[OpenGL入门教程] 3. 从绘制简单图形开始

图形渲染管线

在OpenGL中，任何事物都在3D空间中，而屏幕和窗口却是2D像素数组，这导致OpenGL的大部分工作都是关于把3D坐标转变为适应你屏幕的2D像素。

3D坐标转为2D坐标的处理过程是由OpenGL的图形渲染管线管理的。
图形渲染管线（Graphics Pipeline，大多译为管线），实际上指的是一堆原始图形数据途经一个输送管道，期间经过各种变化处理最终出现在屏幕的过程。

图形渲染管线可以被划分为两个主要部分：第一部分把你的3D坐标转换为2D坐标，第二部分是把2D坐标转变为实际的有颜色的像素。

请注意，2D坐标和像素也是不同的，2D坐标精确表示一个点在2D空间中的位置，而2D像素是这个点的近似值，2D像素受到你的屏幕/窗口分辨率的限制。

图形渲染管线可以被划分为几个阶段，每个阶段将会把前一个阶段的输出作为输入。所有这些阶段都是高度专门化的（它们都有一个特定的函数），并且很容易并行执行。在GPU中执行，用于处理数据的程序叫做着色器(Shader)。OpenGL着色器是用OpenGL着色器语言(OpenGL Shading Language, GLSL)写成的。

图形渲染管线包含很多部分，每个部分都将在转换顶点数据到最终像素这一过程中处理各自特定的阶段。具体流程如下图所示。

• 顶点数据：顶点数据是一系列顶点的集合。一个顶点(Vertex)是一个3D坐标的数据的集合。而顶点数据是用顶点属性(Vertex Attribute)表示的，它可以包含任何想用的数据。这是绘图前需要准备好的。
• 顶点着色器：图形渲染管线的第一个部分，它把一个单独的顶点作为输入。顶点着色器主要的目的是把3D坐标转为另一种3D坐标，同时顶点着色器允许我们对顶点属性进行一些基本处理。
• 图元装配：将顶点着色器输出的所有顶点作为输入（如果是GL_POINTS，那么就是一个顶点），并所有的点装配成指定图元的形状。图元装配阶段的输出会传递给几何着色器。
• 几何着色器：几何着色器把图元形式的一系列顶点的集合作为输入，它可以通过产生新顶点构造出新的（或是其它的）图元来生成其他形状。上图中，它生成了另一个三角形。几何着色器的输出会被传入光栅化阶段。
• 光栅化：它会把图元映射为最终屏幕上相应的像素，生成供片段着色器使用的片段。
• 片段着色器：其主要目的是计算一个像素的最终颜色，这也是所有OpenGL高级效果产生的地方。在片段着色器运行之前会执行裁切。裁切会丢弃超出视图以外的所有像素，用来提升执行效率。通常，片段着色器包含3D场景的数据（比如光照、阴影、光的颜色等等），这些数据可以被用来计算最终像素的颜色。
• Alpha测试和混合：在所有对应颜色值确定以后，最终的对象将会被传到Alpha测试和混合阶段。该阶段检测片段的对应的深度（和模板(Stencil)）值，用它们来判断这个像素是其它物体的前面还是后面，决定是否应该丢弃。这个阶段也会检查alpha值（透明度）并对物体进行混合(Blend)。所以，即使在片段着色器中计算出来了一个像素输出的颜色，在渲染多个三角形的时候最后的像素颜色也可能完全不同。

对于大多数场合，我们只需要配置顶点和片段着色器就行了。几何着色器是可选的，通常使用它默认的着色器就行了。

顶点数据

OpenGL是一个3D图形库，所以在OpenGL中我们指定的所有坐标都是3D坐标（x、y和z）。

OpenGL不是简单地把所有的3D坐标变换为屏幕上的2D像素；OpenGL仅当3D坐标在3个轴（x、y和z）上-1.0到1.0的范围内时才处理它。所有在这个范围内的坐标叫做标准化设备坐标，此范围内的坐标最终显示在屏幕上，而在这个范围以外的坐标则不会显示。

float vertices[] = {
    -0.5f, -0.5f, 0.0f,
     0.5f, -0.5f, 0.0f,
     0.0f,  0.5f, 0.0f
};

