OpenGL入門學習[十三]
前一段時間裏，論壇有位朋友問什麼是狀態機。按我的理解，狀態機就是一種存在於理論中的機器，它具有以下的特點：
1. 它有記憶的能力，能夠記住自己當前的狀態。
2. 它可以接收輸入，根據輸入的內容和自己的狀態，修改自己的狀態，並且可以得到輸出。
3. 當它進入某個特殊的狀態（停機狀態）的時候，它不再接收輸入，停止工作。
理論說起來很抽象，但實際上是很好理解的。
首先，從本質上講，我們現在的電腦就是典型的狀態機。可以對照理解：
1. 電腦的存儲器（內存、硬盤等等），可以記住電腦自己當前的狀態（當前安裝在電腦中的軟件、保存在電腦中的數據，其實都是二進制的值，都屬於當前的狀態）。
2. 電腦的輸入設備接收輸入（鍵盤輸入、鼠標輸入、文件輸入），根據輸入的內容和自己的狀態（主要指可以運行的程序代碼），修改自己的狀態（修改內存中的值），並且可以得到輸出（將結果顯示到屏幕）。
3. 當它進入某個特殊的狀態（關機狀態）的時候，它不再接收輸入，停止工作。
OpenGL也可以看成這樣的一種機器。讓我們先對照理解一下：
1. OpenGL可以記錄自己的狀態（比如：當前所使用的顏色、是否開啓了混合功能，等等，這些都是要記錄的）
2. OpenGL可以接收輸入（當我們調用OpenGL函數的時候，實際上可以看成OpenGL在接收我們的輸入），根據輸入的內容和自己的狀態，修改自己的狀態，並且可以得到輸出（比如我們調用glColor3f，則OpenGL接收到這個輸入後會修改自己的“當前顏色”這個狀態；我們調用glRectf，則OpenGL會輸出一個矩形）
3. OpenGL可以進入停止狀態，不再接收輸入。這個可能在我們的程序中表現得不太明顯，不過在程序退出前，OpenGL總會先停止工作的。
還是沒理解？呵呵，看來這真不是個好的開始呀，難得等了這麼久，好不容易教程有更新了，怎麼如此的難懂啊？？沒關係，實在沒理解，咱就不理解它了。接着往下看。
爲什麼我要提到“狀態機”這個枯燥的、晦澀的概念呢？其實它可以幫助我們理解一些東西。
比如我在前面的教程裏面，經常說：
可以使用glColor*函數來選擇一種顏色，以後繪製的所有物體都是這種顏色，除非再次使用glColor*函數重新設定。
可以使用glTexCoord*函數來設置一個紋理座標，以後繪製的所有物體都是採用這種紋理座標，除非再次使用glTexCoord*函數重新設置。
可以使用glBlendFunc函數來指定混合功能的源因子和目標因子，以後繪製的所有物體都是採用這個源因子和目標因子，除非再次使用glBlendFunc函數重新指定。
可以使用glLight*函數來指定光源的位置、顏色，以後繪製的所有物體都是採用這個光源的位置、顏色，除非再次使用glBlendFunc函數重新指定。
……
呵呵，很繁，是吧？“狀態機”可以簡化這個描述。
OpenGL是一個狀態機，它保持自身的狀態，除非用戶輸入一條命令讓它改變狀態。
顏色、紋理座標、源因子和目標因子、光源的各種參數，等等，這些都是狀態，所以這一句話就包含了上面敘述的所有內容。
此外，“是否啓用了光照”、“是否啓用了紋理”、“是否啓用了混合”、“是否啓用了深度測試”等等，這些也都是狀態，也符合上面的描述：OpenGL會保持狀態，除非我們調用OpenGL函數來改變它。
取得OpenGL的當前狀態
OpenGL保存了自己的狀態，我們可以通過一些函數來取得這些狀態。
首先來說一些啓用/禁用的狀態。
我們通過glEnable來啓用狀態，通過glDisable來禁用它們。例如：
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
glEnable(GL_BLEND);
glEnable(GL_CULL_FACE);
glEnable(GL_LIGHTING);
glEnable(GL_TEXTURE_2D);
可以用glIsEnabled函數來檢測這些狀態是否被開啓。例如：
glIsEnabled(GL_DEPTH_TEST);
glIsEnabled(GL_BLEND);
glIsEnabled(GL_CULL_FACE);
glIsEnabled(GL_LIGHTING);
glIsEnabled(GL_TEXTURE_2D);
如果狀態是開啓的，則glIsEnabled函數返回GL_TRUE（這是一個不爲零的常量，一般被定義爲1）；否則返回GL_FALSE（這是一個常量，其值爲零）
我們可以在程序裏面寫：
if( glIsEnabled(GL_BLEND) ) {
// 當前開啓了混合功能
} else {
// 當前沒有開啓混合功能
}
再看其它類型的狀態。
比如當前顏色，其值是四個浮點數，當前設置的直線寬度，其值是一個浮點數，當前的視口（Viewport，參見第五課），其值是四個整數。
爲了取得整數類型、浮點數類型的狀態，OpenGL提供了glGetBooleanv, glGetIntegerv, glGetFloatv, glGetDoublev這四個函數。調用函數時，指定需要得到的狀態的名稱，以及需要將狀態值存放到的位置（一個指針），則這四個函數可以把狀態值存放到指針所值位置。例如：
// 取得當前的直線寬度
GLfloat lw;
glGetFloatv(GL_LINE_WIDTH, &lw);
// 取得當前的顏色
GLfloat cc[4];
glGetFloatv(GL_CURRENT_COLOR, cc);
// 取得當前的視口
