QT中OpenGL开发起步

OpenGL中环境搭建

近期由于需要做一个GUI展示的OpenGL程序，因此想到用QT来做界面，需要在QT中写OpenGL，配完环境后，在这里总计一下。

QT基础

总体看来，QT的版本较为混乱，有时候傻傻弄不清楚，QT dialog/widget/mainwindow。又需要有界面，又要有pro文件，一圈下来，加上网上教程版本混乱，已经凌乱了。后来在同学帮助下，看了一些博客教程，综合了一下，总算把架子搭起来了。本文使用的版本信息如下：
QT版本：QT 5.6.2
VS版本：VS 2013

工程选择：
本文选择的是QT的widgt类别，QT各个类别的区别在于继承于不同的基类，正常的widgt是最基础的，不默认含有菜单栏这些东西，需要的话我们自己添加。选择建立工程时不建立UI文件，在编程中发现使用UI文件会较为混乱，不方便控制，因此代码中所有的UI都是由代码控制的。以下是代码结构：

// main.cpp
// main是主入口，QApplication是生成一个QT应用，widget是继承自Qwidget的子类，具有show函数，实例化后将会产生一个窗口，同时我们也可以在main函数中实例化多个窗口，将会有多个界面，比如实例化一个button。
#include "widget.h"
#include <QApplication>
#include <QPushButton>

int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc, argv);
// 主窗口
    Widget w;
    w.show();
// 实例化一个button
    QPushButton q;
    q.show();
    return a.exec();
}

实例化button的效果：

所以，主要的工作就是往我们的widget类中添加控件，实现功能即可。主widget代码如下，继承自QWeidget:

class Widget : public QWidget
{
    Q_OBJECT// 一个宏，声明为QT的object，方便传参

public:
    Widget(QWidget *parent = 0);
    ~Widget();    
    Q_OpenGL *q_widget_1;
    Q_OpenGL *q_widget_2;
    QGridLayout * main_layout;
    QPushButton * q_pushbutton_1;
    QPushButton * q_pushbutton_2;
    QMenuBar * q_menubar;
    QMenu * q_menu;
    QStatusBar * q_status;
    QLabel * q_label;

public slots:
    void triggerMenu(QAction * qa);
};

QT中的OpenGL

QT中为我们把OpenGL进行了封装，使用较原生OpenGL简单

• QT中的OpenGL，已经包含了OpenGL的大部分功能，包含如下头文件
  
  • OpenGLWindow
  • QOpenGLWidget
  • QOpenGLFunctions
  • QOpenGLBuffer

在QT中写OpenGL需要继承自QOpenGLWidget，同时重写两个函数initializeGL【初始化OpenGL环境】和paintGL【主绘画的循环】。相对于原生的OpenGL复杂的初始化和绘制过程，十分简洁。以下是头文件和部分源代码。

// .h
class Q_OpenGL:public QOpenGLWidget,protected QOpenGLFunctions
{
    Q_OBJECT

public:
    explicit Q_OpenGL(QWidget *parent = 0);
    ~Q_OpenGL();
    void initializeGL();// 初始化
    void paintGL();// 主绘制
    void setUp();
    void compileShader();
    QOpenGLShaderProgram *program;
    Shader * shader;
    Model * model;
};

// .cpp
// 初始化OpenGL
void Q_OpenGL::initializeGL()
{
    initializeOpenGLFunctions();
    glClearColor(1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
    setUp();
    compileShader();    

}
// 编译shader
void Q_OpenGL::compileShader()
{
    std::ifstream vs("E:\\Documents\\Qt\\qtWindows\\normal.vs");
    std::string vertexCode;
    std::string fragmentCode;
    if (vs.is_open())
    {
        std::string line;
        while (getline(vs, line)) {
            vertexCode.append(line);
            vertexCode.append("\n");
        }
        vs.close();
    }
    vs.open("E:\\Documents\\Qt\\qtWindows\\normal.fs");
    //qDebug()<<"8989"<<endl;
    if (vs.is_open()) {
        std::string line;
        while (getline(vs, line)) {
            fragmentCode.append(line);
            fragmentCode.append("\n");
        }
        vs.close();
    }
    qDebug() << "hhhh" << endl;
    QOpenGLShader *vshader = new QOpenGLShader(QOpenGLShader::Vertex, this);
    vshader->compileSourceCode(vertexCode.c_str());
    QOpenGLShader *fshader = new QOpenGLShader(QOpenGLShader::Fragment, this);
    fshader->compileSourceCode(fragmentCode.c_str());
    program = new QOpenGLShaderProgram;
    program->addShader(vshader);
    program->addShader(fshader);
    //program->bindAttributeLocation("vertex", PROGRAM_VERTEX_ATTRIBUTE);
    //program->bindAttributeLocation("texCoord", PROGRAM_TEXCOORD_ATTRIBUTE);
    program->link();
    program->bind();
    //program->setUniformValue("texture", 0);
}
// 传递数据到VBO
void Q_OpenGL::setUp()
{
    int coords[3][2] = { -1, -1, 0, 1, 1, -1 };
    QVector<float> vertData;
    for (int i = 0; i < 3; ++i)
        for (int j = 0; j < 2; ++j)         
            vertData.append(coords[i][j]);
    vbo.create();
    vbo.bind();
    vbo.allocate(vertData.constData(), vertData.count() * sizeof(float));
}

