[转载]Xcode创建的默认iOS OpenGL ES 2.0 project代码分析
前面iTyran翻译、转载的OpenGL教程都是使用文章作者自己的project，并没有提及默认的工程。默认工程的代码比较多，不利于刚开始初学入门。进过几天的研究，摸清楚了大部分的逻辑，在这与大家共同探讨学习。
工程居于xcode4.2 for iOS5创建，做了部分修改。
下载地址:http://ityran.com/thread-672-1-1.html
预备知识：
完成了从零开始学习OpenGL ES 和 OpenGL ES2.0–Iphone开发指引 的学习。
1.使用GLKView简化OpenGL初始化。
在前面的教程里面，介绍了如何从一个UIView来建立OpenGL工程，里面做了很多初始化工作，比如：创建render buffer 和 frame buffer等。这些重复性的工作，apple提供了一个基础类GLKView给我使用。
在TTAppDelegate.m中初始化了一个TTViewController为rootViewController。
self.viewController = [[[TTViewController alloc]initWithNibName:@"TTViewController" bundle:nil] autorelease]; self.window.rootViewController = self.viewController;
点击TTViewController.xib 我们可以看到它的属性是GLKView，而不是通常的UIView。
TTViewController继承于GLKViewController，GLKViewController在标准viewcontroller函数的基础上添加了OpenGL ES rendering loop相关的函数。
2. EAGLContext初始化
EAGLContext是OpenGL ES RenderingContext的iOS实现。
每个程序有自己的EAGLContext，这保证了各个OpenGL ES程序互不干扰。
在EAGLContext需要在调用任何OpenGL ES api前创建并初始化。
下面的代码在- (void)viewDidLoad函数的最前面。
创建了一个OpenGL ES 2.0的EAGLContext，并设为view的context。
self.context = [[[EAGLContext alloc]initWithAPI:kEAGLRenderingAPIOpenGLES2] autorelease];
if (!self.context) { NSLog(@"Failedto create ES context"); } GLKView *view = (GLKView *)self.view; view.context = self.context; view.drawableDepthFormat =GLKViewDrawableDepthFormat24;
3. setupGL初始化
在解析[self setupGL]前，我们来看下这个工程运行的结果。
2个不同颜色的正方体在旋转，但是这里只有一个顶点法线数组gCubeVertexData。
仔细观察代码，会发现这里有2个着色器，
一个是GLKBaseEffect，为了方便OpenGL ES 1.0转移到2.0的通用着色器。
一个是OpenGL ES 2.0新添加的可编程着色器，使用跨平台的着色语言GLSL。
为了方便观察，我在原始代码上加了2个宏来控制打开其中某一个还是两个一起。
#define SHADER_1 #define SHADER_2
从宏块可以方便的看出哪些代码是属于哪个着色器相关的，哪些代码是共用的。
屏蔽某一个宏可以屏蔽某个正方体的显示输出。
回到setupGL，第一行代码是
[EAGLContext setCurrentContext:self.context];
在某个线程调用OpenGL api前，需要设置api作用与哪个context，
这个函数设置当前线程操作的context。
注意：不要多个线程同时操控同一个context。
然后是GLSL着色器初始化，后面再详细分析。
#if defined (SHADER_2) [selfloadShaders]; #endif
GLKBaseEffect着色器初始化。
#if defined (SHADER_1) self.effect= [[[GLKBaseEffect alloc] init] autorelease]; self.effect.light0.enabled = GL_TRUE; self.effect.light0.diffuseColor = GLKVector4Make(1.0f, 0.4f, 0.4f,1.0f); #endif
最后是顶点数组和法线的初始化。
//在涉及到消隐等情况（可能遮挡），都要开启深度测。
//glEnable(GL_DEPTH_TEST)，硬件上打开了深度缓存区，当有新的同样XY坐标的片断到来时，
//比较两者的深度。开启这个选项，在绘制每一帧前需要glClear(GL_DEPTH_BUFFER_BIT)，后面会看到。
glEnable(GL_DEPTH_TEST); //这里使用VertexArray Objects加载顶点法线数据。 glGenVertexArraysOES(1, &_vertexArray); glBindVertexArrayOES(_vertexArray); glGenBuffers(1, &_vertexBuffer); glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, _vertexBuffer); glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(gCubeVertexData), gCubeVertexData,GL_STATIC_DRAW); glEnableVertexAttribArray(GLKVertexAttribPosition); // GLKVertexAttribPosition顶点属性指针类型：顶点坐标 // 3 一个顶点坐标由几个值来表示，x，y，z // GL_FLOAT 每个数值的数据类型 //直接使用24并不优雅，24 = sizoef(GLfloat) * 6; 到下一个顶点坐标数据的步长。 glVertexAttribPointer(GLKVertexAttribPosition, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE,24, BUFFER_OFFSET(0)); glEnableVertexAttribArray(GLKVertexAttribNormal); //直接使用12并不优雅，12 = sizoef(GLfloat) * 3; glVertexAttribPointer(GLKVertexAttribNormal, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 24,BUFFER_OFFSET(12));
glBindVertexArrayOES(0); }
关于VertexArray Objects请猛击。
这里我简单画了个关系图，可能更好理解。
4. loadShaders初始化GLSL着色器
与可编程着色器相关的几个函数如下：
- (BOOL)loadShaders; - (BOOL)compileShader:(GLuint *)shadertype:(GLenum)type file:(NSString *)file; - (BOOL)linkProgram:(GLuint)prog; - (BOOL)validateProgram:(GLuint)prog;
validateProgram没有使用，compileShader和linkProgram可以作为公共库函数，不需要修改。
