OpenGL中的glPushMatrix和glPopMatrix

OpenGL是一个用来渲染2D和3D图形的开放式平台，它能让开发人员使用各种编程语言来创建令人惊叹的视觉体验。在OpenGL中，glPushMatrix和glPopMatrix是两个非常重要的方法，它们用于在OpenGL渲染过程中对矩阵进行堆栈操作。

一、glPushMatrix和glPopMatrix是什么？

glPushMatrix和glPopMatrix可以看作是OpenGL中的堆栈操作。在OpenGL中，矩阵是一个非常重要的概念，它用于描述3D场景中物体的位置、旋转和缩放等属性。在OpenGL的渲染过程中，每次画一个物体时都需要对矩阵进行一些操作，比如平移、旋转、缩放等操作。为了方便起见，OpenGL使用了一个堆栈来保存当前的矩阵状态，并提供了两个方法glPushMatrix和glPopMatrix用于在堆栈中进行入栈和出栈操作。

二、glPushMatrix和glPopMatrix的用法

glPushMatrix方法将当前矩阵保存到堆栈中，然后将当前矩阵复制一份，并把它加到栈的顶部。这样做的好处是，我们可以在对复制出来的矩阵进行一些操作（如平移、旋转、缩放、改变颜色等），而不影响原始矩阵的状态。当我们完成对复制出来的矩阵的操作后，可以通过glPopMatrix方法将堆栈顶部的矩阵移除，并将当前矩阵状态还原为移除前的状态。

下面是一个简单的OpenGL代码示例，演示了如何使用glPushMatrix和glPopMatrix方法：

void renderScene(void) {
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 
    glPushMatrix();//入栈
    glTranslatef(-1.5f,0.0f,-6.0f);//平移
    glBegin(GL_TRIANGLES);
        glVertex3f( 0.0f, 1.0f, 0.0f);
        glVertex3f(-1.0f,-1.0f, 0.0f);
        glVertex3f( 1.0f,-1.0f, 0.0f);
    glEnd();
    glPopMatrix();//出栈
 
    glPushMatrix();//再次入栈
    glTranslatef(1.5f,0.0f,-6.0f);//平移
    glBegin(GL_QUADS);
        glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 0.0f);
        glVertex3f( 1.0f, 1.0f, 0.0f);
        glVertex3f( 1.0f,-1.0f, 0.0f);
        glVertex3f(-1.0f,-1.0f, 0.0f);
    glEnd();
    glPopMatrix();//再次出栈
 
    glutSwapBuffers();
}

这个代码示例演示了如何绘制出两个不同位置的矩形，其中第一个矩形向左移动了 1.5 个单位，而第二个矩形向右移动了 1.5 个单位。在绘制每个矩形之前，我们使用 glPushMatrix 将当前矩阵压入堆栈中，并使用 glPopMatrix 将当前矩阵从堆栈顶部弹出。

三、避免OpenGL“慢性死亡”

在OpenGL中，随着场景中的物体增多，矩阵操作的次数也会增多，这会导致OpenGL的性能下降。如果我们在绘制一个复杂的场景时不使用 glPushMatrix 和 glPopMatrix，那么在每个物体的绘制之前都会重新计算一遍矩阵，这样会浪费大量的计算资源。同时，OpenGL在每帧渲染时都会对矩阵进行压栈和出栈操作，而这些操作对于实时化的3D应用来讲是非常耗时的。

因此，为了避免OpenGL“慢性死亡”的问题，我们可以在绘制复杂的3D场景时使用 glPushMatrix 和 glPopMatrix 方法来减少对矩阵的计算。同时，我们还可以将一些经常使用的矩阵进行缓存，这样可以在渲染时避免重复计算，从而提高OpenGL的性能。

四、总结

在OpenGL中，glPushMatrix和glPopMatrix是两个非常重要的方法，它们用于在OpenGL渲染过程中对矩阵进行堆栈操作。使用这两个方法可以避免在绘制复杂的3D场景时出现性能下降的问题。在OpenGL的渲染过程中，我们应该尽量减少对矩阵的操作次数，同时还应该将一些经常使用的矩阵进行缓存。这样可以在渲染时避免重复计算，从而提高OpenGL的性能。