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Qt QOpenGLFunctions详解

article 2025/2/13 3:53:02

1. 概述

QOpenGLFunctions 是 Qt 提供的一个工具类，用于封装 OpenGL 的函数调用。它使得在 Qt 应用程序中使用 OpenGL 更加方便和安全，同时提供了跨平台的兼容性。通过继承 QOpenGLFunctions，开发者可以轻松地访问 OpenGL 的核心功能，而无需直接调用原生的 OpenGL API。

QOpenGLFunctions 提供了大量封装的 OpenGL 函数，这些函数与 OpenGL 的原生函数一一对应，但通过 Qt 的方式进行了封装，使得代码更加简洁和易于管理。此外，QOpenGLFunctions 还提供了一些辅助功能，例如检查 OpenGL 功能是否可用。

2. 重要函数

以下是 QOpenGLFunctions 中一些常用的重要函数，这些函数覆盖了 OpenGL 的核心功能：

纹理相关

glActiveTexture(GLenum texture)
激活指定的纹理单元。
glBindTexture(GLenum target, GLuint texture)
绑定一个纹理对象到指定的目标。
glTexImage2D(GLenum target, GLint level, GLint internalformat, GLsizei width, GLsizei height, GLint border, GLenum format, GLenum type, const GLvoid* pixels)
定义二维纹理图像。
glTexParameteri(GLenum target, GLenum pname, GLint param)
设置纹理参数。

着色器相关

glCreateProgram()
创建一个新的着色器程序。
glCreateShader(GLenum type)
创建一个新的着色器对象。
glAttachShader(GLuint program, GLuint shader)
将着色器对象附加到着色器程序。
glCompileShader(GLuint shader)
编译着色器对象。
glLinkProgram(GLuint program)
链接着色器程序。
glUseProgram(GLuint program)
使用指定的着色器程序。

缓冲区相关

glGenBuffers(GLsizei n, GLuint* buffers)
生成一个或多个缓冲对象。
glBindBuffer(GLenum target, GLuint buffer)
绑定一个缓冲对象到指定的目标。
glBufferData(GLenum target, GLsizeiptr size, const void* data, GLenum usage)
设置缓冲对象的数据。

渲染相关

glClear(GLbitfield mask)
清除颜色、深度或模板缓冲区。
glClearColor(GLclampf red, GLclampf green, GLclampf blue, GLclampf alpha)
设置清除颜色缓冲区时使用的颜色。
glDrawArrays(GLenum mode, GLint first, GLsizei count)
使用当前的顶点数组渲染几何图元。
glDrawElements(GLenum mode, GLsizei count, GLenum type, const GLvoid* indices)
使用顶点数组和索引数组渲染几何图元。

状态查询

glGetError()
获取当前的 OpenGL 错误状态。
glGetProgramiv(GLuint program, GLenum pname, GLint* params)
获取着色器程序的参数。
glGetShaderiv(GLuint shader, GLenum pname, GLint* params)
获取着色器对象的参数。
glGetUniformLocation(GLuint program, const char* name)
获取着色器程序中统一变量的位置。

class MyGLWidget : public QOpenGLWidget, protected QOpenGLFunctions
{
    Q_OBJECT

public:
    MyGLWidget(QWidget *parent = nullptr) : QOpenGLWidget(parent) {}

protected:
    void initializeGL() override
    {
        initializeOpenGLFunctions(); // 初始化 OpenGL 函数

        // 创建着色器程序
        program = new QOpenGLShaderProgram(this);
        if (!program->addShaderFromSourceCode(QOpenGLShader::Vertex, vertexShaderSource))
            qFatal("Vertex shader failed");
        if (!program->addShaderFromSourceCode(QOpenGLShader::Fragment, fragmentShaderSource))
            qFatal("Fragment shader failed");
        if (!program->link())
            qFatal("Shader program linking failed");

        // 设置顶点数据
        vertices = { -0.5f, -0.5f, 0.0f,
                      0.5f, -0.5f, 0.0f,
                      0.0f,  0.5f, 0.0f };
        glGenBuffers(1, &vbo);
        glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo);
        glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, vertices.size() * sizeof(float), vertices.data(), GL_STATIC_DRAW);
    }

    void paintGL() override
    {
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); // 清除颜色缓冲区

        // 使用着色器程序
        program->bind();

        // 设置顶点属性
        glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, nullptr);
        glEnableVertexAttribArray(0);

        // 绘制三角形
        glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);

        // 释放资源
        glDisableVertexAttribArray(0);
        program->release();
    }

    void resizeGL(int w, int h) override
    {
        glViewport(0, 0, w, h); // 设置视口大小
    }

private:
    QOpenGLShaderProgram *program;
    std::vector<float> vertices;
    GLuint vbo;

    const char *vertexShaderSource = R"(
        #version 330 core
        layout (location = 0) in vec3 aPos;
        void main()
        {
            gl_Position = vec4(aPos, 1.0);
        }
    )";

    const char *fragmentShaderSource = R"(
        #version 330 core
        out vec4 FragColor;
        void main()
        {
            FragColor = vec4(1.0f, 0.5f, 0.2f, 1.0f);
        }
    )";
};