Linux系统下的OpenGL图形程序框架
Linux系统下的OpenGL图形程序框架
说到图形界面编程，想到的大多是Windows下的多种多样的应用程序。Linux是一个基于命令行的操作系统，在Linux下的工作大多是在命令行里完成的，而并非像Windows那样。图形界面虽然并不是Linux的一部分，我们通过一些工具，依然可以编写一些在Linux下的图形应用程序。
OpenGL是一个工业标准的三维计算机图形软件接口，它由SGI公司发布并广泛应用于Unix、OS/2、Windows/NT等多种平台，这其中当然也包括Linux。
X11也叫做X Window系统，X Window系统 (X11或X)是一种位图显示的 视窗系统 。它是在 Unix 和 类Unix操作系统，以及 OpenVMS 上建立图形用户界面的标准工具包和协议。Linux就是一个类Unix的操作系统。
有了这两个工具，我们便能在Linux下进行图形界面编程了。
1.创建窗口
由于X Window系统的协议和架构 X基于 客户端-服务器 模型，首先创建一个连接，连接到X服务器。
dpy = XOpenDisplay(NULL);
if (dpy == NULL)
fatalError("could not open display");
对于X窗口系统来说，它所使用的OpenGL扩展是作为OpenGL的一个附件提供的，所以还需要检测X服务器是否是支持OpenGL扩展。
if(!glXQueryExtension(dpy, &dummy, &dummy))
fatalError("X server has no OpenGL GLX extension");
接下来就是给窗口找到一个合适的视觉样式。比如有些支持双缓冲，有些不支持,etc。
vi = glXChooseVisual(dpy, DefaultScreen(dpy), dblBuf);
if (vi == NULL)
{
vi = glXChooseVisual(dpy, DefaultScreen(dpy), snglBuf);
if (vi == NULL) fatalError("no RGB visual with depth buffer");
glf_DoubleBuffer = GL_FALSE;
}
if(vi->class != TrueColor)
fatalError("TrueColor visual required for this program");
接着创建一个OpenGL状态信息，等一下创建窗口会用到。
cx = glXCreateContext(dpy, vi, None, GL_TRUE);
if (cx == NULL)
fatalError("could not create rendering context");
调用XCreateWindow函数，使用刚刚指定的视觉样式创建窗口。
cmap = XCreateColormap(dpy, RootWindow(dpy, vi->screen), vi->visual, AllocNone);
swa.colormap = cmap;
swa.border_pixel = 0;
swa.event_mask = KeyPressMask | ExposureMask | ButtonPressMask | StructureNotifyMask;
win = XCreateWindow(dpy, RootWindow(dpy, vi->screen), 0, 0,
glf_WinWidth, glf_WinHeight, 0, vi->depth, InputOutput, vi->visual,
CWBorderPixel | CWColormap | CWEventMask, &swa);
XSetStandardProperties(dpy, win, "main", "main", None, argv, argc, NULL);
再将刚刚创建的OpenGL状态信息，绑定到窗口。
glXMakeCurrent(dpy, win, cx);
最后，调用XMapWindow函数将窗口显示在桌面上就完成了。
XMapWindow(dpy, win);
2.OpenGL初始化
编写一个glfInit()函数用来进行对OpenGL的初始化，如：调整投影变换，设置视口,etc.这个函数定义在glFrame.h中。
void glfInit()
{
glViewport(0, 0, glf_WinWidth, glf_WinHeight);
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
glf_left=0.0f;
glf_right=50.0f;
glf_bottom=0.0f;
glf_top=50.0f;
glf_near=-1.0f;
glf_far=1.0f;
glOrtho(glf_left,glf_right,glf_bottom,glf_top,glf_near,glf_far);
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
}
3.接受和处理XEvent事件
写一个while循环，调用XNextEvent函数来接收鼠标和键盘事件。XEvent的定义在Xlib.h中找到。在XEvent中有一个变量type，标识了事件的种类。所以我们可以写一个switch语句来，对不同的事件进行不同的处理。
对于键盘事件，编写一个glfProcessKeyboard函数来对其进行处理，参数就是按键的所代表的值。如：XK_Escape，etc。这些宏都定义在keysymdef.h中。
对于鼠标事件，编写一个glfProcessMousePress函数来对鼠标按键事件进行处理，参数是鼠标按键时的位置x和y，左上方为原点。
在处理了这些事件后，修改布尔变量needUpdate的值，告诉glFrame是否需要进行更新操作。
if (needUpdate)
{
glfUpdate(); //glFrame更新
needUpdate = GL_FALSE;
needDraw = GL_TRUE;
}
if (needDraw)
{
glfDraw(); //glFrame绘制
needDraw = GL_FALSE;
}
4.glfFrame.h
在前面的内容里，一个基于OpenGL的Linux图形程序框架以及基本搭建完成了。这个时候，编译运行可以看到：
可以注意到，所有和OpenGL相关的编码，都被放到了glfFrame.h中，于是我们的工作只需要修改glfFrame里面的内容就能够自由的进行绘制工作，并且响应鼠标键盘事件。
