基础

扩展

​ OpenGL的一大特性就是对扩展(Extension)的支持，当一个显卡公司提出一个新特性或者渲染上的大优化，通常会以扩展的方式在驱动中实现。如果一个程序在支持这个扩展的显卡上运行，开发者可以使用这个扩展提供的一些更先进更有效的图形功能。通过这种方式，开发者不必等待一个新的OpenGL规范面世，就可以使用这些新的渲染特性了，只需要简单地检查一下显卡是否支持此扩展。通常，当一个扩展非常流行或者非常有用的时候，它将最终成为未来的OpenGL规范的一部分。

使用扩展的代码大多看上去如下：

if(GL_ARB_extension_name)
{
    // 使用硬件支持的全新的现代特性
}
else
{
    // 不支持此扩展: 用旧的方式去做
}

使用OpenGL3.3时，我们很少需要使用扩展来完成大多数功能，当需要的时候，本教程将提供适当的指示。

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;
glGenObject(1, &objectId);
// 绑定对象至上下文
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
glBindObject(GL_WINDOW_TARGET, 0);

​ 这一小段代码展现了你以后使用OpenGL时常见的工作流。我们首先创建一个对象，然后用一个id保存它的引用（实际数据被储存在后台）。然后我们将对象绑定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）。接下来我们设置窗口的选项。最后我们将目标位置的对象id设回0，解绑这个对象。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。

.vscode配置讲解

c_cpp_properties.json

​ Visual Studio Code (VS Code) 中 C/C++ 扩展使用的配置文件。这个文件专门用于配置 VS Code 的 IntelliSense（智能感知）功能，确保代码编辑器能够正确地识别和理解你的源代码、库和编译器设置，从而提供自动完成、错误波浪线和代码导航等功能。

{
    "version": 4,
    "configurations": [
        {
            "name": "Win32",
            "includePath": [
                "${workspaceFolder}/**",
                "${workspaceFolder}/include",
                "E:/vcpkg/vcpkg/installed/x64-windows/include"
            ],
            "defines": [
                "_DEBUG",
                "UNICODE",
                "_UNICODE"
            ],
            "windowsSdkVersion": "10.0.26100.0",
            "compilerPath": "C:/Program Files (x86)/Microsoft Visual Studio/2022/BuildTools/VC/Tools/MSVC/14.43.34808/bin/Hostx64/x64/cl.exe",
            "cStandard": "c17",
            "cppStandard": "c++17",
            "intelliSenseMode": "windows-msvc-x64",
            "configurationProvider": "ms-vscode.cmake-tools"
        }
    ]
}

configurations 数组中的配置对象

​ 您只有一个名为 "Win32" 的配置对象。

该配置的目的

这个 c_cpp_properties.json 文件的主要目的是为 VS Code 提供一个 64 位 Windows 环境下的 MSVC 智能感知模型，并确保 IntelliSense 可以找到：

1. 项目内部的头文件 (${workspaceFolder}/**)。
2. 系统和工具链的头文件 (compilerPath 决定的 MSVC 默认路径和 windowsSdkVersion 决定的 Windows SDK 路径)。
3. Vcpkg 安装的第三方库的头文件 (E:/vcpkg/.../include)。

注意： 这个文件 只影响 VS Code 的编辑器功能。它不影响你的实际编译和链接过程。你的 CMakeLists.txt 和 Vcpkg Toolchain 文件 才是决定项目能否成功编译和运行的关键。

launch.json

{
    "version": "0.2.0",
    "configurations": [
        {
            "name": "Debug OpenGL Project",
            "type": "cppvsdbg",
            "request": "launch",
            "program": "${workspaceFolder}/build/Debug/opengl_project.exe",
            "args": [],
            "stopAtEntry": false,
            "cwd": "${workspaceFolder}",
            "environment": [],
            "console": "integratedTerminal",
            "preLaunchTask": "Build"
        }
    ]
}

配置对象：Debug OpenGL Project

setting.json

{
    "cmake.configureArgs": [
        "-DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=E:/vcpkg/vcpkg/scripts/buildsystems/vcpkg.cmake"
    ],
    "cmake.generator": "Visual Studio 17 2022",
    "cmake.preferredGenerators": [
        "Visual Studio 17 2022"
    ],
    "cmake.buildDirectory": "${workspaceFolder}/build",
    "C_Cpp.default.configurationProvider": "ms-vscode.cmake-tools",
    "C_Cpp.default.compilerPath": "",
    "C_Cpp.default.intelliSenseMode": "windows-msvc-x64"
}

settings.json 配置详解

​ 这个文件主要分为两个部分：针对 CMake Tools 扩展 的配置和针对 C/C++ 扩展 的默认配置。

​ 这个配置文件通常是 VS Code 的 用户或工作区设置文件（settings.json），它主要用于配置 CMake Tools 扩展的行为以及 C/C++ 扩展的一些默认设置。

​ 它将你的 CMake 构建系统与 Vcpkg 完美地结合了起来。

这个文件主要分为两个部分：针对 CMake Tools 扩展 的配置和针对 C/C++ 扩展 的默认配置。

1. CMake Tools 配置（cmake.*）

​ 这些设置直接控制 VS Code 如何调用 CMake 来配置和生成你的项目。

2. C/C++ 扩展默认配置（C_Cpp.default.*）

​ 这些设置提供了 C/C++ 扩展（负责 IntelliSense）的默认行为，但它们通常会被 c_cpp_properties.json 或 CMake Tools 的推送信息所覆盖。

这个 settings.json 文件是你的 VS Code C++/CMake 工作流的核心枢纽。它的目标是：

1. 自动化 Vcpkg 集成： 通过 cmake.configureArgs 自动将 Vcpkg 链接到你的 CMake 项目。
2. 统一构建系统： 确保 CMake 始终使用 Visual Studio 2022 作为生成器。
3. 强化智能感知： 通过将配置职责完全交给 CMake Tools 扩展，确保 IntelliSense 的路径（包括所有 GLFW 等 Vcpkg 库的头文件）总是正确且同步的，极大地提高了代码编辑的准确性。

task.json

{
    "version": "2.0.0",
    "tasks": [
        {
            "label": "Configure CMake",
            "type": "shell",
            "command": "cmake",
            "args": [
                "-B", "build",
                "-S", ".",
                "-DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=E:/vcpkg/vcpkg/scripts/buildsystems/vcpkg.cmake",
                "-G", "Visual Studio 17 2022",
                "-A", "x64"
            ],
            "group": "build",
            "presentation": {
                "echo": true,
                "reveal": "always",
                "focus": false,
                "panel": "shared"
            },
            "problemMatcher": []
        },
        {
            "label": "Build",
            "type": "shell",
            "command": "cmake",
            "args": ["--build", "build", "--config", "Debug"],
            "group": {
                "kind": "build",
                "isDefault": true
            },
            "presentation": {
                "echo": true,
                "reveal": "always",
                "focus": false,
                "panel": "shared"
            },
            "problemMatcher": ["$msCompile"]
        }
    ]
}

​ 这个文件定义了你在 VS Code 中可以运行的自定义任务，比如编译、运行脚本或执行外部命令。它主要用于将你的 CMake 构建流程集成到 VS Code 的工作流中，特别是与你之前的 launch.json 文件（其中的 "preLaunchTask": "Build"）配合使用。

任务一："Configure CMake"

​ 这个任务负责首次配置你的 CMake 项目，即生成项目文件。

任务二："Build"

​ 这个任务负责实际编译你的项目。它是你在 launch.json 中用作 preLaunchTask 的任务。