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假設你已經編寫好了一對shader,一個頂點shader和一個像素shader,那么你將如何在你編寫的應用程序中使用這兩個shader呢?這就是本章要解決的問題。
與C語言類似,每個shader源文件都必須被獨立地編譯成類似于C編譯器生成的目標文件,它們將被連接在一起來組成一個程序。
下圖為大家展示了,一對shader(一個頂點shader和一個像素shader)是如何經過編譯、連接最后被應用程序所使用的過程。
創建一個Shader
下圖像大家展示了編譯一個shader對象(類似與生成一個C語言目標文件)的過程。
首先,我們來創建一個容納shader的容器,我們稱之為shader容器。我們使用glCreateShader函數來完成這個工作。glCreateShader的原型如下:
GLuint glCreateShader(GLenum shaderType);
這個函數只有一個參數,指定了shader容器所容納的shader的類型。其中GL_VERTEX_SHADER代表頂點shader,GL_FRAGMENT_SHADER代表像素shader。如果調用成功的話,函數將返回一個整形數作為shader容器的句柄。
接下來,我們要在創建好的shader容器中添加shader的源代碼。源代碼應該以字符串數組的形式表示(如char* SourceCode[5])。當然,你也可以只用一個字符串來包含所有的源代碼。然后,存儲在字符串數組中的源代碼將作為glShaderSource函數的參數,被設置到shader容器中。glShaderSource函數的原型如下:
void glShaderSource(GLuint shader, int numOfStrings, const char **strings, int *lenOfStrings);
其中,shader是代表shader容器的句柄(由glCreateShader返回的整形數);numOfStrings是包含源程序的字符串數組中字符串的個數;strings是包含源程序的字符串數組;lenOfStrings是一個數組,數組中的元素代表了strings相應下標的字符串的長度,如果這個值被設置成NULL,則代表每個字符串是以NULL結尾的。
最后,我們使用glCompileShader函數來對shader容器中的源代碼進行編譯。glCompileShader函數的原型如下:
void glCompileShader(GLuint shader);
其中,shader是代表shader容器的句柄。
創建一個程序
下圖為大家展示了如何將編譯后的shader連接成一個程序。
首先創建一個容納程序的容器,我們稱之為程序容器。我們可以通過glCreateProgram函數來創建一個程序容器。glCreateProgram函數的原型如下:
GLuint glCreateProgram(void);
如果函數調用成功將返回一個整形數作為程序的句柄。
接下來,我們要將shader容器添加到程序中。這時的shader容器不一定需要被編譯,他們甚至不需要包含任何的代碼。我們要做的只是將shader容器添加到程序中。我們使用glAttachShader函數來為程序添加shader容器。glAttachShader函數的原型如下:
void glAttachShader(GLuint program, GLuint shader);
其中,program是程序容器的句柄;shader是你要添加的shader容器的句柄。如果你同時擁有了,頂點shader和像素shader,你們需要分別將他們各自的兩個shader容器添加的程序容器中。
最后,我們使用glLinkProgram來連接程序。glLinkProgram函數的原型如下:
void glLinkProgram(GLuint program);
其中,program是程序容器的句柄。在連接操作執行以后,你可以任意修改shader的源代碼,對shader重新編譯不會影響整個程序,除非重新連接程序。
如前面的圖所示,在連接了程序以后,我們可以使用glUseProgram函數來加載并使用連接好的程序。glUseProgram函數原型如下:
void glUseProgram(GLuint prog);
其中,prog是你要使用的程序的句柄,你也可以將它設置為0來使用固定功能管線。如果程序已經在使用的時候,對程序進行重新編譯,編譯后的應用程序會自動替代以前的那個被調用,這時你不需要再次調用這個函數。
完整的源代碼
void setShaders()
{
char *vs; /* 頂點shader的源代碼 */
char *fs; /* 像素shader的源代碼 */
/* 創建shader容器 */
v = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
f = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);
/* 從文件讀取源代碼 */
vs = textFileRead("toon.vert");
fs = textFileRead("toon.frag");
const char * vv = vs;
const char * ff = fs;
/* 給shader容器設置源代碼 */
glShaderSource(v, 1, &vv,NULL);
glShaderSource(f, 1, &ff,NULL);
free(vs);
free(fs);
/* 編譯shader */
glCompileShader(v);
glCompileShader(f);
/* 創建程序容器 */
p = glCreateProgram();
/* 為程序添加shader */
glAttachShader(p,v);
glAttachShader(p,f);
/* 連接并加載程序 */
glLinkProgram(p);
glUseProgram(p);
}
使用InfoLog
調試一個shader是非常困難的。shader的世界里沒有printf,你無法在控制臺中打印調試信息。但是你可以通過一些OpenGL提供的函數來獲取編譯和連接過程中的信息。
在shader的編譯階段,你可以使用下面的函數來查詢相關信息。
void glGetShaderiv(GLuint object, GLenum type, int *param);
其中,object是一個shader的句柄;type使用GL_COMPILE_STATUS;param是返回值,如果一切正常返回GL_TRUE代,否則返回GL_FALSE。
在連接階段,你可以使用下面的函數來查詢相關的信息。
void glGetProgramiv(GLuint object, GLenum type, int *param);
其中,object是一個程序的句柄;type是GL_LINK_STATUS;param是返回值,如果一切正常返回GL_TRUE代,否則返回GL_FALSE。
上面的兩個函數中的type參數還可以取其他的值來獲取其他的信息,具體內容參見相關書籍。
當錯誤產生的時候,我們可以從InfoLog中獲得更多的信息。InfoLog中存儲了關于上一個操作執行時的相關信息,比如編譯階段的警告和錯誤,以及連接階段產生的問題。不幸的是對于錯誤信息沒有統一的標準,所以不同的硬件或驅動程序將提供不同的錯誤信息。
為了能夠獲得特定的shader或程序的InfoLog,我們可以調用下面的函數:
void glGetShaderInfoLog(GLuint object, int maxLen, int *len, char *log);
void glGetProgramInfoLog(GLuint object, int maxLen, int *len, char *log);
其中,object是一個shader的句柄或是一個程序的句柄;maxLen從InfoLog中獲得的最大字符數;len實際從InfoLog中返回的字符數;log就是log本身。
上面的兩個函數需要知道InfoLog的具體長度,以便為保存返回信息的字符數組分配空間。我們可以通過下面的函數來得到InfoLog的實際長度:
void glGetShaderiv(GLuint object, GLenum type, int *param);
void glGetProgramiv(GLuint object, GLenum type, int *param);
其中,其中,object是一個shader的句柄或是一個程序的句柄;type使用GL_INFO_LOG_LENGTH;param是返回值,返回了InfoLog的長度。
清理
當不再需要某個shader或某個程序的時候,需要對其進行清理,以釋放資源。前面,提到過如何向一個程序中添加一個shader。我們也可調用下面的函數來將一個shader從一個程序中除掉:
void glDetachShader(GLuint program, GLuint shader);
其中,program包含shader的程序;shader是要被排除的shader。
我們可以使用下面的函數來刪除一個shader或一個程序:
void glDeleteShader(GLuint id);
void glDeleteProgram(GLuint id);
其中,id是要刪除的shader或程序的句柄。
如果,一個shader被刪除之前沒有從相應的程序中排除,那么這個shader不會被實際刪除,而只是被標記為被刪除;當shader被從程序中排除的時候,才會被真正地刪除。