【Qt OpenGL教程】12：显示列表

第12课：显示列表 (参照NeHe)

想知道如何加速我们的OpenGL程序么？这次教程中，我将告诉你如何使用OpenGL的显示列表，它通过预编译OpenGL命令来加速我们的程序，并可以为我们省去很多重复的代码，听起来是不是很棒呢！

当我们在制作游戏里的小行星场景时，每一层至少需要两个行星，你可以用OpenGL中的多边形来构造每一个行星。但要知道每次把行星画到屏幕上都是很麻烦的，当我们面临复杂的场景时，要靠代码的绘画方式一个个画出所有的行星，这对于绝大多数人来说都是一个噩梦。那么，解决办法是什么呢？用显示列表，我们只需要一次性建立物体，可以贴图，用颜色，想怎么弄就怎么弄。然后给显示列表一个名字，比如给小行星的显示列表命名为“asteroid”。现在，任何时候，我们想在屏幕上画出行星，我们只需要调好位置后，调用glCallList(asteroid)，之前做好的小行星就会立刻显示在屏幕上了。由于小行星已经在显示列表里建造好了，OpenGL不会再计算如何构造它。它已经在内存中建造好了，这将大大降低CPU的使用，让你的程序跑得更快。

程序运行时效果如下：

下面进入教程：

我们这次同样将在第06课的基础上修改代码，我们只会解释增加部分的代码，首先打开myglwidget.h文件，将类声明更改如下：

#ifndef MYGLWIDGET_H#define MYGLWIDGET_H#include <QWidget>#include <QGLWidget>class MyGLWidget : public QGLWidget{    Q_OBJECTpublic:    explicit MyGLWidget(QWidget *parent = 0);    ~MyGLWidget();protected:    //对3个纯虚函数的重定义    void initializeGL();    void resizeGL(int w, int h);    void paintGL();    void keyPressEvent(QKeyEvent *event);           //处理键盘按下事件private:    void buildLists();                              //初始化盒子的显示列表private:    bool fullscreen;                                //是否全屏显示    GLfloat m_xRot;                                 //绕x轴旋转的角度    GLfloat m_yRot;                                 //绕y轴旋转的角度    QString m_FileName;                             //图片的路径及文件名    GLuint m_Texture;                               //储存一个纹理    GLuint m_Box;                                   //保存盒子的显示列表    GLuint m_Top;                                   //保存盒子顶部的显示列表};#endif // MYGLWIDGET_H

我们新增了两个用于显示列表的变量m_Box、m_Top，这两个变量是用于储存指向显示列表的指针。另外我们多了一个buildLists()函数，这个函数是用于初始化两个显示列表的（注意我去掉了变量m_zRot，但其实影响不大）。

接下来，我们需要打开myglwidget.cpp，修改构造函数同时添加buildLists()函数的定义，具体代码如下：

MyGLWidget::MyGLWidget(QWidget *parent) :    QGLWidget(parent){    fullscreen = false;    m_xRot = 0.0f;    m_yRot = 0.0f;    m_FileName = "D:/QtOpenGL/QtImage/Cube.bmp";        //应根据实际存放图片的路径进行修改    QTimer *timer = new QTimer(this);                   //创建一个定时器    //将定时器的计时信号与updateGL()绑定    connect(timer, SIGNAL(timeout()), this, SLOT(updateGL()));    timer->start(10);                                   //以10ms为一个计时周期}