这里构造了一个float数组，以标准化设备坐标的形式对应指定了三个顶点的3D位置。

为了构造一个2D的三角形，这里的每个顶点的z坐标都设置为0，保证深度一致，从而绘制一个2D图形。

通过使用由glViewport函数提供的数据，进行视口变换，标准化设备坐标会变换为屏幕空间坐标。所得的屏幕空间坐标又会被变换为片段输入到片段着色器中。

与通常的屏幕坐标不同，标准化设备坐标中y轴正方向为向上，(0, 0)坐标是这个图像的中心，而不是左上角。

顶点缓冲对象

定义这样的顶点数据以后，把它作为输入发送给图形渲染管线的第一个处理阶段：顶点着色器。顶点着色器会在GPU上创建内存用于储存我们的顶点数据，还要配置OpenGL如何解释这些内存，并且指定其如何发送给显卡。顶点着色器接着会处理我们在内存中指定数量的顶点。

通过顶点缓冲对象(Vertex Buffer Objects, VBO)可以管理这个内存，它会在GPU内存（显存）中储存大量顶点。使用这些缓冲对象的好处是可以一次性的发送一大批数据到显卡上，而不是每个顶点发送一次。从CPU把数据发送到显卡相对较慢，所以只要可能都要尝试尽量一次性发送尽可能多的数据。当数据发送至显卡的内存中后，顶点着色器几乎能立即访问顶点，这是个非常快的过程。

unsigned int VBO;
glGenBuffers(1, &VBO);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);  
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);

基本上而言，使用openGL对象都需要为其绑定一个独一无二的ID。在这里，通过glGenBuffers函数和一个缓冲ID来生成一个VBO对象。

OpenGL有很多缓冲对象类型，顶点缓冲对象的缓冲类型是GL_ARRAY_BUFFER。OpenGL允许同时绑定多个缓冲，只要它们是不同的缓冲类型。使用glBindBuffer函数把新创建的缓冲绑定到GL_ARRAY_BUFFER目标上。

绑定完成后，使用的任何在GL_ARRAY_BUFFER目标上的缓冲调用都会用来配置当前绑定的缓冲(VBO)。

然后调用glBufferData函数，它会把之前定义的顶点数据复制到缓冲的内存中。glBufferData是一个专门用来把用户定义的数据复制到当前绑定缓冲的函数。

• 第一个参数是目标缓冲的类型：顶点缓冲对象当前绑定到GL_ARRAY_BUFFER目标上。
• 第二个参数指定传输数据的大小(以字节为单位)；用一个简单的sizeof计算出顶点数据大小就行。
• 第三个参数是希望发送的实际数据。
• 第四个参数指定了我们希望显卡如何管理给定的数据。它有三种形式：
  • GL_STATIC_DRAW ：数据不会或几乎不会改变。
  • GL_DYNAMIC_DRAW：数据会被改变很多。
  • GL_STREAM_DRAW ：数据每次绘制时都会改变。

在这里，绘制的是一个静态的三角形，每次渲染调用时都保持原样，所以它的使用类型最好是GL_STATIC_DRAW。

如果，比如说一个缓冲中的数据将频繁被改变，那么使用的类型就是GL_DYNAMIC_DRAW或GL_STREAM_DRAW，这样就能确保显卡把数据放在能够高速写入的内存部分。

顶点着色器

顶点着色器(Vertex Shader)是几个可编程着色器中的一个。如果打算做渲染的话，现代OpenGL需要至少设置一个顶点着色器和一个片段着色器。

下面给出一个简单的顶点着色器的源代码：

#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;

void main()
{
    gl_Position = vec4(aPos.x, aPos.y, aPos.z, 1.0);
}

GLSL看起来很像C语言。每个着色器都起始于一个版本声明。GLSL版本号和OpenGL的版本是匹配的（比如说GLSL 420版本对应于OpenGL 4.2）。

使用in关键字，可以在顶点着色器中声明所有的输入顶点属性。现在只关心位置数据，所以只需要一个顶点属性。

GLSL有一个向量数据类型，它包含1到4个float分量，包含的数量可以从它的后缀数字看出来。

由于每个顶点都有一个3D坐标，就创建一个vec3输入变量aPos。通过layout (location = 0)设定了输入变量的位置值。

在GLSL中一个向量有最多4个分量，每个分量值都代表空间中的一个坐标，它们可以通过vec.x、vec.y、vec.z和vec.w来获取。注意vec.w分量不是用作表达空间中的位置的，而是用在所谓透视除法上。

