C++ 现代OpenGL立方体旋转未按预期工作

我试图绕一个轴旋转一个立方体，但它的行为肯定不正确。我假设问题在于我的矩阵旋转代码，因为其他一切似乎都在工作。我可以沿x、y或z轴以及比例正确平移模型。我的相机视图矩阵和投影矩阵也按预期工作。如果删除视图矩阵和/或投影矩阵实现，问题仍然存在

如果您想查看我得到的结果，它的输出与此stackoverflow帖子上显示的gif完全相同： 立方体在旋转时似乎在自身上折叠，然后在完全旋转后恢复正常，并且似乎在大约20度的时间内旋转良好，直到再次在自身上折叠并重复。我的问题与链接到文章中的问题相同，但我的矩阵类不同，因此我的问题虽然相同，但似乎有不同的解决方案

这是我的剥离矩阵声明，可能有相关的运算符

数学

typedef struct matrix4x4
{
    //Elements stored in ROW MAJOR ORDER
    GLfloat matrix[16];

    void translate(Vector3f translation);
    void rotateX(GLfloat angle);
    void rotateY(GLfloat angle);
    void rotateZ(GLfloat angle);
    void rotate(Vector3f angles);
    void scale(Vector3f scales);
    void scale(GLfloat scale);

    inline matrix4x4& operator*=(const matrix4x4& rhs)
    {
        this->matrix[0] = this->matrix[0] * rhs.matrix[0] + this->matrix[1] * rhs.matrix[4] + this->matrix[2] * rhs.matrix[8] + this->matrix[3] * rhs.matrix[12];
        this->matrix[1] = this->matrix[0] * rhs.matrix[1] + this->matrix[1] * rhs.matrix[5] + this->matrix[2] * rhs.matrix[9] + this->matrix[3] * rhs.matrix[13];
        this->matrix[2] = this->matrix[0] * rhs.matrix[2] + this->matrix[1] * rhs.matrix[6] + this->matrix[2] * rhs.matrix[10] + this->matrix[3] * rhs.matrix[14];
        this->matrix[3] = this->matrix[0] * rhs.matrix[3] + this->matrix[1] * rhs.matrix[7] + this->matrix[2] * rhs.matrix[11] + this->matrix[3] * rhs.matrix[15];

        this->matrix[4] = this->matrix[4] * rhs.matrix[0] + this->matrix[5] * rhs.matrix[4] + this->matrix[6] * rhs.matrix[8] + this->matrix[7] * rhs.matrix[12];
        this->matrix[5] = this->matrix[4] * rhs.matrix[1] + this->matrix[5] * rhs.matrix[5] + this->matrix[6] * rhs.matrix[9] + this->matrix[7] * rhs.matrix[13];
        this->matrix[6] = this->matrix[4] * rhs.matrix[2] + this->matrix[5] * rhs.matrix[6] + this->matrix[6] * rhs.matrix[10] + this->matrix[7] * rhs.matrix[14];
        this->matrix[7] = this->matrix[4] * rhs.matrix[3] + this->matrix[5] * rhs.matrix[7] + this->matrix[6] * rhs.matrix[11] + this->matrix[7] * rhs.matrix[15];

        this->matrix[8] = this->matrix[8] * rhs.matrix[0] + this->matrix[9] * rhs.matrix[4] + this->matrix[10] * rhs.matrix[8] + this->matrix[11] * rhs.matrix[12];
        this->matrix[9] = this->matrix[8] * rhs.matrix[1] + this->matrix[9] * rhs.matrix[5] + this->matrix[10] * rhs.matrix[9] + this->matrix[11] * rhs.matrix[13];
        this->matrix[10] = this->matrix[8] * rhs.matrix[2] + this->matrix[9] * rhs.matrix[6] + this->matrix[10] * rhs.matrix[10] + this->matrix[11] * rhs.matrix[14];
        this->matrix[11] = this->matrix[8] * rhs.matrix[3] + this->matrix[9] * rhs.matrix[7] + this->matrix[10] * rhs.matrix[11] + this->matrix[11] * rhs.matrix[15];

