opengl - 这个 OpenGL Haskell 代码是如何工作的？

Question

我正在通过直接跳入 OpenGL 来学习 Haskell，但我似乎无法破译这段代码:

display :: DisplayCallback
display = do
  let color3f r g b = color $ Color3 r g (b :: GLfloat)
      vertex3f x y z = vertex $ Vertex3 x y (z :: GLfloat)

  clear [ColorBuffer]
  renderPrimitive Quads $ do
    color3f 1 0 0
    vertex3f 0 0 0
    vertex3f 0 0.2 0
    vertex3f 0.2 0.2 0
    vertex3f 0.2 0 0

    color3f 0 1 0
    vertex3f 0 0 0
    vertex3f 0 (-0.2) 0
    vertex3f 0.2 (-0.2) 0
    vertex3f 0.2 0 0

    color3f 0 0 1
    vertex3f 0 0 0
    vertex3f 0 (-0.2) 0
    vertex3f (-0.2) (-0.2) 0
    vertex3f (-0.2) 0 0

    color3f 1 0 1
    vertex3f 0 0 0
    vertex3f 0 0.2 0
    vertex3f (-0.2) 0.2 0
    vertex3f (-0.2) 0 0
  flush

到目前为止我的理解:

1. display 是一个函数。 问题:什么是 DisplayCallback？
2. do 表示计算链接，与 IO monad 有关
3. color3f 和 vertex3f 是本地函数，具有使用 let 关键字在 do 中定义的三个参数
4. 我假设 color 和 vertex 是 glColor* 和 glVertex* 的 openGL 包装函数。

现在这就是令人困惑的地方:

• Color3 和 Vertex3 似乎是某种由三个参数组成的数据结构。 问题:为什么这里需要使用数据结构？为什么API的设计者选择在这里使用它？

• color3f 函数调用 color 函数并传入单个参数 - 带有数据 r g b 的数据结构 Color3。由于某种原因，这里的数据类型只为最后一个参数指定(b::GLfloat) 问题:为什么只为最后一个参数指定数据类型，为什么呢？到底在这里指定了什么？

• 问题:为什么在调用color函数时使用美元符号color $ Color3 r g (b::GLfloat) ？

继续:

1. clear 是 opengl glClear 的包装器，并接受一个列表作为参数，在本例中仅包含单个元素 [ColorBuffer]。
2. renderPrimitive 似乎是 opengl glBegin 的包装函数，Quads 似乎是数据类型。 问题:接下来会发生什么？ $ do 表示什么？ (一系列计算？某事，某事 IO monad？)。
3. flush 是 glFlush 的包装器。

Answer 1

1. DisplayCallback是 IO () 的类型同义词。您可以使用 hoogle 进行查找，或输入 :i DisplayCallback在 ghci 中。

原因是IO ()被赋予一个特殊的名字是因为GLUT基于回调:注册函数来处理特定事件，例如显示、输入事件、调整大小事件等。有关完整列表，请参阅 docs 。显然，您不需要类型同义词，但提供它们是为了清晰和更好的沟通。

2. “我假设颜色和顶点是 glColor* 和 glVertex* 的 openGL 包装函数。”不完全是-OpenGL是更基本的 OpenGLRaw 的包装，这是 c opengl 库到 haskell 的 1:1 映射。 vertex和color比 glColor 稍微复杂一些和glVertex ，但您可能可以假设大多数用途它们是相同的。

更具体地说，vertex是 Vertex 的成员有 4 个实例的类 Vertex4 , Vertex3 ，和Vertex2 。

3. Color3定义为data Color3 a = Color3 !a !a !a 。 The exclamation indicates that the fields are strict. 。为什么这是必要的？好吧，他们可以轻松使用 (a,a,a) -> IO ()或a -> a -> a -> IO ()但是，采用颜色的函数与采用向量的函数无法区分，它们在“意识形态上”是不同的对象，即使它们由完全相同的数据表示(顶点为 data Vertex3 a = Vertex3 !a !a !a )。因此，您不希望能够将顶点传递给需要颜色的函数。此外，由于严格性，这些数据类型在理想情况下可以提供更好的性能。

4.为什么要指定类型？简而言之，是类型系统需要它。文字的类型是 Num a => a这对于需要具体类型的数据类型来说太多态了。因此，您可以使用类型注释来选择所述具体类型。

为什么只在一处需要它？编译器可以推断其他字段的类型。回顾一下数据类型声明——所有三个字段必须具有相同的类型。如果对一个字段进行了注释，则可以轻松推断出其余字段。您也可以写Color3 r (g :: GLfloat) b或Color3 (r :: GLfloat) g b或者给出函数 vertex3f类型签名。

5. $只是低优先级的函数应用，定义为 f $ a = f a; infixr $ 0 。您也可以写color (Color3 r g (b :: GLfloat))所以这纯粹是风格问题。

6. Perhaps the docs will again best explain what renderPrimitive is doing.但简短的版本是这样的:而不是在 glBegin 里面写东西。 -glEnd block ，你把它写在 renderPrimitive 里面。你不需要写glEnd因为它隐藏在 renderPrimitive 里面。所以你的代码相当于:

glBegin (GL_QUADS); 
// All the stuff inside goes here ...
glEnd ();

OpenGL为了将 c 中的异常正确地引入 haskell 宇宙，做了一些魔法，但你实际上不必担心这一点。

最后评论:如果您打算使用 haskell 进行图形处理，那么编写实际的 openGL 代码可能不是最好的主意。毕竟，如果您要使用 openGL，为什么不直接使用 c 呢？那里有无数的图形库。您应该浏览 hackage 寻找适合您的软件包。恐怕我无法推荐任何东西，因为我不熟悉可用的软件包。