Это первая статья из четырёх. Полный цикл выглядит так:

  • Привет, окно

  • Привет, OpenGL

  • OpenGL расширения

  • Рисуем треугольник

Ссылки на следующие части добавлю позже — как только сам разберусь, что там происходит по мере появления материала

В мире уже есть примерно бесконечное количество туториалов формата "OpenGL Tutorial" (раз, двас).

Возникает логичный вопрос: Зачем ещё один?

Отвечаю: Чтобы наконец перевести их!

Так что я просто их решил перевести с С/С++ на PHP. А вы что подумали?
Я с английского их переводить собрался? Пфф...

Дисклеймер №1

В статях я постараюсь использовать максимально примитивный и простой процедурный код для очевидности. Минимум абстракций и лишнего "мусора", исключительно выполнение задачи.

Такой код:

  • легко читать

  • легко понять

  • легко уволиться после ревью

  • легко оформить справку в психдиспансере (или по причине кровавых слёз)

Дисклеймер №2

Изначально статьи публиковались на PHPeople, но потом решили: пусть страдают все. Поэтому теперь это ещё и на Хабре.

Исходный Код

Всё можно посмотреть и потыкать на GitHub.

Приступая к работе

Прежде чем что-то писать, неплохо бы понять, что именно мы вообще собираемся делать.

Если сильно упростить, раз уж решили работать с графикой, то наша задача состоит из двух частей:

  1. Создание и управление окном

  2. Работа с графикой внутри этого окна

Идём по порядку.

Перед тем как создать окно

Первый пункт из списка выше предполагает несколько вариантов решения:

Вариант 1.1: Использование встроенного API: WinAPI, GTK, что-нибудь ещё столь же бодрое и отрезвляющее.

Это сложно, долго, местами больно, но возможно. Выглядит такое... Хм... Своеобразно.

Скажем так: Если вам нравится страдать — отличный выбор!

При желании, могу потом как-нибудь организовать всё дело и написать кроссплатформенную работу с окнами на самом PHP с нуля. Но это уже будет тема отдельных постов с пометкой 18+ (назовём: "я просто хотел открыть окно, а стал писать ОС"). А пока...

Вариант 1.2: Более здравый путь — использовать готовые решения, которые предоставляют унифицированное API для работы с окнами.

Например, можно использовать библиотеки GLFW или SDL — обе позволяют реализовать задуманное "парой строк кода".

Так что я бы предложил не страдать и не писать работу с окнами с нуля, а воспользоваться пунктом 1.2. Т.е. взять что-то готовое. Тем более это нас никак не ограничит.

Муки выбора

Как можно понять из моих мыслей выше, относительно сбалансированный вариант между "троллейбусом из буханки хлеба" и "совсем простым способом" — это просто выбрать готовую абстракцию.

1.2.1. GLFW — легковесная библиотека, сосредоточенная исключительно на работе с окнами и заточенная под GPU-рендер, с поддержкой клавиатуры и мыши. Лёгкое, быстрое, красиво написанное (имхо, конечно же).

1.2.2. SDL — комбайн, предоставляющий ядро, содержащее и тот же функционал, что и GLFW (частично), и огромное количество дополнений сверху: Начиная со всяких мьютексов, атомиков, тредов и заканчивая графикой, и даже аудио (карл!). И как все комбайны подобного рода, делает всё не очень хорошо: То что есть работает, однако возможности каждого компонента крайне ограниченны.

1.2.3. Наверняка есть и другие библиотеки, но они или не столь популярны, либо просто не переносимы (нельзя использовать нигде, кроме тех языков под которые оно было разработано, вроде QT заточенный под C++).

Можно взять SDL, где куча вещей уже решена. И хоть там слишком много "лишнего", но заточен он в основном под 2D графику, но зато "всё и сразу".

Я уже делал когда-то демку с помощью SDL2. Не факт, что оно нормально заведётся на PHP 8.5, т.к. писалось изначально под 7.4, но как факт. Так что там есть куда расти.

