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【学习日志】2022.08.19 计算机图形学、OpenGL、疼迅云游戏引擎面试、GLAD、GLFW、virtual_glew 结构说明

作者：笔触狂放9 | 2024-02-19 05:11:10

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glew 结构说明

计算机图形学知识图谱、学习路线

OpenGL 概述

简介 - LearnOpenGL CN (learnopengl-cn.github.io)

当前比较流行的搭配是 freeglut + glew，或者 glfw + glew。如果想做简单的测试，gl、glu 即可。

GLAD是继GL3W，GLEW之后，当前最新的用来访问OpenGL规范接口的第三方库。官方网址为：https://glad.dav1d.de/

GLFW是继GLUT，FreeGLUT之后，当前最新的用来创建OpenGL上下文，以及操作窗口的第三方库。官方网址为：An OpenGL library | GLFW。

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腾讯（游戏前沿技术部门）云游戏引擎面试（2022亲测面试题）

1.一个模型时如何被渲染出来的

2.着色在光栅化之前还是之后

3.模型的顶点可能包含什么信息

4.对Unity的Shader的了解

5.动画混合是如何实现的

6.Unity AR 如何实现将带透明通道的球幕动画从制作到渲染到呈现在安卓客户端上（可能是看到我简历上做过Unity AR项目问的）
7.解释什么是多态

8.详述Virtual的用法

9.对C++的STL容器有什么了解
10.详述对OpenGL的了解

小编有生以来第一次远程面试，因为开发经验不足、知识储备不够，面试的时候太紧张、表达不清被刷掉了

以下为面试后整理出来的答案

1.一个模型时如何被渲染出来的

基础知识：

图形渲染管线可以被划分为两个主要部分：第一部分把你的3D坐标转换为2D坐标，第二部分是把2D坐标转变为实际的有颜色的像素。

下图为图形渲染管线的每个阶段的抽象展示（蓝色代表的是我们可以注入自定义的着色器的部分）

首先，我们以数组的形式传递3个3D坐标作为图形渲染管线的输入，用来表示一个三角形，这个数组叫做顶点数据(Vertex Data)；顶点数据是一系列顶点的集合。一个顶点(Vertex)是一个3D坐标的数据的集合。而顶点数据是用顶点属性(Vertex Attribute)表示的，它可以包含任何我们想用的数据，但是简单起见，我们还是假定每个顶点只由一个3D位置(译注1)和一些颜色值组成

顶点着色器(Vertex Shader) 把一个单独的顶点作为输入，目的是把3D坐标转为另一种3D坐标（后面会解释），同时顶点着色器允许我们对顶点属性进行一些基本处理。

图元装配(Primitive Assembly) 将顶点着色器输出的所有顶点作为输入（如果是GL_POINTS，那么就是一个顶点），并所有的点装配成指定图元的形状。

几何着色器(Geometry Shader) 把图元形式的一系列顶点的集合作为输入，它可以通过产生新顶点构造出新的（或是其它的）图元来生成其他形状。

光栅化阶段(Rasterization Stage) 会把图元映射为最终屏幕上相应的像素，生成供片段着色器(Fragment Shader)使用的片段(Fragment)。在片段着色器运行之前会执行裁切(Clipping)。裁切会丢弃超出你的视图以外的所有像素，用来提升执行效率。

片段着色器 的主要目的是计算一个像素的最终颜色，这也是所有OpenGL高级效果产生的地方。通常，片段着色器包含3D场景的数据（比如光照、阴影、光的颜色等等），这些数据可以被用来计算最终像素的颜色。

在所有对应颜色值确定以后，最终的对象将会被传到最后一个阶段。

Alpha测试和混合(Blending)阶段 检测片段的对应的深度（和模板(Stencil)）值（后面会讲），用它们来判断这个像素是其它物体的前面还是后面，决定是否应该丢弃。这个阶段也会检查alpha值（alpha值定义了一个物体的透明度）并对物体进行混合(Blend)。所以，即使在片段着色器中计算出来了一个像素输出的颜色，在渲染多个三角形的时候最后的像素颜色也可能完全不同。

在OpenGL中，任何事物都在3D空间中，而屏幕和窗口却是2D像素数组，这导致OpenGL的大部分工作都是关于把3D坐标转变为适应你屏幕的2D像素。

3D坐标转为2D坐标的处理过程是由OpenGL的图形渲染管线（Graphics Pipeline，大多译为管线，实际上指的是一堆原始图形数据途经一个输送管道，期间经过各种变化处理最终出现在屏幕的过程）管理的。

2D坐标和像素也是不同的，2D坐标精确表示一个点在2D空间中的位置，而2D像素是这个点的近似值，2D像素受到你的屏幕/窗口分辨率的限制。

图形渲染管线接受一组3D坐标，然后把它们转变为你屏幕上的有色2D像素输出。图形渲染管线可以被划分为几个阶段，每个阶段将会把前一个阶段的输出作为输入。所有这些阶段都是高度专门化的（它们都有一个特定的函数），并且很容易并行执行。

正是由于它们具有并行执行的特性，当今大多数显卡都有成千上万的小处理核心，它们在GPU上为每一个（渲染管线）阶段运行各自的小程序，从而在图形渲染管线中快速处理你的数据。这些小程序叫做着色器(Shader)。

有些着色器可以由开发者配置，因为允许用自己写的着色器来代替默认的，所以能够更细致地控制图形渲染管线中的特定部分了。因为它们运行在GPU上，所以节省了宝贵的CPU时间。OpenGL着色器是用OpenGL着色器语言(OpenGL Shading Language, GLSL)写成的

为了让OpenGL知道我们的坐标和颜色值构成的到底是什么，OpenGL需要你去指定这些数据所表示的渲染类型。我们是希望把这些数据渲染成一系列的点？一系列的三角形？还是仅仅是一个长长的线？做出的这些提示叫做图元(Primitive)，任何一个绘制指令的调用都将把图元传递给OpenGL。这是其中的几个：GL_POINTS、GL_TRIANGLES、GL_LINE_STRIP。

OpenGL中的一个片段是OpenGL渲染一个像素所需的所有数据。

在现代OpenGL中，我们必须定义至少一个顶点着色器和一个片段着色器（因为GPU中没有默认的顶点/片段着色器）

定义这样的顶点数据以后，我们会把它作为输入发送给图形渲染管线的第一个处理阶段：顶点着色器。它会在GPU上创建内存用于储存我们的顶点数据，还要配置OpenGL如何解释这些内存，并且指定其如何发送给显卡。顶点着色器接着会处理我们在内存中指定数量的顶点。

我们通过顶点缓冲对象(Vertex Buffer Objects, VBO)管理这个内存，它会在GPU内存（通常被称为显存）中储存大量顶点。使用这些缓冲对象的好处是我们可以一次性的发送一大批数据到显卡上，而不是每个顶点发送一次。从CPU把数据发送到显卡相对较慢，所以只要可能我们都要尝试尽量一次性发送尽可能多的数据。当数据发送至显卡的内存中后，顶点着色器几乎能立即访问顶点，这是个非常快的过程。

顶点缓冲对象是我们在OpenGL教程中第一个出现的OpenGL对象。就像OpenGL中的其它对象一样，这个缓冲有一个独一无二的ID，所以我们可以使用glGenBuffers函数和一个缓冲ID生成一个VBO对象：


unsigned int VBO;
glGenBuffers(1, &VBO);

OpenGL有很多缓冲对象类型，顶点缓冲对象的缓冲类型是GL_ARRAY_BUFFER。OpenGL允许我们同时绑定多个缓冲，只要它们是不同的缓冲类型。我们可以使用glBindBuffer函数把新创建的缓冲绑定到GL_ARRAY_BUFFER目标上：

glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);

从这一刻起，我们使用的任何（在GL_ARRAY_BUFFER目标上的）缓冲调用都会用来配置当前绑定的缓冲(VBO)。然后我们可以调用glBufferData函数，它会把之前定义的顶点数据复制到缓冲的内存中：

glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);

glBufferData是一个专门用来把用户定义的数据复制到当前绑定缓冲的函数。它的第一个参数是目标缓冲的类型：顶点缓冲对象当前绑定到GL_ARRAY_BUFFER目标上。第二个参数指定传输数据的大小(以字节为单位)；用一个简单的sizeof计算出顶点数据大小就行。第三个参数是我们希望发送的实际数据。

第四个参数指定了我们希望显卡如何管理给定的数据。它有三种形式：

GL_STATIC_DRAW ：数据不会或几乎不会改变。
GL_DYNAMIC_DRAW：数据会被改变很多。
GL_STREAM_DRAW ：数据每次绘制时都会改变。