为了设置顶点着色器的输出，必须把位置数据赋值给预定义的gl_Position变量，它在幕后是vec4类型的。

在main函数的最后，gl_Position设置的值会成为该顶点着色器的输出。

由于输入是一个3分量的向量，必须把它转换为4分量的。这里把把vec3的数据作为vec4构造器的参数，同时把w分量设置为1.0f来完成这一任务。

这里我们对输入数据什么都没有处理就把它传到着色器的输出了，因为这里的数据是定义好的标准化设备坐标。而在真实的程序里输入数据通常都不是标准化设备坐标，所以必须先把它们转换至OpenGL的可视区域内。

片段着色器

片段着色器所做的是计算像素最后的颜色输出。

在计算机图形中颜色被表示为有4个元素的数组：红色、绿色、蓝色和alpha(透明度)分量，通常缩写为RGBA。

当在OpenGL或GLSL中定义一个颜色的时候，把颜色每个分量的强度设置在0.0到1.0之间。

比如说设置红为1.0f，绿为1.0f，会得到两个颜色的混合色，即黄色。

这三种颜色分量的不同调配可以生成超过1600万种不同的颜色。

下面给出片段着色器的示例代码：

#version 330 core
out vec4 FragColor;

void main()
{
    FragColor = vec4(1.0f, 0.5f, 0.2f, 1.0f);
} 

片段着色器只需要一个输出变量，这个变量是一个4分量向量，它表示的是最终的输出颜色，应该自己将其计算出来。

声明输出变量可以使用out关键字，这里我们命名为FragColor。然后将一个橘黄色的vec4赋值给颜色输出。

编译着色器

在这里，为了简单起见，先暂时将源代码直接以字符串形式储存直接存储在代码。

为了能够让OpenGL使用着色器，必须在运行时动态编译它的源代码。编译方法如下：

const char *vertexShaderSource = "#version 330 core\n"
    "layout (location = 0) in vec3 aPos;\n"
    "void main()\n"
    "{\n"
    "   gl_Position = vec4(aPos.x, aPos.y, aPos.z, 1.0);\n"
    "}\0";

const char *fragmentShaderSource = "#version 330 core\n"
    "out vec4 FragColor;\n"
    "void main()\n"
    "{\n"
    "   FragColor = vec4(1.0f, 0.1f, 0.1f, 1.0f);\n"
    "}\0";

unsigned int vertexShader;
vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);

unsigned int fragmentShader;
fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);

glShaderSource(vertexShader, 1, &vertexShaderSource, NULL);
glCompileShader(vertexShader);

glShaderSource(fragmentShader, 1, &fragmentShaderSource, NULL);
glCompileShader(fragmentShader);

首先创建一个着色器对象，注意还是用ID来引用的。用unsigned int储存这个顶点着色器，然后用glCreateShader创建这个着色器。

把需要创建的着色器类型以参数形式提供给glCreateShader。创建一个顶点着色器传递的参数是GL_VERTEX_SHADER，创建片段着色器时使用GL_FRAGMENT_SHADER作为着色器类型。

接着把这个着色器源码附加到着色器对象上，然后编译它。
glShaderSource函数把要编译的着色器对象作为第一个参数。第二个参数指定了传递的源码字符串数量，这里只有一个。第三个参数是顶点着色器真正的源码，第四个参数设置为NULL。

检测编译时错误可以通过以下代码来实现：

int  success;
char infoLog[512];
glGetShaderiv(vertexShader, GL_COMPILE_STATUS, &success);

if(!success)
{
    glGetShaderInfoLog(vertexShader, 512, NULL, infoLog);
    std::cout << "ERROR::SHADER::VERTEX::COMPILATION_FAILED\n" << infoLog << std::endl;
}

首先定义一个整型变量来表示是否成功编译，还定义了一个储存错误消息（如果有的话）的容器。
然后用glGetShaderiv检查是否编译成功。如果编译失败，用glGetShaderInfoLog获取错误消息，然后打印它。