В отличие от SDL, как я упоминал, есть ещё GLFW с которым я работал меньше. Но методом магического тыка (т.е. просто "потому что") решил остановиться в этот раз на нём.

Как воспользоваться этим счастьем

Опять "муки выбора", но на этот раз из вариантов установки GLFW.

Есть несколько способов:

Способ 1 — самый очевидный для PHP-разработчика. Просто поставить расширение ext-glfw.

  • Просто? Да.

  • Интересно? Нет.

Способ 2 — добираться до API через Composer пакет. Например что-то вроде composer require serafim/ffi-sdl.

  • Уже веселее.

  • Пакетов под GLFW нет пока что (только SDL).

Способ 3 — сделать всё самому.

И как бы это ни звучало "стрёмно", но это не так уж и сложно. Кажется, это самый весёлый путь.

Установка GLFW

Для установки GLFW достаточно зайти на официальный сайт и скачать:

  • *.dll для Windows x64

  • *.dylib для MacOS x64/arm64/universal

  • А для любителей Linux свой путь придётся выбрать самостоятельно, например через apt install libglfw3, который под Ubuntu 24.04 поставит версию 3.3.

В итоге, простейшая инструкция по установке в целом будет выглядеть так:

  • Качаем архив (у меня Windows, так что пользуюсь первым вариантом).

  • Далее, берём нужный бинарь из архива (например, glfw3.dll где-то там в дебрях).

  • Кладём в директорию с проектом. Можно прямо в корень.

  • Создаём рядом app.php

Получаем:

app/
 ├── app.php
 └── glfw3.dll (или libglfw.3.dylib)

Проверяем FFI

Теперь, после того как разложили всё по местам, всё что нужно — это просто подключить в PHP данный бинарь.

Мы как раз создали app.php в корне проекта.

<?php
// app.php

// Windows:
$glfw = FFI::cdef('', __DIR__ . '/glfw3.dll');
// Linux:
// $glfw = FFI::cdef('', 'libglfw.so.3');
// MacOS:
// $glfw = FFI::cdef('', __DIR__ . '/libglfw.3.dylib');

var_dump($glfw);

После запуска PHP (php app.php), если всё хорошо, то получаем результат:

object(FFI)#1 (0) {
}

Такой результат будет в том случае, если вы используете относительно стандартную сборку PHP. Ну, например, PPA для PHP от Ondřej Surý (Linux). В случае же Windows, как и для любых других встроенных расширений — достаточно раскомментировать строчку extension=ffi. В любом случае, надеюсь, включение FFI в PHP у вас не вызовет проблем.

Если не хорошо — добро пожаловать в мир настройки PHP.

Создаём окно

Наконец-то!

Для создания окна нам потребуется несколько функций этого GLFW, поэтому, просто копипастим их к себе: Например, берём тип GLFWmonitor и прямо из исходника всовывем в наш PHP код.

Да, руками. Да, прямо из заголовочных файлов C. Да, это нормально.

Список всех нужных функций и типов (структур) исключительно для проверки работоспособности следующий:

// Было:
// $glfw = FFI::cdef('', __DIR__ . '/glfw3.dll');
// Стало:
$glfw = FFI::cdef(<<<'C'
    typedef struct GLFWmonitor GLFWmonitor;
    typedef struct GLFWwindow GLFWwindow;

    int glfwInit(void);
    void glfwTerminate(void);
    GLFWwindow* glfwCreateWindow(int width, int height, const char* title, GLFWmonitor* monitor, GLFWwindow* share);
    void glfwDestroyWindow(GLFWwindow* window);
    int glfwWindowShouldClose(GLFWwindow* window);
    void glfwPollEvents(void);
    void glfwSwapBuffers(GLFWwindow* window);
    C, __DIR__ . '/glfw3.dll');

var_dump($glfw);

Если всё сделано успешно, то результат не изменится. Код успешно отработает как надо и вы получите тот же самый результат.

