OpenGL（八） 显示列表

OpenGL在即时模式（Immediate Mode）下绘图时，程序中每条语句产生的图形对象被直接送进绘图流水线，在显示终端立即绘制出来。当需要在程序中多次绘制同一个复杂的图像对象时，这种即时模式会消耗大量的系统资源，降低程序的运行效率，为此，OpenGL提供了一种更有效组织OpenGL语句的形式——显示列表。

OpenGL使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。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。

显示列表的使用流程:建立显示列表、调用显示列表、删除显示列表

建立显示列表

分配显示列表编号

OpenGL中用正整数来区分不同的显示列表，为防止重复定义已经存在的显示列表号，使用glGenLists函数来自动分配一个没有被使用过的显示列表编号。

glGenLists函数原型：

 GLuint   glGenLists (GLsizei range);

参数range指定要分配几个显示列表。

返回值是被分配的显示列表中的最小编号，若返回0表示分配失败。

创建显示列表

创建显示列表声明了把哪些OpenGL语句装入到当前显示列表中。使用glNewList开始装入，使用glEndList结束装入。

glNewList的函数原型如下：

void   glNewList (GLuint list, GLenum mode);

第一个参数标示当前正在操作的显示列表号

第二个参数有两种取值--GL COMPILE和GL COMPILE AND EXECUTE，前者声明当前显示列表只是装入相应OpenGL语句，不执行；后者表示在装入的同时，执行一遍当前显示列表。

并不是所有的OpenGL函数都可以装入到显示列表中，一般来说，用于传递参数或具有返回数值的函数语句不能存入显示列表。

调用显示表 

调用显示列表只需要在需要调用的地方插入glCallList(id)即可，入参id表示了要调用的显示列表的编号。另外也可以使用glCallLists一次性调用一组显示列表。

删除显示表

在退出程序前要将所建立的显示表删除，释放显示列表占用的资源。

glDeleteLists(GLuint list,GLsizei range)用来删除用户建立的显示列表。

参数list表示要删除的第一个显示列表的数字编号；参数range表示从指定的第一个显示表开始要删除的连续的显示表个数。

下边是一个使用显示列表的例子，创建了两个显示列表，第一个显示列表里定义了模型视图矩阵，第二个显示列表里定义了一个矩形立方体模型，包含顶点颜色等。

调用了1次List 1，调用了3次List 2，生成了3个立体模型，运行效果：

完整代码：

#include <glut.h>
#include <Windows.h>

GLfloat angle = 0.0f; 

void CreateDisplayLists()
{
	//List 1 定义模型视图矩阵
	if(!glIsList((GLuint)1))
	{
		glNewList(1,GL_COMPILE);
		glMatrixMode(GL_PROJECTION);
		glLoadIdentity();
		gluPerspective(75,1,2,50);

		glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
		glLoadIdentity();
		gluLookAt(0,25,25,0,0,0,0,1,0);
		glEndList();
	}

	//List 2 定义实体矩形
	if(!glIsList((GLuint)2))
	{
		glNewList(2,GL_COMPILE);
		glBegin(GL_QUADS);

		//底面
		glColor3f(1,0,0);
		glVertex3f(-5,-5,-5);
		glVertex3f(5,-5,-5);
		glColor3f(0,0,1);
		glVertex3f(5,5,-5);
		glVertex3f(-5,5,-5);
		//侧面A
		glColor3f(0,0,1);
		glVertex3f(-5,-5,-5);
		glVertex3f(5,-5,-5);
		glColor3f(0,1,0);
		glVertex3f(5,-5,5);
		glVertex3f(-5,-5,5);
		//侧面B
		glColor3f(0,1,0);
		glVertex3f(5,-5,-5);
		glVertex3f(5,5,-5);
		glColor3f(0,1,1);
		glVertex3f(5,5,5);
		glVertex3f(5,-5,5);
		//侧面C
		glColor3f(1,1,0);
		glVertex3f(5,5,-5);
		glVertex3f(-5,5,-5);
		glColor3f(1,0,1);
		glVertex3f(-5,5,5);
		glVertex3f(5,5,5);
		//侧面D
		glColor3f(1,0,1);
		glVertex3f(-5,5,-5);
		glVertex3f(-5,-5,-5);
		glColor3f(0,1,0);
		glVertex3f(-5,-5,5);
		glVertex3f(-5,5,5);
		//顶面
		glColor3f(1,1,0);
		glVertex3f(-5,-5,5);
		glVertex3f(5,-5,5);
		glColor3f(0,0,1);
		glVertex3f(5,5,5);
		glVertex3f(-5,5,5);
		glEnd();
		glEndList();
	}
}

void myDisplay(void)
{
	glEnable(GL_DEPTH_TEST);   //深度缓存
	glClearColor(0.1,0.1,0.3,0);
	glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
	glCallList(1);
	glRotatef(angle,1,0,0);
	glRotatef(angle,0,1,0);
	glRotatef(angle,1,0,1);
	glCallList(2);  //绘制模型
	glTranslatef(-10,0,-10);
	glCallList(2);
	glTranslatef(20,0,20);
	glCallList(2);
	glutSwapBuffers();
}  

void myIdle(void)
{
	angle+=0.05f;
	if( angle >= 360.0f )
		angle = 0.0f;
	myDisplay();
} 

int main(int argc, char* argv[])
{
	glutInit(&argc, argv);
	glutInitDisplayMode(GLUT_RGBA | GLUT_DOUBLE);
	glutInitWindowPosition(200, 200);
	glutInitWindowSize(400, 400);
	glutCreateWindow("OpenGL");
	CreateDisplayLists();  //创建显示列表
	glutDisplayFunc(&myDisplay);
	glutIdleFunc(&myIdle);
	glutMainLoop();
	return 0;
}

显示列表的适用场合

并不是所有场合下显示列表都可以优化程序性能，这是因为调用显示列表本身时程序也会产生一些开销，若一个显示列表太小，这个开销将超过显示列表的所带来的效率提升。以下是一些非常适合使用显示列表的场景：

• 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，这可能有效地提高画位的速度。

• 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：可将定义的图案放在显示列表中。