Qt5+OpenGL学习笔记(新手原创→_→)(一、喂,三角形,你好)



  • 目标:画一个白白胖胖的三角形~
    内容:在Qt中使用OpenGL的原生函数,用自定义类渲染一个简单的三角形。

    啊啊啊,最近学习,需要写软件来实现数据可视化。打算使用Qt+OpenGL。网上逛了一圈教程,发现NeHe的OpenGL中文教程还不错。不过那些教程大都还是使用glBegin()之类的函数(是不是叫什么固定管线来的,有这个讲法么,反正已经被淘汰了)。而且Qt4的QGL系列在Qt5之后被QOpenGL系列代替了。
    我自学的时候主要是参照红宝书第八版(虽然我觉得这书小白用有点坑的。。。)还有就是youtube上Jamie King的3D Computer Graphics Using OpenGL系列视频(这个对我帮助还挺多的哈),还有就是Qt的帮助文档加上谷歌和度娘。
    自己学习的时候感觉走了好多弯路,打算写个笔记学习总结下。如果有所帮助就更好啦。
    才疏学浅,还请各位大神指正~

    OK,言归正传。
    我假定你已经完成了Qt5的相关的安装和配置。这一步有很多教程可以查,我就不在这里啰嗦啦~

    第一步,建立ui中窗口与代码的联系~
    首先,添加你的自定义类~右键工程,选择添加新文件。选择C++类。
    0_1454335159413_upload-94e6aaea-3a1f-43d3-af6e-4c62da4bd7f0
    给你的自定义类起个名字吧,基类填写QOpenGLWidget(这样方便点,不在这里写的话手动写也可以哒)
    0_1454335362369_upload-749529d5-c3e2-4f09-b6b6-e790ebf5865e
    打开你自定义类的头文件~
    加入两个头文件,一个是QOpenGLWidget,还有一个是QOpenGLFunction_...,可以根据你的需要选择版本号的啦。构造函数要修改,因为ui中widget貌似构造函数是要传一个QWidget型指针的。修改了头文件中的之后别忘记修改源文件中构造函数的来保持一致。
    还有继承QOpenGLFunction…类来使用原生的OpenGL函数。
    还要重载三个函数啦,paintGL()每次执行来画图哒;initializeGL()执行一次初始化哒;resizeGL()当窗口大小变化的策略。
    0_1454335389955_upload-bcf6fbe0-c5ee-4dcc-bb7c-e7caef064300
    接下来我们来到我们自定义类的源文件里面~
    0_1454335422022_upload-9a4eae2b-ce52-4ff2-883c-a75e58eeaa03
    把它们三兄弟打出来后~
    在initialzeGL()里,代码如下
    void MyGLWidget::initializeGL()
    {
    initializeOpenGLFunctions();
    //顶点数组
    GLfloat verts[]={
    +0.0f, +1.0f,
    +1.0f, -1.0f,
    -1.0f, -1.0f,
    };

    GLuint myBufferID;
    glGenBuffers(1,&myBufferID);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER,myBufferID);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER,sizeof(verts),verts,GL_STATIC_DRAW);
    glEnableVertexAttribArray(0);
    glVertexAttribPointer(0,2,GL_FLOAT,GL_FALSE,0,0);
    

    }

    我特别想强调的是initializeOpenGLFunctions()这个函数,在使用OpenGL原生函数的地方之前,要加上这个函数的(加一个就够了~),不然会报错的。
    其它的代码的含义我下一个文章再写(主要是感觉自己理解的不够TvT,需要时间消化~~)。
    在paintGL()里,代码如下
    void MyGLWidget::paintGL()
    {
    initializeOpenGLFunctions();
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES,0,3);
    }
    这里就一个绘图的指令。

    我们再来切换到ui设计界面
    从Display Widgets中拖一个OpenGLWidget进来。记得把它加到一个layout里面(可以用随便个什么东西组合下,比如我选了个vertical spacer组合,记得sizePolicy里选Expanding,这样比较好拉伸…)。
    0_1454335487749_upload-cfa1fc06-411f-46bf-a2f9-4ce649a97816
    右键widget选择”提升为”,在提升的类名称中输入名称,选择添加。
    0_1454335526981_upload-21b8a55e-a5e4-4392-8d7b-543b481a5ef4
    之后选中了添加的类选择提升。

    之后构建运行,就得到了一个白白胖胖的三角形~~
    0_1454335541233_upload-66b9a301-5fcd-40d1-a720-bf2755f4d4e8