// 主绘制函数
void Q_OpenGL::paintGL()
{
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    program->enableAttributeArray(PROGRAM_VERTEX_ATTRIBUTE);
    //program->enableAttributeArray(PROGRAM_TEXCOORD_ATTRIBUTE);
    program->setAttributeBuffer(PROGRAM_VERTEX_ATTRIBUTE, GL_FLOAT, 0, 2, 2 * sizeof(float));
    //program->setAttributeBuffer(PROGRAM_VERTEX_ATTRIBUTE, GL_FLOAT, 0, 3, 0 * sizeof(GLfloat));
    //program->setAttributeBuffer(PROGRAM_TEXCOORD_ATTRIBUTE, GL_FLOAT, 3 * sizeof(GLfloat), 2, 5 * sizeof(GLfloat));
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);
}

以上代码基本展示QT中OpenGL的编写过程，代码有一些不匹配，可以查看QT官方的OpenGL例子即可。【我参考的是textures例子】

QT中使用原生OpenGL

在使用中，发现QT中的OpenGL与原生差异较大，移植代码会有一些问题。所以考虑将原生OpenGL移植到QT中，使用QT的OpenGL进行初始化，但在绘制，shader方面使用原生的OpenGL。

但在实践中发现，QT中的OpenGL和原生的OpenGL会出现冲突，无法同时初始化。网上找了解决方案，需要将原生的OpenGL与QT的OpenGL进行隔离，不能出现在同一个cpp中，于是将类的声明和定义分离【==原来图方便写在了一起】，主要是shader编译类，模型类。在头文件中声明，定义和初始化OpenGL延迟到cpp时，再将头文件引入到主程序中，这样就可以使用原生OpenGL。

tips：在实际操作时，不知道为何glad无法初始化，改用glew才成功。以下是通过的代码：

// shader.h
#ifndef SHADER_H
#define SHADER_H
#include <iostream>
#include <string>
#include <fstream>
#include <sstream>
#include <glm/glm.hpp>
#include <glm/gtc/matrix_transform.hpp>

class Shader
{
public:
    unsigned Program;
    Shader(const char* vertexPath, const char* fragmentPath);
    ~Shader();
    void Use();
    void setBool(const std::string &name, bool value) const;
    void setInt(const std::string &name, int value) const;
    void setFloat(const std::string &name, float value) const;
    void setVec2(const std::string &name, const glm::vec2 &value) const;
    void setVec2(const std::string &name, float x, float y) const;
    void setVec3(const std::string &name, const glm::vec3 &value) const;
    void setVec3(const std::string &name, float x, float y, float z) const;
    void setVec4(const std::string &name, const glm::vec4 &value) const;
    void setVec4(const std::string &name, float x, float y, float z, float w) const;
    void setMat2(const std::string &name, const glm::mat2 &mat) const;
    void setMat3(const std::string &name, const glm::mat3 &mat) const;
    void setMat4(const std::string &name, const glm::mat4 &mat) const;
};

#endif

// shader.cpp，只列出部分
//#include <glad/glad.h>
#define GLEW_STATIC
#include <gl/glew.h>
#include <GLFW/glfw3.h>
#include <iostream>
#include "shader.h"
using namespace std;

Shader::Shader(const GLchar* vertexPath, const GLchar* fragmentPath)
{

}

Shader::~Shader()
{

}

void Shader::Use()
{
    glUseProgram(this->Program);
}

// model.h
#pragma once
#include "shader.h"
class Model
{
public:
    void setUp();
    void draw(Shader *);
    unsigned VAO;
    unsigned VBO;
};

// 更新后的qtOpenGL
#ifndef Q_OPENGL_H
#define Q_OPENGL_H

#include <QOpenGLWindow>
#include <QOpenGLWidget>
#include <QOpenGLFunctions>
#include <QOpenGLBuffer>
#include "shader.h"
#include "model.h"

QT_FORWARD_DECLARE_CLASS(QOpenGLShaderProgram);
QT_FORWARD_DECLARE_CLASS(QOpenGLTexture)

class Q_OpenGL:public QOpenGLWidget,protected QOpenGLFunctions
{
    Q_OBJECT

public:
    explicit Q_OpenGL(QWidget *parent = 0);
    ~Q_OpenGL();
    void initializeGL();
    void paintGL();
    void setUp();
    void compileShader();
    QOpenGLShaderProgram *program;
    Shader * shader;
    Model * model;
};

#endif // Q_OPENGL_H

// QOpenGL实现
#include "q_opengl.h"
#include <QOpenGLBuffer>
#include <QMouseEvent>
#include <QOpenGLShaderProgram>
#include <QFile>
#include <QVector>
#include <fstream>
#include <string>
#include <iostream>

Q_OpenGL::Q_OpenGL(QWidget *parent):QOpenGLWidget(parent)
{

}

void Q_OpenGL::initializeGL()
{
    initializeOpenGLFunctions();
    glClearColor(1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);   
    shader = new Shader("E:\\Documents\\Qt\\qtWindows\\normal.vs", "E:\\Documents\\Qt\\qtWindows\\normal.fs");
    model = new Model();
    model->setUp();
}

void Q_OpenGL::paintGL()
{
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    model->draw(shader);
}

Q_OpenGL::~Q_OpenGL()
{

}

效果图如下：

如有问题欢迎联系指出~