为了能够实现更多的功能，我为这个框架实现了按钮和标签。在font.h，定义了26个英文大写字母的位图矩形数组。使用glBitmap函数以及显示列表机制使我们能够很方便地使用光栅字体。
打印字母的具体做法：
glRasterPos2i(label.posx,label.posy);
printString(label.str);
当然在使用光栅字体的时候，你需要先调用makeRasterFont() 函数来生成这26个显示列表。做法来源于红书。
于是，有了这个显示字体的工具，我们可以定义标签Label:
struct Label
{
GLboolean isShow; //是否显示
char str[100]; //显示的内容
GLint posx; //光栅位置x
GLint posy; //光栅位置y
GLfloat color[4]; //颜色
};
以及绘制标签的函数GLboolean glfDrawLabel(Label label)
GLboolean glfDrawLabel(Label label)
{
if (label.isShow == GL_FALSE)
return GL_FALSE;
glPushAttrib(GL_CURRENT_BIT);
glColor3fv(label.color);
glRasterPos2i(label.posx,label.posy);
printString(label.str);
glPopAttrib();
return GL_TRUE;
}
对于按钮来说，当一个页面里面有很多按钮时，glFrame需要知道是那一个按钮被按下了，从而进行对应的操作。于是定义一个全局变量typedef char ButtonEvent;
ButtonEvent glf_buttonevent[10];
当检测到按钮被摁下时，就把按钮的event信息保存到glf_buttonevent里面，按钮的event信息需要事先设置好。
于是对按钮的结构体有定义：
struct Button
{
GLboolean isAround;
GLfloat aroundColor[4];
GLint aroundLineWidth;
GLboolean isShow;
Label text;
Point2D leftDown;
Point2D leftUp;
Point2D rightDown;
Point2D rightUp;
GLfloat color[4];
ButtonEvent event[10];
};
以及按钮的摁下检测函数
GLboolean glfCheckButtonPress(int ix,int iy,Button button)
{
double x,y;
iy=glf_WinHeight-iy;
//将鼠标的位置坐标转化为OpenGL坐标系中
x=(double)ix/(double)glf_WinWidth*(glf_right-glf_left); //把坐标转化到视景体中
y=(double)iy/(double)glf_WinHeight*(glf_right-glf_left); //把坐标转化到视景体中
if (x <= button.rightDown.p[0] && x >= button.leftDown.p[0]
&& y <= button.rightUp.p[1] && y >= button.rightDown.p[1])
{
strcpy(glf_buttonevent,button.event);
return GL_TRUE;
}
return GL_FALSE;
}
最后就是按钮的绘制函数
GLboolean glfDrawButton(Button button)
{
if (button.isShow == GL_FALSE)
return GL_FALSE;
glPushAttrib(GL_CURRENT_BIT);
glColor3fv(button.color);
glBegin(GL_QUADS);
glVertex2fv(button.leftDown.p);
glVertex2fv(button.leftUp.p);
glVertex2fv(button.rightUp.p);
glVertex2fv(button.rightDown.p);
glEnd();
glfDrawLabel(button.text);
if (button.isAround == GL_TRUE)
{
glColor3fv(button.aroundColor);
glLineWidth(button.aroundLineWidth);
glBegin(GL_LINES);
glVertex2fv(button.rightDown.p);
glVertex2fv(button.leftDown.p);
glEnd();
glBegin(GL_LINES);
glVertex2fv(button.leftDown.p);
glVertex2fv(button.leftUp.p);
glEnd();
glBegin(GL_LINES);
glVertex2fv(button.leftUp.p);
glVertex2fv(button.rightUp.p);
glEnd();
glBegin(GL_LINES);
glVertex2fv(button.rightUp.p);
glVertex2fv(button.rightDown.p);
glEnd();
}
glPopAttrib();
return GL_TRUE;
}
最终的效果图:
本文的全部代码以及上传到了Great-Code上，请猛击此处。
附glFrame.h代码：
#ifndef GLFRAME_H_INCLUDED
#define GLFRAME_H_INCLUDED
#include "global.h"
#include "font.h"
#include "Label.h"
#include "Button.h"
void glfPrint(GLboolean doubleBuffer);
void glfInit();
void glfProcessKeyboard(KeySym keysym);
void glfProcessMouseClick(int x,int y);
void glfprocessButtonPress();
void glfUpdate();
void glfReshape(int width,int height);
void glfDraw();
Label label;
Button button;
Button b_exit;
void glfPrint(GLboolean doubleBuffer)
{
if (doubleBuffer)
glXSwapBuffers(dpy, win);
else