三角形的位置数据不会改变，每次渲染调用时都保持原样，所以它的使用类型最好是GL_STATIC_DRAW。如果，比如说一个缓冲中的数据将频繁被改变，那么使用的类型就是GL_DYNAMIC_DRAW或GL_STREAM_DRAW，这样就能确保显卡把数据放在能够高速写入的内存部分。

现在我们已经把顶点数据储存在显卡的内存中，用VBO这个顶点缓冲对象管理。下面我们会创建一个顶点着色器和片段着色器来真正处理这些数据。现在我们开始着手创建它们吧。

顶点着色器：

顶点着色器(Vertex Shader)是几个可编程着色器中的一个。如果我们打算做渲染的话，现代OpenGL需要我们至少设置一个顶点和一个片段着色器。我们会简要介绍一下着色器以及配置两个非常简单的着色器来绘制我们第一个三角形。下一节中我们会更详细的讨论着色器。

我们需要做的第一件事是用着色器语言GLSL(OpenGL Shading Language)编写顶点着色器，然后编译这个着色器，这样我们就可以在程序中使用它了。下面你会看到一个非常基础的GLSL顶点着色器的源代码：


#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
 
void main()
{
    gl_Position = vec4(aPos.x, aPos.y, aPos.z, 1.0);
}
/*可以看到，GLSL看起来很像C语言。每个着色器都起始于一个版本声明。
OpenGL 3.3以及和更高版本中，GLSL版本号和OpenGL的版本是匹配的
（比如说GLSL 420版本对应于OpenGL 4.2）。
我们同样明确表示我们会使用核心模式。
下一步，使用in关键字，在顶点着色器中声明所有的输入顶点属性(Input Vertex Attribute)。
现在我们只关心位置(Position)数据，所以我们只需要一个顶点属性。
GLSL有一个向量数据类型，它包含1到4个float分量，包含的数量可以从它的后缀数字看出来。
由于每个顶点都有一个3D坐标，我们就创建一个vec3输入变量aPos。
我们同样也通过layout (location = 0)设定了输入变量的位置值(Location)
你后面会看到为什么我们会需要这个位置值。*/

编译着色器:

现在，我们暂时将顶点着色器的源代码硬编码在代码文件顶部的C风格字符串中：


const char *vertexShaderSource = "#version 330 core\n"
    "layout (location = 0) in vec3 aPos;\n"
    "void main()\n"
    "{\n"
    "   gl_Position = vec4(aPos.x, aPos.y, aPos.z, 1.0);\n"
    "}\0";

为了能够让OpenGL使用它，我们必须在运行时动态编译它的源代码。

我们首先要做的是创建一个着色器对象，注意还是用ID来引用的。所以我们储存这个顶点着色器为unsigned int，然后用glCreateShader创建这个着色器：


unsigned int vertexShader;
vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);

我们把需要创建的着色器类型以参数形式提供给glCreateShader。由于我们正在创建一个顶点着色器，传递的参数是GL_VERTEX_SHADER。

下一步我们把这个着色器源码附加到着色器对象上，然后编译它：


glShaderSource(vertexShader, 1, &vertexShaderSource, NULL);
glCompileShader(vertexShader);

glShaderSource函数把要编译的着色器对象作为第一个参数。第二参数指定了传递的源码字符串数量，这里只有一个。第三个参数是顶点着色器真正的源码，第四个参数我们先设置为NULL。

片段着色器：

片段着色器所做的是计算像素最后的颜色输出。

在计算机图形中颜色被表示为有4个元素的数组：红色、绿色、蓝色和alpha(透明度)分量，通常缩写为RGBA。当在OpenGL或GLSL中定义一个颜色的时候，我们把颜色每个分量的强度设置在0.0到1.0之间。比如说我们设置红为1.0f，绿为1.0f，我们会得到两个颜色的混合色，即黄色。这三种颜色分量的不同调配可以生成超过1600万种不同的颜色！


#version 330 core
out vec4 FragColor;
 
void main()
{
    FragColor = vec4(1.0f, 0.5f, 0.2f, 1.0f);
}

片段着色器只需要一个输出变量，这个变量是一个4分量向量，它表示的是最终的输出颜色，我们应该自己将其计算出来。声明输出变量可以使用out关键字，这里我们命名为FragColor。下面，我们将一个Alpha值为1.0(1.0代表完全不透明)的橘黄色的vec4赋值给颜色输出。

编译片段着色器的过程与顶点着色器类似，只不过我们使用GL_FRAGMENT_SHADER常量作为着色器类型：


unsigned int fragmentShader;
fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);
glShaderSource(fragmentShader, 1, &fragmentShaderSource, NULL);
glCompileShader(fragmentShader);

两个着色器现在都编译了，剩下的事情是把两个着色器对象链接到一个用来渲染的着色器程序(Shader Program)中。

着色器程序：

着色器程序对象(Shader Program Object)是多个着色器合并之后并最终链接完成的版本。如果要使用刚才编译的着色器我们必须把它们链接(Link)为一个着色器程序对象，然后在渲染对象的时候激活这个着色器程序。已激活着色器程序的着色器将在我们发送渲染调用的时候被使用。

当链接着色器至一个程序的时候，它会把每个着色器的输出链接到下个着色器的输入。当输出和输入不匹配的时候，你会得到一个连接错误。

创建一个程序对象很简单：


unsigned int shaderProgram;
shaderProgram = glCreateProgram();

glCreateProgram函数创建一个程序，并返回新创建程序对象的ID引用。现在我们需要把之前编译的着色器附加到程序对象上，然后用glLinkProgram链接它们：


glAttachShader(shaderProgram, vertexShader);
glAttachShader(shaderProgram, fragmentShader);
glLinkProgram(shaderProgram);

代码应该很清楚，我们把着色器附加到了程序上，然后用glLinkProgram链接。

得到的结果就是一个程序对象，我们可以调用glUseProgram函数，用刚创建的程序对象作为它的参数，以激活这个程序对象：

glUseProgram(shaderProgram);

在glUseProgram函数调用之后，每个着色器调用和渲染调用都会使用这个程序对象（也就是之前写的着色器)了。

对了，在把着色器对象链接到程序对象以后，记得删除着色器对象，我们不再需要它们了：


glDeleteShader(vertexShader);
glDeleteShader(fragmentShader);

现在，我们已经把输入顶点数据发送给了GPU，并指示了GPU如何在顶点和片段着色器中处理它。就快要完成了，但还没结束，OpenGL还不知道它该如何解释内存中的顶点数据，以及它该如何将顶点数据链接到顶点着色器的属性上。我们需要告诉OpenGL怎么做。

链接顶点属性：

顶点着色器允许我们指定任何以顶点属性为形式的输入。这使其具有很强的灵活性的同时，它还的确意味着我们必须手动指定输入数据的哪一个部分对应顶点着色器的哪一个顶点属性。所以，我们必须在渲染前指定OpenGL该如何解释顶点数据。

我们的顶点缓冲数据会被解析为下面这样子：

位置数据被储存为32位（4字节）浮点值。
每个位置包含3个这样的值。
在这3个值之间没有空隙（或其他值）。这几个值在数组中紧密排列(Tightly Packed)。
数据中第一个值在缓冲开始的位置。

有了这些信息我们就可以使用glVertexAttribPointer函数告诉OpenGL该如何解析顶点数据（应用到逐个顶点属性上）了：


glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0);
glEnableVertexAttribArray(0);

glVertexAttribPointer函数的参数非常多，所以逐一介绍它们：

第一个参数指定我们要配置的顶点属性。还记得我们在顶点着色器中使用layout(location = 0)定义了position顶点属性的位置值(Location)吗？它可以把顶点属性的位置值设置为0。因为我们希望把数据传递到这一个顶点属性中，所以这里我们传入0。
第二个参数指定顶点属性的大小。顶点属性是一个vec3，它由3个值组成，所以大小是3。
第三个参数指定数据的类型，这里是GL_FLOAT(GLSL中vec*都是由浮点数值组成的)。
下个参数定义我们是否希望数据被标准化(Normalize)。如果我们设置为GL_TRUE，所有数据都会被映射到0（对于有符号型signed数据是-1）到1之间。我们把它设置为GL_FALSE。
第五个参数叫做步长(Stride)，它告诉我们在连续的顶点属性组之间的间隔。由于下个组位置数据在3个float之后，我们把步长设置为3 * sizeof(float)。要注意的是由于我们知道这个数组是紧密排列的（在两个顶点属性之间没有空隙）我们也可以设置为0来让OpenGL决定具体步长是多少（只有当数值是紧密排列时才可用）。一旦我们有更多的顶点属性，我们就必须更小心地定义每个顶点属性之间的间隔，我们在后面会看到更多的例子（译注: 这个参数的意思简单说就是从这个属性第二次出现的地方到整个数组0位置之间有多少字节）。
最后一个参数的类型是void*，所以需要我们进行这个奇怪的强制类型转换。它表示位置数据在缓冲中起始位置的偏移量(Offset)。由于位置数据在数组的开头，所以这里是0。我们会在后面详细解释这个参数。