void MyGLWidget::buildLists()                           //创建盒子的显示列表{    m_Box = glGenLists(2);                              //创建两个显示列表的空间    glNewList(m_Box, GL_COMPILE);                       //开始创建第一个显示列表        glBegin(GL_QUADS);            glTexCoord2f(0.0f, 0.0f);            glVertex3f(1.0f, -1.0f, 1.0f);              //右上(底面)            glTexCoord2f(1.0f, 0.0f);            glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 1.0f);             //左上(底面)            glTexCoord2f(1.0f, 1.0f);            glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f);            //左下(底面)            glTexCoord2f(0.0f, 1.0f);            glVertex3f(1.0f, -1.0f, -1.0f);             //右下(底面)            glTexCoord2f(1.0f, 1.0f);            glVertex3f(1.0f, 1.0f, 1.0f);               //右上(前面)            glTexCoord2f(0.0f, 1.0f);            glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 1.0f);              //左上(前面)            glTexCoord2f(0.0f, 0.0f);            glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 1.0f);             //左下(前面)            glTexCoord2f(1.0f, 0.0f);            glVertex3f(1.0f, -1.0f, 1.0f);              //右下(前面)            glTexCoord2f(0.0f, 0.0f);            glVertex3f(1.0f, -1.0f, -1.0f);             //右上(后面)            glTexCoord2f(1.0f, 0.0f);            glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f);            //左上(后面)            glTexCoord2f(1.0f, 1.0f);            glVertex3f(-1.0f, 1.0f, -1.0f);             //左下(后面)            glTexCoord2f(0.0f, 1.0f);            glVertex3f(1.0f, 1.0f, -1.0f);              //右下(后面)            glTexCoord2f(1.0f, 1.0f);            glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 1.0f);              //右上(左面)            glTexCoord2f(0.0f, 1.0f);            glVertex3f(-1.0f, 1.0f, -1.0f);             //左上(左面)            glTexCoord2f(0.0f, 0.0f);            glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f);            //左下(左面)            glTexCoord2f(1.0f, 0.0f);            glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 1.0f);             //右下(左面)            glTexCoord2f(1.0f, 1.0f);            glVertex3f(1.0f, 1.0f, -1.0f);              //右上(右面)            glTexCoord2f(0.0f, 1.0f);            glVertex3f(1.0f, 1.0f, 1.0f);               //左上(右面)            glTexCoord2f(0.0f, 0.0f);            glVertex3f(1.0f, -1.0f, 1.0f);              //左下(右面)            glTexCoord2f(1.0f, 0.0f);            glVertex3f(1.0f, -1.0f, -1.0f);             //右下(右面)        glEnd();    glEndList();                                        //第一个显示列表结束    m_Top = m_Box + 1;                                  //m_Box+1得到第二个显示列表的指针    glNewList(m_Top, GL_COMPILE);                       //开始创建第二个显示列表        glBegin(GL_QUADS);            glTexCoord2f(1.0f, 1.0f);            glVertex3f(1.0f, 1.0f, -1.0f);              //右上(顶面)            glTexCoord2f(0.0f, 1.0f);            glVertex3f(-1.0f, 1.0f, -1.0f);             //左上(顶面)            glTexCoord2f(0.0f, 0.0f);            glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 1.0f);              //左下(顶面)            glTexCoord2f(1.0f, 0.0f);            glVertex3f(1.0f, 1.0f, 1.0f);               //右下(顶面)        glEnd();    glEndList();}

构造函数不解释了，就删掉了m_zRot的初始化。buildLists()函数中，我们会将创造盒子的代码都放在第一个显示列表里，所有创造顶部的代码都在另一个显示列表里。开始时，我们告诉OpenGL我们要建立两个显示列表，glGenLists(2)创建了两个显示列表的空间，并返回第一个列表的指针，我们把它储存在m_Box中，任何时候我们调用glCallList(m_Box)第一个显示列表就会绘制出来。

接下来我们开始构造第一个显示列表。我们已经申请了两个显示列表的空间了，并且有m_Box指针指向第一个显示列表，所以我们需要做的是告诉OpenGL要建立什么类型的显示列表。我们用glNewList()命令来做这件事情，注意到m_Box是第一个参数，这表示OpenGL将把列表储存到m_Box所指向的内存空间。而第二个参数GL_COMPILE告诉OpenGL我们想预先在内存中构造这个列表，这样每次画的时候就不必重新计算怎么构造物体了。

GL_COMPILE类似于编程。在我们写程序的时候，把它装载到编译器里，我们每次运行程序都需要重新编译。而如果它已经编译成了.exe文件，那么每次我们只需要点击那个.exe文件就可以运行它了，不需要编译。当OpenGL编译过显示列表后，就不需要再每次显示的时候重新编译它了。这就是为什么用显示列表可以加快速度。

下面我们就画了一个没有顶部的盒子，它不会出现在屏幕上，只会储存在显示列表里。我们可以在glNewList()和glEndList()中间加上任何你想加上的代码，可以设置颜色，贴图等等。但是，如果是你想在绘画过程发生改变的代码就不能加进去，这是由于显示列表一旦建立，就不能改变它。比如我们想绘制不同颜色的物体，所以我们加上了glColor3ub(rand()%255, rand()%255, rand()%255)，但因为显示列表只会建立一次，所以每次画出来的物体都是同一种颜色，也就是说在储存进列表时glColor3ub的三个参数值就固定下来了。

然后我们用glEndList()命令告诉OpenGL我们已经完成了一个显示列表。在glNewList()和glEndList()之间的任何东西就是显示列表的一部分。接着，我们来建立第二个显示列表，在上一个显示列表的指针上加一，就得到了第二个显示列表的指针，并储存在m_Top中。最后同样建立这个显示列表就不解释了。