唯一需要根据需求修改的是loadShaders函数。
loadShaders大部分步骤都有英文注释，标准的加载流程：
1.创建程序。
2.创建并编译 顶点着色器和片段着色器。
3.把 顶点着色器和片段着色器 与 程序连接起来。
4.设置 顶点着色器和片段着色器 的输入参数。
5.链接程序。
6.获取 uniform 指针。
注意：这步只能在5成功后才能调用，在linkProgrom前，uniform位置是不确定的。
7.断开 顶点着色器和片段着色器 ，并释放它们。
注意：程序并没释放。
第4步是会变化的部分，第6步为可选。
先来看看Shader.vsh顶点着色器的代码。
// attribute 表示输入参数 //vec4 –4 个浮点数组成的向量 attribute vec4 position; //vec3 –3 个浮点数组成的向量 attribute vec3 normal; // varying在顶点着色器里面表示将作为片段着色器的输入。 //lowp表示低精度 varying lowp vec4 colorVarying; //uniform和attribute一样是输入参数。 //可以简单这样理解，attribute为常量，uniform是变量。 //mat4 – 浮点数的 4X4 矩阵 uniform mat4 modelViewProjectionMatrix; //mat3 – 浮点数的 3X3 矩阵 uniform mat3 normalMatrix;
void main() { vec3eyeNormal = normalize(normalMatrix * normal); vec3lightPosition = vec3(0.0, 0.0, 1.0); vec4diffuseColor = vec4(0.4, 0.4, 1.0, 1.0);
floatnDotVP = max(0.0, dot(eyeNormal, normalize(lightPosition))); //计算出颜色输出给片段着色器。 colorVarying = diffuseColor * nDotVP; //gl_Position保存了当前顶点的位置信息 gl_Position= modelViewProjectionMatrix * position; }
再来看片段着色器代码。
// varying在片段着色器里面表示从顶点着色器传过来的输入参数 //片段着色器不能直接传如参数，只能接收顶点着色器的输出。 varying lowp vec4 colorVarying;
void main() { gl_FragColor = colorVarying; }
我们现在回头再看看loadShaders函数里面的第4步。
glBindAttribLocation(_program, ATTRIB_VERTEX,"position"); glBindAttribLocation(_program, ATTRIB_NORMAL, "normal");
"position"和"normal"与顶点着色器代码里面的两个attribute对应，
分别与setupGL加载的顶点数组里面的顶点和法线数据对应起来。
5.update更新数据
update是一个delegate 方法用来更新数据，不做UI更新。
好吧，这部分是很头痛的矩阵变换，暂时不去分析他的算法（其实是我不懂=，=）。
对于GLKBaseEffect着色器，下面的代码用来更新矩阵。
self.effect.transform.projectionMatrix = projectionMatrix;
self.effect.transform.modelviewMatrix = modelViewMatrix;
而可编程着色器，先保存在下面2个变量中，然后再draw的时候作为输入参数传递给着色器。
_normalMatrix =GLKMatrix3InvertAndTranspose(GLKMatrix4GetMatrix3(modelViewMatrix), NULL); _modelViewProjectionMatrix =GLKMatrix4Multiply(projectionMatrix, modelViewMatrix);
6.drawInRect输出到屏幕
- (void)glkView:(GLKView *)viewdrawInRect:(CGRect)rect
{
glClearColor(0.65f, 0.65f, 0.65f, 1.0f);
//GL_DEPTH_BUFFER_BIT与前面的glEnable(GL_DEPTH_TEST)对应。
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
//指定Draw使用的顶点数组。
glBindVertexArrayOES(_vertexArray);
#if defined (SHADER_1)
// Renderthe object with GLKit
// prepareToDraw绑定着色器到当前的OpenGL ES context。
[self.effect prepareToDraw];
//画出第一个正方体
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36);
#endif
#if defined (SHADER_2)
// Renderthe object again with ES2
//绑定着色器到当前的OpenGLES context。
glUseProgram(_program);
//Uniform变量参数输入。
glUniformMatrix4fv(uniforms[UNIFORM_MODELVIEWPROJECTION_MATRIX], 1, 0,_modelViewProjectionMatrix.m);
glUniformMatrix3fv(uniforms[UNIFORM_NORMAL_MATRIX], 1, 0,_normalMatrix.m);
//画出第二个正方体
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36);
#endif
}
默认工程的不足：
1）顶点数组并没有优化，应使用顶点与索引的方式减少重复点。
参考http://ityran.com/article-5-1.html有关glDrawElements的部分。
2）演示了2种着色器的同时使用，可只选其一来使用。
附：GLSL数据类型
void – 用于没有返回值的函式
bool – 条件类型，其值可以是真或假
int – 带负号整数
float – 浮点数
vec2 – 2 个浮点数组成的向量
vec3 – 3 个浮点数组成的向量
vec4 – 4 个浮点数组成的向量
bvec2 – 2 个布林组成的向量
bvec3 – 3 个布林组成的向量
bvec4 – 4 个布林组成的向量
ivec2 – 2 个整数组成的向量
ivec3 – 3 个整数组成的向量
ivec4 – 4 个整数组成的向量
mat2 – 浮点数的 2X2 矩阵
mat3 – 浮点数的 3X3 矩阵
mat4 – 浮点数的 4X4 矩阵
sampler1D – 用来存取一维纹理的句柄（handle）（或：操作，作名词解。）
sampler2D – 用来存取二维纹理的句柄
sampler3D – 用来存取三维纹理的句柄
samplerCube – 用来存取立方映射纹理的句柄
sampler1Dshadow – 用来存取一维深度纹理的句柄
sampler2Dshadow – 用来存取二维深度纹理的句柄
参考The OpenGL ES Shading Language
下载地址：http://ityran.com/thread-673-1-1.html
参考文献：
OpenGLES Programming Guide for iOS
http://www.khronos.org/opengles/2_X/
