL, NULL);

    if (window == NULL) {
        std::cout << "Failed to create GLFW window" << std::endl;
        glfwTerminate();
        return -1;
    }
    
    // 创建完窗口,通知GLFW将我们窗口的上下文设置为当前线程的主上下文
    glfwMakeContextCurrent(window);
    
    // GLAD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
    // 给GLAD传入了用来加载系统相关的OpenGL函数指针地址的函数。GLFW给我们的是glfwGetProcAddress，它根据我们编译的系统定义了正确的函数
    if (!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress)) {
        std::cout << "Failed to initialize GLAD" << std::endl;
        return -1;
    }
    
    /* 在开始渲染之前还有一件重要的事情要做，必须告诉OpenGL渲染窗口的尺寸大小，即视口(Viewport)，这样OpenGL才只能知道怎样根据窗口大小显示数据和坐标。我们可以通过调用glViewport函数来设置窗口的维度(Dimension)：
     * 前两个参数控制窗口左下角的位置。第三个和第四个参数控制渲染窗口的宽度和高度（像素）
     * OpenGL幕后使用glViewport中定义的位置和宽高进行2D坐标的转换，将OpenGL中的位置坐标转换为你的屏幕坐标。例如，OpenGL中的坐标(-0.5, 0.5)有可能（最终）被映射为屏幕中的坐标(200,450)。注意，处理过的OpenGL坐标范围只为-1到1，因此我们事实上将(-1到1)范围内的坐标映射到(0, 800)和(0, 600)。
     */
    glViewport(0, 0, 800, 600);
    
    // 当用户改变窗口的大小的时候，视口也应该被调整。我们可以对窗口注册一个回调函数(Callback Function)，它会在每次窗口大小被调整的时候被调用。（ps: 在此处声明函数，在最后有函数的定义）
    void framebuffer_size_callback(GLFWwindow *window, int width, int height);
    
    /* 注册该函数，告诉GLFW我们希望每当窗口调整大小的时候调用这个函数
     * 当窗口被第一次显示的时候framebuffer_size_callback也会被调用。对于视网膜(Retina)显示屏，width和height都会明显比原输入值更高一点
     */
    glfwSetFramebufferSizeCallback(window, framebuffer_size_callback);
    
    // 函数声明: 输入控制 检查用户是否按下了ESC键
    void processInput(GLFWwindow *window);
    
    // 我们可能不会希望只绘制一个图像之后我们的应用程序就立即退出并关闭窗口。我们希望程序在我们主动关闭它之前不断绘制图像并能够接受用户输入。因此，我们需要在程序中添加一个while循环，我们可以把它称之为渲染循环(Render Loop)，它能在我们让GLFW退出前一直保持运行。
    // glfwWindowShouldClose函数在我们每次循环的开始前检查一次GLFW是否被要求退出，如果是的话该函数返回true然后渲染循环便结束了，之后为我们就可以关闭应用程序了。
    while (!glfwWindowShouldClose(window)) {
        
        // 在GLFW中实现一些输入控制，这可以通过使用GLFW的几个输入函数来完成。我们将会使用GLFW的glfwGetKey函数，它需要一个窗口以及一个按键作为输入。这个函数将会返回这个按键是否正在被按下。
        processInput(window);
        
        // 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。
        // 在每个新的渲染迭代开始的时候我们总是希望清屏，否则我们仍能看见上一次迭代的渲染结果（这可能是你想要的效果，但通常这不是）。我们可以通过调用glClear函数来清空屏幕的颜色缓冲，它接受一个缓冲位(Buffer Bit)来指定要清空的缓冲，可能的缓冲位有GL_COLOR_BUFFER_BIT，GL_DEPTH_BUFFER_BIT和GL_STENCIL_BUFFER_BIT。由于现在我们只关心颜色值，所以我们只清空颜色缓冲。
        
        /* 调用glClearColor来设置清空屏幕所用的颜色
         * 参数依次为：red green blue alpha 值均为[0, 1]
         */
        glClearColor(0.5f, 0.5f, 0.5f, 1.0f);
        
        // 当调用glClear函数，清除颜色缓冲之后，整个颜色缓冲都会被填充为glClearColor里所设置的颜色
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
        
        // glfwSwapBuffers函数会交换颜色缓冲（它是一个储存着GLFW窗口每一个像素颜色值的大缓冲），它在这一迭代中被用来绘制，并且将会作为输出显示在屏幕上
        glfwSwapBuffers(window);
        
        // glfwPollEvents函数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，并调用对应的回调函数（可以通过回调方法手动设置）
        glfwPollEvents();
    }
    
    // 当渲染循环结束后我们需要正确释放/删除之前的分配的所有资源
    // 在main函数的最后调用glfwTerminate函数来完成
    glfwTerminate();
    return 0;
}

// 每次窗口大小被调整的时候被调用的回调函数
void framebuffer_size_callback(GLFWwindow *window, int width, int height) {
    
    glViewport(0, 0, width, height);
}

// 输入控制 检查用户是否按下了ESC键
void processInput(GLFWwindow *window) {
    // glfwGetKey 检查用户是否按下了某个键
    // 按下则返回 GLFW_PRESS
    // 未按下则返回 GLFW_RELEASE
    if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE) == GLFW_PRESS) {
        // 按下ESC则将glfw的WindowShouldClose属性置为true，则在下个Render Loop的条件检测将会失败，程序将会关闭
        glfwSetWindowShouldClose(window, true);
    }
}

运行结果：

image-20190301153556845.png