基于MFC的OpenGL绘图

一、简介

　 GDI是通过设备句柄（Device Context以下简称"DC"）来绘图，而OpenGL则需要绘制环境（Rendering Context，以下简称"RC"）。每一个GDI命令需要传给它一个DC，但与GDI不同，OpenGL使用当前绘制环境(RC)。一旦在一个线程中指定 了一个当前RC，在此线程中其后所有的OpenGL命令都使用相同的当前RC。虽然在单一窗口中可以使用多个RC，但在单一线程中只有一个当前RC。下面我将首先产生一个OpenGL RC并使之成为当前RC，这将分为三个步骤：设置窗口像素格式；产生RC；设置为当前RC。

二、MFC中的OpenGL基本框架

　　1、首先创建工程

　 　用AppWizard产生一个MFC EXE项目，其他默认即可。

　　2、将此工程所需的OpenGL文件和库加入到工程中

　 　在工程菜单中，选择"Build"下的"Settings"项。单击"Link"标签，选择"General"目录，在Object/Library Modules的编辑框中输入"opengl32.lib glu32.lib glut.lib glaux.lib"（注意，输入双引号中的内容，各个库用空格分开；否则会出现链接错误），选择"OK"结束。然后打开文件"stdafx.h"，加入下列头文件：

　#include <gl\gl.h>
　#include <gl\glu.h>

 

　3、改写OnPreCreate函数并给视图类添加成员函数和成员变量

　 　

         一旦设定了一个DC的位图格式，该DC所联系的窗口的位图格式随之设定。该窗口若含有子窗口或者有兄弟窗口，这些兄弟/子窗口的位图格式没有设成与对应RC一致的格式，OpenGL在它们上面作图就容易出错。故而OpenGL需要窗口加上WS_CLIPCHILDREN（创建父窗口使用的Windows风格，用于重绘时裁剪子窗口所覆盖的区域）和 WS_CLIPSIBLINGS（创建子窗口使用的Windows风格，用于重绘时剪裁其他子窗口所覆盖的区域）风格。把OnPreCreate改写成如 下所示：

BOOL COpenGLDemoView::PreCreateWindow(CREATESTRUCT& cs)
{
    // TODO: Modify the Window class or styles here by modifying
    //   the CREATESTRUCT cs
     cs.style |= (WS_CLIPCHILDREN | WS_CLIPSIBLINGS);
    return CView::PreCreateWindow(cs);
}　　

 

　 　产生一个RC的第一步是定义窗口的像素格式。像素格式决定窗口着所显示的图形在内存中是如何表示的。由像素格式控制的参数包括：颜色深度、缓冲模式和所支持的绘画接口。在下面将有对这些参数的设置。我们先在COpenGLDemoView的类中添加一个保护型的成员函数BOOL SetWindowPixelFormat(HDC hDC)（用鼠标右键添加）和保护型的成员变量：int m_GLPixelIndex;并编辑其中的代码如下：

BOOL COpenGLDemoView::SetWindowPixelFormat(HDC hDC)
{//定义窗口的像素格式
     PIXELFORMATDESCRIPTOR pixelDesc=
     {
        sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR),
        1,
         PFD_DRAW_TO_WINDOW|PFD_SUPPORT_OPENGL|
         PFD_DOUBLEBUFFER|PFD_SUPPORT_GDI,
         PFD_TYPE_RGBA,
        24,
        0,0,0,0,0,0,
        0,
        0,
        0,
        0,0,0,0,
        32,
        0,
        0,
         PFD_MAIN_PLANE,
        0,
        0,0,0
     };

    this->m_GLPixelIndex = ChoosePixelFormat(hDC,&pixelDesc);
    if(this->m_GLPixelIndex==0)
     {
        this->m_GLPixelIndex = 1;
        if(DescribePixelFormat(hDC,this->m_GLPixelIndex,sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR),&pixelDesc)==0)
         {
            return FALSE;
         }
     }

    if(SetPixelFormat(hDC,this->m_GLPixelIndex,&pixelDesc)==FALSE)
     {
        return FALSE;
     }
    return TRUE;

