1. 可编程渲染管线

• 图形渲染管线的第一个部分是顶点着色器(Vertex Shader)，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(Primitive Assembly)阶段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；本节例子中是一个三角形。

• 图元装配阶段的输出会传递给几何着色器(Geometry Shader)。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。例子中，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(Rasterization Stage)，这里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(Fragment Shader)使用的片段(Fragment)。在片段着色器运行之前会执行裁切(Clipping)。裁切会丢弃超出你的视图以外的所有像素，用来提升执行效率。

• 片段着色器的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。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

• 在所有对应颜色值确定以后，最终的对象将会被传到最后一个阶段，我们叫做Alpha测试和混合(Blending)阶段。这个阶段检测片段的对应的深度（和模板(Stencil)）值（后面会讲），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（alpha值定义了一个物体的透明度）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。

在现代OpenGL中，我们必须定义至少一个顶点着色器和一个片段着色器（因为GPU中没有默认的顶点/片段着色器）。出于这个原因，刚开始学习现代OpenGL的时候可能会非常困难，因为在你能够渲染自己的第一个三角形之前已经需要了解一大堆知识了。

2. 标准化设备坐标(Normalized Device Coordinates)

OpenGL是一个3D图形库，所以我们在OpenGL中指定的所有坐标都是3D坐标（x，y，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，z）上都为-1.0到1.0的范围内时才处理它。所有在所谓的标准化设备坐标(NDC)范围内的坐标才会最终呈现在屏幕上（在这个范围以外的坐标都不会显示）

标准化设备坐标(Normalized Device Coordinates, NDC)
一旦你的顶点坐标已经在顶点着色器中处理过，它们就应该是标准化设备坐标了，标准化设备坐标是一个x、y和z值在-1.0到1.0的一小段空间。任何落在范围外的坐标都会被丢弃/裁剪，不会显示在你的屏幕上。下面你会看到我们定义的在标准化设备坐标中的三角形(忽略z轴)：

标准化设备坐标范围(Normalized Device Coordinates, NDC)

在标准化设备坐标内的三角形

超出标准化设备坐标会被裁剪

3. 三角形顶点数据输入

由于我们希望渲染一个三角形，我们一共要指定三个顶点，每个顶点都有一个3D位置。我们会将它们以标准化设备坐标的形式定义一个float类型数组。

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

定义好顶点数据之后需要将其作为输入传递给渲染管线的顶点着色器。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)管理这个内存，它会在GPU内存中储存大量顶点。

为什么使用VBO？

使用VBO缓冲对象的好处是我们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，所以只要可能我们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。

VBO的使用见后续代码

4. 顶点着色器(Vertex Shader)

顶点着色器的编写着色器语言GLSL(OpenGL Shading Language)
一个非常基础的GLSL顶点着色器的源代码如下所示：

#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;void main()
{gl_Position = vec4(aPos.x, aPos.y, aPos.z, 1.0);
}

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（我们处理的是3D不是4D），而是用在所谓透视除法(Perspective Division)上。这边只需简单的把vec.w分量设置为1.0f即可。

编译顶点着色器

暂时将顶点着色器的源代码硬编码在代码文件顶部的C风格字符串中：

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";

为了能够让OpenGL使用它，我们必须在运行时动态编译它的源代码。
1.首先要做的是创建一个着色器对象，注意还是用ID来引用

unsigned int vertexShader;
vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);

2.把这个着色器源码附加到着色器对象上，然后编译它

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

当然还需要检测，这步我们直接在完整代码给出，不在这边详细阐述。

5. 片段着色器(Fragment Shader)

片段着色器所做的是计算像素最后的颜色输出。
一个非常基础的GLSL片段着色器的源代码如下所示：

#version 330 core
out vec4 FragColor;void main()
{FragColor = vec4(1.0f, 0.5f, 0.2f, 1.0f);//橘色，最后一个分量为Alpha透明色 1.0为不透明
}

编译片段着色器

编译片段着色器的过程与顶点着色器类似，只不过我们使用GL_FRAGMENT_SHADER常量作为着色器类型：

unsigned int fragmentShader;
fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);
glShaderSource(fragmentShader, 1, &fragmentShaderSource, NULL);
glCompileShader(fragmentShader);

