【OpenGL基礎篇】——使用物件導向方法封裝OpenGL函數（一）

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OpenGL是一個開源的圖形庫，既可開發二維圖形軟體，也可開發三維圖形軟體。許多知名應用就是基於OpenGL開發出來，如著名的Artoolkit和Unity3D。

GLUT是代表OpenGL應用工具包，英文全稱為OpenGL Utility Toolkit，是一個和視窗系統無關的軟體包，它由Mark Kilgard在SGI時寫的。作為AUX庫的功能更強大的替代品，用於隱藏不同視窗系統API的複雜性。（百度百科）

因為OpenGL的API是底層圖形庫API，使用起來還是有些複雜，所以，我打算使用物件導向的方法將OpenGL和GLUT庫的函數封裝成一個圖形類庫，順便學習一下電腦圖形學（這學期的課）的基礎知識以及物件導向的編程方法。懂了這些底層的東西，對理解Unity3D這樣的遊戲引擎也有好處。

使用的是GLUT，所以只實現了一些簡單的功能，以後慢慢擴充，這隻是（一）。

雖然是使用C++來編寫類庫，但還是融入了一點Java的東西，比如，類庫中的所有類都是Object的子類（用於實現多態）。

下面是Object類：

/********************************************************************檔案名稱：Object.h*功能：聲明Object類，此類是GL類庫裡所有類的父類（即Java中的那個Object）********************************************************************/#ifndef _OBJECT_H_#define _OBJECT_H_#include <string>using std::string;#include <iostream>using std::cout;using std::cin;using std::endl;/*類聲明*/class Object{public://預設建構函式Object() {className = "Object";}//返回類名virtual string toString(){return this->className;}//顯示介面virtual void show() {//虛函數，留待繼承，以實現多態}//創造對象virtual void create(){}//刪除對象virtual void destory() {}protected:string className;//類名};#endif

然後是一個Window類，就是視窗（以前學MFC等語言時，最怕的就是API和可選擇解決方案多，所以我在這裡唯寫了少數幾個函數，畢竟只是為了學習）

/***********************************************************檔案名稱：Window.h*功能：封裝了視窗操作的Window類***********************************************************/#ifndef _WINDOW_H_#define _WINDOW_H_#include "Object.h"#include "OpenGL\glut.h"#include <vector>using std::vector;class Window : protected Object {public://預設建構函式Window();//輸入視窗名的建構函式Window(string title);//同時設定視窗名稱、位置和大小的建構函式Window(string title, int x, int y, int width, int height);//顯示介面void show();//建立視窗void create();//添加組件，在視窗顯示時會依次在視窗裡顯示出來void add(Object* object);//刪除對象void destory();private:string title;//視窗標題int xPosition, yPosition;//視窗座標int width, height;//視窗大小vector<Object*> objectVector;public://設定視窗標題void setTitle(string t);//擷取視窗標題string getTitle();int getWidth(){return this->width;}int getHeight() {return this->height;}//設定視窗位置void setPostion(int x, int y);//設定視窗大小void setWidthAndHeight(int width, int height);//判斷視窗是否被建立bool isCreated;//對象名string toString() {return this->className;}private://繪製介面void Paint(void);};#endif

下面是實現的Cpp檔案：

#include "Window.h"Window::Window(){this->setTitle(string("未命名視窗"));int x = 100, y = 100,width = 800 , height = 600;this->setPostion(x, y);this->setWidthAndHeight(width, height);this->className = "Window";this->isCreated = false;}Window::Window(string t){Window();this->setTitle(t);}Window::Window(string t , int x, int y, int width, int height){Window();this->setTitle(t);this->setPostion(x, y);this->setWidthAndHeight(width, height);}void Window::setTitle(string t) {this->title = t;}void Window::setPostion(int x, int y) {this->xPosition = x;this->yPosition = y;}void Window::setWidthAndHeight(int w, int h) {this->width = w;this->height = h;}void Window::create() {glutInitWindowPosition(this->xPosition, this->yPosition);//設定視窗位置glutInitWindowSize(this->width, this->height);//設定視窗大小glutCreateWindow(this->title.c_str());//建立一個名為title的視窗this->isCreated = true;gluOrtho2D(0.0, (double)this->getWidth(),0.0, (double)this->getHeight()); //正交的投影矩陣}void Window::Paint(void){int size = this->objectVector.size();for (int i = 0; i < size; i++){objectVector.at(i)->show();}}void Window::show() {this->Paint();}//添加組件，在視窗顯示時會依次在視窗裡顯示出來void Window::add(Object* object){objectVector.push_back(object);}void Window::destory() {int size = this->objectVector.size();for (int i = 0; i < size; i++){cout << "destory:" + objectVector.at(i)->toString() << endl;delete objectVector.at(i);}cout << "destory:" + this->toString() << endl;}

