learnopengl网站学习2.着色器.txt

典型的着色器结构
#version version_number
in type in_variable_name;
in type in_variable_name;

out type out_variable_name;

uniform type uniform_name;

int main()
{
// 处理输入并操作一些图形
...
// 输出处理结果输出变量
out_variable_name = weird_stuff_we_processed;
}
当我们谈到顶点着色器时，每个输入变量也被称为顶点属性(Vertex Attribute)。我们能声明的顶点属性是有上限的，它一般由硬件来决定。OpenGL确保至少有16个顶点属性包含4分量，但有些硬件可能允许更多的顶点属性，您可以查询GL_MAX_VERTEX_ATTRIBS获得具体上限：
int nrAttributes;
glGetIntegerv(GL_MAX_VERTEX_ATTRIBS, &nrAttributes);
std::cout << "Maximum nr of vertex attributes supported: " << nrAttributes << std::endl;

数据类型
int、float、double、uint和bool
vecn 包含n个float默认向量
bvecn 包含n个bool分量的向量
ivecn 包含n个int分量的向量
uvecn 包含n个unsigned int分量的向量
dvecn 包含n个double分量的向量

示例
顶点着色器

#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos; // 位置变量的属性位置值为0

out vec4 vertexColor; // 片段着色器指定颜色输出

void main()
{
gl_Position = vec4(aPos, 1.0); // 注意我们如何把一个vec3作为vec构造器参数4
vertexColor = vec4(0.5, 0.0, 0.0, 1.0); // 将输出变量设置为暗红色
}

片段着色器

#version 330 core
out vec4 FragColor;

in vec4 vertexColor; // 输入变量(名称相同，类型相同)来自顶点着色器

void main()
{
FragColor = vertexColor;
}

uniform
Uniform是一种从CPU中的应用向GPU然而，中间着色器发送数据的方式uniform与顶点属性有些不同。
首先，uniform是全局的(Global)。全局意味着uniform变量必须在每个着色器程序对象中独一无二，它可以在任何阶段被着色器程序的任何着色器访问。
第二，不管你把uniform什么是值设置，uniform在它们被重置或更新之前，它们的数据将始终保存。
示例
片段着色器中
#version 330 core
out vec4 FragColor;

uniform vec4 ourColor; // 在OpenGL该变量设置在程序代码中

void main()
{
FragColor = ourColor;
}
主程序中
float timeValue = glfwGetTime();
float greenValue = (sin(timeValue) / 2.0f) 0.5f;
int vertexColorLocation = glGetUniformLocation(shaderProgram, "ourColor");
glUseProgram(shaderProgram);
glUniform4f(vertexColorLocation, 0.0f, greenValue, 0.0f, 1.0f);

关于glUniformn的后缀（n就是维度）
后缀 含义
f 函数需要一个float作为它的值
i 函数需要一个int作为它的值
ui 函数需要一个unsigned int作为它的值
3f 函数需要3个float作为它的值
fv 函数需要一个float向量/数组作为它的值

着色器类
着色器的编写、编译和管理是一件麻烦的事情。在着色器主题的结尾，我们会写一个类来让我们的生活更轻松。它可以从硬盘上读取着色器，然后编译和链接它们，并对它们进行错误的检测，这变得非常有用。这也将让你知道如何将你所学到的知识包装到一个抽象的对象中。

我们将把所有的着色器放在第一个文件中，主要是为了学习，当然，移植也很方便。让我们先添加必要的include，并定义类结构：

#ifndef SHADER_H
#define SHADER_H

#include ; // 包含glad获得一切必要性OpenGL头文件

#include
#include
#include
#include

class Shader
{
public:
// 程序ID
unsigned int ID;

// 构造器读取并构建着色器
Shader(const GLchar* vertexPath, const GLchar* fragmentPath);
// 使用/激活程序
void use();
// uniform工具函数
void setBool(const std::string &name, bool value) const;
void setInt(const std::string &name, int value) const;
void setFloat(const std::string &name, float value) const;
};

#endif
在上面，我们在头文件的顶部使用了几个预处理指令(Preprocessor Directives)。这些预处理指令会告诉你，即使多个文件都包含着色器头文件，只有在它没有包含的情况下才包含和编译头部文件。用于防止链接冲突。