6. 着色器对象链接到着色器程序

着色器程序对象(Shader Program Object)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我们必须把它们链接(Link)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我们发送渲染调用的时候被使用。

1. 创建一个着色器程序对象

unsigned int shaderProgram;
shaderProgram = glCreateProgram();

1. 用glLinkProgram链接之前编译的着色器附加到程序对象上：

glAttachShader(shaderProgram, vertexShader);
glAttachShader(shaderProgram, fragmentShader);
glLinkProgram(shaderProgram);

1. 判断链接是否成功，完整代码中阐述
2. 得到的结果就是一个程序对象，我们可以调用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：

glUseProgram(shaderProgram);//该函数使用在渲染循环内

1. 把着色器对象链接到程序对象以后，记得删除着色器对象

glDeleteShader(vertexShader);
glDeleteShader(fragmentShader);

至此，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OpenGL还不知道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。所以还需要将顶点数据链接至顶点着色器上。

7. 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。

顶点缓冲数据会被解析为：

• 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）。这几个值在数组中紧密排列(Tightly Packed)。
• 数据中第一个值在缓冲开始的位置

使用glVertexAttribPointer函数告诉OpenGL该如何解析顶点数据

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

解释下glVertexAttribPointer函数的参数意义

• 第一个参数指定我们要配置的顶点属性。还记得我们在顶点着色器中使用layout(location = 0)定义了position顶点属性的位置值(Location)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(Normalize)。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(Stride)，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，我们在后面会看到更多的例子（译注: 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(Offset)。由于位置数据在数组的开头，所以这里是0。我们会在后面详细解释这个参数。

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。

自此，所有东西都已经设置好了：我们使用一个顶点缓冲对象将顶点数据初始化至缓冲中，建立了一个顶点和一个片段着色器，并告诉了OpenGL如何把顶点数据链接到顶点着色器的顶点属性上

在OpenGL中绘制一个物体，代码会像是这样：

/ 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
someOpenGLFunctionThatDrawsOurTriangle();

每当我们绘制一个物体的时候都必须重复这一过程。有没有一些方法可以使我们把所有这些状态配置储存在一个对象中，并且可以通过绑定这个对象来恢复状态呢？这就是VAO

8. 顶点数组对象（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。

一个VAO储存的内容

• 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。

VAO管理VBO如图所示：

VAO的创建类似于VBO

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

VAO在渲染时的使用
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。当我们打算绘制一个物体的时候，我们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。

// 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);
someOpenGLFunctionThatDrawsOurTriangle();