Форматирование кода

Можно, к слову, чуть-чуть отформатировать этот код, чтоб было удобнее с ним работать и вынести функции GLFW в "ресурсную секцию", добавив __halt_compiler(), вот так:

<?php
// app.php

$glfw = FFI::cdef(
    // Считываем данные из "resource" секции файла
    code: file_get_contents(__FILE__, offset: __COMPILER_HALT_OFFSET__), 
    lib: __DIR__ . '/glfw3.dll',
);

var_dump($glfw);

// Завершаем работу компилятора и определяем "resource" секцию
__halt_compiler();

typedef struct GLFWmonitor GLFWmonitor;
typedef struct GLFWwindow GLFWwindow;

int glfwInit(void);
void glfwTerminate(void);
GLFWwindow* glfwCreateWindow(int width, int height, const char* title, GLFWmonitor* monitor, GLFWwindow* share);
void glfwDestroyWindow(GLFWwindow* window);
int glfwWindowShouldClose(GLFWwindow* window);
void glfwPollEvents(void);
void glfwSwapBuffers(GLFWwindow* window);

В таком подходе, к слову, можно словить сразу 4 бага в PhpStorm, начиная с поломок форматирования кода по PER CS для Heredoc/Nowdoc, заканчивая проблемами с подсветкой injected lang (внедряемых языков), которые формально в PhpStorm поддерживаются (баге уже 7 лет), но не работают. Но не буду ныть тут по этому поводу...

Сам процесс создания окна состоит из 3х пунктов:

  1. Инициализация библиотеки

  2. Создание окна

  3. Создание обработчика событий окна

Инициализация (1) совсем простая, требуется вызвать glfwInit():

$glfw = FFI::cdef(...);

// Метод (функция) glfwInit() возвращает:
// - 0 всё плохо (константа GLFW_FALSE)
// - 1 можно делать вид, что всё под контролем (константа GLFW_TRUE)
if (!$glfw->glfwInit()) {
    exit(-1); // Можно добавить исключение "по вкусу"
}

// ...

Создание самого окна (2) тоже не отличается оригинальностью:

// ...инициализация...

// Функция для создания окна glfwCreateWindow() вернёт или:
// - Объект окна (указатель на структуру)
// - NULL в случае ошибки. Не судьба.
$window = $glfw->glfwCreateWindow(640, 480, 'Hello World', null, null);

if (!$window) {
    $glfw->glfwTerminate();
    exit(-1);
}

// ...

А для обработки событий (3) требуется создать цикл:

// ...создание окна...

// Бесконечный цикл, пока окно не закрыто
while (!$glfw->glfwWindowShouldClose($window)) {
    // Переключает передний и задний буферы вывода.
    //
    // Так как мы не пишем ничего в буфер, то он будет пустым.
    // Если закомментировать, то окно должно стать белым
    // (*но не факт, это зависит от драйверов/ОС)
    $glfw->glfwSwapBuffers($window);

    // Обрабатываем (поллим, т.е. получаем) события
    // окна (в т.ч. мышь и клавиатуру)
    $glfw->glfwPollEvents();
}

// Завершаем работу
$glfw->glfwTerminate();

К слову, можно сравнить этот код с оригинальным кодом на ANSI C из документации GLFW. Кажется, код на PHP вообще ничем почти не отличается от кода на C, а все говорят что PHP — не подходящий для этого язык... Врут поди!

Итоги

Мы с вами проделали с целый путь:

  • создали окно

  • не написали ни строчки C

  • слегка удивились, что это работает

И хоть не писали всё с нуля, а просто воспользовались готовым кроссплатформенным API, но почти повторили возможности расширения GLFW без самого расширения и это оказалось не так уж и сложно.

А дальше начинается самое интересное: Будем пытаться засунуть в это окно OpenGL

Полные исходники всего этого непотребства, что мы проделали, доступны на GitHub.