现在我们已经定义了OpenGL该如何解释顶点数据，我们现在应该使用glEnableVertexAttribArray，以顶点属性位置值作为参数，启用顶点属性；顶点属性默认是禁用的。自此，所有东西都已经设置好了：我们使用一个顶点缓冲对象将顶点数据初始化至缓冲中，建立了一个顶点和一个片段着色器，并告诉了OpenGL如何把顶点数据链接到顶点着色器的顶点属性上。在OpenGL中绘制一个物体，代码会像是这样：


// 0. 复制顶点数组到缓冲中供OpenGL使用
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);
// 1. 设置顶点属性指针
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0);
glEnableVertexAttribArray(0);
// 2. 当我们渲染一个物体时要使用着色器程序
glUseProgram(shaderProgram);
// 3. 绘制物体
someOpenGLFunctionThatDrawsOurTriangle();

每当我们绘制一个物体的时候都必须重复这一过程。这看起来可能不多，但是如果有超过5个顶点属性，上百个不同物体呢（这其实并不罕见）。绑定正确的缓冲对象，为每个物体配置所有顶点属性很快就变成一件麻烦事。有没有一些方法可以使我们把所有这些状态配置储存在一个对象中，并且可以通过绑定这个对象来恢复状态呢？

顶点数组对象（VAO)：

顶点数组对象(Vertex Array Object, VAO)可以像顶点缓冲对象那样被绑定，任何随后的顶点属性调用都会储存在这个VAO中。这样的好处就是，当配置顶点属性指针时，你只需要将那些调用执行一次，之后再绘制物体的时候只需要绑定相应的VAO就行了。这使在不同顶点数据和属性配置之间切换变得非常简单，只需要绑定不同的VAO就行了。刚刚设置的所有状态都将存储在VAO中

OpenGL的核心模式要求我们使用VAO，所以它知道该如何处理我们的顶点输入。如果我们绑定VAO失败，OpenGL会拒绝绘制任何东西。

一个顶点数组对象会储存以下这些内容：

glEnableVertexAttribArray和glDisableVertexAttribArray的调用。
通过glVertexAttribPointer设置的顶点属性配置。
通过glVertexAttribPointer调用与顶点属性关联的顶点缓冲对象。

创建一个VAO和创建一个VBO很类似：


unsigned int VAO;
glGenVertexArrays(1, &VAO);

要想使用VAO，要做的只是使用glBindVertexArray绑定VAO。从绑定之后起，我们应该绑定和配置对应的VBO和属性指针，之后解绑VAO供之后使用。当我们打算绘制一个物体的时候，我们只要在绘制物体前简单地把VAO绑定到希望使用的设定上就行了。这段代码应该看起来像这样：


// ..:: 初始化代码（只运行一次 (除非你的物体频繁改变)） :: ..
// 1. 绑定VAO
glBindVertexArray(VAO);
// 2. 把顶点数组复制到缓冲中供OpenGL使用
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);
// 3. 设置顶点属性指针
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0);
glEnableVertexAttribArray(0);
 
[...]
 
// ..:: 绘制代码（渲染循环中） :: ..
// 4. 绘制物体
glUseProgram(shaderProgram);
glBindVertexArray(VAO);
someOpenGLFunctionThatDrawsOurTriangle();

就这么多了！前面做的一切都是等待这一刻，一个储存了我们顶点属性配置和应使用的VBO的顶点数组对象。一般当你打算绘制多个物体时，你首先要生成/配置所有的VAO（和必须的VBO及属性指针)，然后储存它们供后面使用。当我们打算绘制物体的时候就拿出相应的VAO，绑定它，绘制完物体后，再解绑VAO。

绘制三角形：

要想绘制我们想要的物体，OpenGL给我们提供了glDrawArrays函数，它使用当前激活的着色器，之前定义的顶点属性配置，和VBO的顶点数据（通过VAO间接绑定）来绘制图元。


glUseProgram(shaderProgram);
glBindVertexArray(VAO);
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);

glDrawArrays函数第一个参数是我们打算绘制的OpenGL图元的类型。由于我们在一开始时说过，我们希望绘制的是一个三角形，这里传递GL_TRIANGLES给它。第二个参数指定了顶点数组的起始索引，我们这里填0。最后一个参数指定我们打算绘制多少个顶点，这里是3（我们只从我们的数据中渲染一个三角形，它只有3个顶点长）。


#include <glad/glad.h>
#include <GLFW/glfw3.h>
 
#include <iostream>
 
void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height);
void processInput(GLFWwindow *window);
 
// settings
const unsigned int SCR_WIDTH = 800;
const unsigned int SCR_HEIGHT = 600;
 
const char *vertexShaderSource = "#version 330 core\n"
    "layout (location = 0) in vec3 aPos;\n"
    "void main()\n"
    "{\n"
    "   gl_Position = vec4(aPos.x, aPos.y, aPos.z, 1.0);\n"
    "}\0";
const char *fragmentShaderSource = "#version 330 core\n"
    "out vec4 FragColor;\n"
    "void main()\n"
    "{\n"
    "   FragColor = vec4(1.0f, 0.5f, 0.2f, 1.0f);\n"
    "}\n\0";
 
int main()
{
    // glfw: initialize and configure
    // ------------------------------
    glfwInit();
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);
 
#ifdef __APPLE__
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_FORWARD_COMPAT, GL_TRUE);
#endif
 
    // glfw window creation
    // --------------------
    GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(SCR_WIDTH, SCR_HEIGHT, "LearnOpenGL", NULL, NULL);
    if (window == NULL)
    {
        std::cout << "Failed to create GLFW window" << std::endl;
        glfwTerminate();
        return -1;
    }
    glfwMakeContextCurrent(window);
    glfwSetFramebufferSizeCallback(window, framebuffer_size_callback);
 
    // glad: load all OpenGL function pointers
    // ---------------------------------------
    if (!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress))
    {
        std::cout << "Failed to initialize GLAD" << std::endl;
        return -1;
    }
 
 
    // build and compile our shader program
    // ------------------------------------
    // vertex shader
    unsigned int vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
    glShaderSource(vertexShader, 1, &vertexShaderSource, NULL);
    glCompileShader(vertexShader);
    // check for shader compile errors
    int success;
    char infoLog[512];
    glGetShaderiv(vertexShader, GL_COMPILE_STATUS, &success);
    if (!success)
    {
        glGetShaderInfoLog(vertexShader, 512, NULL, infoLog);
        std::cout << "ERROR::SHADER::VERTEX::COMPILATION_FAILED\n" << infoLog << std::endl;
    }
    // fragment shader
    unsigned int fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);
    glShaderSource(fragmentShader, 1, &fragmentShaderSource, NULL);
    glCompileShader(fragmentShader);
    // check for shader compile errors
    glGetShaderiv(fragmentShader, GL_COMPILE_STATUS, &success);
    if (!success)
    {
        glGetShaderInfoLog(fragmentShader, 512, NULL, infoLog);
        std::cout << "ERROR::SHADER::FRAGMENT::COMPILATION_FAILED\n" << infoLog << std::endl;
    }
    // link shaders
    unsigned int shaderProgram = glCreateProgram();
    glAttachShader(shaderProgram, vertexShader);
    glAttachShader(shaderProgram, fragmentShader);
    glLinkProgram(shaderProgram);
    // check for linking errors
    glGetProgramiv(shaderProgram, GL_LINK_STATUS, &success);
    if (!success) {
        glGetProgramInfoLog(shaderProgram, 512, NULL, infoLog);
        std::cout << "ERROR::SHADER::PROGRAM::LINKING_FAILED\n" << infoLog << std::endl;
    }
    glDeleteShader(vertexShader);
    glDeleteShader(fragmentShader);
 
