在MFC中添加OpenGL窗口

虽然MFC已经落伍好多年，而且用来做界面非常的不好用。。。但是我既不会C#也不会QT，又需要使用OpenGL，就只能将就用了。。。

 

一、首先介绍Windows图像程序设计中几个重要的概念：

 

GDI（Graphics Device Interface，图形设备接口）：这是Windows API的一个库。当Windows应用程序需要显示点、线、图像、文字等内容，在显示器或打印输入这些内容时，就需要用到GDI。Windows应用程序不能直接操作系统的硬件（比如显卡），GDI就为应用程序提供了相关的接口。

其相关的函数接口、数据类型等都在WinGDI.h中声明（已经由Windows.h引入），在程序开发时，需要链接到Gdi32.lib。

 

DC（Device Contexts，设备上下文）：是GDI库中最基本也是最重要的概念。DC是一个对象，设定了图形输出的特性和属性。

系统中可以有多个DC，每一个DC都必须关联到一个特定的图像输出设备。这些设备可以是真实存在的物理设备（显示器、打印机、绘图仪等），也可以使虚拟设备。这些反应在DC的类型上，DC具有4种类型：“显示”、“打印机”、“内存”、“信息”。

其中显示类型DC是最常用的，它被关联到了显示设备上，所有的图像输出操作将直接反映在显示器上。

注：DC也可以只是设备全部输出范围的一部分。比如界面上某个窗口的客户区也可以有DC与之对应，对这样的DC进行操作只会影响到窗口客户区。

 

如果要将图像输出到特定的设备只需要创建相应类型的DC即可（注：对不同类型DC的操作是统一的），我们只关注获取显示器相关DC的操作：（以下的函数都是GDI库中的接口函数）

1. 获取DC - GetDC(HWND hWnd)：

调用该函数会返回hWnd参数所指定的窗口的客户区所对应的DC的句柄。

如果hWnd参数设置为NULL，那么函数会返回整个桌面的DC。

 

2. 另一种获取DC的方法 - CreateDC

该函数也是用来获取DC句柄，与GetDC不同的是，CreateDC可以获取非显示器输出DC。只需指定不同的参数即可。

获取显示器的DC：HDC hScreenDC = CreateDC("DISPLAY", NULL, NULL, NULL);

若想获取打印机的DC，一般是将第一个参数改为"WINSPOOL"。

 

3. 释放DC - ReleaseDC(HWND hWnd， HDC hDC)

该函数的作用是释放DC，使其他应用程序可以使用。

 

4. 释放DC的相关系统资源 - DeleteDC(HDC hDC)

这个函数并不常用，一般做图结束后，我们只需要调用ReleaseDC释放DC即可。

 

 

也许看到这里，对DC具体是个什么东西还没有什么清楚的概念。下面大概讲一下。。。

     DC实际上是包含了一系列的图形对象，比如位图（Bitmap）、画刷（Brushe）、画笔（Pen）、字体（Font）、逻辑调色板（Logical palette）等等，GDI库中还定义了一系列接口函数，应用程序通过调用这些接口函数来操作当前DC中的图形对象，完成期望的绘图操作，最终影响放映到对应设备的输出上。

     比如先创建一个窗口，然后得到该窗口对应的DC，这时候系统会为DC创建默认的图形对象（位图和路径除外），此时如果不进行任何操作，那么显示的窗口是一片白（也就是说刚开始是一块白色画布）。然后我们可以调用GDI库中的接口函数进行画图操作，或者载入位图（相当于在白色画布上作画）。DC中就是提供了对画布进行作画的工具。

注：DC对应设备的显示信息都存储在位图对象中。

 

为了更清楚DC的作用，下面举个很简单的例子：在屏幕上画一条线

首先，获得整个显示器的DC：

HDC hdC = GetDC(NULL);

创建新的画笔对象：

COLORREF cPen = RGB(0,0,0); //指定画笔颜色为黑色

HPEN hpen = CreatePen(PS_SOLID, 10, cPen); //创建新的画笔，返回新画笔的句柄

将新创建的画笔指定为DC的当前画笔：（对同一种类型的图形对象，DC中只能有一个当前对象）

HPEN hpenOld = SelectObject(hdc, hpen);

画线：

LineTO(hdc, 500, 500);

画图操作结束，还原画笔：

SelectObject(hdc, hpenOld);

释放画笔资源：

DeleteObject(hpen);

释放DC：

ReleaseDC(NULL, hdc);

 

 

二、下面来讨论使用OpenGL来绘图的相关知识：

 

使用OpenGL绘图与使用GDI库绘图是不同的，主要体现在：OpenGL采用的是RC（Render Context，渲染上下文）绘图。

DC和RC的区别和联系：

1. 在Windows中使用GDI绘图时必须指定在哪个DC中绘制，同样地，在使用OpenGL函数时也必须指定一个所谓的RC。正如设备上下文DC要存储GDI的绘制环境信息如笔、刷和字体等，RC也必须存储OpenGL所需的渲染信息如像素格式等。

2. Windows下的窗口和DC支持的位图格式（PIXELFORMAT）属性，和RC有位图结构上的一致。只要在创建RC时与一个DC建立联系，OpenGL函数就可以通过与RC对应的DC绘制到相应设备上。而实际上，RC只能通过建立了位图格式的DC来创建。