如果编译的时候没有检测到任何错误，着色器就被编译成功了。

链接着色器

着色器程序对象是多个着色器合并之后并最终链接完成的版本。如果要使用刚才编译的着色器，必须把它们链接为一个着色器程序对象，然后在渲染对象的时候激活这个着色器程序。

已激活着色器程序的着色器将在发送渲染调用的时候被使用。

当链接着色器至一个程序的时候，它会把每个着色器的输出链接到下个着色器的输入。当输出和输入不匹配的时候，会得到一个连接错误。

unsigned int shaderProgram;
shaderProgram = glCreateProgram();
glAttachShader(shaderProgram, vertexShader);
glAttachShader(shaderProgram, fragmentShader);
glLinkProgram(shaderProgram);
glUseProgram(shaderProgram);

glDeleteShader(vertexShader);
glDeleteShader(fragmentShader);

glCreateProgram函数创建一个程序，并返回新创建程序对象的ID引用。

接着把之前编译的着色器附加到程序对象上，然后用glLinkProgram链接它们。

链接完成后得到的结果就是一个程序对象，下一步可以调用glUseProgram函数，用刚创建的程序对象作为它的参数，以激活这个程序对象。

在glUseProgram函数调用之后，每个着色器调用和渲染调用都会使用这个程序对象（也就是之前写的着色器）了。

最后使用glDeleteShader删除原来的着色器对象，因为已经绑定到着色器程序中了。

就像着色器的编译一样，也可以检测链接着色器程序是否失败，并获取相应的日志。

glGetProgramiv(shaderProgram, GL_LINK_STATUS, &success);
if(!success) {
    glGetProgramInfoLog(shaderProgram, 512, NULL, infoLog);
    ...
}

如果链接的时候没有检测到任何错误，着色器就被链接成功了。

现在，我们已经把输入顶点数据发送给了GPU，并指示了GPU如何在顶点和片段着色器中处理它。但是OpenGL还不知道它该如何解释内存中的顶点数据，以及它该如何将顶点数据链接到顶点着色器的属性上。我们需要告诉OpenGL怎么做。

链接顶点属性

顶点着色器允许我们指定任何以顶点属性为形式的输入。这使其具有很强的灵活性的同时，它还的确意味着我们必须手动指定输入数据的哪一个部分对应顶点着色器的哪一个顶点属性。所以，我们必须在渲染前指定OpenGL该如何解释顶点数据。

顶点数据应当被解析为如下形式：

• 位置数据被储存为32位（4字节）浮点值。
• 每个位置包含3个这样的值。
• 在这3个值之间没有空隙（或其他值）。
• 数据中第一个值在缓冲开始的位置。

有了这些信息我们就可以使用glVertexAttribPointer函数告诉OpenGL该如何解析顶点数据（应用到逐个顶点属性上）。

每个顶点属性从一个VBO管理的内存中获得它的数据，而具体是从哪个VBO（程序中可以有多个VBO）获取则是通过在调用glVertexAttribPointer时绑定到GL_ARRAY_BUFFER的VBO决定的。

由于在调用glVertexAttribPointer之前绑定的是先前定义的VBO对象，顶点属性0现在会链接到它的顶点数据。

glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0);
glEnableVertexAttribArray(0);

glVertexAttribPointer函数的参数非常多，所以我会逐一介绍它们：

• 第一个参数指定我们要配置的顶点属性。在顶点着色器中使用了layout(location = 0)定义了position顶点属性的位置值吗，它可以把顶点属性的位置值设置为0。因为我们希望把数据传递到这一个顶点属性中，所以这里我们传入0。
• 第二个参数指定顶点属性的大小。顶点属性是一个vec3，它由3个值组成，所以大小是3。
• 第三个参数指定数据的类型，这里是GL_FLOAT(GLSL中vec*都是由浮点数值组成的)。
• 第四个参数定义我们是否希望数据被标准化。如果我们设置为GL_TRUE，所有数据都会被映射到0（对于有符号型signed数据是-1）到1之间。我们把它设置为GL_FALSE。
• 第五个参数叫做步长，它告诉我们在连续的顶点属性组之间的间隔。由于下个组位置数据在3个float之后，我们把步长设置为3 * sizeof(float)。要注意的是由于我们知道这个数组是紧密排列的（在两个顶点属性之间没有空隙）我们也可以设置为0来让OpenGL决定具体步长是多少（只有当数值是紧密排列时才可用）。一旦我们有更多的顶点属性，我们就必须更小心地定义每个顶点属性之间的间隔（这个参数的意思简单说就是从这个属性第二次出现的地方到整个数组0位置之间有多少字节）。
• 最后一个参数的类型是void*，所以需要我们进行这个奇怪的强制类型转换。它表示位置数据在缓冲中起始位置的偏移量。由于位置数据在数组的开头，所以这里是0。