    // set up vertex data (and buffer(s)) and configure vertex attributes
    // ------------------------------------------------------------------
    float vertices[] = {
        -0.5f, -0.5f, 0.0f, // left  
         0.5f, -0.5f, 0.0f, // right 
         0.0f,  0.5f, 0.0f  // top   
    }; 
 
    unsigned int VBO, VAO;
    glGenVertexArrays(1, &VAO);
    glGenBuffers(1, &VBO);
    // bind the Vertex Array Object first, then bind and set vertex buffer(s), and then configure vertex attributes(s).
    glBindVertexArray(VAO);
 
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);
 
    glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0);
    glEnableVertexAttribArray(0);
 
    // note that this is allowed, the call to glVertexAttribPointer registered VBO as the vertex attribute's bound vertex buffer object so afterwards we can safely unbind
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0); 
 
    // You can unbind the VAO afterwards so other VAO calls won't accidentally modify this VAO, but this rarely happens. Modifying other
    // VAOs requires a call to glBindVertexArray anyways so we generally don't unbind VAOs (nor VBOs) when it's not directly necessary.
    glBindVertexArray(0); 
 
 
    // uncomment this call to draw in wireframe polygons.
    //glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE);
 
    // render loop
    // -----------
    while (!glfwWindowShouldClose(window))
    {
        // input
        // -----
        processInput(window);
 
        // render
        // ------
        glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
 
        // draw our first triangle
        glUseProgram(shaderProgram);
        glBindVertexArray(VAO); // seeing as we only have a single VAO there's no need to bind it every time, but we'll do so to keep things a bit more organized
        glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);
        // glBindVertexArray(0); // no need to unbind it every time 
 
        // glfw: swap buffers and poll IO events (keys pressed/released, mouse moved etc.)
        // -------------------------------------------------------------------------------
        glfwSwapBuffers(window);
        glfwPollEvents();
    }
 
    // optional: de-allocate all resources once they've outlived their purpose:
    // ------------------------------------------------------------------------
    glDeleteVertexArrays(1, &VAO);
    glDeleteBuffers(1, &VBO);
    glDeleteProgram(shaderProgram);
 
    // glfw: terminate, clearing all previously allocated GLFW resources.
    // ------------------------------------------------------------------
    glfwTerminate();
    return 0;
}
 
// process all input: query GLFW whether relevant keys are pressed/released this frame and react accordingly
// ---------------------------------------------------------------------------------------------------------
void processInput(GLFWwindow *window)
{
    if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE) == GLFW_PRESS)
        glfwSetWindowShouldClose(window, true);
}
 
// glfw: whenever the window size changed (by OS or user resize) this callback function executes
// ---------------------------------------------------------------------------------------------
void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height)
{
    // make sure the viewport matches the new window dimensions; note that width and 
    // height will be significantly larger than specified on retina displays.
    glViewport(0, 0, width, height);
}

现在尝试编译代码，如果弹出了任何错误，回头检查你的代码。如果你编译通过了，你应该看到下面的结果：

元素缓冲对象：

在渲染顶点这一话题上我们还有最后一个需要讨论的东西——元素缓冲对象(Element Buffer Object，EBO)，也叫索引缓冲对象(Index Buffer Object，IBO)。要解释元素缓冲对象的工作方式最好还是举个例子：假设我们不再绘制一个三角形而是绘制一个矩形。我们可以绘制两个三角形来组成一个矩形（OpenGL主要处理三角形）。这会生成下面的顶点的集合：


float vertices[] = {
    // 第一个三角形
    0.5f, 0.5f, 0.0f,   // 右上角
    0.5f, -0.5f, 0.0f,  // 右下角
    -0.5f, 0.5f, 0.0f,  // 左上角
    // 第二个三角形
    0.5f, -0.5f, 0.0f,  // 右下角
    -0.5f, -0.5f, 0.0f, // 左下角
    -0.5f, 0.5f, 0.0f   // 左上角
};

可以看到，有几个顶点叠加了。我们指定了右下角和左上角两次！一个矩形只有4个而不是6个顶点，这样就产生50%的额外开销。当我们有包括上千个三角形的模型之后这个问题会更糟糕，这会产生一大堆浪费。更好的解决方案是只储存不同的顶点，并设定绘制这些顶点的顺序。这样子我们只要储存4个顶点就能绘制矩形了，之后只要指定绘制的顺序就行了。如果OpenGL提供这个功能就好了，对吧？

值得庆幸的是，元素缓冲区对象的工作方式正是如此。 EBO是一个缓冲区，就像一个顶点缓冲区对象一样，它存储 OpenGL 用来决定要绘制哪些顶点的索引。这种所谓的索引绘制(Indexed Drawing)正是我们问题的解决方案。首先，我们先要定义（不重复的）顶点，和绘制出矩形所需的索引：


float vertices[] = {
    0.5f, 0.5f, 0.0f,   // 右上角
    0.5f, -0.5f, 0.0f,  // 右下角
    -0.5f, -0.5f, 0.0f, // 左下角
    -0.5f, 0.5f, 0.0f   // 左上角
};
 
unsigned int indices[] = {
    // 注意索引从0开始! 
    // 此例的索引(0,1,2,3)就是顶点数组vertices的下标，
    // 这样可以由下标代表顶点组合成矩形
 
    0, 1, 3, // 第一个三角形
    1, 2, 3  // 第二个三角形
};

你可以看到，当使用索引的时候，我们只定义了4个顶点，而不是6个。下一步我们需要创建元素缓冲对象：


unsigned int EBO;
glGenBuffers(1, &EBO);

与VBO类似，我们先绑定EBO然后用glBufferData把索引复制到缓冲里。同样，和VBO类似，我们会把这些函数调用放在绑定和解绑函数调用之间，只不过这次我们把缓冲的类型定义为GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER。


glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, EBO);
glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(indices), indices, GL_STATIC_DRAW);

注意：我们传递了GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER当作缓冲目标。最后一件要做的事是用glDrawElements来替换glDrawArrays函数，表示我们要从索引缓冲区渲染三角形。使用glDrawElements时，我们会使用当前绑定的索引缓冲对象中的索引进行绘制：


glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, EBO);
glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_INT, 0);

第一个参数指定了我们绘制的模式，这个和glDrawArrays的一样。第二个参数是我们打算绘制顶点的个数，这里填6，也就是说我们一共需要绘制6个顶点。第三个参数是索引的类型，这里是GL_UNSIGNED_INT。最后一个参数里我们可以指定EBO中的偏移量（或者传递一个索引数组，但是这是当你不在使用索引缓冲对象的时候），但是我们会在这里填写0。

glDrawElements函数从当前绑定到GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER目标的EBO中获取其索引。这意味着我们每次想要使用索引渲染对象时都必须绑定相应的EBO，这又有点麻烦。碰巧顶点数组对象也跟踪元素缓冲区对象绑定。在绑定VAO时，绑定的最后一个元素缓冲区对象存储为VAO的元素缓冲区对象。然后，绑定到VAO也会自动绑定该EBO。

当目标是GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER的时候，VAO会储存glBindBuffer的函数调用。这也意味着它也会储存解绑调用，所以确保你没有在解绑VAO之前解绑索引数组缓冲，否则它就没有这个EBO配置了。

最后的初始化和绘制代码现在看起来像这样：


// ..:: 初始化代码 :: ..
// 1. 绑定顶点数组对象
glBindVertexArray(VAO);
// 2. 把我们的顶点数组复制到一个顶点缓冲中，供OpenGL使用
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);
// 3. 复制我们的索引数组到一个索引缓冲中，供OpenGL使用
glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, EBO);
glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(indices), indices, GL_STATIC_DRAW);
// 4. 设定顶点属性指针
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0);
glEnableVertexAttribArray(0);
 
[...]
 
