【3】单着色器文件读取

kkkkkkkkkkaZZL2023-09-11 4:01

Basic.shader文件，可以发现顶点着色器和片段着色器是写在一个文件里的，这里我们将他们读取出来，而不是上一篇使用string的方式。

c 复制代码 
        
#shader vertex
#version 330 core
        
layout(location = 0) in vec4 position;
        
void main()
{
    gl_Position  = position;
};
 

#shader fragment
#version 330 core
        
layout(location = 0) out vec4 color;
        
void main()
{
    color = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
};

主要代码：

cpp 复制代码 
//返回的结构体，一个vertex字符串，一个fragment字符串
struct ShaderProgramSource
{
    std::string VertexSource;
    std::string FragmentSource;
};

static ShaderProgramSource ParseShader(const std::string& filepath) {
    std::ifstream stream(filepath);

    /*您提出了一个好问题。从语法角度来分析一下,enum class 为什么被称为"带作用域的枚举类型":

- 普通的 enum 定义是:

  enum EnumName {
   value1, 
   value2
  }

- 枚举值不加作用域,可以直接使用值名

- 而 enum class 定义是:

  enum class EnumName {
   value1,
   value2
  } 

- 这里使用了class关键字

- 根据C++标准,class关键字会为枚举类型生成一个新的作用域

- 枚举值名会放在这个新的作用域中

- 所以要使用枚举值名,需要加上作用域操作符::

 如EnumName::value1

- 这样就隔离开其他作用域中的可能重复名称

- 并防止枚举值名与其他名称冲突

所以,从enum class语法中class关键字产生的作用域来看:

- 它为枚举类型值名生成了一个独立的命名空间

- 这就产生了"带作用域"的语义

希望这个分析可以帮您理解enum class的语法机制!*/
    enum class ShaderType { /* 带作用域的枚举类型，不是类*/
        NONE = -1, VERTEX = 0, FRAGMENT = 1
    };

    std::string line;
    std::stringstream ss[2];
    ShaderType type = ShaderType::NONE;
    while (getline(stream, line)) {
        if (line.find("#shader") != std::string::npos) { /* 找到了*/
            if (line.find("vertex") != std::string::npos) {
                // set mode to vertex
                type = ShaderType::VERTEX;
            }
            else if (line.find("fragment") != std::string::npos) {
                // set mode to fragment
                type = ShaderType::FRAGMENT;
            }
        }
        else {
            ss[(int)type] << line << '\n';
        }
    }

    return { ss[0].str(), ss[1].str() };
}

读取结果：通过string打印可以看到成功了。

所有代码：

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string> 

#include <GL/glew.h> 
#include <GLFW/glfw3.h>
#include <fstream>
#include <sstream>

struct ShaderProgramSource
{
    std::string VertexSource;
    std::string FragmentSource;
};

static ShaderProgramSource ParseShader(const std::string& filepath) {
    std::ifstream stream(filepath);

    /*您提出了一个好问题。从语法角度来分析一下,enum class 为什么被称为"带作用域的枚举类型":

- 普通的 enum 定义是:

  enum EnumName {
   value1, 
   value2
  }

- 枚举值不加作用域,可以直接使用值名

- 而 enum class 定义是:

  enum class EnumName {
   value1,
   value2
  } 

- 这里使用了class关键字

- 根据C++标准,class关键字会为枚举类型生成一个新的作用域

- 枚举值名会放在这个新的作用域中

- 所以要使用枚举值名,需要加上作用域操作符::

 如EnumName::value1

- 这样就隔离开其他作用域中的可能重复名称

- 并防止枚举值名与其他名称冲突

所以,从enum class语法中class关键字产生的作用域来看:

- 它为枚举类型值名生成了一个独立的命名空间

- 这就产生了"带作用域"的语义

希望这个分析可以帮您理解enum class的语法机制!*/
    enum class ShaderType { /* 带作用域的枚举类型，不是类*/
        NONE = -1, VERTEX = 0, FRAGMENT = 1
    };

    std::string line;
    std::stringstream ss[2];
    ShaderType type = ShaderType::NONE;
    while (getline(stream, line)) {
        if (line.find("#shader") != std::string::npos) { /* 找到了*/
            if (line.find("vertex") != std::string::npos) {
                // set mode to vertex
                type = ShaderType::VERTEX;
            }
            else if (line.find("fragment") != std::string::npos) {
                // set mode to fragment
                type = ShaderType::FRAGMENT;
            }
        }
        else {
            ss[(int)type] << line << '\n';
        }
    }