最后使用glEnableVertexAttribArray，以顶点属性位置值作为参数，启用顶点属性；顶点属性默认是禁用的。

顶点数组

目前而言，已经完成了绘制前的设置。每次绘制一个物体的时候，都需要重复如下流程：

// 0. 复制顶点数组到缓冲中供OpenGL使用
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);
// 1. 设置顶点属性指针
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0);
glEnableVertexAttribArray(0);
// 2. 当我们渲染一个物体时要使用着色器程序
glUseProgram(shaderProgram);
// 3. 绘制物体
someOpenGLFunctionThatDraws();

但是，如果有超过5个顶点属性，上百个不同物体甚至更多的话，绑定正确的缓冲对象，为每个物体配置所有顶点属性很快就变成一件麻烦事。

顶点数组对象(Vertex Array Object, VAO)可以像顶点缓冲对象那样被绑定，任何随后的顶点属性调用都会储存在这个VAO中。这样的好处就是，当配置顶点属性指针时，你只需要将那些调用执行一次，之后再绘制物体的时候只需要绑定相应的VAO就行了。这使在不同顶点数据和属性配置之间切换变得非常简单，只需要绑定不同的VAO就行了。

OpenGL的核心模式要求我们使用VAO，所以它知道该如何处理顶点输入。如果绑定VAO失败，OpenGL会拒绝绘制任何东西。

一个顶点数组对象会储存以下这些内容：

• glEnableVertexAttribArray和glDisableVertexAttribArray的调用。
• 通过glVertexAttribPointer设置的顶点属性配置。
• 通过glVertexAttribPointer调用与顶点属性关联的顶点缓冲对象。

unsigned int VAO;
glGenVertexArrays(1, &VAO);

创建一个VAO和创建一个VBO很类似，要想使用VAO，要做的只是使用glBindVertexArray绑定VAO。从绑定之后起，我们应该绑定和配置对应的VBO和属性指针，之后解绑VAO供之后使用。

当拥有VAO后，想要绘制一个物体时，只要在绘制物体前简单地把VAO绑定到希望使用的设定上就行了。其流程如下：

// ..:: 初始化代码（只运行一次 (除非你的物体频繁改变)） :: ..
// 1. 绑定VAO
glBindVertexArray(VAO);
// 2. 把顶点数组复制到缓冲中供OpenGL使用
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);
// 3. 设置顶点属性指针
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0);
glEnableVertexAttribArray(0);

[...]

// ..:: 绘制代码（渲染循环中） :: ..
// 4. 绘制物体
glUseProgram(shaderProgram);
glBindVertexArray(VAO);
someOpenGLFunctionThatDraws();

一般当你打算绘制多个物体时，你首先要生成/配置所有的VAO（和必须的VBO及属性指针），然后储存它们供后面使用。当打算绘制物体的时候就拿出相应的VAO，绑定它，绘制完物体后，再解绑VAO。

绘制一个三角形

glUseProgram(shaderProgram);
glBindVertexArray(VAO);
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);

glDrawArrays函数第一个参数是打算绘制的OpenGL图元的类型。由于希望绘制的是一个三角形，这里传递GL_TRIANGLES给它。第二个参数指定了顶点数组的起始索引，这里填0。最后一个参数指定打算绘制多少个顶点，这里是3（只从数据中渲染一个三角形，它只有3个顶点长）。

最后给出完整代码：

#include <GL/glew.h>
#include <GLFW/glfw3.h>
#include <iostream>

const unsigned int SCR_WIDTH = 800;
const unsigned int SCR_HEIGHT = 600;

// process all input: query GLFW whether relevant keys are pressed/released this frame and react accordingly
// ---------------------------------------------------------------------------------------------------------
void processInput(GLFWwindow* window)
{
    if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE) == GLFW_PRESS)
        glfwSetWindowShouldClose(window, true);
}

