LearnOpenGL~创建窗口

创建窗口

原文	Creating a window
作者	JoeyDeVries
翻译	gjy_1992, Krasjet
校对	暂未校对

译注

注意，由于作者对教程做出了更新，之前本节使用的是GLEW库，但现在改为了使用GLAD库，关于GLEW配置的部分现在已经被修改，但我仍决定将这部分教程保留起来，放到一个历史存档中，如果有需要的话可以到这里来查看。

在我们画出出色的效果之前，首先要做的就是创建一个OpenGL上下文(Context)和一个用于显示的窗口。然而，这些操作在每个系统上都是不一样的，OpenGL有目的地从这些操作抽象(Abstract)出去。这意味着我们不得不自己处理创建窗口，定义OpenGL上下文以及处理用户输入。

幸运的是，有一些库已经提供了我们所需的功能，其中一部分是特别针对OpenGL的。这些库节省了我们书写操作系统相关代码的时间，提供给我们一个窗口和上下文用来渲染。最流行的几个库有GLUT，SDL，SFML和GLFW。在教程里我们将使用GLFW。

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。

本节和下一节的目标是建立GLFW环境，并保证它恰当地创建OpenGL上下文并显示窗口。这篇教程会一步步从获取、编译、链接GLFW库讲起。我们使用的是Microsoft Visual Studio 2015 IDE（操作过程在新版的Visual Studio都是相同的）。如果你用的不是Visual Studio（或者用的是它的旧版本）请不要担心，大多数IDE上的操作都是类似的。

构建GLFW

GLFW可以从它官方网站的下载页上获取。GLFW已经有针对Visual Studio 2013/2015的预编译的二进制版本和相应的头文件，但是为了完整性我们将从编译源代码开始。所以我们需要下载源代码包。

如果你要使用预编译的二进制版本的话，请下载32位的版本而不是64位的（除非你清楚你在做什么）。大部分读者反映64位版本会出现很多奇怪的问题。

下载源码包之后，将其解压并打开。我们只需要里面的这些内容：

• 编译生成的库
• include文件夹

从源代码编译库可以保证生成的库是兼容你的操作系统和CPU的，而预编译的二进制文件可能会出现兼容问题（甚至有时候没提供支持你系统的文件）。提供源代码所产生的一个问题在于不是每个人都用相同的IDE开发程序，因而提供的工程/解决方案文件可能和一些人的IDE不兼容。所以人们只能从.c/.cpp和.h/.hpp文件来自己建立工程/解决方案，这是一项枯燥的工作。但因此也诞生了一个叫做CMake的工具。

CMake

CMake是一个工程文件生成工具。用户可以使用预定义好的CMake脚本，根据自己的选择（像是Visual Studio, Code::Blocks, Eclipse）生成不同IDE的工程文件。这允许我们从GLFW源码里创建一个Visual Studio 2015工程文件，之后进行编译。首先，我们需要从这里下载安装CMake。我选择的是Win32安装程序。

当CMake安装成功后，你可以选择从命令行或者GUI启动CMake，由于我不想让事情变得太过复杂，我们选择用GUI。CMake需要一个源代码目录和一个存放编译结果的目标文件目录。源代码目录我们选择GLFW的源代码的根目录，然后我们新建一个 build 文件夹，选中作为目标目录。

在设置完源代码目录和目标目录之后，点击Configure(设置)按钮，让CMake读取设置和源代码。我们接下来需要选择工程的生成器，由于我们使用的是Visual Studio 2015，我们选择 Visual Studio 14 选项（因为Visual Studio 2015的内部版本号是14）。CMake会显示可选的编译选项用来配置最终生成的库。这里我们使用默认设置，并再次点击Configure(设置)按钮保存设置。保存之后，点击Generate(生成)按钮，生成的工程文件会在你的build文件夹中。

编译

在build文件夹里可以找到GLFW.sln文件，用Visual Studio 2015打开。因为CMake已经配置好了项目，所以我们直接点击Build Solution(生成解决方案)按钮，然后编译的库glfw3.lib（注意我们用的是第3版）就会出现在src/Debug文件夹内。

库生成完毕之后，我们需要让IDE知道库和头文件的位置。有两种方法：

1. 找到IDE或者编译器的/lib和/include文件夹，添加GLFW的include文件夹里的文件到IDE的/include文件夹里去。用类似的方法，将glfw3.lib添加到/lib文件夹里去。虽然这样能工作，但这不是推荐的方式，因为这样会让你很难去管理库和include文件，而且重新安装IDE或编译器可能会导致这些文件丢失。
2. 推荐的方式是建立一个新的目录包含所有的第三方库文件和头文件，并且在你的IDE或编译器中指定这些文件夹。我个人会使用一个单独的文件夹，里面包含Libs和Include文件夹，在这里存放OpenGL工程用到的所有第三方库和头文件。这样我的所有第三方库都在同一个位置（并且可以共享至多台电脑）。然而这要求你每次新建一个工程时都需要告诉IDE/编译器在哪能找到这些目录。