glFlush();
}
void glfInit()
{
glViewport(0, 0, glf_WinWidth, glf_WinHeight);
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
glf_left=0.0f;
glf_right=50.0f;
glf_bottom=0.0f;
glf_top=50.0f;
glf_near=-1.0f;
glf_far=1.0f;
glOrtho(glf_left,glf_right,glf_bottom,glf_top,glf_near,glf_far);
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
makeRasterFont();
label.isShow=GL_TRUE;
label.color[0]=1.0f;
label.color[1]=1.0f;
label.color[2]=0.0f;
label.color[3]=0.0f;
label.posx=15;
label.posy=40;
strcpy(label.str,"HELLO SSSOGS");
button.isShow=GL_TRUE;
button.isAround=GL_TRUE;
button.aroundLineWidth=3;
button.aroundColor[0]=0.0f;
button.aroundColor[1]=1.0f;
button.aroundColor[2]=0.0f;
button.aroundColor[3]=0.0f;
button.leftDown.p[0]=4;
button.leftDown.p[1]=20;
button.leftUp.p[0]=4;
button.leftUp.p[1]=30;
button.rightDown.p[0]=24;
button.rightDown.p[1]=20;
button.rightUp.p[0]=24;
button.rightUp.p[1]=30;
button.color[0]=0.9f;
button.color[1]=0.5f;
button.color[2]=0.9f;
button.color[3]=0.0f;
button.text.isShow=GL_TRUE;
button.text.color[0]=0.0f;
button.text.color[1]=0.0f;
button.text.color[2]=0.0f;
button.text.color[3]=0.0f;
button.text.posx=6;
button.text.posy=25;
strcpy(button.text.str,"HIDE WORDS");
strcpy(button.event,"Test");
b_exit.isShow=GL_TRUE;
b_exit.isAround=GL_TRUE;
b_exit.aroundLineWidth=3;
b_exit.aroundColor[0]=0.0f;
b_exit.aroundColor[1]=1.0f;
b_exit.aroundColor[2]=0.0f;
b_exit.aroundColor[3]=0.0f;
b_exit.leftDown.p[0]=26;
b_exit.leftDown.p[1]=20;
b_exit.leftUp.p[0]=26;
b_exit.leftUp.p[1]=30;
b_exit.rightDown.p[0]=46;
b_exit.rightDown.p[1]=20;
b_exit.rightUp.p[0]=46;
b_exit.rightUp.p[1]=30;
b_exit.color[0]=0.9f;
b_exit.color[1]=0.5f;
b_exit.color[2]=0.9f;
b_exit.color[3]=0.0f;
b_exit.text.isShow=GL_TRUE;
b_exit.text.color[0]=0.0f;
b_exit.text.color[1]=0.0f;
b_exit.text.color[2]=0.0f;
b_exit.text.color[3]=0.0f;
b_exit.text.posx=28;
b_exit.text.posy=25;
strcpy(b_exit.text.str,"EXIT");
strcpy(b_exit.event,"exit");
}
void glfProcessKeyboard(KeySym keysym)
{
if (keysym == (KeySym)XK_Escape)
exit(0);
}
void glfProcessMousePress(int x,int y)
{
if (glfCheckButtonPress(x,y,button) == GL_TRUE)
{
glfprocessButtonPress();
}
if (glfCheckButtonPress(x,y,b_exit) == GL_TRUE)
{
glfprocessButtonPress();
}
}
void glfprocessButtonPress()
{
if (glf_buttonevent == NULL)
return ;
if (strcmp(glf_buttonevent,"Test") == 0)
{
label.isShow=!label.isShow;
if (label.isShow)
{
strcpy(button.text.str,"HIDE WORDS");
}
else
{
strcpy(button.text.str,"SHOW WORDS");
}
}
if (strcmp(glf_buttonevent,"exit") == 0)
{
exit(0);
}
}
void glfUpdate()
{
}
void glfReshape(int width,int height)
{
glf_WinWidth=width;
glf_WinHeight=height;
glViewport(0,0,glf_WinWidth,glf_WinHeight);
}
void glfDraw()
{
glClearColor(0.0,0.0,0.0,0.0);
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
glfDrawLabel(label);
glfDrawButton(button);
glfDrawButton(b_exit);
glfPrint(glf_DoubleBuffer);
}
#endif // GLFRAME_H_INCLUDED