// glfw: whenever the window size changed (by OS or user resize) this callback function executes
// ---------------------------------------------------------------------------------------------
void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height)
{
    // make sure the viewport matches the new window dimensions; note that width and 
    // height will be significantly larger than specified on retina displays.
    glViewport(0, 0, width, height);
}

int main()
{
    // glfw: initialize and configure
    // ------------------------------
    glfwInit();
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);

#ifdef __APPLE__
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_FORWARD_COMPAT, GL_TRUE);
#endif

    // glfw window creation
    // --------------------
    GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(SCR_WIDTH, SCR_HEIGHT, "FirstOpenGL", NULL, NULL);
    if (window == NULL)
    {
        std::cout << "Failed to create GLFW window" << std::endl;
        glfwTerminate();
        return -1;
    }

    glfwMakeContextCurrent(window);
    glfwSetFramebufferSizeCallback(window, framebuffer_size_callback);

    if (glewInit() != GLEW_OK)
           std::cout << "error" << std::endl;
    // build and compile our shader program
    // -----------------------------------

    const char* vertexShaderSource = "#version 330 core\n"
    "layout (location = 0) in vec3 aPos;\n"
    "void main()\n"
    "{\n"
    "   gl_Position = vec4(aPos.x, aPos.y, aPos.z, 1.0);\n"
    "}\0";

    const char* fragmentShaderSource = "#version 330 core\n"
    "out vec4 FragColor;\n"
    "void main()\n"
    "{\n"
    "   FragColor = vec4(1.0f, 0.5f, 0.2f, 1.0f);\n"
    "}\n\0";

    // vertex shader
    unsigned int vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
    glShaderSource(vertexShader, 1, &vertexShaderSource, NULL);
    glCompileShader(vertexShader);
    // check for shader compile errors
    int success;
    char infoLog[512];
    glGetShaderiv(vertexShader, GL_COMPILE_STATUS, &success);
    if (!success)
    {
        glGetShaderInfoLog(vertexShader, 512, NULL, infoLog);
        std::cout << "ERROR::SHADER::VERTEX::COMPILATION_FAILED\n" << infoLog << std::endl;
    }
    // fragment shader
    unsigned int fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);
    glShaderSource(fragmentShader, 1, &fragmentShaderSource, NULL);
    glCompileShader(fragmentShader); 
    // check for shader compile errors
    glGetShaderiv(fragmentShader, GL_COMPILE_STATUS, &success);
    if (!success)
    {
        glGetShaderInfoLog(fragmentShader, 512, NULL, infoLog);
        std::cout << "ERROR::SHADER::FRAGMENT::COMPILATION_FAILED\n" << infoLog << std::endl;
    }
    // link shaders
    unsigned int shaderProgram = glCreateProgram();
    glAttachShader(shaderProgram, vertexShader);
    glAttachShader(shaderProgram, fragmentShader);
    glLinkProgram(shaderProgram);
    // check for linking errors
    glGetProgramiv(shaderProgram, GL_LINK_STATUS, &success);
    if (!success) {
        glGetProgramInfoLog(shaderProgram, 512, NULL, infoLog);
        std::cout << "ERROR::SHADER::PROGRAM::LINKING_FAILED\n" << infoLog << std::endl;
    }
    glDeleteShader(vertexShader);
    glDeleteShader(fragmentShader);

    // set up vertex data (and buffer(s)) and configure vertex attributes
    // ------------------------------------------------------------------
    float vertices[] = {
        -0.5f, -0.5f, 0.0f, // left  
         0.5f, -0.5f, 0.0f, // right 
         0.0f,  0.5f, 0.0f  // top   
    };

    unsigned int VBO, VAO;
    glGenVertexArrays(1, &VAO);
    glGenBuffers(1, &VBO);
    // bind the Vertex Array Object first, then bind and set vertex buffer(s), and then configure vertex attributes(s).
    glBindVertexArray(VAO);

    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);

    glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0);
    glEnableVertexAttribArray(0);

    // note that this is allowed, the call to glVertexAttribPointer registered VBO as the vertex attribute's bound vertex buffer object so afterwards we can safely unbind
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);

    // You can unbind the VAO afterwards so other VAO calls won't accidentally modify this VAO, but this rarely happens. Modifying other
    // VAOs requires a call to glBindVertexArray anyways so we generally don't unbind VAOs (nor VBOs) when it's not directly necessary.
    glBindVertexArray(0);


