在本系列文章中，我将使用 C++ 创建经典街机游戏太空入侵者的克隆，仅使用几个依赖项。 在这篇文章中，我将使用 GLFW 和 GLEW 设置一个带有 OpenGL 3.3 上下文的窗口，作为这个简单克隆的唯一依赖项。

太空侵略者

Space Invaders 是一款街机游戏，于 1978 年首次发布。它是一款 2D 水平射击游戏，玩家通过在屏幕底部移动大炮来控制大炮并向一群外星人射击。 每击落一个外星人都会获得积分。 不明飞行物偶尔会在屏幕顶部移动并在被摧毁时奖励积分。 随着越来越多的外星人被击败，游戏速度加快。 外星人在接近屏幕底部时也会随机射击，如果射击击中玩家，他就会失去生命。 大炮部分受到几个掩体的保护，这些掩体被外星人或玩家的无数次爆炸逐渐摧毁。 击败所有外星人带来另一波并修复所有掩体。 如果所有掩体都被摧毁或外星人到达底部，或者玩家失去所有生命，则游戏结束。

设定目标

在开始新项目之前设定目标很重要。我的计划不是忠实地重构原始的太空侵略者游戏，而是制作只有核心元素的太空侵略者类游戏。在游戏开发中也很常见，首先使用您想要测试的核心机制创建一个粗略的原型，然后添加“抛光”。所以计划是创造一个太空入侵者的原型。在这个原型中，我希望玩家控制卡农，逐渐向卡农传播的外星波，最重要的是，能够同时为外星人和卡农射击。因此，我将忽略 UFO 和掩体，但这些很容易实现。

请注意，所有游戏都可以分解为非常基本的元素（我强烈推荐 Raph Koster 的精彩演讲）。在太空入侵者中，可以识别两个基本元素——射击，也可以看作是碰撞检测的一种形式，以及运动。大多数 AAA 游戏都涉及某种射击或碰撞检测以及移动。这些游戏的复杂性来自于混合在一起的数量元素、维度的数量、动作的复杂性以及各种游戏规则。因此，即使是开发一个简单的太空入侵者克隆体，也可以教会我们很多关于游戏和游戏开发的知识。

所以，设定好目标，让我们开始编程吧！

你好窗口

有多种创建窗口的方法。 您可以使用本机 API，例如 Cocoa、X 或 WinAPI，或者您可以使用跨平台库，例如 Qt 或 GLFW。 如果你想完全控制你的代码，你可以选择原生 API 方法，但为了避免头疼并轻松地使这个小项目跨平台，我决定使用 GLFW。 GLFW 是轻量级的，并且有一个简单的 C API。

要使用 GLFW，我们需要包含它的头文件。 除了它，我们还包括标准的 C IO 头文件，

#include 
#include 

在 GLFW 中创建窗口之前，我们需要能够获取错误事件。 GLFW 中的事件通过回调报告。 错误回调是在 GLFW 中使用函数设置的

GLFWerrorfun glfwSetErrorCallback(GLFWerrorfun cbfun)

回调应具有以下签名，

typedef void(*GLFWerrorfun)(int, const char *)

在第一个参数中它接收错误代码，在第二个参数中它接收错误描述作为 UTF-8 编码字符串。 我们创建一个简单的错误回调，将错误描述打印到 stderr。

void error_callback(int error, const char* description)
{
    fprintf(stderr, "Error: %s\n", description);
}

在我们的主函数中，我们将错误回调移交给 GLFW，以便它可以在发生错误时调用它，

glfwSetErrorCallback(error_callback);

我们现在可以开始初始化 GLFW 库了，

if(!glfwInit())
{
    return -1;
}

最后，要创建一个窗口，我们添加以下代码，

window = glfwCreateWindow(640, 480, "Space Invaders", NULL, NULL);
if(!window)
{
    glfwTerminate();
    return -1;
}
glfwMakeContextCurrent(window);

这将创建一个标题为“Space Invaders”的窗口，分辨率为 640x480，带有 OpenGL 上下文。 glfwCreateWindow 调用的最后两个参数用于为全屏模式指定监视器，以及在不同窗口之间共享上下文。 如果在创建窗口时出现任何问题，我们调用 glfwTerminate 让 GLFW 销毁其资源。 我们还需要告诉 GFLW 使后续的 OpenGL 调用应用于当前上下文。 我们通过调用 glfwMakeContextCurrent 来做到这一点。 目前我们从 GLFW 收到的 OpenGL 上下文版本是未知的。 我们需要告诉 GLFW 我们想要一个至少是 3.3 版本的上下文。 这是通过在创建窗口之前给 GLFW 适当的“提示”来完成的，

glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);
glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);
glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);
glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_FORWARD_COMPAT, GL_TRUE);

