从零开始：在Qt中使用OpenGL绘制指南

本文只介绍基本的 QOpenGLWidget 和 QOpenGLFunctions 的使用，想要学习 OpenGL 的朋友，建议访问经典 OpenGL 学习网站：LearnOpenGL CN

本篇文章，我们将以绘制一个经典的三角形为例，讲一讲，怎么在 Qt 中使用 OpenGL 来进行 GPU 绘制。
前言

在高性能渲染场景中，CPU资源常被过度消耗，导致界面卡顿。而OpenGL作为业界标准的图形API，能通过GPU硬件加速显著降低CPU负载。本文将以绘制三角形为例，教你如何通过Qt的QOpenGLWidget和QOpenGLFunctions实现跨平台GPU渲染。
QOpenGLFunctions

OpenGL函数在不同平台（Windows/Linux/Mac）的实现存在差异。例如：
平台函数加载方式WindowswglGetProcAddressLinuxglXGetProcAddressQt通过QOpenGLFunctions封装了这些底层差异，开发者只需继承此类，即可用glClear() 等统一接口调用OpenGL函数，无需编写平台特定代码。通过这样，我们就可以用一套代码，在不同平台下使用 OpenGL 相。要使用这个类也很简单，让我们的类直接继承 QOpenGLFuntions 就好了。同时也可以配合 QOpenGLWidget 来使用，在 initializeGL 函数里，调用 initializeOpenGLFunctions 后，就可以直接使用 OpenGL 的函数。
Windows 下加载（wglGetProcAddress）

例如在 Windows 下，我们使用 wglGetProcAddress来动态加载这些函数（例如 glClear），下面是加载代码：

• 包含必要的头文件
  1. #include <windows.h>
  2. #include <GL/gl.h>
  3. #include <GL/glext.h>  // 提供 OpenGL 扩展声明

  复制代码
• 定义函数指针类型
  1. // 示例：定义 glClear 的函数指针类型
  2. typedef void (APIENTRY *PFNGLCLEARPROC)(GLbitfield);
  3. PFNGLCLEARPROC glClear;

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• 加载 OpenGL 函数
  1. // 初始化 OpenGL 函数
  2. void initOpenGLFunctions() {
  3.     // 1. 加载 OpenGL 1.1 函数（由 opengl32.dll 提供）
  4.     glClear = (PFNGLCLEARPROC)wglGetProcAddress("glClear");
  6.     // 2. 检查是否加载成功
  7.     if (!glClear) {
  8.         // 如果失败，可能是驱动不支持该函数
  9.         MessageBoxA(NULL, "Failed to load glClear", "Error", MB_OK);
  10.         exit(1);
  11.     }
  13.     // 3. 类似方式加载其他函数...
  14.     // glDrawArrays = (PFNGLDRAWARRAYSPROC)wglGetProcAddress("glDrawArrays");
  15.     // ...
  16. }

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• 使用加载的函数
  1. glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);  // 现在可以正常调用

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Linux 下加载（glXGetProcAddress ）

而在 linux 下，加载的函数变成了：glXGetProcAddress ，对应的代码是：

• 包含必要的头文件
  1. #include <GL/gl.h>
  2. #include <GL/glx.h>  // X11 的 OpenGL 扩展
  3. #include <GL/glext.h>

  复制代码
• 定义函数指针类型
  1. // 示例：定义 glClear 的函数指针类型
  2. typedef void (*PFNGLCLEARPROC)(GLbitfield);
  3. PFNGLCLEARPROC glClear;

  复制代码
• 加载 OpenGL 函数
  1. void initOpenGLFunctions() {
  2.     // 1. 加载 glClear
  3.     glClear = (PFNGLCLEARPROC)glXGetProcAddress((const GLubyte*)"glClear");
  4.    
  5.     // 2. 检查是否加载成功
  6.     if (!glClear) {
  7.         fprintf(stderr, "Failed to load glClear\n");
  8.         exit(1);
  9.     }
  10.    
  11.     // 3. 类似方式加载其他函数...
  12.     // glDrawArrays = (PFNGLDRAWARRAYSPROC)glXGetProcAddress((const GLubyte*)"glDrawArrays");
  13.     // ...
  14. }

  复制代码
• 使用加载的函数
  1. glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);  // 现在可以正常调用

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QOpenGLWidget

QOpenGLWidget 是 Qt 提供的一个 widget 类，用于在 Qt 应用程序中嵌入 OpenGL 渲染内容。它继承自 QWidget，内部管理了一个 OpenGL 上下文（例如 windows 下调用 wglMakeCurrent / wglDoneCurrent）和帧缓冲区，并提供了与 Qt 窗口系统无缝集成的能力。详细内容可看：QOpenGLWidget Class
我们可以创建自己的窗口，并继承 QOpenGLWidget，然后重写下面三个函数，来处理一些 OpenGL 相关的工作。
initializeGL

初始化一些 OpenGL 相关的资源或者状态。这个函数在在第一次调用 resizeGL或者 paintGL之前被调用。
paintGL

渲染 OpenGL 的场景，类似于我们平常使用的 QWidget::paintEvent，在窗口需要更新时调用。
resizeGL

调整 OpenGL Viewport 的大小或者投影等，在窗口需要调整大小时调用。
完整代码

1. #pragma once
3. #include <QOpenGLBuffer>
4. #include <QOpenGLWidget>
5. #include <QOpenGLShaderProgram>
6. #include <QOpenGLFunctions>
8. #include "FrameObserver.h"
10. class COpenGLRenderWidget : public QOpenGLWidget, protected QOpenGLFunctions
11. {
12.     Q_OBJECT
14. public:
15.     explicit COpenGLRenderWidget(QWidget *parent = nullptr);
16.     ~COpenGLRenderWidget() override;
18. private:
19.     void InitShaders();
21. private:
22.     void initializeGL() override;
23.     void paintGL() override;
24.     void resizeGL(int w, int h) override;
25.    
26. private:
27.     QOpenGLShaderProgram m_shaderProgram;
28.     QOpenGLBuffer m_vbo;
29. };

复制代码

[code]#include "OpenGLRenderWidget.h"static const GLfloat coordinateBasic[] = {    // 顶点坐标，存储3个xyz坐标    // x     y     z    -0.5f, -0.5f, 0.0f,     0.5f, -0.5f, 0.0f,     0.0f,  0.5f, 0.0f,};constexpr auto VERTEX_SHADER_BASIC = R"(attribute vec3 vertexIn; varying vec2 textureOut; void main(void){    gl_Position = vec4(vertexIn, 1.0);})";constexpr auto FRAGMENT_SHADER_BASIC = R"(varying vec2 textureOut;void main(void) {     gl_FragColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0); })";COpenGLRenderWidget::COpenGLRenderWidget(QWidget *parent)    : QOpenGLWidget(parent){}COpenGLRenderWidget::~COpenGLRenderWidget(){}void COpenGLRenderWidget::initializeGL(){    initializeOpenGLFunctions();    glDisable(GL_DEPTH_TEST);    m_vbo.create();    m_vbo.bind();    m_vbo.allocate(coordinateBasic, sizeof(coordinateBasic));    InitShaders();    glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);}void COpenGLRenderWidget::paintGL(){    m_shaderProgram.bind();    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);    m_shaderProgram.release();}void COpenGLRenderWidget::resizeGL(int w, int h){    glViewport(0, 0, w, h);    update();}void COpenGLRenderWidget::InitShaders(){    QOpenGLShader vertexShader(QOpenGLShader::Vertex);    if (!vertexShader.compileSourceCode(VERTEX_SHADER_BASIC))    {        qDebug()