    // uncomment this call to draw in wireframe polygons.
    //glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE);

    // render loop
    // -----------
    while (!glfwWindowShouldClose(window))
    {
        // input
        // -----
        processInput(window);

        // render
        // ------
        glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

        // draw our first triangle
        glUseProgram(shaderProgram);
        glBindVertexArray(VAO); // seeing as we only have a single VAO there's no need to bind it every time, but we'll do so to keep things a bit more organized
        glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);
        // glBindVertexArray(0); // no need to unbind it every time 

        // glfw: swap buffers and poll IO events (keys pressed/released, mouse moved etc.)
        // -------------------------------------------------------------------------------
        glfwSwapBuffers(window);
        glfwPollEvents();
    }

    // optional: de-allocate all resources once they've outlived their purpose:
    // ------------------------------------------------------------------------
    glDeleteVertexArrays(1, &VAO);
    glDeleteBuffers(1, &VBO);
    glDeleteProgram(shaderProgram);

    // glfw: terminate, clearing all previously allocated GLFW resources.
    // ------------------------------------------------------------------
    glfwTerminate();
    return 0;
}

最终结果应该显示如下图形

元素缓冲区

假设不再绘制一个三角形而是绘制一个矩形，那么可以通过绘制两个三角形来组成一个矩形（OpenGL主要处理三角形）。这会生成下面的顶点的集合：

float vertices[] = {
    // 第一个三角形
    0.5f, 0.5f, 0.0f,   // 右上角
    0.5f, -0.5f, 0.0f,  // 右下角
    -0.5f, 0.5f, 0.0f,  // 左上角
    // 第二个三角形
    0.5f, -0.5f, 0.0f,  // 右下角
    -0.5f, -0.5f, 0.0f, // 左下角
    -0.5f, 0.5f, 0.0f   // 左上角
};

不难发现，里面存在着顶点的重复。而当顶点和图形数目增多时，这种重复带来的浪费是难以忍受的。

更好的解决方案是只储存不同的顶点，并设定绘制这些顶点的顺序。这样子只要储存4个顶点就能绘制矩形了，之后只要指定绘制的顺序就行了。这就是元素缓冲区（EBO）对象的工作方式。

EBO是一个缓冲区，就像一个顶点缓冲区对象一样，它存储 OpenGL 用来决定要绘制哪些顶点的索引。

float vertices[] = {
    0.5f, 0.5f, 0.0f,   // 右上角
    0.5f, -0.5f, 0.0f,  // 右下角
    -0.5f, -0.5f, 0.0f, // 左下角
    -0.5f, 0.5f, 0.0f   // 左上角
};

unsigned int indices[] = {
    // 注意索引从0开始! 
    // 此例的索引(0,1,2,3)就是顶点数组vertices的下标，
    // 这样可以由下标代表顶点组合成矩形

    0, 1, 3, // 第一个三角形
    1, 2, 3  // 第二个三角形
};

unsigned int EBO;
glGenBuffers(1, &EBO);
glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, EBO);
glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(indices), indices, GL_STATIC_DRAW);

当使用索引的时候，只定义4个顶点，而不是6个。同时，需要定义出绘制出矩形所需的索引数组。

与VBO类似，先绑定EBO然后用glBufferData把索引复制到缓冲里，只不过这次把缓冲的类型定义为GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER。

最后一件要做的事是用glDrawElements来替换glDrawArrays函数，表示要从索引缓冲区渲染三角形。使用glDrawElements时，会使用当前绑定的索引缓冲对象中的索引进行绘制。

glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, EBO);
glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_INT, 0);

glDrawElements

• 第一个参数指定了绘制的模式，这个和glDrawArrays的一样。
• 第二个参数是我们打算绘制顶点的个数，这里填6，也就是说一共需要绘制6个顶点。
• 第三个参数是索引的类型，这里是GL_UNSIGNED_INT。
• 最后一个参数指定EBO中的偏移量（或者传递一个索引数组，但是这是当你不在使用索引缓冲对象的时候），在这里填写0。

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EBO。

参考资料

[1] https://learnopengl-cn.readthedocs.io/zh/latest/01%20Getting%20started/03%20Hello%20Window/

[2] http://bit.ly/2lt7ccM