　　4、用ClassWizard添加WM_CREATE的消息处理函数OnCreate

　　　至此，OpenGL工程的基本框架就建好了。但如果你现在运行此工程，则它与一般的MFC程序看起来没有什么两样。

5、代码解释

　　现在我们可以看一看Describe-PixelFormat提供有哪几种像素格式，并对代码进行一些解释：

　　PIXELFORMATDESCRIPTOR包括了定义像素格式的全部信息。

　　 DWFlags定义了与像素格式兼容的设备和接口。

　　通常的OpenGL发行版本并不包括所有的标志(flag)。wFlags能接收以下标志：

　　PFD_DRAW_TO_WINDOW 使之能在窗口或者其他设备窗口画图；

　　PFD_DRAW_TO_BITMAP 使之能在内存中的位图画图；

　　PFD_SUPPORT_GDI 使之能调用GDI函数（注：如果指定了PFD_DOUBLEBUFFER，这个选项将无效）；

　　PFD_SUPPORT_OpenGL 使之能调用OpenGL函数；

　　PFD_GENERIC_FORMAT 假如这种象素格式由Windows GDI函数库或由第三方硬件设备驱动程序支持，则需指定这一项；

　　PFD_NEED_PALETTE 告诉缓冲区是否需要调色板，本程序假设颜色是使用24或 32位色，并且不会覆盖调色板；

　　PFD_NEED_SYSTEM_PALETTE 这个标志指明缓冲区是否把系统调色板当作它自身调色板的一部分；

　　PFD_DOUBLEBUFFER 指明使用了双缓冲区（注：GDI不能在使用了双缓冲区的窗口中画图）；

　　PFD_STEREO 指明左、右缓冲区是否按立体图像来组织。

　　PixelType定义显示颜色的方法。PFD_TYPE_RGBA意味着每一位(bit)组代表着红、绿、蓝各分量的值。PFD_TYPE_COLORINDEX 意味着每一位组代表着在彩色查找表中的索引值。本例都是采用了PFD_TYPE_RGBA方式。

　　● cColorBits定义了指定一个颜色的位数。对RGBA来说，位数是在颜色中红、绿、蓝各分量所占的位数。对颜色的索引值来说，指的是表中的颜色数。

　　● cRedBits、cGreenBits、cBlue-Bits、cAlphaBits用来表明各相应分量所使用的位数。

　　● cRedShift、cGreenShift、cBlue-Shift、cAlphaShift用来表明各分量从颜色开始的偏移量所占的位数。

　　一旦初始化完我们的结构，我们就想知道与要求最相近的系统象素格式。我们可以这样做：

　　m_hGLPixelIndex = ChoosePixelFormat(hDC, &pixelDesc);

　 　ChoosePixelFormat接受两个参数：一个是hDc，另一个是一个指向PIXELFORMATDESCRIPTOR结构的指针& pixelDesc；该函数返回此像素格式的索引值。如果返回0则表示失败。假如函数失败，我们只是把索引值设为1并用 DescribePixelFormat得到像素格式描述。DescribePixelFormat函数包含了所被设备的象素格式的信息，这些信息包括诸如颜色位面板的数量，象素数据的类型等等（象素格式将在后面作详细讨论）。当一应用程序调用DescribePixelFormat函数的时候（此函数在GDI32.DLL），在通用格式情况下，函数读取象素格式索引表，快速执行大约300行代码，并根据索引表填充一个PIXELFORMATDESCRIPTOR结构表，函数的返回值为通用象素格式变量的最多数量。在设备格式下，象素格式索引表和设备格式的变量数目进行比较。如果象素格式是设备支持型的，其将会调用驱动程序的函数DrvDescribePixelFormat，因此DescribePixelFormat的返回值为通用格式和设备格式的变量的总和。假如你申请一个没得到支持的像素格式，则Choose-PixelFormat将会返回与你要 求的像素格式最接近的一个值。一旦我们得到一个像素格式的索引值和相应的描述，我们就可以调用SetPixelFormat设置像素格式，并且只需设置一 次。

　　现在像素格式已经设定，我们下一步工作是产生绘制环境(RC)并使之成为当前绘制环境。在COpenGLDemoView中加入一个保护型的成员函数BOOL CreateViewGLContext(HDC hDC),并加入一个保护型的成员变量HGLRC m_hGLContext；HGLRC是一个指向rendering context的句柄。

BOOL COpenGLDemoView::CreateViewGLContext(HDC hDC)
{
    this->m_hGLContext = wglCreateContext(hDC);
    if(this->m_hGLContext==NULL)
     {//创建失败
        return FALSE;
     }

    if(wglMakeCurrent(hDC,this->m_hGLContext)==FALSE)
     {//选为当前RC失败
        return FALSE;
     }

    return TRUE;


}

　在OnCreate函数中调用此函数：

int COpenGLDemoView::OnCreate(LPCREATESTRUCT lpCreateStruct)
{
    if (CView::OnCreate(lpCreateStruct) == -1)
        return -1;
    