GLint viewport[4];
glGetIntegerv(GL_VIEWPORT, viewport);
說明：
1. 注意元素的個數。比如GL_LINE_WIDTH狀態只有一個值，而GL_CURRENT_COLOR有四個值。應該小心的定義變量或者數組，避免下標越界。
2. 使用四個不同的函數，同一種狀態也可以返回爲不同類型的值。比如要得到當前的顏色，一般可以返回GLfloat類型或者GLdouble類型。代碼如下：
GLfloat cc[4];
GLdouble dcc[4];
glGetFloatv(GL_CURRENT_COLOR, cc);
glGetDoublev(GL_CURRENT_COLOR, dcc);
glGetBooleanv, glGetIntegerv, glGetFloatv, glGetDoublev這四個函數可以得到OpenGL中多數的狀態，但是還有一些狀態不便用這四個函數來取得。比如光源的狀態，因爲可能有多個光源，所以不可能使用類似glGetFloatv(GL_LIGHT_POSITION, pos);這樣的方法來得到光源位置。爲了解決這個問題，OpenGL專門提供了glGetLight*系列函數，來取得光源的狀態。
類似的，還有glGetMaterial*, glGetTexParameter*等，每個函數都有自己的適用範圍。
設置OpenGL狀態
呵呵，讀者可能會有疑問。既然有getXXX這樣的函數來取得OpenGL的狀態，那麼爲什麼沒有setXXX這樣的函數來設置OpenGL狀態呢？
答案很簡單，因爲OpenGL已經提供了大量的函數來設置狀態了：glColor*, glMaterial*, glEnable, glDisable, 等等，大多數OpenGL函數都是用來設置OpenGL狀態的，因此不需要再設計一個setXXX函數來設置OpenGL狀態。
從“狀態機”的角度來看。狀態機根據輸入來修改自己的狀態，而不是由外界直接修改自己的狀態。所以不設置setXXX這樣的函數，也是很合理的。
OpenGL工作流程
教程都放到第十三課了，但是我一直沒有對“工作流程”這種東西做過說明。OpenGL是按照什麼樣的流程來進行工作的呢？下面的圖片可以簡要的說明一下：
聲明：該圖片來自www.opengl.org，該圖片是《OpenGL編程指南》一書的附圖，由於該書的舊版（第一版，1994年）已經流傳於網絡，我希望沒有觸及到版權問題。
因爲圖片中的文字是英語，這裏還翻譯一下。說明文字也夾雜在翻譯之中了。
1. Vertex data: 頂點數據。比如我們指定的顏色、紋理座標、法線向量、頂點座標等，都屬於頂點數據。
2. Pixel data: 像素數據。我們在繪製像素、指定紋理時都會用到像素數據。
3. Display list: 顯示列表。可以把調用的OpenGL函數保存起來。（參見第八課）
4. Evaluators: 求值器。這個我們在前面的課程中沒有提到，以後估計也不太會提到。利用求值器可以指定貝賽爾曲線或者貝賽爾曲面，但是實際上還是可以理解爲指定頂點、指定紋理座標、指定法線向量等。
5. Per-vertex operations and primitive assembly: 單一的頂點操作以及圖元裝配。首先對單一的頂點進行操作，比如變換（參見第五課）。然後把頂點裝配爲圖元（圖元就是OpenGL所能繪製的最簡單的圖形，比如點、線段、三角形、四邊形、多邊形等，參見第二課）
6. Pixel operations: 像素操作。例如把內存中的像素數據格式轉化爲圖形硬件所支持的數據格式。對於紋理，可以替換其中的一部分像素，這也屬於像素操作。
7. Rasterization: 光柵化。頂點數據和像素數據在這裏交匯（可以想像成：頂點和紋理，一起組合成了具有紋理的三角形），形成完整的、可以顯示的一整塊（可能是點、線段、三角形、四邊形，或者其它不規則圖形），裏面包含若干個像素。這一整塊被稱爲fragment（片段）。
8. Per-fragment operations: 片段操作。包括各種片段測試（參見第十二課）。
9. Framebuffer: 幀緩衝。這是一塊存儲空間，顯示設備從這裏讀取數據，然後顯示到屏幕。
10. Texture assembly: 紋理裝配，這裏我也沒怎麼弄清楚:(，大概是說紋理的操作和像素操作是相關的吧。
說明：圖片中實線表示正常的處理流程，虛線表示數據可以反方向讀取，比如可以用glReadPixels從幀緩衝中讀取像素數據（實際上是從幀緩衝讀取數據，經過像素操作，把顯示設備中的像素數據格式轉化爲內存中的像素數據格式，最終成爲內存中的像素數據）。
小結
本課是枯燥的理論知識。
OpenGL是一個狀態機，它維持自己的狀態，並根據用戶調用的函數來改變自己的狀態。根據狀態的不同，調用同樣的函數也可能產生不同的效果。
可以通過一些函數來獲取OpenGL當前的狀態。常用的函數有：glIsEnabled, glGetBooleanv, glGetIntegerv, glGetFloatv, glGetDoublev。
OpenGL的工作流程，輸入像素數據和頂點數據，兩種數據分別操作後，通過光柵化，得到片段，再經過片段處理，最後繪製到幀緩衝區。繪製的結果也可以逆方向傳送，最終轉化爲像素數據。
轉自http://www.cppblog.com/doing5552/archive/2009/01/08/71532.html