9. 三角形实现完整代码：

#include <glad/glad.h>
#include <GLFW/glfw3.h>#include <iostream>
//当用户改变窗口的大小的时候，视口也应该被调整。
//我们可以对窗口注册一个回调函数(Callback Function)，
//它会在每次窗口大小被调整的时候被调用
void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height);
void processInput(GLFWwindow *window);// 设置窗口大小
const unsigned int SCR_WIDTH = 800;
const unsigned int SCR_HEIGHT = 600;//C风格字符串 现代OpenGL需要我们至少设置一个顶点和一个片段着色器
//GLSL(OpenGL Shading Language)编写顶点着色器
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";
//GLSL(OpenGL Shading Language)编写片段着色器
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";int main()
{// glfw: 初始化和版本配置// ------------------------------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 创建一个窗口对象 SCR_WIDTH(宽) SCR_HEIGHT(高) "LearnOpenGL"(名称)// --------------------GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(SCR_WIDTH, SCR_HEIGHT, "LearnOpenGL", NULL, NULL);if (window == NULL){std::cout << "Failed to create GLFW window" << std::endl;glfwTerminate();return -1;}// 通知GLFW将我们窗口的上下文设置为当前线程的主上下文glfwMakeContextCurrent(window);// 我们还需要注册这个函数，告诉GLFW我们希望每当窗口调整大小的时候调用这个函数：glfwSetFramebufferSizeCallback(window, framebuffer_size_callback);// glad: load all OpenGL function pointers GLAD是用来管理OpenGL的函数指针的，所以在调用任何OpenGL的函数之前我们需要初始化GLAD。// ---------------------------------------if (!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress)){std::cout << "Failed to initialize GLAD" << std::endl;return -1;}// 构建和编译着色程序// ------------------------------------// 顶点着色// 首先要做的是创建一个着色器对象，注意还是用ID来引用 传递给函数glCreateShader()的参数是GL_VERTEX_SHADERunsigned int vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);// 接着把顶点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，第四个参数我们先设置为NULL。*/glShaderSource(vertexShader, 1, &vertexShaderSource, NULL);glCompileShader(vertexShader);// 检查顶点着色器编译错误/*你可能会希望检测在调用glCompileShader后编译是否成功了，如果没成功的话，你还会希望知道错误是什么，这样你才能修复它们。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;}// 片段着色器//首先要做的是创建一个着色器对象，注意还是用ID来引用 传递给函数glCreateShader()的参数是GL_FRAGMENT_SHADERunsigned int fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);// 接着把片段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。第三个参数是片段着色器真正的源码，第四个参数我们先设置为NULL。*/glShaderSource(fragmentShader, 1, &fragmentShaderSource, NULL);glCompileShader(fragmentShader);// 检查片段着色器编译错误/*你可能会希望检测在调用glCompileShader后编译是否成功了，如果没成功的话，你还会希望知道错误是什么，这样你才能修复它们。检测编译时错误可以通过以下代码来实现*/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 shadersunsigned int shaderProgram = glCreateProgram();glAttachShader(shaderProgram, vertexShader);glAttachShader(shaderProgram, fragmentShader);glLinkProgram(shaderProgram);// check for linking errorsglGetProgramiv(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// ------------------------------------------------------------------//顶点数据 三角形三个顶点坐标//OpenGL仅当3D坐标在3个轴（x、y和z）上都为 - 1.0到1.0的范围内时才处理它。//所有在所谓的标准化设备坐标(Normalized Device Coordinates)范围内的坐标才会最终呈现在屏幕上（在这个范围以外的坐标都不会显示）。float vertices[] = {-0.5f, -0.5f, 0.0f, 0.5f, -0.5f, 0.0f, 0.0f,  0.5f, 0.0f   }; // VBO 顶点缓冲对象(Vertex Buffer Objects, VBO)管理内存/*它会在GPU内存（通常被称为显存）中储存大量顶点。使用这些缓冲对象的好处是我们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，所以只要可能我们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, VAO;glGenVertexArrays(1, &VAO);//VBO有独一无二的ID，所以我们可以使用glGenBuffers函数和一个缓冲ID生成一个VBO对象：glGenBuffers(1, &VBO);// bind the Vertex Array Object first, then bind and set vertex buffer(s), and then configure vertex attributes(s).glBindVertexArray(VAO);//使用glBindBuffer函数把新创建的缓冲绑定到GL_ARRAY_BUFFER目标上,顶点缓冲对象VBO的缓冲类型是GL_ARRAY_BUFFERglBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);//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 /*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。第三个参数是我们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*/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 unbindglBindBuffer(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 渲染循环 让GLFW退出前一直保持运行// -----------while (!glfwWindowShouldClose(window)){// input// -----processInput(window);// render// ------glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);// draw our first triangleglUseProgram(shaderProgram);//着色程序包括顶点着色器和片段着色器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 organizedglDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);//绘制三角形，第二个参数指定了顶点数组的起始索引，我们这里填0。最后一个参数指定我们打算绘制多少个顶点，三角形3个顶点// 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: 解绑// ------------------------------------------------------------------------glDeleteVertexArrays(1, &VAO);glDeleteBuffers(1, &VBO);glDeleteProgram(shaderProgram);// 当渲染循环结束后我们需要正确释放/删除之前的分配的所有资源// ------------------------------------------------------------------glfwTerminate();return 0;
}// 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);
}