然後是一個顏色Color類，暫時只支援RGB模式，從現在起，我會盡量把聲明和定義都寫在一個檔案裡，就像Java那樣。

/**************************************************檔案名稱：Color.h功能：顏色類，用於指定顏色***************************************************/#ifndef _COLOR_H_#define _COLOR_H_#include "Object.h"class Color : protected Object {public:Color(){Color(0, 0, 0);this->className = "Color";}Color(int r, int g, int b) {this->R = (double)r / 255;this->G = (double)g / 255;this->B = (double)b / 255;}public:double R, G, B;};#endif

接下來就是繪圖裡面最重要的了——Point，有了點，才能有一切

/**********************************************************檔案名稱：Point.h功能：實現螢幕上的座標點***********************************************************/#ifndef _POINT_H#define _POINT_H#include "Object.h"#include "Color.h"#include "OpenGL\glut.h"class Point : protected Object {public:Point() {Point(0, 0, Color(0, 0, 0));this->className = "Point";}Point(int x, int y) {Point(x, y, Color(0, 0, 0));}Point(int x, int y , Color color) {this->X = x;this->Y = y;this->color = color;}void show() {glColor3d(color.R, color.G, color.B);glBegin(GL_POINTS);glVertex2i(this->X, this->Y);glEnd();}public:int X;int Y;Color color;};#endif

最後就是最重要的應用程式Application類了，這個類用於添加視窗以及映像重繪重新整理

/**********************************************************檔案名稱：Application.h*功能：用於建立應用程式**********************************************************/#ifndef _APPLICATION_H_#define _APPLICATION_H_#include "Object.h"#include "OpenGL\glut.h"#include "Window.h"#include <vector>using std::vector;class Application : protected Object {public:Application(){className = "Application";}~Application(){destory();}static vector<Window> windowVector;//視窗的靜態線性表//初始化GLUTstatic void init(int argc, char *argv[]){glutInit(&argc, argv);//設定顯示模式glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_SINGLE);}//添加組件static bool add(Window object) {if (object.isCreated) {windowVector.push_back(object);return true;}return false;}void show(){if (windowVector.size() > 0) {glutDisplayFunc(&Paint);//進入顯示迴圈（無此句則程式執行結束）glutMainLoop();}Paint();}void destory() {for (int i = 0; i < windowVector.size(); i++) {windowVector[i].destory();}cout << "destory:" + this->toString()<<endl;}private:static void Paint(){glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);//清除視窗螢幕for (int i = 0; i < windowVector.size(); i++) {windowVector[i].show();}glFlush();//重新整理繪圖命令}};vector<Window> Application::windowVector;#endif

下面是一個測試檔案，只畫了一條紫色虛線：

#include "Window.h"#include "Color.h"#include "Point.h"#include "Application.h"//隱藏控制台視窗#pragma comment(linker, "/subsystem:\"windows\" /entry:\"mainCRTStartup\"")int main(int argc ,char* argv[]) {int w = 400, h = 300;Window window(string("Hello"), 100, 100, w, h);window.create();Point* p;for (int i = 0; i < 70; i++) {p = new Point(200,10+4*i,Color(255,0,255));window.add((Object*)p);}Application* app = new Application();app->init(argc, argv);app->add(window);app->show();delete app;return 0;}

出來的效果如：

黑色的螢幕中間有一條紫色的虛線。

今天的代碼漏了很多重要的東西，比如視窗背景顏色的設定等，以後隨著學習的慢慢深入，會一一添加。

【OpenGL基礎篇】——使用物件導向方法封裝OpenGL函數（一）