// ..:: 绘制代码（渲染循环中） :: ..
glUseProgram(shaderProgram);
glBindVertexArray(VAO);
glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_INT, 0);
glBindVertexArray(0);

运行程序会获得下面这样的图片的结果。左侧图片看应该起来很熟悉，而右侧的则是使用线框模式(Wireframe Mode)绘制的。线框矩形可以显示出矩形的确是由两个三角形组成的。

核心模式与立即渲染模式：

立即渲染模式：早期的OpenGL使用立即渲染模式（Immediate mode，也就是固定渲染管线），这个模式下绘制图形很方便。OpenGL的大多数功能都被库隐藏起来，开发者很少有控制OpenGL如何进行计算的自由。而开发者迫切希望能有更多的灵活性。立即渲染模式容易使用和理解，但是效率太低。因此从OpenGL3.2开始，规范文档开始废弃立即渲染模式，并鼓励开发者在OpenGL的核心模式(Core-profile)下进行开发，这个分支的规范完全移除了旧的特性。

核心模式：当使用OpenGL的核心模式时，OpenGL迫使我们使用现代的函数。当我们试图使用一个已废弃的函数时，OpenGL会抛出一个错误并终止绘图。现代函数的优势是更高的灵活性和效率，然而也更难于学习。立即渲染模式从OpenGL实际运作中抽象掉了很多细节，因此它在易于学习的同时，也很难让人去把握OpenGL具体是如何运作的。现代函数要求使用者真正理解OpenGL和图形编程，它有一些难度，然而提供了更多的灵活性，更高的效率，更重要的是可以更深入的理解图形编程。

状态机：

OpenGL自身是一个巨大的状态机(State Machine)：一系列的变量描述OpenGL此刻应当如何运行。OpenGL的状态通常被称为OpenGL上下文(Context)。我们通常使用如下途径去更改OpenGL状态：设置选项，操作缓冲。最后，我们使用当前OpenGL上下文来渲染。

假设当我们想告诉OpenGL去画线段而不是三角形的时候，我们通过改变一些上下文变量来改变OpenGL状态，从而告诉OpenGL如何去绘图。一旦我们改变了OpenGL的状态为绘制线段，下一个绘制命令就会画出线段而不是三角形。

当使用OpenGL的时候，我们会遇到一些状态设置函数(State-changing Function)，这类函数将会改变上下文。以及状态使用函数(State-using Function)，这类函数会根据当前OpenGL的状态执行一些操作。只要你记住OpenGL本质上是个大状态机，就能更容易理解它的大部分特性。

对象：

OpenGL库是用C语言写的，同时也支持多种语言的派生，但其内核仍是一个C库。由于C的一些语言结构不易被翻译到其它的高级语言，因此OpenGL开发的时候引入了一些抽象层。“对象(Object)”就是其中一个。

在OpenGL中一个对象是指一些选项的集合，它代表OpenGL状态的一个子集。比如，我们可以用一个对象来代表绘图窗口的设置，之后我们就可以设置它的大小、支持的颜色位数等等。可以把对象看做一个C风格的结构体(Struct)：


struct object_name {
    float  option1;
    int    option2;
    char[] name;
};

当我们使用一个对象时，通常看起来像如下一样（把OpenGL上下文看作一个大的结构体）：


// OpenGL的状态
struct OpenGL_Context {
    ...
    object* object_Window_Target;
    ...     
};


// 创建对象
unsigned int objectId = 0;
//用一个id保存它的引用（实际数据被储存在后台）
glGenObject(1, &objectId);
// 绑定对象至上下文的目标位置（例子中窗口对象目标的位置被定义成GL_WINDOW_TARGET）
glBindObject(GL_WINDOW_TARGET, objectId);
// 设置当前绑定到 GL_WINDOW_TARGET 的对象的一些选项
glSetObjectOption(GL_WINDOW_TARGET, GL_OPTION_WINDOW_WIDTH, 800);
glSetObjectOption(GL_WINDOW_TARGET, GL_OPTION_WINDOW_HEIGHT, 600);
// 将上下文对象设回默认0，解绑这个对象
glBindObject(GL_WINDOW_TARGET, 0);
//设置的选项将被保存在objectId所引用的对象中
//一旦我们重新绑定这个对象到GL_WINDOW_TARGET位置，这些选项就会重新生效。

使用对象的一个好处是在程序中，我们不止可以定义一个对象，并设置它们的选项，每个对象都可以是不同的设置。在我们执行一个使用OpenGL状态的操作的时候，只需要绑定含有需要的设置的对象即可。比如说我们有一些作为3D模型数据（一栋房子或一个人物）的容器对象，在我们想绘制其中任何一个模型的时候，只需绑定一个包含对应模型数据的对象就可以了（当然，我们需要先创建并设置对象的选项）。拥有数个这样的对象允许我们指定多个模型，在想画其中任何一个的时候，直接将对应的对象绑定上去，便不需要再重复设置选项了。

GLAD：

GLAD是继GL3W，GLEW之后，当前最新的用来访问OpenGL规范接口的第三方库。

官方网址为：https://glad.dav1d.de/

GLAD可以使OpenGL基础渲染变得十分简单，只需要简单四个步骤就可以完成基础渲染。
1.初始化GLAD库，加载所有OpenGL函数指针。
2.创建着色器并附加到着色器程序。
3.构建缓冲对象并附加到顶点属性。
4.使用着色器程序，利用渲染接口将缓冲对象按照指定图元类型渲染出来。

初始化GLAD库：常用接口如下：
int gladLoadGLLoader(GLADloadproc load)：任何的OpenGL接口调用都必须在初始化GLAD库后才可以正常访问。如果成功的话，该接口将返回GL_TRUE，否则就会返回GL_FALSE。
其中GLADloadproc函数声明如下：
void* (*GLADloadproc)(const char* name)

GLAD绘制方式：由于篇幅较多，已经另外写了一篇博客来记录。详细内容请参考https://blog.csdn.net/zjz520yy/article/details/83904360

一个包含GLAD基础渲染操作的大部分接口的例子:


#include <glad/glad.h>
#include <GLFW/glfw3.h>
 
#include <iostream>
 
void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height);
void processInput(GLFWwindow *window);
 
// settings
const unsigned int SCR_WIDTH = 800;
const unsigned int SCR_HEIGHT = 600;
 
const char *vertexShaderSource = "#version 330 core\n"
    "layout (location = 0) in vec3 aPos;\n"
    "void main()\n"
    "{\n"
    "   gl_Position = vec4(aPos.x, aPos.y, aPos.z, 1.0);\n"
    "}\0";
const char *fragmentShaderSource = "#version 330 core\n"
    "out vec4 FragColor;\n"
    "void main()\n"
    "{\n"
    "   FragColor = vec4(1.0f, 0.5f, 0.2f, 1.0f);\n"
    "}\n\0";
 
int main()
{
    // glfw: initialize and configure
    // ------------------------------
    glfwInit();
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);
 
#ifdef __APPLE__
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_FORWARD_COMPAT, GL_TRUE); // uncomment this statement to fix compilation on OS X
#endif
 
    // glfw window creation
    // --------------------
    GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(SCR_WIDTH, SCR_HEIGHT, "LearnOpenGL", NULL, NULL);
    if (window == NULL)
    {
        std::cout << "Failed to create GLFW window" << std::endl;
        glfwTerminate();
        return -1;
    }
    glfwMakeContextCurrent(window);
    glfwSetFramebufferSizeCallback(window, framebuffer_size_callback);
 
    // glad: load all OpenGL function pointers
    // ---------------------------------------
    if (!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress))
    {
        std::cout << "Failed to initialize GLAD" << std::endl;
        return -1;
    }
 
 
    // build and compile our shader program
    // ------------------------------------
    // vertex shader
    int vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
    glShaderSource(vertexShader, 1, &vertexShaderSource, NULL);
    glCompileShader(vertexShader);
    // check for shader compile errors
    int success;
    char infoLog[512];
    glGetShaderiv(vertexShader, GL_COMPILE_STATUS, &success);
    if (!success)
    {
        glGetShaderInfoLog(vertexShader, 512, NULL, infoLog);
        std::cout << "ERROR::SHADER::VERTEX::COMPILATION_FAILED\n" << infoLog << std::endl;
    }
    // fragment shader
    int fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);
    glShaderSource(fragmentShader, 1, &fragmentShaderSource, NULL);
    glCompileShader(fragmentShader);
    // check for shader compile errors
    glGetShaderiv(fragmentShader, GL_COMPILE_STATUS, &success);
    if (!success)
    {
        glGetShaderInfoLog(fragmentShader, 512, NULL, infoLog);
        std::cout << "ERROR::SHADER::FRAGMENT::COMPILATION_FAILED\n" << infoLog << std::endl;
    }
    // link shaders
    int shaderProgram = glCreateProgram();
    glAttachShader(shaderProgram, vertexShader);
    glAttachShader(shaderProgram, fragmentShader);
    glLinkProgram(shaderProgram);
    // check for linking errors
    glGetProgramiv(shaderProgram, GL_LINK_STATUS, &success);
    if (!success) {
        glGetProgramInfoLog(shaderProgram, 512, NULL, infoLog);
        std::cout << "ERROR::SHADER::PROGRAM::LINKING_FAILED\n" << infoLog << std::endl;
    }
    glDeleteShader(vertexShader);
    glDeleteShader(fragmentShader);
 