    用到的源程序:
    http://pan.baidu.com/s/1eRbf2W6

    后语:
    这是第一次写这类东西,感觉有点力不从心。有些地方感觉写的不好,下一个笔记我会努改正的。



  • 的确啊,可以从Designer中拖取OpenGL Widget到窗体中,这样就方便了。


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  • boost.asio是一个很棒的网络库,这回儿我也开始系统地学习起来了。想想当年接触boost,也有八年多了。这次开始接触boost,觉得既熟悉又陌生。熟悉的是小写字母+下划线的命名方式、晦涩的模板、很慢的编译速度以及较大的程序体积,陌生的是asio的各种概念:io服务、接收器、套接字等等:我之前对网络编程不是非常了解。

    于是根据我的理解,参考《Boost.Asio C++网络编程》实现了这样一个简单的客户端和服务端通信的例子,例子非常简单,还不完善,但是幸运的是,可以在本机上互通了。
    下面是客户端的代码:

    #include <iostream> #include <boost/asio.hpp> #include <boost/proto/detail/ignore_unused.hpp> using namespace std; using namespace boost::asio; using namespace boost::system; using namespace boost::proto::detail;// 提供ignore_unused方法 void writeHandler( const boost::system::error_code& ec, size_t bytesTransferred ) { if ( ec ) { cout << "Write data error, code: " << ec.value( ) << "transferred: " << bytesTransferred << endl; } else { cout << "OK! " << bytesTransferred << "bytes written. " << endl; } } int main(int argc, char *argv[]) { ignore_unused( argc ); ignore_unused( argv ); io_service service; ip::tcp::socket sock( service ); ip::tcp::endpoint ep( ip::address::from_string( "127.0.0.1" ), 6545 ); boost::system::error_code ec; sock.connect( ep, ec ); if ( ec ) { cout << "Connect error, code: " << ec.value( ) << ", We will exit." << endl; return ec.value( ); } else { char buf[1024] = "Hello world!"; sock.async_write_some( buffer( buf ), writeHandler ); sock.close( ); } return service.run( ); }

    下面是服务端的代码:

    #include <iostream> #include <boost/asio.hpp> #include <boost/proto/detail/ignore_unused.hpp> using namespace std; using namespace boost::asio; using namespace boost::system; using namespace boost::proto::detail;// 提供ignore_unused方法 void acceptHandle( const boost::system::error_code& code ) { cout << "Accepted." << endl; } int main(int argc, char *argv[]) { ignore_unused( argc ); ignore_unused( argv ); io_service service; ip::tcp::endpoint ep( ip::address::from_string( "127.0.0.1" ), 6545 ); boost::system::error_code ec; ip::tcp::socket sock( service ); ip::tcp::acceptor acceptor( service, ep ); acceptor.async_accept( sock, acceptHandle ); if ( ec ) { cout << "There is an error in server. code: " << ec.value( ) << endl; } return service.run( );// 阻塞运行 }

    运行结果是这样的:
    78448d7b-b3ae-42fc-9e2e-4dd2fbdac2c2-image.png

    我对boost.asio中几个概念的理解:

    io_service,这就是一个类似事件循环的东西,它为io设备提供服务,故名。不管是套接字、文件还是串口设备,都要使用它的服务。它的run()函数相当于启动了一个事件循环。一旦有消息了,即进行响应。这也是实现异步编程的重要基础。 socket,这个类则是套接字,可以处理TCP或者是UDP请求。有同步以及异步的处理方式,也有带异常以及不带异常的处理方式。 acceptor,接收器,仅仅是服务端使用。相当于其余框架中的listener,作接收用的。

    比较浅显,如果有不当之处,敬请指正。

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  • 843143141.jpg
    闲下来了,我又开始大规模地学习了。
    最近开始学习内存模型和无锁结构。因为这个是和操作系统密切相关的,懂得这些对于编写C++服务端应用程序
    有着非常好的帮助。之前我对内存模型以及无锁结构几乎没有什么了解,我就询问群里的大佬看看有没有可以参考的资料。
    大佬很高兴,并且推荐了我一本名为《Memory Model》的电子书。这本电子书虽然页数不多,但是从起源到发展,
    从源码到汇编,都给我们详细地介绍了。看了一遍,不是非常理解,但是依然尝试将自己的理解写下来,以便日后翻阅。
    首先因为多核处理器成为主流,多线程的程序已经非常常见,因此我们不可避免地要处理多线程程序的同步问题。
    然后,因为编译器默认都对源码进行了优化,在单核处理器中这通常不是什么问题,但是在多核处理器中,就会因为编译器
    对其进行了乱序处理而导致程序出现问题。由此深入地探讨内存模型。
    内存模型主要分为:
    载-载 顺序(load-load order)
    载-存 顺序(load-store order)
    存-载 顺序(store-load order)
    存-存 顺序(store-store order)
    依赖载入顺序(dependent loads order)

