基於Qt的軌跡還原之二：用QGLWidget實現功能

上節講到六種選擇，最終確定了QGLWidget，理由如下：

在Qt裏直接寫OpenGL基於官方glut的原始語法行不通，也沒有必要，因爲Qt5.0之後對OpenGL作了很好的支持，並且形成了自己的規則，成爲Qt內部的一分子。所以拋棄OpenGL（glut）的想法。但值得注意的是：OpenGL渲染的原理是不變的，要想出色完成3D繪圖，必須首先自學OpenGL的原理和基本寫法。

QOpenGLwidget是Qt5.4之後出現的支持OpenGL的新類。雖然它有優點，比如它通過避免創建獨立的本機窗口避免一些潛在風險，但是實現功能變化不大，基本繼承了QGLWidget。它的缺點在於，可用的開發文檔較少，很多coder在使用過程中也經常出現這樣或那樣的問題，由於寫法有很多改動，所以基本處在初期探索階段。基於以上考慮，我們最終拋棄了這種想法。

Qwt3dplot事實上是一個非常強大的基於Qt開發的開源3D圖形庫，儘管它有很長時間沒有更新了，但是已經足夠完美。然而，它的強大主要體現在渲染數學立體圖形和曲面，對於散點支持較少，我沒有發現足夠可用的API接口，而且基於開源庫實現項目的難點在於需要花大量時間閱讀開發文檔，而且自己發揮空間不大，後期如果要大幅修改，也會感到力不從心，往往找不到對應的功能實現。

最後兩個是非常專業的3D圖形軟件，一般用來開發機械製圖等大型軟件。正因爲他們的龐雜，所以在沒有指導的情況下很難下手，學習困難較多。而且放在我們項目中，不免讓人生出“殺雞焉用牛刀”的感慨。


最終確定了使用QGLWidget來實現可交互的基於散點繪製三維曲線的想法。


雖然GL前加了一個Q字，讓人感覺QGLWidget就是一個簡單的Qt類，照着幫助文檔裏的類說明寫寫方法就可以了，然而事實卻遠沒有這麼簡單。Qt文檔裏只是介紹了類成員函數的聲明，而成員函數的實現則完全由開發者自行發揮，事實上要求開發者首先是一個精通OpenGL的人。因此，不可避免地，我們需要學習OpenGL的基礎理論知識和基本方法。項目中需要熟練掌握的是“頂點處理管線”和“着色模型”。

關於學習OpenGL，推薦下面的網站

OpenGL原理學習

在學習了OpenGL的基礎理論並加以練習後，剩下的工作變得簡單。
我們可以派生QGLWidget類，QGLWidget提供三個方便的虛函數，我們可以在子類中重寫他們，來完成一些典型的OpenGL任務：
1、paintGL()函數：繪製OpenGL圖像，當窗口需要被刷新時候被調用
2、resizeGL()函數，建立OpenGL的視圖窗口等一系列，當窗口大小改變時候被調用，（當然第一次顯示時候也會被調用，因爲所有新創建的窗口都自動得到一個改變的大小的事件）
3、initializeGL()建立OpenGL繪圖的上下文環境，聲明播放列表等等，在第一次調用resizeGL()或者paintGL()調用前調用。
4、如果除了paintGL()外還需要一個繪圖的觸發器，（典型的方法是使用定時器來繪圖），我們可以調用updateGL()函數，在updateGL()會調用glDraw()來刷新窗口。


一個典型的QGLWidget子類實現框架如下：

class MyGLDrawer : public QGLWidget
{
    Q_OBJECT        // must include this if you use Qt signals/slots
public:
    MyGLDrawer(QWidget *parent)
        : QGLWidget(parent) {}
protected:
    void initializeGL()
    {
        // Set up the rendering context, define display lists etc.:
        glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
        glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    }
    void resizeGL(int w, int h)
    {
        // setup viewport, projection etc.:
        glViewport(0, 0, (GLint)w, (GLint)h);
        ...
        glFrustum(...);
    }
    void paintGL()
    {
        // draw the scene:
        glRotatef(...);
        glMaterialfv(...);
        glBegin(GL_QUADS);
        glVertex3f(...);
        glVertex3f(...);
        glEnd();
    }
};