    // set up vertex data (and buffer(s)) and configure vertex attributes
    // ------------------------------------------------------------------
    float vertices[] = {
         0.5f,  0.5f, 0.0f,  // top right
         0.5f, -0.5f, 0.0f,  // bottom right
        -0.5f, -0.5f, 0.0f,  // bottom left
        -0.5f,  0.5f, 0.0f   // top left 
    };
    unsigned int indices[] = {  // note that we start from 0!
        0, 1, 3,  // first Triangle
        1, 2, 3   // second Triangle
    };
    unsigned int VBO, VAO, EBO;
    glGenVertexArrays(1, &VAO);
    glGenBuffers(1, &VBO);
    glGenBuffers(1, &EBO);
    // bind the Vertex Array Object first, then bind and set vertex buffer(s), and then configure vertex attributes(s).
    glBindVertexArray(VAO);
 
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);
 
    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, EBO);
    glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(indices), indices, GL_STATIC_DRAW);
 
    glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0);
    glEnableVertexAttribArray(0);
 
    // note that this is allowed, the call to glVertexAttribPointer registered VBO as the vertex attribute's bound vertex buffer object so afterwards we can safely unbind
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0); 
 
    // remember: do NOT unbind the EBO while a VAO is active as the bound element buffer object IS stored in the VAO; keep the EBO bound.
    //glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, 0);
 
    // You can unbind the VAO afterwards so other VAO calls won't accidentally modify this VAO, but this rarely happens. Modifying other
    // VAOs requires a call to glBindVertexArray anyways so we generally don't unbind VAOs (nor VBOs) when it's not directly necessary.
    glBindVertexArray(0); 
 
 
    // uncomment this call to draw in wireframe polygons.
    //glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE);
 
    // render loop
    // -----------
    while (!glfwWindowShouldClose(window))
    {
        // input
        // -----
        processInput(window);
 
        // render
        // ------
        glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
 
        // draw our first triangle
        glUseProgram(shaderProgram);
        glBindVertexArray(VAO); // seeing as we only have a single VAO there's no need to bind it every time, but we'll do so to keep things a bit more organized
        //glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 6);
        glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_INT, 0);
        // glBindVertexArray(0); // no need to unbind it every time 
 
        // glfw: swap buffers and poll IO events (keys pressed/released, mouse moved etc.)
        // -------------------------------------------------------------------------------
        glfwSwapBuffers(window);
        glfwPollEvents();
    }
 
    // optional: de-allocate all resources once they've outlived their purpose:
    // ------------------------------------------------------------------------
    glDeleteVertexArrays(1, &VAO);
    glDeleteBuffers(1, &VBO);
    glDeleteBuffers(1, &EBO);
 
    // glfw: terminate, clearing all previously allocated GLFW resources.
    // ------------------------------------------------------------------
    glfwTerminate();
    return 0;
}
 
// process all input: query GLFW whether relevant keys are pressed/released this frame and react accordingly
// ---------------------------------------------------------------------------------------------------------
void processInput(GLFWwindow *window)
{
    if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE) == GLFW_PRESS)
        glfwSetWindowShouldClose(window, true);
}
 
// glfw: whenever the window size changed (by OS or user resize) this callback function executes
// ---------------------------------------------------------------------------------------------
void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height)
{
    // make sure the viewport matches the new window dimensions; note that width and 
    // height will be significantly larger than specified on retina displays.
    glViewport(0, 0, width, height);
}

GLFW：

GLFW是继GLUT，FreeGLUT之后一个专门针对OpenGL的C语言第三方库，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。

官方网址为：An OpenGL library | GLFW。

一个包含GLFW窗口操作的大部分接口的例子：


#include <glad/glad.h>
#include <GLFW/glfw3.h>
 
#include <iostream>
 
void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height);
void processInput(GLFWwindow *window);
 
// settings
const unsigned int SCR_WIDTH = 800;
const unsigned int SCR_HEIGHT = 600;
 
int main()
{
    // glfw: initialize and configure
    // ------------------------------
    glfwInit();
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);
 
#ifdef __APPLE__
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_FORWARD_COMPAT, GL_TRUE); // uncomment this statement to fix compilation on OS X
#endif
 
    // glfw window creation
    // --------------------
    GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(SCR_WIDTH, SCR_HEIGHT, "LearnOpenGL", NULL, NULL);
    if (window == NULL)
    {
        std::cout << "Failed to create GLFW window" << std::endl;
        glfwTerminate();
        return -1;
    }
    glfwMakeContextCurrent(window);
    glfwSetFramebufferSizeCallback(window, framebuffer_size_callback);
 
    // glad: load all OpenGL function pointers
    // ---------------------------------------
    if (!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress))
    {
        std::cout << "Failed to initialize GLAD" << std::endl;
        return -1;
    }    
 
    // render loop
    // -----------
    while (!glfwWindowShouldClose(window))
    {
        // input
        // -----
        processInput(window);
 
        // render
        // ------
        glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
 
        // glfw: swap buffers and poll IO events (keys pressed/released, mouse moved etc.)
        // -------------------------------------------------------------------------------
        glfwSwapBuffers(window);
        glfwPollEvents();
    }
 
    // glfw: terminate, clearing all previously allocated GLFW resources.
    // ------------------------------------------------------------------
    glfwTerminate();
    return 0;
}
 
// process all input: query GLFW whether relevant keys are pressed/released this frame and react accordingly
// ---------------------------------------------------------------------------------------------------------
void processInput(GLFWwindow *window)
{
    if(glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE) == GLFW_PRESS)
        glfwSetWindowShouldClose(window, true);
}
 
// glfw: whenever the window size changed (by OS or user resize) this callback function executes
// ---------------------------------------------------------------------------------------------
void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height)
{
    // make sure the viewport matches the new window dimensions; note that width and 
    // height will be significantly larger than specified on retina displays.
    glViewport(0, 0, width, height);
}

基本模型格式：

对于模型中的每个顶点，它将包含一条线。每行都将与代码中使用的顶点格式匹配，这些顶点格式将是位置矢量（x，y，z），纹理坐标（tu，tv）和法线矢量（nx，ny，nz）。该格式的顶点数也位于顶部，因此您可以在读取数据之前读取第一行并构建所需的内存结构。该格式还要求每三行形成一个三角形，并且模型格式中的顶点按顺时针顺序显示。这是我们要渲染的多维数据集的模型文件：

2.着色在光栅化之前还是之后

之后

3.模型的顶点可能包含什么信息

顶点坐标、颜色、法线方向

顶点着色器：


#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos; // 位置变量的属性位置值为0
 
out vec4 vertexColor; // 为片段着色器指定一个颜色输出
 
void main()
{
    gl_Position = vec4(aPos, 1.0); // 注意我们如何把一个vec3作为vec4的构造器的参数
    vertexColor = vec4(0.5, 0.0, 0.0, 1.0); // 把输出变量设置为暗红色
}

4.对Unity的Shader的了解

5.动画混合是如何实现的

1.角色动画类型
赛璐璐动画(cel animation)：基于帧的，电子版本为精灵动画(sprite animation)，可以设计成循环动画(looping animation)
刚性层阶式动画(rigid hierarchical animation)：可能在关节处产生裂缝
每顶点动画(per-vertex animation)：网格添加动画，数据密集
变形目标动画(morph target animation)：极端的网格姿势+混合
蒙皮动画(skinned animation):骨骼+皮肤

2.骨骼：
刚性关节(joint)的树形层级结构构成。骨骼只是关节间的空位，关节是动画师控制的
内存中存储：关节名字，父关节索引，关节绑定姿势的逆变换矩阵（蒙皮绑定时关节的姿势）

3. 姿势：
关节相对模型参考系的位置、定向和缩放。用矩阵或者 SQT数据结构表示(缩放scale、四元数旋转quaternion、平移translation)
绑定姿势：参考姿势、放松姿势、T姿势
局部姿势：相对父关节的姿势，SQT表示。每个关节定义了一个坐标空间。把关节姿势变换Pj施于关节j坐标系表示的点时，得到的是父关节空间表示该点。即从子关节空间变换到父关节空间。Pj=P(j->parent(j))
全局姿势:在模型空间的姿势。从关节到根关节，乘以局部姿势得到。P2->m = P2->1*P1->0*P0->m