绘制结果

10. 索引缓冲对象（Element Buffer Object）

最后引入下索引缓冲对象，举个例子：假设我们需要绘制的不在是三角形而是一个矩形：顶点数据将会发生变化，数据的记录可以表示为：

float vertices[] = {// 第一个三角形0.5f, 0.5f, 0.0f,   // 00.5f, -0.5f, 0.0f,  // 1-0.5f, 0.5f, 0.0f,  // 2// 第二个三角形0.5f, -0.5f, 0.0f,  // 3-0.5f, -0.5f, 0.0f, // 4-0.5f, 0.5f, 0.0f   // 5
};

从数据中可以看到1与3, 2与5 重叠了，如果绘制时将这几个点都引入将会造成额外的开销，因此考虑使用索引的方式解决该问题，这边需要顶点数组及索引数组：

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

下一步我们需要创建索引缓冲对象：

unsigned int EBO;
glGenBuffers(1, &EBO);

与VBO类似，我们先绑定EBO然后用glBufferData把索引复制到缓冲里。同样，和VBO类似，我们会把这些函数调用放在绑定和解绑函数调用之间，只不过这次我们把缓冲的类型定义为GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER。

glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, EBO);
glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(indices), indices, GL_STATIC_DRAW);

最后一件要做的事是用glDrawElements来替换glDrawArrays函数，来指明我们从索引缓冲渲染。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);

• 第一个参数指定了我们绘制的模式，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，也就是说我们一共需要绘制6个顶点。
• 第三个参数是索引的类型，这里是GL_UNSIGNED_INT。
• 最后一个参数里我们可以指定EBO中的偏移量这里填写0。

顶点数组对象同样可以保存索引缓冲对象的绑定状态。VAO绑定时正在绑定的索引缓冲对象会被保存为VAO的元素缓冲对象。绑定VAO的同时也会自动绑定EBO。

最后的初始化和绘制代码现在看起来像这样：

// 1. 绑定顶点数组对象
glBindVertexArray(VAO);
// 2. 把我们的顶点数组复制到一个顶点缓冲中，供OpenGL使用
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);
// 3. 复制我们的索引数组到一个索引缓冲中，供OpenGL使用
glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, EBO);
glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(indices), indices, GL_STATIC_DRAW);
// 4. 设定顶点属性指针
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0);
glEnableVertexAttribArray(0);[...]// ..:: 绘制代码（渲染循环中） :: ..
glUseProgram(shaderProgram);
glBindVertexArray(VAO);
glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_INT, 0)
glBindVertexArray(0);