        this->matrix[12] = this->matrix[12] * rhs.matrix[0] + this->matrix[13] * rhs.matrix[4] + this->matrix[14] * rhs.matrix[8] + this->matrix[15] * rhs.matrix[12];
        this->matrix[13] = this->matrix[12] * rhs.matrix[1] + this->matrix[13] * rhs.matrix[5] + this->matrix[14] * rhs.matrix[9] + this->matrix[15] * rhs.matrix[13];
        this->matrix[14] = this->matrix[12] * rhs.matrix[2] + this->matrix[13] * rhs.matrix[6] + this->matrix[14] * rhs.matrix[10] + this->matrix[15] * rhs.matrix[14];
        this->matrix[15] = this->matrix[12] * rhs.matrix[3] + this->matrix[13] * rhs.matrix[7] + this->matrix[14] * rhs.matrix[11] + this->matrix[15] * rhs.matrix[15];
        return *this;
    }

}matrix4x4;

matrix4x4 createTransformationMatrix(Vector3f translation, Vector3f rotation, Vector3f scale);
matrix4x4 createPerspectiveProjectionMatrix(GLfloat width, GLfloat height, GLfloat fov, GLfloat nearPlane, GLfloat farPlane);
matrix4x4 createViewMatrix(Vector3f cameraPosition, GLfloat cameraPitch, GLfloat cameraYaw, GLfloat cameraRoll);

它是相关的实现 math.cpp

我的渲染方法

void Renderer::render(Entity entity, Shader* shader)
{
    ...

    RawModel* rawModel = texturedModel->getRawModel();

    glBindVertexArray(rawModel->getVaoID());
    ...

    matrix4x4 transformationMatrix = createTransformationMatrix(entity.getPosition(), entity.getRotation(), entity.getScale());
    shader->loadTransformationMatrix(transformationMatrix);

    ...

    glDrawElements(GL_TRIANGLES, rawModel->getVertexCount(), GL_UNSIGNED_INT, 0);
    ...
}

最后是我的主要作品中的相关部分。立方体定义等等

//This is a simple cube
    std::vector<GLfloat> vertices = 
    {
        -0.5f,0.5f,-0.5f,
        -0.5f,-0.5f,-0.5f,
        0.5f,-0.5f,-0.5f,
        0.5f,0.5f,-0.5f,

        -0.5f,0.5f,0.5f,
        -0.5f,-0.5f,0.5f,
        0.5f,-0.5f,0.5f,
        0.5f,0.5f,0.5f,

        0.5f,0.5f,-0.5f,
        0.5f,-0.5f,-0.5f,
        0.5f,-0.5f,0.5f,
        0.5f,0.5f,0.5f,

        -0.5f,0.5f,-0.5f,
        -0.5f,-0.5f,-0.5f,
        -0.5f,-0.5f,0.5f,
        -0.5f,0.5f,0.5f,

        -0.5f,0.5f,0.5f,
        -0.5f,0.5f,-0.5f,
        0.5f,0.5f,-0.5f,
        0.5f,0.5f,0.5f,

        -0.5f,-0.5f,0.5f,
        -0.5f,-0.5f,-0.5f,
        0.5f,-0.5f,-0.5f,
        0.5f,-0.5f,0.5f
    };
    std::vector<GLfloat> textureCoords =
    {
        ...
    };
    std::vector<GLuint> indices = 
    {
        0,1,3,
        3,1,2,
        4,5,7,
        7,5,6,
        8,9,11,
        11,9,10,
        12,13,15,
        15,13,14,
        16,17,19,
        19,17,18,
        20,21,23,
        23,21,22
    };

    //parameters are (model, pos, rotation, scale)
    Entity entity = Entity(&texturedModel, Vector3f(0.0f, 0.0f, -2.0f), Vector3f(0.0f, 0.0f, 0.0f), 1.0f);