    通过内存栅栏(memory barrier)能够避免编译器对指令的乱序。Linux中有

    READ_ONCE( x, value ) WRITE_ONCE( x )

    避免这些读写被编译器乱序或者是优化掉。

    这里谈到volatile关键字。在另外一篇博客上说,volatile具有“易变性、不可优化性、顺序性”。简单说,由于
    被volatile声明的变量,指令须从内存读取,并且不能被编译器乱序以及优化。在Java(语言扩展)和MSVC(系统兼容)上,
    还附带了Accquire()和Release()语义,因此可部分用于多线程环境。但多数情况下,还是慎用volatile,
    因为不同架构的处理器,它的内存模型是千变万化的,不能一而概之。

    至于C++11,它提供了std::atomic<T>这个模板类,相当于提供了很多方式来实现不同内存模型的原子操作。
    它的load()和store()方法,第二个参数有以下几个选项:

    std::memory_order_relaxed std::memory_order_seq_cst std::memory_order_acq_rel std::memory_order_acquire std::memory_order_release std::memory_order_consume

    我们最常用来实现RCpc(Release Consistency、Processor Consistency)是使用

    std::memory_order_acquire std::memory_order_release

    这两对。

    作为例子,在实现自旋锁时使用std::atomic<T>是这样的:

    struct SpinLock2 { void lock( ) { for ( ; ; ) { while ( lock_.load( std::memory_order_relaxed ) ); if ( !lock_.exchange( true, std::memory_order_acquire ) ) break; } } void unlock( ) { lock_.store( false, std::memory_order_release ); } std::atomic<bool> lock_ = { false }; };

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  • 113.jpg
    1、什么是lambda表达式,什么是闭包?
    lambda表达式即lambda函数,也就是匿名函数。

    lambda表达式在C++中包含了
    []表示捕获
    ()是函数的参数,需要指定类型
    ->type是返回的类型,可以省略,如果编译器无法推出类型的话可以强制编写
    {}是函数体。

    lambda可以被声明为mutable的,作用是将捕获的内容进行改变。
    闭包是函数的定义以及定义函数时提供的环境,总称为闭包。lambda函数也是一种闭包。
    lambda本身是匿名函数,而捕获语句则是提供了定义函数时提供的环境。

    2、什么是右值引用?
    右值引用相对与左值引用而言的。左值即=运算符左边的变量,右值是=运算符右边的常量或变量。由此可以看出,
    右值引用指的是对常量或变量的引用。它的用途包含了移动语义和完美转发。
    移动语义就是弥补了C++历史在处理变量传递时丢失的一种语义。它和值传递、引用传递一样,是变量传递的方式之一。
    如果没有移动语义,为了将一个类的实例传递给另外一个实例,就需要额外地进行构造、赋值、销毁的操作。
    对于一些比较复杂的变量,的确是非常耗时并且消耗大的操作。(浪费指令时间、浪费内存)

    对于这样的函数返回:
    vector<string> str_split(const string& s) {
    vector<string> v;
    // ...
    return v; // v是左值,但优先移动,不支持移动时仍可复制。
    }

    标准要求先调用移动构造函数,如果不符合那么再调用拷贝构造函数。所以可以轻松地写出这种写法而不必担心效率问题。
    同时,现代编译器都会对返回值进行优化,成为RVO以及NRVO。所以不用太担心会多调用构造析构函数。

    对于完美转发,C++对于引用的转发有规则。传统的C++是无法对引用进行再引用的。但是现代的C++放宽了它的使用范围。
    只有右引用右值的时候,才会产生右引用。这也称为引用折叠。

    3、auto关键字的作用是什么?
    auto关键字为的是能够让编译器自动推导类型。自C++98之后,编译器对类型的推导变得越来越智能了。
    而我们在编写复杂代码的时候,冗长的类型不仅容易出错,有时也不容易人工推导出类型。
    因此auto可以简化我们的任务量,让类型的推导交给编译器完成。
    除了auto外,我们还可以使用decltype()来让编译器推导类型。

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  • 我感觉比起《Physically Based Rendering Technique》,还是《Ray Tracing in a Weekend》更容易上手,因为慢慢地能够做出一个渲染效果,这个是有成就感的。🎓

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