OpenGL：三角形的诞生

先放一个图形渲染管线的每个阶段的抽象展示。要注意蓝色部分代表的是我们可以注入自定义的着色器的部分：

顶点缓冲对象（VBO）#

所有的顶点数据（位置、纹理、法线等）都需要存储在GPU上，OpenGL通过顶点缓冲对象管理这个内存。其声明和绑定的代码函数如下：

unsigned int vbo;
glGenBuffers(1, &vbo);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, 6 * sizeof(float), positions, GL_STATIC_DRAW);

设置顶点属性#

在绑定VBO时，我们只是指定了一堆数据，但是对于其内存布局（layout）完全未知，为了让机器知道顶点属性，我们还需如下代码（这两行代码的顺序无所谓）：

glVertexAttribPointer(0, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 2 * sizeof(float), (void*)0);
glEnableVertexAttribArray(0);

每个索引都可以绑定一种属性，比如上面的例子就是将每2个连续的float作为一组属性绑定在索引0上，这里的索引0在后面的顶点着色器中也会使用到。
代码中并没有指明这个属性具体是什么属性，比如位置还是法线等，它只是一组属性并且被绑定在了索引上。

你可能会觉得很奇怪，没有指明哪个内存空间就直接设置属性。这也是OpenGL状态机的体现，只要在GL_ARRAY_BUFFER上绑定的VBO，那么这个属性就对应的是这个VBO。

着色器（shader）#

着色器简单来说就是运行在显卡上的一段小程序，我们可以通过编程控制器输入输出进而控制图像的显示。OpenGL着色器是用OpenGL着色器语言(OpenGL Shading Language, GLSL)写成的，它是一种类C语言。

就目前而言，我们最需要了解的着色器就两个：顶点着色器和片段着色器。简单来说，我们首先在CPU上定义了顶点数据，之后将其转移到显存上（通过VBO），之后需要通过顶点着色器（一段小程序，对每个顶点都运行一次）处理顶点数据，并将必要的数据输出，再之后就是片段着色器（计算颜色等，对每个光栅块处理一次）进行处理，最后通过混合显示图像。

着色器间不能相互通信，它们之间唯一的沟通只有通过输入和输出。GLSL定义了in和out关键字专门来实现这个目的。每个着色器使用这两个关键字设定输入和输出，只要一个输出变量与下一个着色器阶段的输入匹配，它们的值就能够传递。

着色器代码如下：

#shader vertex
#version 330 core

layout(location = 0) in vec2 position;
layout(location = 1) in vec3 color;

out vec3 ourColor;

void main() {
	gl_Position = vec4(position, 0.0, 1.0);
	ourColor = color;
}

#shader fragment
#version 330 core

layout(location = 0) out vec4 color;

in vec3 ourColor;

void main() {
	color = ourColor;
}

在编译着色器时，将其转换为字符串进行编译，先假设其分别转换为std::string对象为vertexShader和fragmentShader。
可以调用以下函数进行编译，类似于其他OpenGL对象，他们也需要一个id：

unsigned int id = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);  // or "GL_FRAGMENT_SHADER" for fragmentShader
glShaderSource(id, 1, &vertexShader, nullptr);  // or fragmentShader
glCompileShader(id);

在编译完成后它们需要链接至程序中，代码如下：

unsigned int program = glCreateProgram();
glAttachShader(program, id);
glLinkProgram(program);

需要注意的是，在链接至程序中后即可删除编译的shader：

glDeleteShader(id);

之后可以通过以下函数选择是否启用此段程序：

glUseProgram(program);  // set 0 to unused;

索引缓冲对象（元素缓冲对象，IBO）#

当我们需要用两个三角形构建正方形时，是否需要六个节点信息呢（每个三角形三个）？当然可以，但这会浪费现存，毕竟四边形一共四个顶点，有50%的定点信息时重复的。OpenGL提供了索引缓冲对象（IBO）解决这钟需要重复使用同一个节点信息的情况。

glDrawElements函数从当前绑定到GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER目标的IBO中获取其索引。这意味着我们每次想要使用索引渲染对象时都必须绑定相应的IBO，这又有点麻烦。碰巧顶点数组对象也跟踪元素缓冲区对象绑定。在绑定VAO时，绑定的最后一个元素缓冲区对象存储为VAO的元素缓冲区对象。然后，绑定到VAO也会自动绑定该IBO。

当目标是GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER的时候，VAO会储存glBindBuffer的函数调用。这也意味着它也会储存解绑调用，所以确保你没有在解绑VAO之前解绑索引数组缓冲，否则它就没有这个IBO配置了。

其设置代码与VBO类似，如下所示：

unsigned int ibo;
glGenBuffers(1, &ibo);
glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, ibo);
glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, 3 * 2 * sizeof(unsigned int), index, GL_STATIC_DRAW);

顶点数组对象（VAO）#

我们可以将一组对应的VBO及其顶点属性共同绑定在一个VAO上，那么在每次绘制时，只需要绑定给定的VAO就能够绘制对应的顶点和属性了。这样做的好处就在于无需在绘制时额外设置一系列的layout和属性等，直接利用VAO的解绑和绑定就能够绘制图案。

值得注意的是，VAO是必须的。在OpenGL核心模式下需要自己创建VAO才能正常绑定VBO等。这也意味着下面这段代码需要在上面所示代码的最前面：

unsigned int vao;
glGenVertexArrays(1, &vao);
glBindVertexArray(vao);

在使用时可以通过glBindVertexArray(vao)指定特定的顶点数组对象，值得注意的时，它虽然绑定了对应的VBO和属性，但是并没有绑定shader等。在开启VAO时记得开启shader。