    // TODO: Add your specialized creation code here
     HWND hWnd = this->GetSafeHwnd();    
     HDC hDC = ::GetDC(hWnd);
    if(this->SetWindowPixelFormat(hDC)==FALSE)
     {
        return 0;
     }
    if(this->CreateViewGLContext(hDC)==FALSE)
     {
        return 0;
     }
    return 0;
}　　

　　添加WM_DESTROY的消息处理函数Ondestroy( )，使之如下所示：

void COpenGLDemoView::OnDestroy()
{
     CView::OnDestroy();
    
    // TODO: Add your message handler code here
    if(wglGetCurrentContext()!=NULL)
     {
         wglMakeCurrent(NULL,NULL);
     }
    if(this->m_hGLContext!=NULL)
     {
         wglDeleteContext(this->m_hGLContext);
        this->m_hGLContext = NULL;
     }
}　　

　　最后，编辑COpenGLDemoView的构造函数，使之如下所示：

COpenGLDemoView::COpenGLDemoView()
{
    // TODO: add construction code here
    this->m_GLPixelIndex = 0;
    this->m_hGLContext = NULL;
}

 

　至此，我们已经构造好了框架，使程序可以利用OpenGL进行画图了。你可能已经注意到了，我们在程序开头产生了一个RC，自始自终都使用它。这与大多数GDI程序不同。在GDI程序中，DC在需要时才产生，并且是画完立刻释放掉。实际上，RC也可以这样做；但要记住，产生一个RC需要很多处理器时 间。因此，要想获得高性能流畅的图像和图形，最好只产生RC一次，并始终用它，直到程序结束。

　 　CreateViewGLContex产生RC并使之成为当前RC。WglCreateContext返回一个RC的句柄。在你调用 CreateViewGLContex之前，你必须用SetWindowPixelFormat(hDC)将与设备相关的像素格式设置好。 wglMakeCurrent将RC设置成当前RC。传入此函数的DC不一定就是你产生RC的那个DC，但二者的设备句柄(Device Context)和像素格式必须一致。假如你在调用wglMakeforCurrent之前已经有另外一个RC存在，wglMakeforCurrent 就会把旧的RC冲掉，并将新RC设置为当前RC。另外你可以用wglMakeCurrent(NULL, NULL)来消除当前RC。

　 　我们要在OnDestroy中把绘制环境删除掉。但在删除RC之前，必须确定它不是当前句柄。我们是通过wglGetCurrentContext来了 解是否存在一个当前绘制环境的。假如存在，那么用wglMakeCurrent(NULL, NULL)来把它去掉。然后就可以通过wglDelete-Context来删除RC了。这时允许视类删除DC才是安全的。注：一般来说，使用的都是单线 程的程序，产生的RC就是线程当前的RC，不需要关注上述这一点。但如果使用的是多线程的程序，那我们就特别需要注意这一点了，否则会出现意想不到的后果。

三、画图实例

　　下面给出一个简单的二维图形的例子（这个例子都是以上述框架为基础的）。

用Classwizard为COpenGLDemoView添加WMSIZE的消息处理函数OnSize，代码如下：

void COpenGLDemoView::OnSize(UINT nType, int cx, int cy)
{
     CView::OnSize(nType, cx, cy);
    
    // TODO: Add your message handler code here
     GLsizei width,height;
     GLdouble aspect;
     width = cx;
     height = cy;
    if(cy==0)
     {
         aspect = (GLdouble)width;
     }
    else
     {
         aspect = (GLdouble)width/(GLdouble)height;
     }
     glViewport(0,0,width,height);
     glMatrixMode(GL_PROJECTION);
     glLoadIdentity();
     gluOrtho2D(0.0,500.0*aspect,0.0,500.0);
     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
     glLoadIdentity();
}　　

用Classwizard为COpenGLDemoView添加WM_PAINT的消息处理函数OnPaint，代码如下：

void COpenGLDemoView::OnPaint()
{
     CPaintDC dc(this); // device context for painting
    
    // TODO: Add your message handler code here
    
    // Do not call CView::OnPaint() for painting messages

     glLoadIdentity();
     glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
     glBegin(GL_POLYGON);
         glColor4f(1.0f,0.0f,0.0f,1.0f);
         glVertex2f(100.0f,50.0f);
         glColor4f(0.0f,1.0f,0.0f,1.0f);
         glVertex2f(450.0f,400.0f);
         glColor4f(0.0f,0.0f,1.0f,1.0f);
         glVertex2f(450.0f,50.0f);
     glEnd();
     glFlush();
}

　这个程序的运行结果是黑色背景下的一个绚丽多彩的三角形。