C/C++编程分享：C++ 实现太阳系行星项目系统
项目使用C++和OpenGL GLUT技术实现了一个简单的太阳系行星系统，涉及三维图形技术、OpenGL的光照模型、以及键盘事件处理。项目基于对行星轨道、自转和公转的简化假设，设计了行星类和太阳系类，分别负责绘制和更新显示。通过双缓冲技术优化了图形渲染性能，确保了实时交互和高效的图形处理。项目框架清晰，涵盖了从初始化到运行效果的完整流程。
项目简介：基于C++语言开发的OpenGL GLUT框架构建了一个简单的太阳系行星系统。该系统涉及OpenGL 3D图形渲染所需的基础数学知识，包括OpenGL 3D坐标系的实现以及OpenGL光照模型的实现。通过实现键盘事件处理功能，系统能够动态展示行星的运动轨迹。
OpenGL 拥有多种渲染函数，旨在独立于任何窗口系统或操作系统的设计目标。因此，它本身并不包含创建窗口界面或通过键盘、鼠标获取时间信息的功能，更无法实现基本的显示窗口功能。这表明，单纯依靠 OpenGL 完成一个完整的图形程序是完全不可能的。此外，大多数应用程序都需要与用户进行交互以响应键盘、鼠标等操作。而 OpenGL 提供了通过 glut 简化实现人机交互的便利接口。
GLUT 其实是 OpenGL Utility Toolkit 的全称，它专注于处理 OpenGL 程序，为开发者提供了一系列工具和函数。通过仅仅依赖 GLUT 的 API，开发者可以轻松地在跨平台的环境中创建应用程序窗口，并有效响应鼠标键盘事件等基本交互操作，而无需深入处理底层操作系统 GUI 的实现细节。
整个天体系统中，它们都是一颗星球(Star)。区分恒星与行星的关键在于它们是否具有中心天体。其次，对于其他星球而言，它们通常具有表面材质，并且不同的表面材质会表现出是否发光的特性，从而形成了我们建立的基本的分类框架。因此，我们将星球划分为：能够自转且公转的恒星(Star)，表面材质特殊且具有自发光特性的行星(Planet)，以及能够发光的特殊行星(LightPlanet)。
一、编程模型假设：
星球的运行轨道为圆形；
自转速度保持相同；
每次刷新绘制的时候假设时间经过了一天。
二、整体思路：
初始化星球对象;
初始化 OpenGL 引擎, 实现 onDraw 和 onUpdate;
星球应自行处理自身属性、环绕关系、图形变换绘制，进而要求设计其类时，提供绘制draw()方法。
星球类同样需要自己管理自转与公转的显示效果更新，因此在设计星球类时，应该提供一个名为update()的方法来处理这些更新。
在 onDraw() 中应调 用星球的 draw() 方法;
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在 onUpdate() 中调用星球的 update() 方法;
在 onKeyboard() 键盘调整整个太阳系的显示.
三、 每个星球而言，都具有如下的属性：
颜色 color
公转半径 radius
自转速度 selfSpeed
公转速度 speed
距离太阳中心的距离 distance
绕行的星球 parentStar
当前的自转的角度 alphaSelf
当前的公转角度 alpha
因此有如下的类：
在太阳系中，太阳系显然由各行星组成，这使得它成为一个复杂的系统。此外，太阳系中行星运动后的视图刷新应由太阳系自身完成。据此，太阳系成员变量应包含行星变量，而成员函数则负责处理太阳系内的视图刷新及键盘响应等事件。因此，我们可以构建 SolarSystem 类：
\text{class SolarSystem} \{
\quad \text{private:} \\
\quad \quad \text{std::vector
\quad \text{public:} \
\quad \quad \text{void updateView();} \
\quad \quad \text{void handleKeyboardInput();} \
\quad \text{private:} \
\quad \quad \text{void processEvent(std::event& e);} \
\text{}; \
 程序的基本框架：main.cpp  运行的效果如下图所示：  ## 提示 单缓冲是指将所有的绘图指令依次在窗口上执行，其操作方式即为直接在窗口上进行绘图，其效率相对较低。当电脑处理性能不足时，使用单缓冲可能导致屏幕出现闪烁现象。 双缓冲机制将绘图指令在一个单个缓冲区中完成，这一过程非常高效。在绘图指令完成之后，系统立即通过交换指令将生成的图形显示在屏幕上，从而有效避免了绘图过程的不完整性，整体效率非常高。 双缓冲技术主要包含前台缓冲和后台缓冲两个部分。其中，前台缓冲对应用户界面所见的屏幕区域，而后台缓冲则用于存储在内存中，不会直接影响用户操作。在双缓冲机制下，所有的绘图操作都会在后台执行，只有当绘图操作完成后，才会将结果复制并显示在屏幕上。 通过将绘制流程实时同步至显卡，当任务变得复杂时，IO操作也会随之增加，从而导致性能下降。相比之下，双缓冲机制仅在交换缓冲区时，将绘制完成后的内容直接传递给显卡进行渲染，这使得IO操作的频率显著降低。