    //SHADER STUFF
    Shader textureShader = Shader("uniformVarTextureShader");
    textureShader.loadProjectionMatrix(display.getProjectionMatrix());

    Camera cam;

    //draw in wireframe mode
    glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE);
    //glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_FILL);

    while (display.checkForClose() == 0)
    {
        glfwPollEvents();

        //TO DO: update logic here
        //entity.varyPosition(+0.005f, 0.0f, -0.002f); //this works, as does scaling and camera movement
        //entity.varyRotation(0.25f, 0.18f, 0.0f);
        entity.setYRotation(entity.getYRotation() + 0.25f); //any sort of rotation operation ends up with the strange behaivor

        //rendering commands here
        display.prepare();

        textureShader.bind();
        textureShader.loadViewMatrix(cam);
        display.render(entity, &textureShader);
        textureShader.stop();

        display.swapBuffers();
    }

//这是一个简单的多维数据集
标准：：向量顶点=
{
-0.5f，0.5f，-0.5f，
-0.5f，-0.5f，-0.5f，
0.5f，-0.5f，-0.5f，
0.5f，0.5f，-0.5f，
-0.5f，0.5f，0.5f，
-0.5f，-0.5f，0.5f，
0.5f，-0.5f，0.5f，
0.5f，0.5f，0.5f，
0.5f，0.5f，-0.5f，
0.5f，-0.5f，-0.5f，
0.5f，-0.5f，0.5f，
0.5f，0.5f，0.5f，
-0.5f，0.5f，-0.5f，
-0.5f，-0.5f，-0.5f，
-0.5f，-0.5f，0.5f，
-0.5f，0.5f，0.5f，
-0.5f，0.5f，0.5f，
-0.5f，0.5f，-0.5f，
0.5f，0.5f，-0.5f，
0.5f，0.5f，0.5f，
-0.5f，-0.5f，0.5f，
-0.5f，-0.5f，-0.5f，
0.5f，-0.5f，-0.5f，
0.5f，-0.5f，0.5f
};
向量纹理词=
{
...
};
标准：：向量索引=
{
0,1,3,
3,1,2,
4,5,7,
7,5,6,
8,9,11,
11,9,10,
12,13,15,
15,13,14,
16,17,19,
19,17,18,
20,21,23,
23,21,22
};
//参数包括（型号、位置、旋转、比例）
实体实体=实体（&TextureModel，Vector3f（0.0f，0.0f，-2.0f），Vector3f（0.0f，0.0f，0.0f），1.0f）；
//着色材料
着色器textureShader=着色器（“uniformVarTextureShader”）；
loadProjectionMatrix（display.getProjectionMatrix（））；
摄像机；
//以线框模式绘制
glPolygonMode（GLU前、后、GLU线）；
//glPolygonMode（GLU前、后、GLU填充）；
while（display.checkForClose（）==0）
{
glfwPollEvents（）；
//要做的事情：在这里更新逻辑
//entity.varyPosition（+0.005f，0.0f，-0.002f）；//这与缩放和相机移动一样有效
//实体变量（0.25f、0.18f、0.0f）；
entity.setyrotion（entity.getyrotion（）+0.25f）；//任何类型的旋转操作都会以奇怪的行为结束
//此处呈现命令
display.prepare（）；
textureShader.bind（）；
textureShader.loadViewMatrix（cam）；
display.render（实体和纹理标头）；
textureShader.stop（）；
display.swapBuffers（）；
}

因此，回顾一下；我在平移、缩放、“相机移动”和投影矩阵方面没有任何问题。然而，每当我尝试旋转时，我都会得到与上面链接的文章完全相同的行为

最后提示：我启用了深度测试并清除了每帧的深度缓冲区。我还将GL_TRUE传递给glUniformMatrix4fv，以转置我提供的任何矩阵数据。我已经检查了每件制服的位置，它们都正确通过；分别为0、1和2。第一