    return { ss[0].str(), ss[1].str() };
}
 

/*方便起见,写成一个函数*/
static unsigned int CompileShader(unsigned int type, const std::string& source) {
    unsigned int id = glCreateShader(type);/*vertex 或者 fragment */
    const char* src = source.c_str(); /*或者写 &source[0]*/
    glShaderSource(id, 1, &src, nullptr);
    glCompileShader(id);

    int result;
    glGetShaderiv(id, GL_COMPILE_STATUS, &result);
    if (result == GL_FALSE) {
        int length;
        glGetShaderiv(id, GL_INFO_LOG_LENGTH, &length);
        // char message[length]; /*这里会发现因为长度不定，无法栈分配，但你仍要这么做*/
        char* message = (char*)alloca(length * sizeof(char));
        glGetShaderInfoLog(id, length, &length, message);
        std::cout << "Failed to compile " << 
            (type == GL_VERTEX_SHADER ? "vertex":"fragment" )<< "shader!请定位到此行" << std::endl;
        std::cout << message << std::endl;
        glDeleteShader(id);
        return 0;
    }

    return id;
}

/*使用static是因为不想它泄露到其他翻译单元？
使用string不是最好的选择，但是相对安全, int类型-该着色器唯一标识符，一个ID*/
static unsigned int CreateShader(const std::string& vertexShader, const std::string& fragmentShader) {
    /*使用unsigned是因为它接受的参数就是这样，
    或者可以使用 GLuint，但是作者不喜欢这样，因为它要使用多个图像api*/
    unsigned int program = glCreateProgram();
    unsigned int vs = CompileShader(GL_VERTEX_SHADER, vertexShader);
    unsigned int fs = CompileShader(GL_FRAGMENT_SHADER, fragmentShader);

    glAttachShader(program, vs);
    glAttachShader(program, fs);
    glLinkProgram(program);
    glValidateProgram(program);

    glDeleteShader(vs);
    glDeleteShader(fs);

    return program;
}

int main(void)
{
    GLFWwindow* window;

    /* Initialize the library */
    if (!glfwInit())
        return -1;

    //if (glewInit() != GLEW_OK)/*glew文档，这里会报错，因为需要上下文，而上下文在后面*/
    //    std::cout << "ERROR!-1" << std::endl;

    /* Create a windowed mode window and its OpenGL context */
    window = glfwCreateWindow(640, 480, "Hello World", NULL, NULL);
    if (!window)
    {
        glfwTerminate();
        return -1;
    }

    /* Make the window's context current */
    glfwMakeContextCurrent(window);

    if (glewInit() != GLEW_OK)/*这里就不会报错了*/
        std::cout << "ERROR!-2" << std::endl;

    std::cout << glGetString(GL_VERSION) << std::endl;

    float positions[6] = {
        -0.5f, 0.5f,
        0.0f, 0.0f,
        0.5f, 0.5f
    };

    /*
    这段代码是创建和初始化顶点缓冲对象(Vertex Buffer Object,简称VBO)。

VBO是OpenGL中一个很重要的概念,用于高效渲染顶点数据。

它这段代码的作用是:

glGenBuffers生成一个新的VBO,ID保存到buffer变量中。

glBindBuffer将这个VBO绑定到GL_ARRAY_BUFFER目标上。

glBufferData向被绑定的这个VBO中填充实际的顶点数据。

通过这三步:

我们得到了一个可以存储顶点数据的VBO对象

后续绘制调用只需要指定这个VBO就可以加载顶点数据

教程强调VBO是因为:

相对直接送入顶点更高效

绘制调用不再需要每帧重复发送相同顶点

提高渲染性能

所以总结下VBO可以高效绘制复杂顶点数据至显卡,是OpenGL重要概念



glGenBuffers(1, &buffer);
glGenBuffers作用是生成VBO对象的ID编号。

第一个参数1表示要生成的VBO数量,这里只生成1个。

第二个参数&buffer是用于返回生成的VBO ID编号。

glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, buffer);
glBindBuffer用于将VBO对象绑定到指定的目标上。

