cocos2D-X源码分析之从cocos2D-X学习OpenGL5---绘制基本图形

最近完整的学习了learnopengl（http://www.learnopengl.com/），觉得非常有启发，从而又想起了这个长草许久的专题，正好趁这段时间，从本篇起完成这个专题，需要说明的是，从本系列的第五篇起将使用cocos2d-x3.10版本对应的代码，最早的三篇采用的是相对比较老的代码，但是我重新阅读后发现对理解有没有什么影响，所以暂时我不会升级之前的代码，但是为了保持和最新代码的一致性，从本篇起我们会采用最新的代码。

cocos2d-x的底层调用的是openGL ES的api，因此所有的绘制命令追根到底都是调用openGLES，本系列的教程会“刨根问底”的从cocos2d-x的功能讲解到底层代码的调用，从而达到“从cocos2d-x学习openGL”的目的。

几乎所有openGL教程都会从渲染过程调用着色器的渲染顺序讲起，由于我们这个系列是从openGL，所以，我们的顺序略有不同，我们会从cocos2d-x的应用层讲起，然后讲到调用openGL的代码，将这个过程讲清楚后，我们会在下一节从openGL的层面介绍渲染顺序。

下面的代码会被添加到我们的场景的上，从而我们的屏幕会显示一条直线：

auto drawNode = DrawNode::create();
    drawNode->drawLine(Vec2(100,100),Vec2(200,200),Color4F::BLUE);
    this->addChild(drawNode);

细节我想应该不用详细解释了，我们创建了一个DrawNode节点，然后让他绘制了一个从（100，100）到（200，200）的蓝色直线，显示的结果如图所示：

那么这个直线到底是如何绘制出来的呢？首先，我们先复习一下VAO和VBO的概念，VBO即顶点缓冲对象，他可以发送顶点数据到GPU上，VAO是顶点数组对象，可以绑定VBO，这样就不用每次都重新配置VBO了，任何对VBO数据层面的修改都可以直接映射，类似数据的指针和组织形式，但是并不是所有设备都支持VAO，所以，我们cocos2d-x通过一个函数来判断当前设备的openGL是否支持VAO：

Configuration::getInstance()->supportsShareableVAO()

这个函数返回布尔型的返回值，如果是true说明设备支持VAO，我们首先看 DrawNode类的init函数，我们从相对简单的VBO部分说起

//生成VBO
    glGenBuffers(1,&_vbo);
    //绑定VBO
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER,_vbo);
    //传入数据
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER,sizeof(V2F_C4B_T2F)* _bufferCapacity,_buffer,GL_STREAM_DRAW);
    //直线部分
    glGenBuffers(1,&_vboGLLine);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER,_vboGLLine);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER,sizeof(V2F_C4B_T2F)*_bufferCapacityGLLine,_bufferGLLine,GL_STREAM_DRAW);
    //点部分
    glGenBuffers(1,&_vboGLPoint);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER,_vboGLPoint);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER,sizeof(V2F_C4B_T2F)*_bufferCapacityGLPoint,_bufferGLPoint,GL_STREAM_DRAW);
    //解绑
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER,0);

glGenBuffers返回n（第一个参数）个当前未使用的缓存对象名称，并保存到第二个参数的地址中。这里返回的名称只用于分配其他缓存对象，它们在绑定之后只会记录一个可用的状态。

然后是调用glBindBuffer绑定缓冲，glBindBuffer完成三项工作，1）如果是第一次绑定，且它是一个非零的无符号整型，那么将创建一个与该名称相应得新缓存对象。2）如果绑定到一个已经创建的缓存对象，那么它将成为当前被激活的缓存对象。3）如果绑定的buffer值为0，那么openGL将不再对当前target应用任何缓存对象。要记住，openGL是个状态机，所有的设置都是设置当前的状态，如果进行下一次设置，那么当前的状态将会继续保留，就像一个工作台，我们把需要处理的零件放在工作台上才能处理，为了防止零件被做额外的处理，在处理完成后我们要把工作台清理干净，这里“glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER,_vbo);”就是把零件放在加工台上，而“glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER,0);”就是将零件台清理干净。

最后就是调用glBufferData装入数据，它主要有两个任务：分配顶点数据所需的存储空间，然后将数据从应用程序的数组中拷贝到openGL服务端的内存中。这个函数有五个参数，它们的意义如下：

第一个参数：顶点属性数据类型，顶点数据是GL_ARRAY_BUFFER，索引数据是GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER，纹理缓冲数据GL_TEXTURE
第二个参数：数据大小
第三个参数：要么是个客户端内存指针，以便初始化缓存对象，要么是NULL。如果传入的指针非空，那么数据将从客户端拷贝到服务器端，如果传入的指针为空，那么将保留未初始化数据。
第四个参数：分配数据的读取和写入方式，包括GL_STATIC_DRAW（几乎不会改变），GL_DYNAMIC_DRAW(数据易变)，GL_STEAM_DRAW(每次都会被改变)等
需要说明的是，这里把数据分为vbo，线vbo和点vbo，因为这里绘制的基本图形不是由线组成的，就是用点组成的（是的，画圆的时候要设置segments，其实就是设置直线的片段数）。
下面是VAO，VAO也分为vao，线vao和点vao，这里节约空间，只介绍vao一个：