11. EBO 长方形渲染完整实现代码：

#include <glad/glad.h>
#include <GLFW/glfw3.h>#include <iostream>
//当用户改变窗口的大小的时候，视口也应该被调整。
//我们可以对窗口注册一个回调函数(Callback Function)，
//它会在每次窗口大小被调整的时候被调用
void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height);
void processInput(GLFWwindow *window);// 设置窗口大小
const unsigned int SCR_WIDTH = 800;
const unsigned int SCR_HEIGHT = 600;//C风格字符串 现代OpenGL需要我们至少设置一个顶点和一个片段着色器
//GLSL(OpenGL Shading Language)编写顶点着色器
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";
//GLSL(OpenGL Shading Language)编写片段着色器
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";int main()
{// glfw: 初始化和版本配置// ------------------------------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 创建一个窗口对象 SCR_WIDTH(宽) SCR_HEIGHT(高) "LearnOpenGL"(名称)// --------------------GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(SCR_WIDTH, SCR_HEIGHT, "LearnOpenGL", NULL, NULL);if (window == NULL){std::cout << "Failed to create GLFW window" << std::endl;glfwTerminate();return -1;}// 通知GLFW将我们窗口的上下文设置为当前线程的主上下文glfwMakeContextCurrent(window);// 我们还需要注册这个函数，告诉GLFW我们希望每当窗口调整大小的时候调用这个函数：glfwSetFramebufferSizeCallback(window, framebuffer_size_callback);// glad: load all OpenGL function pointers GLAD是用来管理OpenGL的函数指针的，所以在调用任何OpenGL的函数之前我们需要初始化GLAD。// ---------------------------------------if (!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress)){std::cout << "Failed to initialize GLAD" << std::endl;return -1;}// 构建和编译着色程序// ------------------------------------// 顶点着色// 首先要做的是创建一个着色器对象，注意还是用ID来引用 传递给函数glCreateShader()的参数是GL_VERTEX_SHADERunsigned int vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);// 接着把顶点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，第四个参数我们先设置为NULL。*/glShaderSource(vertexShader, 1, &vertexShaderSource, NULL);glCompileShader(vertexShader);// 检查顶点着色器编译错误/*你可能会希望检测在调用glCompileShader后编译是否成功了，如果没成功的话，你还会希望知道错误是什么，这样你才能修复它们。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;}// 片段着色器//首先要做的是创建一个着色器对象，注意还是用ID来引用 传递给函数glCreateShader()的参数是GL_FRAGMENT_SHADERunsigned int fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);// 接着把片段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。第三个参数是片段着色器真正的源码，第四个参数我们先设置为NULL。*/glShaderSource(fragmentShader, 1, &fragmentShaderSource, NULL);glCompileShader(fragmentShader);// 检查片段着色器编译错误/*你可能会希望检测在调用glCompileShader后编译是否成功了，如果没成功的话，你还会希望知道错误是什么，这样你才能修复它们。检测编译时错误可以通过以下代码来实现*/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 shadersunsigned int shaderProgram = glCreateProgram();glAttachShader(shaderProgram, vertexShader);glAttachShader(shaderProgram, fragmentShader);glLinkProgram(shaderProgram);// check for linking errorsglGetProgramiv(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// ------------------------------------------------------------------//顶点数据 三角形三个顶点坐标//OpenGL仅当3D坐标在3个轴（x、y和z）上都为 - 1.0到1.0的范围内时才处理它。//所有在所谓的标准化设备坐标(Normalized Device Coordinates)范围内的坐标才会最终呈现在屏幕上（在这个范围以外的坐标都不会显示）。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! 0, 1, 3, // 第一个三角形1, 2, 3  // 第二个三角形};// VBO 顶点缓冲对象(Vertex Buffer Objects, VBO)管理内存/*它会在GPU内存（通常被称为显存）中储存大量顶点。使用这些缓冲对象的好处是我们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，所以只要可能我们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, VAO, EBO;glGenVertexArrays(1, &VAO);//VBO有独一无二的ID，所以我们可以使用glGenBuffers函数和一个缓冲ID生成一个VBO对象：glGenBuffers(1, &VBO);glGenBuffers(1, &EBO);// bind the Vertex Array Object first, then bind and set vertex buffer(s), and then configure vertex attributes(s).glBindVertexArray(VAO);//使用glBindBuffer函数把新创建的缓冲绑定到GL_ARRAY_BUFFER目标上,顶点缓冲对象VBO的缓冲类型是GL_ARRAY_BUFFERglBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);//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 /*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。第三个参数是我们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*/glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, EBO);glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(indices), indices, 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 unbindglBindBuffer(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 渲染循环 让GLFW退出前一直保持运行// -----------while (!glfwWindowShouldClose(window)){// input// -----processInput(window);// render// ------glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);//线框模式//glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE);// draw our first triangleglUseProgram(shaderProgram);//着色程序包括顶点着色器和片段着色器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);//绘制三角形，第二个参数指定了顶点数组的起始索引，我们这里填0。最后一个参数指定我们打算绘制多少个顶点，三角形3个顶点// 使用当前绑定的索引缓冲对象中的索引进行绘制glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_INT, 0);// 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: 解绑// ------------------------------------------------------------------------glDeleteVertexArrays(1, &VAO);glDeleteBuffers(1, &VBO);glDeleteBuffers(1, &EBO);glDeleteProgram(shaderProgram);// 当渲染循环结束后我们需要正确释放/删除之前的分配的所有资源// ------------------------------------------------------------------glfwTerminate();return 0;
}// 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);
}

绘制的长方形如图所示：

在渲染循环中加入

glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE);

可以实现线框模式，如图所示

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