完成上面步骤后，我们就可以使用GLFW创建我们的第一个OpenGL工程了！

我们的第一个工程

首先，打开Visual Studio，创建一个新的项目。如果VS提供了多个选项，选择Visual C++，然后选择Empty Project(空项目)（别忘了给你的项目起一个合适的名字）。现在我们终于有一个空的工作空间了，开始创建我们第一个OpenGL程序吧！

链接

为了使我们的程序使用GLFW，我们需要把GLFW库链接(Link)进工程。这可以通过在链接器的设置里指定我们要使用glfw3.lib来完成，但是由于我们将第三方库放在另外的目录中，我们的工程还不知道在哪寻找这个文件。于是我们首先需要将我们放第三方库的目录添加进设置。

要添加这些目录（需要VS搜索库和include文件的地方），我们首先进入Project Properties(工程属性，在解决方案窗口里右键项目)，然后选择VC++ Directories(VC++ 目录)选项卡（如下图）。在下面的两栏添加目录：

这里你可以把自己的目录加进去，让工程知道到哪去搜索。你需要手动把目录加在后面，也可以点击需要的位置字符串，选择选项，之后会出现类似下面这幅图的界面，图是选择Include Directories(包含目录)时的界面：

这里可以添加任意多个目录，IDE会从这些目录里寻找头文件。所以只要你将GLFW的Include文件夹加进路径中，你就可以使用<GLFW/..>来引用头文件。库文件夹也是一样的。

现在VS可以找到所需的所有文件了。最后需要在Linker(链接器)选项卡里的Input(输入)选项卡里添加glfw3.lib这个文件：

要链接一个库我们必须告诉链接器它的文件名。库名字是glfw3.lib，我们把它加到Additional Dependencies(附加依赖项)字段中(手动或者使用选项都可以)。这样GLFW在编译的时候就会被链接进来了。除了GLFW之外，你还需要添加一个链接条目链接到OpenGL的库，但是这个库可能因为系统的不同而有一些差别。

Windows上的OpenGL库

如果你是Windows平台，opengl32.lib已经包含在Microsoft SDK里了，它在Visual Studio安装的时候就默认安装了。由于这篇教程用的是VS编译器，并且是在Windows操作系统上，我们只需将opengl32.lib添加进连接器设置里就行了。

Linux上的OpenGL库

在Linux下你需要链接libGL.so库文件，这需要添加-lGL到你的链接器设置中。如果找不到这个库你可能需要安装Mesa，NVidia或AMD的开发包，这部分因平台而异（而且我也不熟悉Linux）就不仔细讲解了。

接下来，如果你已经添加GLFW和OpenGL库到连接器设置中，你可以用如下方式添加GLFW头文件：

#include <GLFW\glfw3.h>

对于用GCC编译的Linux用户建议使用这个命令行选项-lGLEW -lglfw3 -lGL -lX11 -lpthread -lXrandr -lXi。没有正确链接相应的库会产生 undefined reference (未定义的引用) 这个错误。

GLFW的安装与配置就到此为止。

GLAD

到这里还没有结束，我们仍然还有一件事要做。因为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*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。

配置GLAD

GLAD是一个开源的库，它能解决我们上面提到的那个繁琐的问题。GLAD的配置与大多数的开源库有些许的不同，GLAD使用了一个在线服务。在这里我们能够告诉GLAD需要定义的OpenGL版本，并且根据这个版本加载所有相关的OpenGL函数。

打开GLAD的在线服务，将语言(Language)设置为C/C++，在API选项中，选择3.3以上的OpenGL(gl)版本（我们的教程中将使用3.3版本，但更新的版本也能正常工作）。之后将模式(Profile)设置为Core，并且保证生成加载器(Generate a loader)的选项是选中的。现在可以先（暂时）忽略拓展(Extensions)中的内容。都选择完之后，点击生成(Generate)按钮来生成库文件。

GLAD现在应该提供给你了一个zip压缩文件，包含两个头文件目录，和一个glad.c文件。将两个头文件目录（glad和KHR）复制到你的Include文件夹中（或者增加一个额外的项目指向这些目录），并添加glad.c文件到你的工程中。

经过前面的这些步骤之后，你就应该可以将以下的指令加到你的文件顶部了：

#include <glad/glad.h> 

点击编译按钮应该不会给你提示任何的错误，到这里我们就已经准备好继续学习下一节去真正使用GLFW和GLAD来设置OpenGL上下文并创建一个窗口了。记得确保你的头文件和库文件的目录设置正确，以及链接器里引用的库文件名正确。如果仍然遇到错误，可以先看一下评论有没有人遇到类似的问题，请参考额外资源中的例子或者在下面的评论区提问。

附加资源

• GLFW: Window Guide：GLFW官方的配置GLFW窗口的指南。
• Building applications：提供了很多编译或链接相关的信息和一大列错误及对应的解决方案。
• GLFW with Code::Blocks：使用Code::Blocks IDE编译GLFW。
• Running CMake：简要的介绍如何在Windows和Linux上使用CMake。
• Writing a build system under Linux：Wouter Verholst写的一个autotools的教程，讲的是如何在Linux上编写构建系统，尤其是针对这些教程。
• Polytonic/Glitter：一个简单的样板项目，它已经提前配置了所有相关的库；如果你想要很方便地搞到一个LearnOpenGL教程的范例工程，这也是很不错的。