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OpenGL显示列表

OpenGL显示列表（Display List）是由一组预先存储起来的留待以后调用的OpenGL函数语句组成的，当调用这张显示列表时就依次执行表中所列出的函数语句。前面内容所举出的例子都是瞬时给出函数命令，则OpenGL瞬时执行相应的命令，这种绘图方式叫做立即或瞬时方式（immediate mode）。本章将详细地讲述显示列表的基本概论、创建、执行、管理以及多级显示列表的应用等内容。

16.1、显示列表概论

　　16.1.1 显示列表的优势
　　OpenGL显示列表的设计能优化程序运行性能，尤其是网络性能。它被设计成命令高速缓存，而不是动态数据库缓存。也就是说，一旦建立了显示列表，就不能修改它。因为若显示列表可以被修改，则显示列表的搜索、内存管理的执行等开销会降低性能。
　　采用显示列表方式绘图一般要比瞬时方式快，尤其是显示列表方式可以大量地提高网络性能，即当通过网络发出绘图命令时，由于显示列表驻留在服务器中，因而使网络的负担减轻到最小。另外，在单用户的机器上，显示列表同样可以提高效率。因为一旦显示列表被处理成适合于图形硬件的格式，则不同的OpenGL实现对命令的优化程度也不同。例如旋转矩阵函数glRotate*()，若将它置于显示列表中，则可大大提高性能。因为旋转矩阵的计算并不简单，包含有平方、三角函数等复杂运算，而在显示列表中，它只被存储为最终的旋转矩阵，于是执行起来如同硬件执行函数glMultMatrix()一样快。一般来说，显示列表能将许多相邻的矩阵变换结合成单个的矩阵乘法，从而加快速度。

　　16.1.2 显示列表的适用场合
　　并不是只要调用显示列表就能优化程序性能。因为调用显示列表本身时程序也有一些开销，若一个显示列表太小，这个开销将超过显示列表的优越性。下面给出显示列表能最大优化的场合：
　

• 矩阵操作
  大部分矩阵操作需要OpenGL计算逆矩阵，矩阵及其逆矩阵都可以保存在显示列表中。
  
  　
• 光栅位图和图像
  程序定义的光栅数据不一定是适合硬件处理的理想格式。当编译组织一个显示列表时，OpenGL可能把数据转换成硬件能够接受的数据，这可以有效地提高画位图的速度。
  
  　
• 光、材质和光照模型
  当用一个比较复杂的光照环境绘制场景时，可以为场景中的每个物体改变材质。但是材质计算较多，因此设置材质可能比较慢。若把材质定义放在显示列表中，则每次改换材质时就不必重新计算了。因为计算结果存储在表中，因此能更快地绘制光照场景。
  
  　
• 纹理
  因为硬件的纹理格式可能与OpenGL格式不一致，若把纹理定义放在显示列表中，则在编译显示列表时就能对格式进行转换，而不是在执行中进行，这样就能大大提高效率。
  
  　
• 多边形的图案填充模式
  即可将定义的图案放在显示列表中。

16.2、创建和执行显示列表

　　16.2.1 创建显示列表
　　OpenGL提供类似于绘制图元的结构即glBegin()与glEnd()的形式创建显示列表，其相应的函数为：

　

void glNewList(GLuint list,GLenum mode);

　　说明一个显示列表的开始，其后的OpenGL函数存入显示列表中，直至调用结束表的函数（见下面）。参数list是一个正整数，它标志唯一的显示列表。参数mode的可能值有GL_COMPILE和GL_COMPILE_AND_EXECUTE。若要使后面的函数语句只存入而不执行，则用GL_COMPILE；若要使后面的函数语句存入表中且按瞬时方式执行一次，则用GL_COMPILE_AND_EXECUTE。
　

void glEndList(void);

　　标志显示列表的结束。
　　注意：并不是所有的OpenGL函数都可以在显示列表中存储且通过显示列表执行。一般来说，用于传递参数或返回数值的函数语句不能存入显示列表，因为这张表有可能在参数的作用域之外被调用；如果在定义显示列表时调用了这样的函数，则它们将按瞬时方式执行并且不保存在显示列表中，有时在调用执行显示列表函数时会产生错误。以下列出的是不能存入显示列表的OpenGL函数：
　

 glDeleteLists() glIsEnable()glFeedbackBuffer() glIsList()glFinish() glPixelStore()glGenLists() glRenderMode()glGet*() glSelectBuffer()

　　16.2.2 执行显示列表
　　在建立显示列表以后就可以调用执行显示列表的函数来执行它，并且允许在程序中多次执行同一显示列表，同时也可以与其它函数的瞬时方式混合使用。显示列表执行的函数形式如下：

　

void glCallList(GLuint list);

　　执行显示列表。参数list指定被执行的显示列表。显示列表中的函数语句按它们被存放的顺序依次执行；若list没有定义，则不会产生任何事情。下面举出一个应用显示列表的简单例子：

