OpenGL C++记录(一)：基于MinGw的环境搭建

OpenGL环境搭建

OpenGL（Open Graphics Library）是一个2D、3D图形渲染库，它实际上并不是一种API，而是一种标准规范，规定了每个接口应该提供什么样的功能，也就是说它不关心内部实际实现，因为不同平台、不同设备上的接口实现总是不一样的，不同的系统、显卡、显卡驱动，都要求按照不同的系统API实现开发所需的对象创建和管理、音视频处理等，对编程者要求较高，因此OpenGL引入了各种库，例如GLUT，SDL，SFML和GLFW等，用于抽象和屏蔽底层的实现差异，实现使用统一的接口调用不同平台API的方法。

也由于OpenGL实现随平台变化的特点，显卡、驱动版本、系统版本都可能导致一些函数失效，或者通过宏支持新的函数功能，因此大多数函数的运行地址是运行期才真正确定，导致OpenGL的函数逻辑需要经过寻找函数指针-绑定对象-创建/操作对象的过程，例如在windows上，需要通过wglGetProcAddress获取函数指针再使用：

// 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);

这也意味着很大的工作量，过去glew库完成了这个过程，但出于对于新特性支持和功能完善性，目前更多的OpenGL项目采用glad库，使得调用过程变得简化。

搭建环境：Windows系统已经自带部分OpenGL的渲染库opengl32.lib，只需要再引入glad和glfw即可，总体环境如下：

Win10 + VsCode + mingw
cmake 3.27.3
glad 4.6
glfw 3.4

cmake编译glfw 3.4

在glfw 3.4下载源码release，使用cmake ui编译即可，编译步骤可以参考OpenCV C++记录(一)：基于MinGW的环境搭建

只需要configure时，注意将install路径修改成其他路径，不要使用系统盘作为库调用路径，以免污染或者创建权限不足。

完成后编译和打包成库文件即可：

1 2	mingw32-make -j 8 mingw32-make install

在线生成glad

glad提供了在线下载网站，修改API gl为Version 4.6，profile选择Core，其余默认，点击生成，下载对应压缩包即可。

得到后解压并且打包：

1 2	gcc .\src\glad.c -c -I .\include ar -rc libglad.a glad.o

至此，必须的库和头文件都就绪了。

cmake链接与验证

如果是Vscode，得确保编译器使用的是mingw而非MSVC，对于Cmake项目，使用ctrl+shift+p，查找Cmake:Select a Kit，选择mingw即可。

在cmake项目中只需要类似这样即可正常使用OpenGL：

cmake_minimum_required(VERSION 3.10.0)
project(OpenGLTest)

set(CXX_STANDARD 17)

find_package(OpenGL REQUIRED)  #系统自带gl渲染库

add_executable(${PROJECT_NAME})

target_sources(${PROJECT_NAME} PRIVATE 
    main.cpp
)

target_include_directories(${PROJECT_NAME} PRIVATE
    D:/glfw-3.4/stage/include
    D:/glfw-3.4/glad/include
)

target_link_directories(${PROJECT_NAME} PRIVATE
    D:/glfw-3.4/stage/lib
    D:/glfw-3.4/glad
)

target_link_libraries(${PROJECT_NAME} PRIVATE
    glad
    glfw3
    OpenGL::GL
)

一个验证程序如下：

#include<glad/glad.h>   ///glad需要在glfw之前，否则可能报错
#include<GLFW/glfw3.h>
 
#include<iostream>
 
// settings
const unsigned int SCR_WIDTH = 800;
const unsigned int SCR_HEIGHT = 600;
 
const unsigned int VIEW_WIDTH = 800;
const unsigned int VIEW_HEIGHT = 600;
 
void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height)
{
    std::cout << "Call frame buffer callback function!" << std::endl;
    glViewport(0, 0, width, height);
}

int main()
{
    int glfwState = glfwInit();
    if (glfwState == GLFW_FALSE){
        std::cout << "GLFW initialize failed!" << std::endl;
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
 
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 4);
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 6);
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);
 
    GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(SCR_WIDTH, SCR_HEIGHT, "Hello OpenGL", NULL, NULL);
    if (window == NULL){
        std::cout << "Failed to create GLFW window" << std::endl;
        glfwTerminate();
        return -1;
    }
    glfwMakeContextCurrent(window);
 
    // glad: load all OpenGL function pointers
    if (!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress)){
        std::cout << "Failed to initialize GLAD" << std::endl;
        return -1;
    }
 
    
    glfwSetFramebufferSizeCallback(window, framebuffer_size_callback);
    //glfwSetKeyCallback
    glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
    while (!glfwWindowShouldClose(window)){
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
        glfwSwapBuffers(window);
        glfwPollEvents();
    }
    glfwTerminate();
    return 0;
}

效果：出现灰绿色的背景框

Q&A

Cmake点击generate时出现：Could NOT find Doxygen (missing: DOXYGEN_EXECUTABLE)：

这主要是来自CMakeLists要求的C++文档生成工具，windows可通过doxygen安装即可。

程序编译出现：LINK : fatal error LNK1104: 无法打开文件“glad.lib” [F:\OpenGL\openglTest\build\OpenGLTest.vcxproj]

打开main程序的build构建目录进一步确认，如果存在sln文件说明是cmake编译没有启用MinGW编译器，而是使用了VS的MSVC，应该按上述所说：vscode中使用ctrl+shift+p，查找Cmake:Select a Kit，选择mingw即可，编译前将旧的build文件夹删掉。

程序编译出现:生成的生成配置不包含活动生成配置。对 CMAKE_BUILD_TYPE 使用 "" 而不是 "Debug"，以确保可以找到 IntelliSense 配置;

vscode中使用ctrl+shift+p，查找CMake: Select Variant，选择要Debug还是Release版本。