Ubuntu下OpenGL开发环境搭建、编译、测试

基于Ubuntu20.04进行OpenGL编程，使用Mesa3D开源实现方案，环境搭建、编译、测试如下。

1 环境搭建

 安装依赖库文件：

sudo apt install wayland-protocols
sudo apt install libgtk-3-dev
sudo apt-get install freeglut3-dev

GLUT（OpenGL Utility Toolkit）是一个用于OpenGL应用程序的多功能工具包，它提供了创建窗口、处理用户输入、进行绘图和动画等功能的工具。

FreeGLUT是一个开源的、跨平台的库，它是OpenGL Utility Toolkit（GLUT）的一个替代品。FreeGLUT旨在提供与原始GLUT库相同的功能，同时解决了一些原始GLUT的限制和问题。

Meson 是一个开源的构建系统，用于自动化软件的编译和构建过程。它使用一种称为 Meson 构建语言的简单语法来编写构建脚本，这些脚本定义了如何构建项目。安装meson：

sudo apt install meson

如果Ubuntu默认meson版本过低，通过pip3安装：

pip3 install --user meson

查看meson版本;

meson -v
1.4.1

2 mesa3d-demos编译和测试

获取mesa3d-demos代码：

git clone https://gitlab.freedesktop.org/mesa/demos.git

创建builddir和install目录：

mkdir builddir install

运行meson setup命令来设置构建目录：

meson --prefix=`pwd`/install builddir

在构建目录中，使用meson compile命令来编译Mesa3D Demos：

meson compile -C builddir

编译完成后，使用meson install命令将编译生成的程序安装到系统中：

meson install -C builddir

 如果需要调试或测试新的Mesa分支，可以使用Meson的devenv子命令来运行特定命令，而无需进行系统范围的安装：

meson devenv -C builddir morph3d

 显示如下：

 以morph3d为例，Ubuntu(X Window System)下OpenGL应用的依赖关系如下：

1. OpenGL：一个跨语言、跨平台的应用程序编程接口（API），用于2D和3D图形渲染，广泛应用于游戏开发、科学可视化和数据可视化等领域。Mesa是一个OpenGL实现，同时Mesa还实现了Vulkan，OpenCL，OpenVG，EGL，Gallium3D等方案。
2. glut：OpenGL Utility Toolkit，一个为OpenGL提供窗口系统接口和基本的窗口管理功能的库，简化了窗口创建、键盘和鼠标输入处理等任务。
3. GL：通常指OpenGL的动态链接库，是OpenGL API的具体实现，提供了图形渲染所需的底层函数。
4. GLdispatch：OpenGL Dispatch，一个处理OpenGL函数调用的库，可能用于管理OpenGL函数的分派和执行。
5. GLx：OpenGL X Window System，一个为OpenGL提供X Window System接口的库，允许OpenGL程序在X Window System上运行。
6. Xi：X Input Extension，X Window System的输入设备扩展，提供了对输入设备的高级支持，如多点触控、高级键盘和鼠标事件等。
7. Xxf86vm：XFree86 Video Mode Extension，X Window System的视频模式扩展，允许用户设置和查询显示设备的模式。
8. Xext：X Extension，X Window System的扩展库，提供了一些基本X Window System不支持的功能。
9. X11：X Window System的版本号，通常指代X Window System本身，是一个用于Unix和Unix-like系统的窗口系统。
10. xcb：X C-language Binding，提供了C语言的X Window System接口，允许C语言程序更直接地与X Window System交互。
11. Xdmcp：X Display Manager Control Protocol，X显示管理器控制协议，用于控制显示管理器的行为，如启动会话、关闭会话等。
12. Xau：X Authorization，X Window System的授权机制，用于处理用户认证和授权。
13. bsd：通常与Unix-like系统的BSD变种相关，可能指的是BSD系统的一些库或工具，用于提供网络编程、文件系统操作等功能。
这些库在Linux系统中用于支持图形界面和窗口管理，以及提供对OpenGL图形渲染的支持。它们对于开发具有图形用户界面的应用程序至关重要。

3 demo解析

以src/trivial/tri.c · main · Mesa / demos · GitLab为例：

• 初始化glut，以及窗口、显示模式等。
• 初始化屏幕颜色等。
• 注册窗口改变回调函数、按键回调函数、窗口重绘回调函数。
• 事件循环处理。

main
　　glutInit--初始化GLUT，并处理命令行参数。
　　glutInitWindowPosition--设置窗口的初始位置。
　　glutInitWindowSize--设置窗口的初始大小。
　　glutInitDisplayMode--设置显示模式，如RGB颜色、双缓冲和深度缓冲。
　　glutCreateWindow--创建窗口，并为其提供一个名称。
　　Init
　　　　glClearColor--设置清除屏幕时使用的颜色。当你调用 glClear 函数清除屏幕时，glClearColor 定义的颜色将被用于填充颜色缓冲区。
　　glutReshapeFunc--注册窗口大小改变回调函数。
　　　　Reshape
　　　　　　glViewport--用于设置视口的大小和位置，即决定屏幕哪一部分用于绘制OpenGL图形。
　　　　　　glMatrixMode--用于指定当前操作的矩阵模式：GL_MODELVIEW、GL_PROJECTION、GL_TEXTURE。
　　　　　　glLoadIdentity--用于重置当前矩阵为单位矩阵，通常在改变矩阵模式后使用以清除之前的矩阵状态。
　　　　　　glOrtho--用于设置一个正交投影，它创建一个与观察方向垂直的平行投影面，常用于2D图形。
　　　　　　glMatrixMode--在设置完投影矩阵后，可能需要切换回模型视图矩阵以进行后续的图形变换。
　　glutKeyboardFunc--注册键盘按键回调函数。
　　　　Key
　　　　　　glutDestroyWindow--销毁一个先前由glutCreateWindow或glutCreateSubWindow创建的窗口。
　　　　　　glutPostRedisplay--请求重绘当前窗口。调用此函数后，GLUT 会安排在下一个事件处理循环迭代中调用当前窗口的显示回调函数。
　　glutDisplayFunc--指定一个回调函数，用于当窗口需要重绘时被调用。
　　　　Draw
　　　　　　glClear--用于清除窗口的颜色缓冲区、深度缓冲区、模板缓冲区等。通常在新的一帧开始时调用，以清除上一帧的内容。
　　　　　　glBegin--标记立即模式绘制的开始，需要与 glEnd 配对使用。立即模式是OpenGL中的一种旧的绘制方式，现在更推荐使用顶点数组或着色器进行渲染。
　　　　　　glColor3f--在立即模式中设置当前绘制颜色。接受三个浮点数参数，分别代表红色、绿色和蓝色的强度值，范围从0.0到1.0。
　　　　　　glVertex3f--在立即模式中指定顶点位置。接受三个浮点数参数，分别代表顶点的x、y和z坐标。
　　　　　　glEnd--标记立即模式绘制的结束。与 glBegin 配对使用，结束一系列的顶点和颜色等的指定。
　　　　　　glFlush--用于清空OpenGL的命令缓冲区，并确保所有命令被发送到GPU执行。通常在渲染完成后调用，以确保渲染结果被立即显示。
　　　　　　glutSwapBuffers--用于交换前后缓冲区，这是双缓冲技术的一部分，用于减少视觉撕裂和闪烁。通常在渲染完成后调用，以展示当前帧的渲染结果，并开始下一帧的渲染。
　　glutMainLoop--进入GLUT事件处理循环，等待用户交互。