---

我被难倒了，任何帮助都将不胜感激。如果需要的话，我可以发布更多的代码，但我很确定这涵盖了问题最可能存在的全部内容。再次感谢

主要问题是矩阵多应用操作。 因为你操纵了矩阵（你从矩阵中读取并写入矩阵），所以在你阅读它之前，有些元素已经被操纵了

e、 g.在第一行

中，该->矩阵[0]

被写入

this->matrix[0] = this->matrix[0] * rhs.matrix[0] + this->matrix[1] * rhs.matrix[4] + this->matrix[2] * rhs.matrix[8] + this->matrix[3] * rhs.matrix[12];

在第二行

中，再次读取该->矩阵[0]

：

this->matrix[1] = this->matrix[0] * rhs.matrix[1] + this->matrix[1] * rhs.matrix[5] + this->matrix[2] * rhs.matrix[9] + this->matrix[3] * rhs.matrix[13];

将矩阵数组复制到局部变量，以解决此问题：

matrix4x4& operator*=(const matrix4x4& rhs)
{
    matrix4x4 act( this->matrix );

    this->matrix[0] = act.matrix[0] * rhs.matrix[0] + act.matrix[1] * rhs.matrix[4] + act.matrix[2] * rhs.matrix[8] + act.matrix[3] * rhs.matrix[12];
    this->matrix[1] = act.matrix[0] * rhs.matrix[1] + act.matrix[1] * rhs.matrix[5] + act.matrix[2] * rhs.matrix[9] + act.matrix[3] * rhs.matrix[13];

    ....

    return *this;
}

---

顺便说一下，由于从右侧将向量乘以矩阵，因此在着色器中

gl_Position = projectionMatrix * viewMatrix * transformationMatrix * vec4(position.x, position.y, position.z, 1.0);

矩阵必须按列主顺序初始化：

mat4 m44 = mat4(
    vec4( Xx, Xy, Xz, 0.0),
    vec4( Yx, Xy, Yz, 0.0),
    vec4( Zx  Zy  Zz, 0.0),
    vec4( Tx, Ty, Tz, 1.0) );

注意，矩阵是按行主顺序初始化的，例如

matrix4x4:：translate

：

GLfloat transformElements[16] =
{
    1.0f, 0.0f, 0.0f, translation.x,
    0.0f, 1.0f, 0.0f, translation.y,
    0.0f, 0.0f, 1.0f, translation.z,
    0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f
};

因此，当您将矩阵设置为统一矩阵时，必须对其进行转置：

---

把它编辑成一个字母。建议使用一个已知的好库，如matrix-slinging。向下编辑，我觉得我应该留在投影矩阵构造中，以防问题与此有关，以及我的translate和scale方法，以表明我在那里尝试的工作确实有效。我不想使用GLM或其他库，因为我希望能够跨多个平台移植此代码，包括一些使用自己的图形系统的平台。如果不移植所有OpenGL，GLM就不能在这些情况下使用。我更喜欢使用“滚动自己的”矩阵处理类，以防止跨平台为同一项目使用多个截然不同的代码库。到目前为止，我能够避开大多数外部库，并希望将数量保持在绝对最小。我不敢相信我忽略了这一点。我想，当你匆忙行事时就会发生这种情况。非常感谢。我确实已经通过了glUniformMatrix4fv的GL_TRUE，正如我在文章底部所指出的那样。再次感谢您的快速回复，这确实是我的问题

mat4 m44 = mat4(
    vec4( Xx, Xy, Xz, 0.0),
    vec4( Yx, Xy, Yz, 0.0),
    vec4( Zx  Zy  Zz, 0.0),
    vec4( Tx, Ty, Tz, 1.0) );

GLfloat transformElements[16] =
{
    1.0f, 0.0f, 0.0f, translation.x,
    0.0f, 1.0f, 0.0f, translation.y,
    0.0f, 0.0f, 1.0f, translation.z,
    0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f
};

glUniformMatrix4fv( ..., ..., GL_TRUE, ... );