2021-03-10

M1 MacBook OpenGL 配置

该文章写于 M1 芯片刚刚发布之时，部分内容距今已有较大变化，仅供参考。

之前说了，买了 M1 的 MacBook 后，配置环境不折腾是不行的。

这不，计算机图形学的实验就需要配置 OpenGL 的环境。而且令人感动的是呢

  • 实验指导 PPT 里只说了在 Windows 下的 Visual Studio 环境配置
  • 找到了英文原版教材，其中最新版已经弃用 OpenGL 改用 WebGL 了（WTF？）
  • 找到了旧版的英文原版教材，发现里面也只说了在 Windows 下 VS 的环境配置
  • 上网搜了一遍，从 macOS Mojave 开始，macOS 就已经弃用 OpenGL 了 ...... 虽然还在，但是每次编译都会有弃用的警告
  • 还要考虑有没有编译好的 Arm 版本的 OpenGL 相关的库

1. 需要安装的库

看了下实验的 PPT，需要安装的有 glut、glew 和 glm。搜了一下，参考这个教程发现，macOS 自带 glut 框架（虽然也是被弃用），glew 和 glm 可以通过 homebrew 安装（而且有 arm64 的版本）

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brew install glew
brew install glm

同时我也装了 glfw 和 freeglut

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brew install glfw
brew install freeglut

安装后，这些库都可以在/opt/homebrew/lib中找到，头文件都可以在/opt/homebrew/include中找到。

2. 环境变量设置

下载到实验要用的示例代码：

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///////////////////////////////////
// square.cpp
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// OpenGL program to draw a square.
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// Sumanta Guha.
///////////////////////////////////

#include <GL/glew.h>
#include <GL/freeglut.h> 

// Drawing routine.
void drawScene(void)
{
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

        glColor3f(0.0, 0.0, 0.0);

        // Draw a polygon with specified vertices.
        glBegin(GL_POLYGON);
        glVertex3f(20.0, 20.0, 0.0);
        glVertex3f(80.0, 20.0, 0.0);
        glVertex3f(80.0, 80.0, 0.0);
        glVertex3f(20.0, 80.0, 0.0);
        glEnd();

        glFlush();
}

// Initialization routine.
void setup(void)
{
        glClearColor(1.0, 1.0, 1.0, 0.0);
}

// OpenGL window reshape routine.
void resize(int w, int h)
{
        glViewport(0, 0, w, h);

        glMatrixMode(GL_PROJECTION);
        glLoadIdentity();
        glOrtho(0.0, 100.0, 0.0, 100.0, -1.0, 1.0);

        glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
        glLoadIdentity();
}

// Keyboard input processing routine.
void keyInput(unsigned char key, int x, int y)
{
        switch (key)
        {
        case 27:
                exit(0);
                break;
        default:
                break;
        }
}

// Main routine.
int main(int argc, char **argv)
{
        glutInit(&argc, argv);

        glutInitContextVersion(4, 3);
        glutInitContextProfile(GLUT_COMPATIBILITY_PROFILE);

        glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RGBA);

        glutInitWindowSize(500, 500);
        glutInitWindowPosition(100, 100);

        glutCreateWindow("square.cpp");

        glutDisplayFunc(drawScene);
        glutReshapeFunc(resize);
        glutKeyboardFunc(keyInput);

        glewExperimental = GL_TRUE;
        glewInit();

        setup();

        glutMainLoop();
}

但是因为 arm 版的 homebrew 的 include 路径不是/usr/local/include，library 路径不是/usr/local/lib，因此一打开代码，首先就是提示无法找到头文件。因此，可以通过在~/.zprofile中设置如下的环境变量：

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export C_INCLUDE_PATH="/opt/homebrew/include"
export CPLUS_INCLUDE_PATH="/opt/homebrew/include"

同时，在手动编译时，如果直接加-lglew -lglut参数，ld也是找不到这些库在哪的，因此还要在~/.zprofile中设置

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export LIBRARY_PATH="/opt/homebrew/lib"

最后，通过

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source ~/.zprofile

使改变生效。

3. 手动编译

之后，尝试通过clang++编译：

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c++ square.cpp -lglew -lglut -framwork opengl

编译成功，但是运行的时候会提示

在尝试了各种方法后，都没有解决，甚至这个问题都搜不到。猜想可能是用了 freeglut，没有用系统自带的 glut 框架。因此需要将上述代码的

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#include <GL/freeglut.h>

换成

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#include <GLUT/glut.h>

这里的 GLUT 并不在/opt/homebrew/include下，而是/Library下的 Command Line Tools 的某个目录，但是换到这个头文件后，glutInitContextVersion和glutInitContextProfile这两个函数提示找不到，因此直接将其注释掉，然后再手动编译运行：

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c++ square.cpp -lglew -framework opengl -framework glut
./a.out

Fine!

4. XCode 配置

但是直接敲命令行编译，工程量大了就很麻烦，因此可以在 XCode 里使用相似的配置建立一个项目。在新建界面选择 MacOS Command Line Tool。

新建后，首先在项目设置中添加以下框架：

然后添加/opt/homebrew/include为 Include Path

之后运行，但是会产生 SIGABRT 错误，原因是引用的 libGLEW.dylib 没有经过 codesign。

在终端输入以下内容，使用自己的 Apple ID 邮箱对 GLEW 库进行签名：

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codesign -f -s "<你自己的 Apple ID 邮箱>" /opt/homebrew/Cellar/glew/<GLEW 版本号>/lib/libGLEW<GLEW 版本号>.dylib

然后编译运行，虽然也是有一堆弃用警告，但是运行成功！

5. 总结

（凭什么非要用臃肿的 Visual Studio 呢？之前数字图像处理的实验课也是，自己手动在 Linux 下面配置 fftw3 的环境来写。只要爱折腾折腾，就没有配置不好的环境）

当然，计算机系统结构那个实验，直接发来一个 .exe 的 MIPSsim 模拟程序也是没办法。