着色器类存储着色器程序ID。其结构需要顶点和片段着色器源代码的文件路径，以便将源代码的文本文件存储在硬盘上。此外，还添加了一些工具函数，以使我们的生活更容易：use激活着色器程序，所有set…可以查询一个函数unform并设置位置值。

从文件读取
我们使用C 文件流读取着色器内容，存储在几个string对象里：

Shader(const char* vertexPath, const char* fragmentPath)
{
// 1. 从文件路径中获得顶点/片段着色器
std::string vertexCode;
std::string fragmentCode;
std::ifstream vShaderFile;
std::ifstream fShaderFile;
// 保证ifstream对象可抛出异常：
vShaderFile.exceptions (std::ifstream::failbit | std::ifstream::badbit);
fShaderFile.exceptions (std::ifstream::failbit | std::ifstream::badbit);
try
{
// 打开文件
vShaderFile.open(vertexPath);
fShaderFile.open(fragmentPath);
std::stringstream vShaderStream, fShaderStream;
// 在数据流中读取文件的缓冲内容
vShaderStream << vShaderFile.rdbuf();
nbsp;     fShaderStream << fShaderFile.rdbuf();       
        // 关闭文件处理器
        vShaderFile.close();
        fShaderFile.close();
        // 转换数据流到string
        vertexCode   = vShaderStream.str();
        fragmentCode = fShaderStream.str();     
    }
    catch(std::ifstream::failure e)
    {
        std::cout << "ERROR::SHADER::FILE_NOT_SUCCESFULLY_READ" << std::endl;
    }
    const char* vShaderCode = vertexCode.c_str();
    const char* fShaderCode = fragmentCode.c_str();
    [...]
下一步，我们需要编译和链接着色器。注意，我们也将检查编译/链接是否失败，如果失败则打印编译时错误，调试的时候这些错误输出会及其重要（你总会需要这些错误日志的）：

// 2. 编译着色器
unsigned int vertex, fragment;
int success;
char infoLog[512];

// 顶点着色器
vertex = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
glShaderSource(vertex, 1, &vShaderCode, NULL);
glCompileShader(vertex);
// 打印编译错误（如果有的话）
glGetShaderiv(vertex, GL_COMPILE_STATUS, &success);
if(!success)
{
    glGetShaderInfoLog(vertex, 512, NULL, infoLog);
    std::cout << "ERROR::SHADER::VERTEX::COMPILATION_FAILED\n" << infoLog << std::endl;
};

// 片段着色器也类似
[...]

// 着色器程序
ID = glCreateProgram();
glAttachShader(ID, vertex);
glAttachShader(ID, fragment);
glLinkProgram(ID);
// 打印连接错误（如果有的话）
glGetProgramiv(ID, GL_LINK_STATUS, &success);
if(!success)
{
    glGetProgramInfoLog(ID, 512, NULL, infoLog);
    std::cout << "ERROR::SHADER::PROGRAM::LINKING_FAILED\n" << infoLog << std::endl;
}

// 删除着色器，它们已经链接到我们的程序中了，已经不再需要了
glDeleteShader(vertex);
glDeleteShader(fragment);
use函数非常简单：

void use() 
{ 
    glUseProgram(ID);
}
uniform的setter函数也很类似：

void setBool(const std::string &name, bool value) const
{
    glUniform1i(glGetUniformLocation(ID, name.c_str()), (int)value); 
}
void setInt(const std::string &name, int value) const
{ 
    glUniform1i(glGetUniformLocation(ID, name.c_str()), value); 
}
void setFloat(const std::string &name, float value) const
{ 
    glUniform1f(glGetUniformLocation(ID, name.c_str()), value); 
} 
现在我们就写完了一个完整的着色器类。使用这个着色器类很简单；只要创建一个着色器对象，从那一点开始我们就可以开始使用了：

Shader ourShader("path/to/shaders/shader.vs", "path/to/shaders/shader.fs");
...
while(...)
{
    ourShader.use();
    ourShader.setFloat("someUniform", 1.0f);
    DrawStuff();
}
我们把顶点和片段着色器储存为两个叫做shader.vs和shader.fs的文件。你可以使用自己喜欢的名字命名着色器文件；我自己觉得用.vs和.fs作为扩展名很直观。