第一个参数GL_ARRAY_BUFFER表示要绑定的目标是顶点属性数组缓冲。

GL_ARRAY_BUFFER指定将要保存顶点属性数据如位置、颜色等。

第二个参数buffer就是前面glGenBuffers生成的VBO ID。

所以总结下:

glGenBuffers生成1个VBO对象并获取ID编号

glBindBuffer将这个VBO绑定到属性缓冲目标上,作为后续顶点数据的存储对象。




glBufferData的作用是向之前绑定的VBO对象中填充实际的顶点数据。

参数说明:

GL_ARRAY_BUFFER:指定操作目标为顶点属性缓冲(与glBindBuffer一致)

6 * sizeof(float):数据大小,这里 positions 数组有6个float数

positions:数组指针,提供实际的数据源

GL_STATIC_DRAW:数据使用模式

GL_STATIC_DRAW:数据不会或很少改变
GL_DYNAMIC_DRAW:数据可能会被修改
GL_STREAM_DRAW:数据每次绘制都会改变
它的功能是:

分配指定大小内存给当前绑定的VBO对象

将positions数组内容拷贝到VBO对象内存中

以GL_STATIC_DRAW模式,显卡知道如何优化分配内存

这样一来,positions数组中的顶点数据就上传到GPU中VBO对象里了。

OpenGL随后通过该VBO对象来读取顶点数据进行绘制。

*/
    unsigned int buffer;
    glGenBuffers(1, &buffer);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, buffer);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, 6 * sizeof(float), positions, GL_STATIC_DRAW);

    glEnableVertexAttribArray(0);
    /*index-只有一个属性，填0
    size-两个数表示一个点，填2
    stripe-顶点之间的字节数
    pointer-偏移量




    好的,我们来用一个例子来解释glVertexAttribPointer的参数含义:

假设我们有一个VBO,里面存放3个三维顶点数据,每个顶点由(x,y,z)组成,每个元素类型为float。

那么数据在VBO中排列如下:

VBO地址 | 数据
0     |  x1
4     |  y1\
8     |  z1
12     |  x2
16     |  y2
20     |  z2
24     |  x3
28     |  y3
32     |  z3

现在我们要告诉OpenGL如何解析这些数据:

glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 12, 0);

- 0:属性为位置数据
- 3:每个位置由3个float组成,(x,y,z)
- GL_FLOAT:数据类型是float
- 12:当前属性到下一个属性的间隔,即一个顶点需要12个字节
- 0:这个属性起始位置就是VBO的开头

这样OpenGL就知道:

- 从VBO开始地址读取3个float作为第一个顶点的位置
- 下一个顶点偏移12字节再读取3个float

最后一个参数0就是告诉OpenGL属性的起始读取偏移是多少。





    
    好的,用一个例子来具体说明一下这种情况:

假设我们有一个VBO来存储顶点数据,每个顶点包含位置和颜色两个属性。

数据在VBO内部的排列方式为:

位置x | 位置y | 位置z | 颜色r | 颜色g | 颜色b

那么对于第一个顶点来说,它在VBO内的布局是:

VBO地址 | 数据
0     |  位置x\
4     |  位置y
8     |  位置z
12    |  颜色r
16    |  颜色g
20    |  颜色b

此时,我们设置位置属性和颜色属性的指针:

glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 24, 0);
glVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 24, 12);

可以看到:

- 位置属性从0字节处开始读取
- 颜色属性从12字节处开始读取(让出位置数据占用的空间)

这就是为什么位置属性的偏移不能写0,需要指定非0偏移量让出给颜色属性存储空间。

这样才能正确解析这两个分开但共处一个VBO的数据。*/
    glVertexAttribPointer(0, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(float) * 2, 0);/* (const void)*8/

    /*这里开始使用着色器*/
    
    // 测试 ShaderProgramSource
    ShaderProgramSource source = ParseShader("res/shaders/Basic.shader"); 

    unsigned int shader = CreateShader(source.VertexSource, source.FragmentSource);
    glUseProgram(shader);

    /* Loop until the user closes the window */
    while (!glfwWindowShouldClose(window))
    {
        /* Render here */
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

        glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);
        // glDrawElements(GL_TRIANGLES, )

    /*    glBegin(GL_TRIANGLES);
        glVertex2f(-0.5f, 0.5f);
        glVertex2f(0.0f, 0.0f);
        glVertex2f(0.5f, 0.5f);
        glEnd();*/

        /* Swap front and back buffers */
        glfwSwapBuffers(window);

        /* Poll for and process events */
        glfwPollEvents();
    }

    glDeleteProgram(shader);

    glfwTerminate();
    return 0;
}
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