//VAO的处理
    glGenVertexArrays(1,&_vao);
    GL::bindVAO(_vao);
    //设置VBO数据
    glGenBuffers(1,&_vbo);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER,_vbo);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER,GL_STREAM_DRAW);
    //绑定VAO
    //顶点
    glEnableVertexAttribArray(GLProgram::VERTEX_ATTRIB_POSITION);
    glVertexAttribPointer(GLProgram::VERTEX_ATTRIB_POSITION,2,GL_FLOAT,GL_FALSE,sizeof(V2F_C4B_T2F),(GLvoid *)offsetof(V2F_C4B_T2F,vertices));
    //颜色
    glEnableVertexAttribArray(GLProgram::VERTEX_ATTRIB_COLOR);
    glVertexAttribPointer(GLProgram::VERTEX_ATTRIB_COLOR,4,GL_UNSIGNED_BYTE,GL_TRUE,colors));
    //贴图
    glEnableVertexAttribArray(GLProgram::VERTEX_ATTRIB_TEX_COORD);
    glVertexAttribPointer(GLProgram::VERTEX_ATTRIB_TEX_COORD,texCoords));
    //解绑
    GL::bindVAO(0);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER,0);

整个过程和VBO类似，首先调用 glGenVertexArrays 生成一个VAO，然后调用 GL :: bindVAO ( _vao );绑定VAO，最后调用GL::bindVAO(0);解绑

中间是VAO和VBO的数据连接的过程

如图就是VBO和VAO的关系，VAO索引到VBO数据上，像个指针，索引着VBO上的数据。

接下来调用 glEnableVertexAttribArray和 glVertexAttribPointer连接顶点属性，glEnableVertexAttribArray设置是否启用与index（参数）相关联的顶点数据，默认是关闭的。glVertexAttribPointer是一个非常灵活的命令，我们手动指定我们的数据中的那部分对应相应的着色器上的那部分，参数的意义如下

第一个参数：着色器位置索引，在 GLProgram中我们定义了一个枚举，索引了所有的属性，这个参数和glEnableVertexAttribArray一致

第二个参数：每个顶点的元素数目，第三个参数：数据类型

第四个参数：是否对参数进行标准化，标准化即把参数转换成（-1，1）的范围，注意这项如果设为TRUE会进行额外的转化计算，会造成额外的开销，这时需要注意的

第五个参数：步长，两段相同数据之间的距离，第六个参数：偏移量，为什么要设计偏移量呢，因为数据未必是连续的，有可能是位置和颜色混在一起，就如同cocos2d-x中的一样，我们来看V2F_C4B_T2F结构体的定义：

struct V2F_C4B_T2F
{
    /// vertices (2F)
    Vec2       vertices;
    /// colors (4B)
    Color4B        colors;
    /// tex coords (2F)
    Tex2F          texCoords;
};

也就是首先是二维位置，然后是颜色和贴图，所以，偏移量就是我们需要的数据的起始位置，注意，我们2d图形只有x，y坐标，所以就是Vec2，DrawNode3D就是三维的。

为什么在init中采用VAO的代码量反倒多了呢，因为VAO一劳永逸的把数据的组织方式都设置好了，后面不再修改，VBO则要在绘制的每一帧都设置一遍这些内容，代码如下：

if (_dirty)
    {
        glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER,_vbo);
        glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER,sizeof(V2F_C4B_T2F)*_bufferCapacity,GL_STREAM_DRAW);
        
        _dirty = false;
    }
    if (Configuration::getInstance()->supportsShareableVAO())
    {
        GL::bindVAO(_vao);
    }
    else
    {
        GL::enableVertexAttribs(GL::VERTEX_ATTRIB_FLAG_POS_COLOR_TEX);

        glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER,_vbo);
        // vertex
        glVertexAttribPointer(GLProgram::VERTEX_ATTRIB_POSITION,vertices));
        // color
        glVertexAttribPointer(GLProgram::VERTEX_ATTRIB_COLOR,colors));
        // texcood
        glVertexAttribPointer(GLProgram::VERTEX_ATTRIB_TEX_COORD,texCoords));
    }

    glDrawArrays(GL_LINES,_bufferCount);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER,0);
    
    if (Configuration::getInstance()->supportsShareableVAO())
    {
        GL::bindVAO(0);
    }

这里只有一个新函数，就是glDrawArrays，它使用当前绑定的顶点数组元素（VAO）来建立一系列几何图元，第一个参数是绘制图形，第二个参数是起始位置，第三个参数是元素个数
以上就是OpenGL的VAO和VBO的使用，以及绘制流程，下一篇将介绍着色器

能力不足，水平有限，如有错误，多谢指出。

cocos2D-X源码分析之从cocos2D-X学习OpenGL5---绘制基本图形

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