4. 动画片段（animation clip）
互动：动画
非互动：游戏内置电影（in-game cinematics IGC）、非交互连续镜头（non interactive sequence NIS）、全动视频(full motion video FMV)
半互动：快速反应事件(quick time event QTE)
动画片段的采样定义了连续函数。动画片段是 SQT组成的通道函数(channel funciton)，通道函数是连续的。游戏引擎使用分段线性逼近的方法插值。

4.1 局部时间线:
时间：0-T
关键姿势(key pose)、关键帧+插值。t是实数，不一定是整数
时间比例(time scale)：负值则动画倒转
帧：有时指一段时间，有时指一个时间点
采样(sample)：代表时间点，那相应的时间可以指帧了。非循环动画：N帧有N+1个采样、循环动画：N帧有N个采样
相位(phase)：归一化的时间，0表示开始，1表示结束

4.2 全局时间线：
播放动画：局部时间映射到全局时间。循环就使用模除。起始时间、播放速率/时间比例、循环次数、持续时间
同步动画时，由于通信系统的时间延迟，造成动画不同步。使用全局时钟可以同步动画，将动画的全局开始时间匹配即可。

4.3 动画重订目标（retarget）：
动画通常只兼容特定骨骼，此技术可以让动画适用于不同骨骼

4.4 元通道(metachannel):
非关节通道，如事件触发器通道，定位器通道。
定位器用于记录游戏中物体的位置和方向，也是一个仿射变换。可以设置摄像机的位置和角度

5. 蒙皮
网格每个顶点可以绑定至一个或者多个关节，再加权平均
蒙皮矩阵(skinning matrix)：把网格顶点从绑定姿势的位置变换至骨骼的当前姿势的位置。蒙皮顶点的位置在模型空间定义的，所以变换前后的位置都在模型空间。
顶点在绑定至关节的位置时，在关节空间是不变的：顶点在模型空间的位置->顶点在关节空间的位置->关节变换->顶点回到模型空间
假设只有一个关节：则绑定姿势的网格位置VmB, 关节在模型空间中的绑定姿势B，关节在模型空间中的当前姿势C可得到：VmB * B^-1 * C = VmC ==> 蒙皮矩阵：B^-1 * C：绑定姿势的逆矩阵*目标姿势的变换矩阵
矩阵调色板(matrix palette): 一系列矩阵，每个矩阵对应了关节j的蒙皮矩阵。将网格顶点关联的蒙皮矩阵取出，加权求和后，将顶点从绑定姿势位置变成目标姿势位置，由于C是每帧变化的，B^-1会缓存起来
将模型空间变化到世界空间：乘以矩阵Mm->w，可以预处理将B^-1*Mm->w缓存
动画实例(animation instancing)：多个角色同时播放单个动画。此时不应该将B^-1*Mm->w缓存

6.动画混合(animation blending)
将多个动画片段混合，对角色最终姿势起作用

6.0 无需混合
核心姿势：站立、蹲下
确保每个动画片段都以某个核心姿势开始核心姿势结束，就无需混合

6.1 线性插值混合
linear interpolation(LERP)，混合百分比、混合因子=[0,1]
姿势混合通常在局部进行
应用：
时间混合
动作连续性（淡入淡出）：混合因子随时间按三次函数变化：缓出曲线(ease out curve)、缓入曲线(ease in curve)
圆滑过渡：两个片段的混合因子都同时变换，同时播放
冻结过渡：一个片段冻结，另一个片段一遍播放一遍增加混合因子
方向性运动：
轴转移动(pivotal movement)：按轴旋转
靶向移动(targeted movement)：面朝着一个方向，身体朝不同地方移动。制作三个基本动画：朝前、朝左、朝右做一个半圆，按照移动方向和靶向的角度选择混合因子
复杂的线性插值混合：
一维线性插值混合：多个片段的一维混合
二维线性插值混合：三个一维混合可得：x轴方向两个，求出中间姿势，y轴方向使用前面的两个中间结果得到。
三角形的二维线性插值混合：a，b, 1-a-b的加权混合
泛化的二维插值混合：利用Delaunay三角剖分求出一组三角形，再找到对应的姿势所在的三角形，最后用三角形的二维线插值混合得到结果

6.2 骨骼分部混合：
达到一只手做A一只手做B的效果
通过允许不同关节有不同的混合百分比实现。
混合因子为0，1时可以实现 混合遮罩(blend mask)

6.3 加法混合(additive blending)：
区别片段(difference clip)
来源片段(source clip) + 区别片段 = 参考片段
目标片段 : 任何动画，+ 区别片段 = 其他片段，也是加法混合的意义
来源于矩阵的乘法，除法
加法混合的应用
移动噪声
瞄准及注释：对最左最上最右制作区别动画，混合至向前动画就可以得到其他的瞄准动画。（可以利用时间轴lerp）

7. 后期处理
布娃娃
逆运动学（inverse kinematics IK）: 输入是全局姿势，称为末端受动器，根据误差最小化求出局部姿势
正向运动学（forward kinematics FK）:输入是一组局部姿势，输出是一个全局姿势以及每个关节的蒙皮矩阵。

8. 压缩技术
通道省略：移除平移通道，减少存储姿势
量化：减少存储为数。浮点数转化为n整数表示
采样频率减少
选择性载入

9. 动画系统

9.1 动画系统架构
动画管道(animation pipeline)：动画片段和混合因子作为输入局部骨骼姿势作为输出
动作状态机(action state machine ASM)
动画控制器(animation controller):每个控制器通常父子一个类型的角色行为，如掩护、跑步。能提供高层次的动画管理接口

9.2 动画管道
片段解压以及姿势提取->姿势混合->全局姿势生成->后期处理->重新计算全局姿势->矩阵调色板生成
数据结构：
共享资源数据（shared resource data）：骨骼、蒙皮网格、动画片段。骨骼是中心，蒙皮绑定至骨骼，动画应用于骨骼
每实体状态信息(per-instance data structure)：动画片段的状态(局部时钟、播放速率)、混合方法、混合权重、局部姿势、全局姿势、矩阵调色板
混合方法：
加权平均法
混合树：将6变成树的结构，就是加法混和必须为一个叶子节点，而其他的混合可以而且是叶子节点和内节点。
淡入淡出：
加权平均法：调整片段权重、将片段逻辑分组，调节组权重
混合树：加入一个二叉混合节点，混合原来的树和新的树

9.3 动作状态机
每个状态对应一个任意复杂的动画片段集合，在混合树架构中状态对应一棵树、加权平均法中状态对应一系列权重何一组片段
过渡：定义状态间的过渡矩阵
过渡方法：跳转、淡入淡出（引入过渡状态节点 transitional state）
状态层：
预备动作(anticipation)：由一个部位引领其他部位的动作，即要独立操控不同部位，同时有多个状态出现
引入状态层：每层在某一刻只有一个状态，不同层之间状态是独立的

9.4 约束
依附：依附点/ 定位器(locator)：特殊的关节，仅仅为依附中的父子关系加入额外的变换
对准：多个角色参与一个动画
利用定位器，使多个角色的动画中的定位器在世界空间内重合
解决滑步的方法：
动作提取：从动画中提取出每帧角色重心到局部空间原点的距离（利用元通道），作为速度参数来移动角色。同时将局部空间原点移动到此帧的角色重心处
2. 脚步IK：脚接触地面时，记下其在世界空间的位置，我们用IK去调整腿的姿势，令脚能固定于正确位置
注视
掩护对准

6.Unity AR 如何实现将带透明通道的球幕动画从制作到渲染到呈现在安卓客户端上（可能是看到我简历上做过Unity AR项目问的）

（待更新，关注我的主页）

7.解释什么是多态

太简单了，略过

8.详述virtual的用法

virtual用法一：修饰父类中的普通函数

virtual用法二：修饰析构函数

virtual用法三：修饰继承性

Virtual用法四：纯虚函数

virtual用法一：修饰父类中的普通函数

被修饰的函数称为虚函数, 是C++中多态的一种实现（多说一句，多态分编译时多态-通过重载实现和运行时多态-通过虚函数实现）。也就是说用父类的指针或者引用指向其派生类的对象,当使用指针或引用调用函数的时候会根据具体的对象类型调用对应对象的函数（需要两个条件：父类的函数用virtual修饰和子类要重写父类的函数）。

使用virtual修饰的函数会根据实际对象的类型来调用，没有使用virtual修饰的根据指针的类型来调用。虚函数最关键的特点是“动态联编”，它可以在运行时判断指针指向的对象，并自动调用相应的函数。