3. 一个DC对应的是一个图像输出设备，而一个RC对应的则是一个线程。一个线程只能拥有一个RC，而一个RC也只能属于一个线程，不能在线程中共有。若一个线程想要在不同的设备上绘图，只能通过更改与RC对应的DC来实现，而RC在线程总保持不变（当然也可以删除旧的RC，再利用其它设备的DC创建新的RC）。

 

 

下面来讲一下RC的创建。正如前面所说的，RC只能通过建立了位图格式的DC来创建。

1. 首先，我们需要创建一个窗口，然后使用GetDC函数得到这个窗口的DC。我们这里讨论在MFC使用OpenGL，因此窗口类是由工程自动创建的COpenglDemoView类，由于我们做的是绘图前的窗口初始化工作，因此我们将之后所有的操作都在OnCreate函数中完成。（至于一些必要的成员数据初始化工作，应放在View类的构造函数中）

HWND hWnd = this->GetSafeHwnd();

HDC hDC = ::GetDC(hWnd);

 

2. 然后，我们需要指定DC中的位图像素格式。这个工作是由GDI库中名为PIXELFORMATDESCRIPTOR的类来实现的。

第一步是填充这个数据结构：

PIXELFORMATDESCRIPTOR pixelDesc={

sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR), //nsize：像素格式描述子结构的大小

1, //nVersion：PIXELFORMATDESCRIPTOR结构的版本，一般设为1

//dwFlags：一组表明像素缓冲特性的标志位

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

PFD_SUPPORT_OPENGL,// | //使之能使用OpenGL函数

//PFD_DOUBLEBUFFER, //指明使用了双缓冲

PFD_TYPE_RGBA, //PixelType：定义了显示颜色的方法

24, //cColorBits：指定了一个颜色的位数

0,0, //cRedBits, cRedShift：每个RGBA颜色缓冲区中红色位平面的数目和偏移数

0,0, //cGreenBits, cGreenShift：每个RGBA颜色缓冲区中绿色位平面的数目和偏移数

0,0, //cBlueBits, cBlutShift：每个RGBA颜色缓冲区中蓝色位平面的数目和偏移数

0,0, //cAlphaBits, cAlphaShift：每个RGBA颜色缓冲区中Alpah位平面的数目和偏移数

0, //cAccumBits：累加缓冲区中全部位平面的数目

0,0,0,0, //cAccumRedBits, cAccumGreenBits, cAccumBlueBits, cAccumAlphaBits

32, //cDepthBits：Z（深度）缓冲区的深度

0, //cStencilBits：模板缓冲区的深度

0, //cAuxBuffers：轴向缓冲区的数量（一般1.0版本不支持）

PFD_MAIN_PLANE, //iLayerType：忽略，为了一致性而包含的

0, //bReserved：表层和底层平面的数量

0,0,0 //dwLayerMask, dwVisibleMask, dwDamageMask

};

 

这个类中的大部分成员变量我们并不关心，最重要的是第三个参数dwFlags，其中指定的PFD_SUPPORT_OPENGL使得我们可以在这个窗口中使用OpenGL函数。

而指定的PFD_DOUBLEBUFFER则使得我们可以使用OpenGL中的双缓存机制（这个机制在制作动画时非常重要）。但奇怪的是当我选择了这个标志位时，生成的窗口没有图像（一片空白），而将这个标志位注释掉，就能显示我所绘制的图了。非常诡异，我也不明白为什么。。。

 

第二步是将这个像素格式选为当前DC的使用像素格式：

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;

}

 

这段代码首先调用了ChoosePixelFormat函数来寻找OpenGL所支持的像素格式中，最接近所设置的像素格式，如果没有找到，就调用DescribePixelFormat函数来选择索引值为1的像素格式来填充设置的像素格式。这些操作完成后，保证了所设置的像素格式是OpenGL所支持的。

最后就可以调用SetPixelFormat函数来为指定当前DC的像素格式。

 

注：代码中的this->m_GLPixelIndex是我们自己添加的View类的protected型的成员变量，类型为int，用于保存所设置的像素格式在OpenGL所支持的像素格式列表中的索引值。

 

 

3. 设置像素格式完成后，就可以创建RC了。这里面要用到两个GDI库中的函数 wglCreateContext 和 wglMakeCurrent。

 

首先创建RC：

this->m_hGLContext = wglCreateContext(hDC);

然后选择新创建的RC成为当前DC对应的RC

wglMakeCurrent(hDC, this->m_hGLContext);

 

注：代码中的this->m_hGLContext是我们自己添加的View类的protected型的成员变量，类型为HGLRC，用于保存当前RC的句柄。

 

这样，RC就创建成功了。

 

 

 

RC创建成功后，我们就可以在View窗口中执行绘图操作了。其中，视窗、投影方式等设置放在OnSize函数中，而绘制操作则放在OnPaint函数中。

 

这里需要注意的是，MFC中没有提供类似GLUT中glutIdleFunc()的函数，而OnPaint函数只会在窗口创建或者窗口需要重绘的时候才会被调用。因此OnPaint函数中的绘图操作一般都是静态的，如果想绘制动画，则需要程序员自己写定时函数来控制窗口的重绘。

 

 

 

最后列一下参考的资料：

 

如果想快速实现在MFC添加OpenGL窗口的功能，参考：基于MFC的OpenGL绘图

 

如果想比较详细地了解其中的原理，参考：OpenGL在MFC下的编程原理 和 OpenGL与MFC编程思想（后一篇还提供了解决重绘时屏幕闪烁问题的方法）

 

如果想了解其中用到的函数，参考：OpenGL RC与像素格式