从头开始：创建简单的顶点着色器

# 1. 简介

## 1.1 什么是顶点着色器

顶点着色器是图形编程中的一个重要组成部分。它是一个特殊的程序，负责处理输入的顶点坐标，并对其进行变换和处理。顶点着色器接收一个个顶点作为输入，然后根据一定的算法对其进行处理，并最终输出处理后的顶点坐标。

## 1.2 顶点着色器的作用和重要性

顶点着色器的作用非常重要，它可以对顶点进行各种形式的变换和处理，例如平移、旋转、缩放以及光照计算等。通过顶点着色器，我们可以实现各种各样的效果，如动态变换的物体、环境光照、法线映射等。它是图形管线中的一个关键环节，对最终生成的图形结果具有重大影响。

## 1.3 为什么要从头开始创建顶点着色器

虽然一些图形库和引擎已经提供了一些内置的顶点着色器，可以直接使用，但是从头开始创建顶点着色器仍然非常有必要。

首先，通过从头开始创建顶点着色器，我们可以更好地理解和掌握图形编程的基本原理和过程。对于初学者来说，这是一个非常重要的学习过程。

另外，通过自己编写顶点着色器，我们可以更加灵活地控制顶点的变换和处理过程，实现更加个性化和精细化的效果。同时，对于一些特殊需求的项目，可能需要定制化的顶点着色器来满足特定的要求。

最后，了解和熟悉顶点着色器的创建过程，对于进一步学习和掌握其他更复杂的着色器（如像素着色器）也是非常有帮助的。

现在，让我们开始准备创建一个基本的顶点着色器。
## 2. 准备工作

在开始创建顶点着色器之前，我们需要进行一些准备工作。这包括安装和配置开发环境，了解基本的图形编程概念，以及选择一个合适的编程语言和库。让我们一步步来看这些准备工作。
## 3. 创建一个基本的顶点着色器

在本章中，我们将介绍如何从头开始创建一个基本的顶点着色器。我们会讨论如何设置顶点着色器的输入和输出，编写顶点着色器的主要代码，并进行调试和测试。

### 3.1 设置顶点着色器的输入和输出

在开始编写顶点着色器之前，我们首先需要确定顶点着色器的输入和输出。顶点着色器的输入通常包括顶点的位置、颜色、法线等属性。而输出则是经过计算后的属性或者位置。

以下是一个示例的顶点着色器的输入和输出定义：

// 输入顶点属性
layout (location = 0) in vec3 position;
layout (location = 1) in vec3 color;

// 输出属性
out vec3 vertexColor;

void main()
{
    // 对顶点属性进行一些计算
    gl_Position = vec4(position, 1.0);
    vertexColor = color;
}

在这个例子中，顶点的位置和颜色分别是输入的顶点属性，并使用 `layout` 关键字指定了它们在顶点着色器中的位置。`gl_Position` 是顶点着色器的内置输出变量，它表示顶点的位置信息。我们还定义了一个名称为 `vertexColor` 的输出变量，用于将顶点的颜色信息传递给片段着色器。

### 3.2 编写顶点着色器的主要代码

一旦我们确定了顶点着色器的输入和输出，我们就可以开始编写顶点着色器的主要代码了。顶点着色器的主要任务是对顶点属性进行一些计算，并将结果传递给其他着色器阶段。

以下是一个简单的顶点着色器示例，它将顶点的位置信息直接传递给输出属性，不做任何处理：

#version 330

layout (location = 0) in vec3 position;

void main()
{
    gl_Position = vec4(position, 1.0);
}

在这个示例中，我们使用了 `#version 330` 来指定所使用的GLSL版本。`vec3` 表示一个包含三个浮点数的向量。顶点的位置信息直接赋值给 `gl_Position` 变量。

### 3.3 Debug和测试顶点着色器

在编写完顶点着色器的代码后，我们需要对它进行调试和测试。一种常见的方法是在一个图形程序中使用这个顶点着色器，并观察结果是否符合预期。

以下是一个使用OpenGL和C++的示例代码，可以运行一个包含顶点着色器的简单三角形渲染程序：

#include <GL/glew.h>
#include <GLFW/glfw3.h>
#include <iostream>

void error_callback(int error, const char* description)
{
    std::cout << "Error: " << description << std::endl;
}

int main()
{
    glfwSetErrorCallback(error_callback);

    if (!glfwInit())
        return -1;

    GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(800, 600, "Vertex Shader Example", NULL, NULL);
    if (!window)
    {
        std::cout << "Failed to create GLFW window" << std::endl;
        glfwTerminate();
        return -1;
    }

    glfwMake