与大多数库不同，OpenGL 是一种 API 规范。 实际的 API 实现可能因不同的 GPU 和供应商、操作系统和图形驱动程序而异。 OpenGL 规范定义了许多功能，您的图形驱动程序可能不支持所有功能。 因此，OpenGL 函数需要在运行时显式声明和加载。 虽然我们可以处理我们需要的函数的加载，但通常建议使用加载库。 对于这个项目，我决定使用 GLEW，因为我以前在其他项目中使用过它。 GLEW 头文件需要在 glfw3.h 之前包含，

#include 

在使上下文成为当前上下文之后，我们初始化 GLEW，

GLenum err = glewInit();
if(err != GLEW_OK)
{
    fprintf(stderr, "Error initializing GLEW.\n");
    glfwTerminate();
    return -1;
}

在此之后，我们终于可以调用 OpenGL 函数了。 我们先查询我们得到的OpenGL版本，

int glVersion[2] = {-1, 1};
glGetIntegerv(GL_MAJOR_VERSION, &glVersion[0]);
glGetIntegerv(GL_MINOR_VERSION, &glVersion[1]);printf("Using OpenGL: %d.%d\n", glVersion[0], glVersion[1]);

游戏循环

如果我们运行到目前为止编写的代码，我们很可能什么也看不到。 窗口将被创建，程序将立即退出。 为了保持窗口打开，我们需要创建一个所谓的游戏循环。 游戏循环是处理输入、更新和绘制游戏的无限循环； 它本质上是每场比赛的核心。 游戏循环可能会变得非常复杂，但同样，我会保持简单，

glClearColor(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
while (!glfwWindowShouldClose(window))
{
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);    glfwSwapBuffers(window);    glfwPollEvents();
}

我们首先将 glClear 的缓冲区清除颜色设置为红色。 在图形编程中，缓冲区是指计算机用来保存临时图像的 RAM 的一部分。 现代 OpenGL 使用双缓冲方案； “前”缓冲区用于显示图像，而“后”缓冲区用于绘图。 然后在每次迭代时交换缓冲区——这就是在这里使用 glfwSwapBuffers 调用完成的。 此外，在每次迭代中，我们通过检查 glfwWindowShouldClose 的返回值指示 GLFW 处理任何未决事件 glfwPollEvents，并在 GLFW 被指示这样做（例如通过单击关闭按钮）时终止无限循环。 此时，如果我们想让我们的程序干净地退出，我们还需要进行以下两个调用，

glfwDestroyWindow(window);
glfwTerminate();

编译

这篇文章的完整代码可以在这里找到。 要在 Linux 下使用 g++ 编译它，请在终端上发出以下命令，

g++ -std=c++11 -o main -lglfw -lGLEW -lGL main.cpp

在 Mac OS X 上使用 Xcode 命令行工具，

g++ -std=c++11 -o main -lglfw -lglew -framework OpenGL main.cpp

请注意，稍后我们将使用一些 C++11 功能，因此我们使用 -std=c++11 进行编译。 在这两种情况下，请确保您已安装 GLFW 3。 在 Linux 上，根据您的发行版，您可以使用包管理器，例如 在 Ubuntu 上，您可以使用以下命令安装 GLFW，

sudo apt install glfw3 glew

在 Mac OS X 上，我个人更喜欢使用 Homebrew，

brew install glfw glew

不幸的是，我没有安装 Windows，但也许这篇文章可以帮助您在 Visual Studio 中设置 GLFW 项目。

应该这样做！ 如果您成功编译了程序，您应该会看到一个标题为“Space Invaders”的红色窗口，如上图所示。

结论

您可能已经从这篇文章中意识到，在 C++ 中使用 OpenGL 上下文创建一个简单的窗口并不是一件简单的任务，即使使用像 GLFW 这样的库也是如此。 请注意，我们仍然没有绘制任何东西。 设置一些简单的绘图例程也需要在现代 OpenGL 中进行一些设置。 幸运的是，我们只需要做一次，下一个游戏将重用我将在本博客系列中介绍的大量代码。