然后在initializeGL()函数中，将代码修改如下：

void MyGLWidget::initializeGL()                         //此处开始对OpenGL进行所以设置{    m_Texture = bindTexture(QPixmap(m_FileName));       //载入位图并转换成纹理    glEnable(GL_TEXTURE_2D);                            //启用纹理映射    buildLists();                                       //创建显示列表    glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);               //黑色背景    glShadeModel(GL_SMOOTH);                            //启用阴影平滑    glClearDepth(1.0);                                  //设置深度缓存    glEnable(GL_DEPTH_TEST);                            //启用深度测试    glDepthFunc(GL_LEQUAL);                             //所作深度测试的类型    glHint(GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT, GL_NICEST);  //告诉系统对透视进行修正<pre name="code" class="cpp">

glEnable(GL_LIGHT0); //使用默认的0号灯 glEnable(GL_LIGHTING); //使用灯光 glEnable(GL_COLOR_MATERIAL); //使用颜色材质}

我们在启用纹理之后调用了buildLists()函数，创建了显示列表，注意在构造函数中调用buildLists()函数时无法生效的，Qt中使用OpenGL的时候，与内存使用相关的OpenGL函数都需要在initialize()、resize()、paintGL()中直接调用或间接调用，否则无法成功地申请空间。

最后三行使的灯光有效，LIGHT一般是显卡中预先定义过的。最后一行的GL_COLOR_MATERIAL使得我们可以用颜色来贴纹理。如果没有这行代码，纹理将始终保持原来的颜色，glColor3f(r, g,b)就没有用了。

还有就是paintGL()函数，这次看起来就简单许多了（麻烦的我们已经通过参数列表搞定了），具体代码如下：

void MyGLWidget::paintGL()                              //从这里开始进行所以的绘制{    static const GLfloat boxColor[5][3] =               //盒子的颜色数组    {        //亮：红、橙、黄、绿、蓝        {1.0f, 0.0f, 0.0f}, {1.0f, 0.5f, 0.0f}, {1.0f, 1.0f, 0.0f},        {0.0f, 1.0f, 0.0f}, {0.0f, 1.0f, 1.0f}    };    static const GLfloat topColor[5][3] =               //顶部的颜色数组    {        //暗：红、橙、黄、绿、蓝        {0.5f, 0.0f, 0.0f}, {0.5f, 0.25f, 0.0f}, {0.5f, 0.5f, 0.0f},        {0.0f, 0.5f, 0.0f}, {0.0f, 0.5f, 0.5f}    };    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); //清除屏幕和深度缓存    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, m_Texture);            //选择纹理    for (int y=1; y<6; y++)                             //循环来控制画盒子    {        for (int x=0; x<y; x++)        {            glLoadIdentity();            //设置盒子的位置            glTranslatef(1.4f+(float(x)*2.8f)-(float(y)*1.4f),                         ((6.0f-float(y))*2.4f)-7.0f, -20.0f);            glRotatef(45.0f+m_xRot, 1.0f, 0.0f, 0.0f);            glRotatef(45.0f+m_yRot, 0.0f, 1.0f, 0.0f);            glColor3fv(boxColor[y-1]);                  //选择盒子颜色            glCallList(m_Box);                          //绘制盒子            glColor3fv(topColor[y-1]);                  //选择顶部颜色            glCallList(m_Top);                          //绘制顶部        }    }}

我们一开始就定义了储存盒子和顶部颜色的数组，接着我们用双重循环来画出10个立方体，并在每次画时重置模型观察矩阵，平移和旋转到需要画出立方体位置的中心，具体如何算的我看太懂NeHe的用意就不解释了，反正这并不是重点，我们完全可以根据自己的喜好来摆放这些立方体。

然后我们选择颜色，接着按前面所讲，调用glCallList()就可以画出我们要的立方体了。相比于之前的几课，显示列表让我们的paintGL()函数看起来简单了许多。

最后是键盘控制的，比较简单我就不过多解释了，具体代码如下：

void MyGLWidget::keyPressEvent(QKeyEvent *event){    switch (event->key())    {    case Qt::Key_F1:                                    //F1为全屏和普通屏的切换键        fullscreen = !fullscreen;        if (fullscreen)        {            showFullScreen();        }        else        {            showNormal();        }        updateGL();        break;    case Qt::Key_Escape:                                //ESC为退出键        close();        break;    case Qt::Key_Left:                                  //Left按下向左旋转        m_yRot -= 1.0f;        break;    case Qt::Key_Right:                                 //Right按下向右旋转        m_yRot += 1.0f;        break;    case Qt::Key_Up:                                    //Up按下向上旋转        m_xRot -= 1.0f;        break;    case Qt::Key_Down:                                  //Down按下向下旋转        m_xRot += 1.0f;        break;    }}

现在就可以运行程序查看效果了！

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