例16-1 显示列表例程（displist.c）

#include "glos.h"
#include <GL/gl.h>
#include <GL/glu.h>
#include <GL/glaux.h>
void myinit(void);
void drawLine(void);
void CALLBACK display(void);
void CALLBACK myReshape(GLsizei w, GLsizei h);
 GLuint listName = 1;
 void myinit (void)
{
  glNewList (listName, GL_COMPILE);
  glColor3f (1.0, 0.0, 0.0);
  glBegin (GL_TRIANGLES);
  glVertex2f (0.0, 0.0);
  glVertex2f (1.0, 0.0);
  glVertex2f (0.0, 1.0);
  glEnd ();
  glTranslatef (1.5, 0.0, 0.0);
  glEndList ();
  glShadeModel (GL_FLAT);
}
 void drawLine (void)
{
   glColor3f(1.0,1.0,0.0);
   glBegin (GL_LINES);
   glVertex2f (0.0, 0.5);
   glVertex2f (5.0, 0.5);
   glEnd ();
}
void CALLBACK display(void)
{
    GLuint i;
    glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    glColor3f (0.0, 1.0, 0.0);
    glPushMatrix();
    for (i = 0; i <5; i++)
        glCallList (listName);
    drawLine ();
    glPopMatrix();
    glFlush ();}
void CALLBACK myReshape(GLsizei w, GLsizei h)
{
    glViewport(0, 0, w, h);
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
    if (w <= h)
        gluOrtho2D (0.0, 2.0, -0.5 * (GLfloat) h/(GLfloat) w, 1.5 * (GLfloat) h/(GLfloat) w);
    else
        gluOrtho2D (0.0, 2.0 * (GLfloat) w/(GLfloat) h, -0.5, 1.5);
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);  glLoadIdentity();
}
void main(void)
{
    auxInitDisplayMode (AUX_SINGLE | AUX_RGBA);
    auxInitPosition (10, 200, 400, 50);
    auxInitWindow ("Display List");
    myinit ();
    auxReshapeFunc (myReshape);
    auxMainLoop(display);
}

　　以上程序运行结果是显示五个显示列表中定义的红色三角形，然后再绘制一条非表中的黄色线段。

　

16.3、管理显示列表
　　在上一节例子中，我们使用了一个正整数作为显示列表的索引。但是在实际应用中，一般不采用这种方式，尤其在创建多个显示列表的情况下。如果这样做，则有可能选用某个正在被占用的索引，并且覆盖这个已经存在的显示列表，对程序运行造成危害。为了避免意外删除，可以调用函数glGenList()来产生一个没有用过的显示列表，或调用glIsList()来决定是否指定的显示列表被占用。此外，在管理显示列表的过程中，还可调用函数glDeleteLists()来删除一个或一个范围内的显示列表。下面分别介绍这些函数：

GLuint glGenList(GLsizei range);

　　分配range个相邻的未被占用的显示列表索引。这个函数返回的是一个正整数索引值，它是一组连续空索引的第一个值。返回的索引都标志为空且已被占用，以后再调用这个函数时不再返回这些索引。若申请索引的指定数目不能满足或range为0则函数返回0。
　

GLboolean glIsList(GLuint list);

　询问显示列表是否已被占用的情况。若索引list已被占用，则函数返回TURE；反之，返回FAULSE。

void glDeleteLists(GLuint list,GLsizei range);

　　删除一组连续的显示列表，即从参数list所指示的显示列表开始，删除range个显示列表，并且删除后的这些索引重新有效。若删除一个没有建立的显示列表则忽略删除操作。
　　当建立一个与已经存在的显示列表索引相同的显示列表时，OpenGL将自动删除旧表。这一节举个例子来说，如果将上一节程序/***.c*/中所创建的显示列表改为以下代码：
　

 listIndex=glGenLists(1);if(listIndex!=0){ glNewList(listIndex,GL_COMPILE); ... glEndList();}

　　那么，这个程序将更加优化实用。读者自己不妨试试，同时还可用它多创建几个显示列表，或者再删除一个，看看效果怎样？

16.4、多级显示列表
　　多级显示列表的建立就是在一个显示列表中调用另一个显示列表，也就是说，在函数glNewList()与glEndList()之间调用glCallList()。多级显示列表对于构造由多个元件组成的物体十分有用，尤其是某些元件需要重复使用的情况。但为了避免无穷递归，显示列表的嵌套深度最大为64（也许更高些，这依赖于不同的OpenGL实现），当然也可调用函数glGetIntegerv()来获得这个最大嵌套深度值。
　　OpenGL在建立的显示列表中允许调用尚未建立的表，当第一个显示列表调用第二个并没 定义的表时，不会发生任何操作。另外，也允许用一个显示列表包含几个低级的显示列表来模拟建立一个可编辑的显示列表。如下一段代码：

　

glNewList(1,GL_COMPILE);glVertex3fv(v1);glEndList(); glNewList(2,GL_COMPILE);glVertex3fv(v2);glEndList(); glNewList(3,GL_COMPILE);glVertex3fv(v3);glEndList(); glNewList(4,GL_COMPILE);glBegin(GL_POLYGON);glCallList(1);glCallList(2);glCallList(3);glEnd();glEndList();

　　这样，要绘制三角形就可以调用显示列表4了，即调用glCallList(4)；要编辑顶点，只需重新建立相应的该顶点显示列表。