OpenGL系列教程(1)——认识OpenGL

写在前面
写这个系列教程一方面是为了帮助我自己巩固、理解OpenGL和计算机图形学的知识，提升自己的写作和表达能力，另一方面是为了分享自己在学习过程中收获到的成果，与作为读者的你共同进步。还有，这不是一个面向编程新手的系列教程，因此在学习该教程前，我假定你已十分熟悉C/C++语言，或者至少对编程的基本概念有所了解。全篇教程主要基于Windows平台。

下面我以FAQ的形式给出OpenGL的简介，内容翻译自OpenGL Wiki，原文地址：https://www.khronos.org/opengl/wiki/FAQ
1.什么是OpenGL？
        OpenGL，全称Open Graphics Library，直译为开放式图形库。字面上不难理解这就是一个图形库，专门给程序开发人员编写图形程序用的。OpenGL可以渲染（也可称为绘制，后续教程全部使用“渲染”一词）2D和3D的图形，而且通常是3D居多。如果你曾经用过一些C的第三方库，你大概能想到OpenGL就是若干个头文件+一个导入库文件+一个动态链接库文件组成的东西。也就是说，你在代码中引入OpenGL的头文件，在工程中引入OpenGL的导入库，便能调用OpenGL的函数来编写图形程序。
        请注意，OpenGL虽然被称为图形库，实际上只是一个规范（Specification），也就是类似于协议一样的东西。OpenGL的制定委员会并没有设计OpenGL的实现代码，他们做的只是声明了OpenGL应该具有哪些函数，这些函数之间应该如何协调工作，以及定义了OpenGL的整个渲染过程。而实质上的代码实现是由各大显卡厂商和操作系统开发商完成的。
        由于OpenGL是一个规范，因此没有平台限制，这也就是为什么OpenGL是跨平台的原因。同样一份OpenGL代码，可以在Windows上编译，也能在Linux上编译。 

2.什么不是OpenGL？
        或许你可能知道GLUT和GLEW库，并且认为他们是OpenGL的一部分，实则不然。GLUT和GLEW并不属于OpenGL。OpenGL的所有API只是为了渲染图形做准备的，并没有提供窗口初始化、动画、文件读写、图像处理的功能，OpenGL只考虑如何绘图。
        GLUT是一个针对OpenGL专门设计的操作系统API简化库，能为OpenGL渲染创建窗口，响应设备输入，执行渲染循环等，它是跨平台的；GLEW是一个OpenGL加载库，关于GLEW，后面还会详细介绍。PS：本系列教程将使用GLFW替代GLUT，而使用GLEW作为加载库。
3.OpenGL是否开源？
        不，OpenGL根本就没有源代码。之前已经说过了，OpenGL就是一个规范，其实现是由其他组织完成的。
4.我能从哪里下载OpenGL？
        如同之前“OpenGL是否开源”一问的回答，OpenGL就是一个规范，不是什么软件产品，因此它没有下载地址。
        你只需要更新你的显卡驱动，就能获得最新的OpenGL动态链接库。而在MacOS X上，苹果已经实现了OpenGL的代码，在Xcode中可以直接使用。
5.OpenGL有SDK吗？
        遗憾的是，OpenGL并没有官方的SDK。但是，许多显卡厂商有他们自己的SDK，但并不是你所想象的OpenGL的SDK。

以上是OpenGL的简介。

以下是需要补充的内容（整理并翻译自OpenGL Wiki）

OpenGL没有下载地址，没有SDK，也不开源，那我们怎么开发OpenGL程序？
之前提到了OpenGL的实现是由显卡厂商和操作系统开发商实现的，顺着这一条思路，可以认识到，我们应该找Microsoft和NVIDIA（或者AMD）索要OpenGL的库。事实上也的确如此，微软在每一个Windows操作系统上都有布置OpenGL的动态链接库：opengl32.dll，你可以在系统文件夹下找到它。而Windows SDK自带OpenGL的导入库（opengl32.lib）和头文件（gl.h），你大可放心地在工程中直接include头文件，在工程中直接引入导入库。

那么OpenGL是如何在Windows上工作的呢？
首先要指出，所有主流的Windows版本都支持OpenGL。
当你编译程序时，你的程序会和opengl32.dll链接，甚至是在64位操作系统上。
当你运行你的程序时，你的程序会加载opengl32.dll，并且会检查系统注册表，看看是否有真正的OpenGL驱动存在。如果有，它便会加载之。比如AMD的OpenGL驱动，在系统目录中会以atioglxx.dll的类似字样出现，或者NVIDIA的nvoglv32.dll，实际名称以显卡驱动号为准。
微软的opengl32.dll只直接开放了OpenGL1.1版本的API，如果你想获得更高版本的API，需要使用wglGetProcAddress函数（这是一个Win32 API）。其他的，有一些第三方库也能帮你完成这件事，比如GLEW。当然，我并不推荐你直接使用wglGetProcAddress手动地获取OpenGL高版本的API，请使用GLEW代替之，这也是GLEW存在的意义。
需要注意的是，opengl32.dll是属于微软的，没有任何人可以修改它，除了微软。你绝不能拿其他人的opengl32.dll替换你的，也绝不能把opengl32.dll和你的应用一起发送给用户。当然你也绝不能把nvoglv32.dll发给你的用户（笑）。
如果用户不能运行你的程序，提示缺少opengl32.dll或者其他驱动，那是用户的责任，你大可放心的告诉他，他该升级显卡驱动了。 

详细说明一下刚才提到的GLEW。
类似于GLEW的库统称为OpenGL加载库，也称为扩展加载库。OpenGL加载库是一种在运行时动态获取OpenGL API指针的函数库。实际上，大部分平台都要求开发者必须以获取函数指针的方式来访问1.1以上版本的OpenGL API。在不同平台上，OpenGL API指针的获取方式都不同，而且有时特别繁琐，因此诞生了GLEW这种可以一键加载高版本OpenGL的函数库。GLEW是一个跨平台的OpenGL加载库，支持Windows，MacOS X和Linux。在你创建好OpenGL的渲染环境后，你便可调用glewInit()函数来加载高版本的OpenGL API。需要注意的是，如果你使用了OpenGL加载库，那你就不应该再包含gl.h和glext.h文件了。甚至，如果在glew.h之前包含gl.h，会导致编译器报错。gl.h中只包含了OpenGL1.1的API，wglGetProcAddress属于Win32 API，存在于Windows.h中。