下面用两个例子来说明：

例一：


#include <iostream>
 
class father {
public:
	void func1() {std::cout << "this is father func1" << std::endl;}
	virtual void func2() {std::cout << "this is father func2" << std::endl;
}
 
class son:public father {
public:
	void func1() {std::cout << "this is son func1" << std::endl;}
	void func2() {std::cout << "this is son func2" << std::endl;
}
 
int main() {
	father *f1 = new son();
	f1.func1();
	f1.func2();
	return 0;
}

output:


this is father func1
this is son func2

例二：

下面这段代码打印出的结果为B，但是当把A类中的virtual去掉之后打印出的就为A。当基类中没有virtual的时候，编译器在编译的时候把p看做A类的对象，调用的自然就是A类的方法。但是加上virtual之后，将dispaly方法变成了虚方法，这样调用的时候编译器会看调用的究竟是谁的实例化对象，这样就实现了多态的效果。也就是说，当基类的派生类中有重写过基类的虚方法的时候，使用基类的指针指向派生类的对象，调用这个方法实际上调用的会是派生类最后实现的方法。


#include<iostream> 
using namespace std;
class A{
public:
     virtual  void  display(){  cout<<"A"<<endl; }
     };
     
class B :  public A{
public:
            void  display(){ cout<<"B"<<endl; }
     };
     
void doDisplay(A *p)
{
    p->display();
    delete p;
}
 
int main(int argc,char* argv[])
{
    doDisplay(new B());
    return 0;
}

output:

virtual用法二：修饰析构函数

修饰析构函数与上面讲到的使用方法和原理相同，虚析构函数在销毁时会调用对象的析构函数，这样就不会出现像有的数据成员没有销毁导致内存泄露的问题或者程序直接崩溃。

下面也用两个例子说明：

例一：


class GrandFather {
public:
	GrandFather() {std::cout << "construct grandfather" << std::endl;}
	~GrandFather() {std::cout << "destruct grandfather" << std::endl;}
};
 
class Father：public GrandFather{
public:
	Father() {std::cout << "construct father" << std::endl;}
	~Father() {std::cout << "destruct father" << std::endl;}
};
 
class Son：public Father{
public:
	Son() {std::cout << "construct son" << std::endl;}
	~Son() {std::cout << "destruct son" << std::endl;}
};
 
int main() {
	Father *f = new Son();
	delete f;
	return 0;
}

output:


construct grandfather
construct father
construct son
destruct father
destruct grandfather

我们发现没有调用son的析构函数，当将Father或者GrandFather其中一个的析构函数修改为virtual后输出就变为了


construct grandfather
construct father
construct son
destruct son
destruct father
destruct grandfather

例二：


#include<iostream>
using namespace std;
class Person{
 public:        Person()  {name = new char[16];cout<<"Person构造"<<endl;}
      virtual  ~Person()  {delete []name;cout<<"Person析构"<<endl;}
 private:
         char *name;
         };
         
class Teacher :virtual public Person{
public:         Teacher(){ cout<<"Teacher构造"<<endl; }
              ~Teacher(){ cout<<"Teacher析构"<<endl; }
};
 
class Student :virtual public Person{
public:         Student(){ cout<<"Student构造"<<endl; }
              ~Student(){ cout<<"Student析构"<<endl; }
};
 
class TS : public Teacher,public Student{
public:             TS(){ cout<<"TS构造"<<endl; }
                 ~TS(){ cout<<"TS析构"<<ENDL; }
};
 
int main(int argc,char* argv[])
{
Person *p = new TS();
delete p;
return 0;
}

output:


Person构造
Teacher构造
Student构造
TS构造
TS析构
Student析构
Teacher析构
Person析构

但是当我们把Person类中析构前面的virtual去掉之后的运行结果为：


Person构造
Teacher构造
Student构造
TS构造
Person析构
程序崩溃

virtual用法三：修饰继承性

假如有这种场景，一个类继承两个或者更多的父类，但是这些父类里又有一些有共同的父类，会出现什么情况呢？

下面给出两个例子：

例一：


#include<iostream> 
using namespace std;
class Person{
   public:    Person(){ cout<<"Person构造"<<endl; }
           ~Person(){ cout<<"Person析构"<<endl; }
};
 
class Teacher : virtual public Person{
   public:    Teacher(){ cout<<"Teacher构造"<<endl; }
            ~Teacher(){ out<<"Teacher析构"<<endl; }
};
 
class Student : virtual public Person{
  public:      Student(){ cout<<"Student构造"<<endl; }
             ~Student(){ cout<<"Student析构"<<endl; }
};
 
class TS : public Teacher,  public Student{
public:   TS(){ cout<<"TS构造"<<endl; }
          ~TS(){ cout<<"TS析构"<<endl; }
};
int main(int argc,char* argv[])
{
    TS ts;
    return 0;
}

output:


Person构造 
Teacher构造 
Student构造 
TS构造 
TS析构 
Student析构 
Teacher析构 
Person析构

当Teacher类和Student类没有虚继承Person类的时候，也就是把virtual去掉时候终端输出的结果为：

我们在构造TS的时候需要先构造他的基类，也就是Teacher类和Student类。而Teacher类和Student类由都继承于Person类。这样就导致了构造TS的时候实例化了两个Person类。


Person构造
Teacher构造
Person构造
Student构造
TS构造
TS析构
Student析构
Person析构
Teacher析构
Person析构

例二：


class GrandFather {
public:
	GrandFather() {std::cout << "construct grandfather" << std::endl;}
	~GrandFather() {std::cout << "destruct grandfather" << std::endl;}
};
 
class Father1：public GrandFather{
public:
	Father1() {std::cout << "construct father1" << std::endl;}
	~Father1() {std::cout << "destruct father1" << std::endl;}
};
 
class Father2：public GrandFather{
public:
	Father2() {std::cout << "construct father2" << std::endl;}
	~Father2() {std::cout << "destruct father2" << std::endl;}
};
 
class Son：public Father1, Father2{
public:
	Son() {std::cout << "construct son" << std::endl;}
	~Son() {std::cout << "destruct son" << std::endl;}
};
 
int main() {
	Father *f = new Son();
	delete f;
	return 0;
}

output:


construct grandfather
construct father1
construct grandfather
construct father2
construct son
destruct son
destruct father2
destruct grandfather
destruct father1
destruct grandfather

通过这个例子我们看到创建一个son会创建两个grandfather，不符合我们的预期啊，而且还可能会导致程序挂掉。这里就请virtual出场了，当把father1和father2继承grandfather修改为virtual继承(也就是在public前面加一个virtual)的时候输出会变成这样：
output:


construct grandfather
construct father1
construct father2
construct son
destruct son
destruct father2
destruct father1
destruct grandfather

Virtual用法四：纯虚函数

纯虚函数的定义是在虚函数的后面加一个=0。定义了纯虚函数的类是一个抽象类。

纯虚函数需要注意这几点：
1.定义了纯虚函数的类不能够实例化，也就是不能够创建对象
2.继承了含有纯虚函数的父类的子类如果没有实现纯虚函数也不能够实例化

virtual void func() = 0;

9.对C++的STL容器有什么了解

太多了，自己搜

10.详述对OpenGL的了解

详见第一题，其他自己搜

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【学习日志】2022.08.19 计算机图形学、OpenGL、疼迅云游戏引擎面试、GLAD、GLFW、virtual_glew 结构说明

计算机图形学知识图谱 、学习路线

OpenGL 概述

腾讯（游戏前沿技术部门）云游戏引擎 面试（2022亲测面试题）

1.一个模型时如何被渲染出来的

基础知识：

顶点着色器：

编译着色器:

片段着色器：

着色器程序：

链接顶点属性：

顶点数组对象（VAO)：

绘制三角形：

元素缓冲对象：

核心模式与立即渲染模式：

状态机：

对象：

GLAD：

GLFW：

基本模型格式 ：

2.着色在光栅化之前还是之后

3.模型的顶点可能包含什么信息

4.对Unity的Shader的了解

5.动画混合是如何实现的

6.Unity AR 如何实现将带透明通道的球幕动画从制作到渲染到呈现在安卓客户端上（可能是看到我简历上做过Unity AR项目问的）

（待更新，关注我的主页）

7.解释什么是多态

8.详述virtual的用法

virtual用法一：修饰父类中的普通函数

virtual用法二：修饰析构函数

virtual用法三：修饰继承性

Virtual用法四：纯虚函数

9.对C++的STL容器有什么了解

10.详述对OpenGL的了解

计算机图形学知识图谱、学习路线

腾讯（游戏前沿技术部门）云游戏引擎面试（2022亲测面试题）

基本模型格式：