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OpenGL学习笔记(十一)：封装自己的着色器类

前话

上一章节，进一步深入理解了着色器，从上章节，是不是发现着色的编写、编译、管理是件有点繁琐的事，所以本章节写一个类（纯C++），该类从硬盘读取着色器，然后编译并链接它们，并对它们进行错误检测，这使着色器就变得很好用了。

基础程序

使用之前qt平台上mingw编译器的Demo进行修改，本章节基础程序使用《OpenGL学习笔记(八)：进一步理解VAO、VBO和SHADER，并使用VAO、VBO和SHADER绘制一个三角形》完成的demo：

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Demo下载：http://download.csdn.net/download/qq21497936/10171739

本章完成的Demo

Demo下载：http://download.csdn.net/download/qq21497936/10227234

图片.png

编写自己的着色器类

先说明一下，着色器在简化（写成自己的类）后所使用的流程，非常简单：

...
#include "hmfshader.h"
...
int main()
{
    ...
    // 实例化我们自己的着色器
    HMFShader shader("./shaders/shader.vs", "./shaders/shader.fs");
    ...
    while (!glfwWindowShouldClose(window))
    {
        processInput(window);
        glClearColor(1.0f, 1.0f, 1.0f, 0.0f);
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
        // 使用实例化的着色器
        shader.use();
        glBindVertexArray(VAO);
        glViewport(0, 0, 600, 600);
        glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);
        glfwSwapBuffers(window);
        glfwPollEvents();
    }
    glDeleteVertexArrays(1, &VAO);
    glDeleteBuffers(1, &VBO);
    glfwTerminate();
    return 0;
}

下面贴上本人自己定义的基础版本的着色器类HMFShader

Hmfshader.h

#ifndef HMFSHADER_H
#define HMFSHADER_H
/**************************************************\
 * 类名: HFMShader : HMF-红模仿
 * 描述: 着色器类，目前可定义顶点着色器和片段着色器
 * 函数:
 *      HFMSHader() : 构造函数，传入顶点着色器文件地址和片段着色器地址
 *      use() : 使用该着色器实例
 *      setBool() : 设置一个name名称的uniform全局变量，bool类型
 *      setInt() : 设置一个name名称的uniform全局变量，int类型
 *      setFloat() : 设置一个name名称的uniform全局变量，float类型
 * 作者: 红模仿   QQ: 21497936    博客地址：http://blog.csdn.net/qq21497936/
 * 备注：作者提供各种技术相关服务，如开发、调试、IT集成服务等等
 * 版本信息:    版本号       日期                  描述
 *             v1.0    2018年1月27日           基础功能版本
\**************************************************/
#include <iostream>
#include <glad/glad.h>
class HMFShader
{
public:
    // 构造函数，读取并构建着色器
    HMFShader(const GLchar * vertexPath, const GLchar* fragmentPath);
    // 使用/激活程序
    void use();
    // unifrom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;
private:
    unsigned int _id; // 程序id
};
#endif // HMFSHADER_H

Hmfshader.cpp

#include "hmfshader.h"
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
#include <sstream>
HMFShader::HMFShader(const GLchar *vertexPath, const GLchar *fragmentPath)
{
    std::string vertexCode;
    std::string fragmentCode;
    std::ifstream vShaderFile;
    std::ifstream fShaderFile;
    vShaderFile.open(vertexPath);
    fShaderFile.open(fragmentPath);
    if(!vShaderFile.is_open() && !fShaderFile.is_open())
    {
        std::cout << "ERROR::HMFSHADER::FILE_NOT_SUCCESFULLY_READ" << std::endl;
    }
    // 读取文件的缓冲到数据流中
    std::stringstream vShaderStream, fShaderStream;
    vShaderStream << vShaderFile.rdbuf();
    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();
    // 代码置位const char
    const char * vShaderCode = vertexCode.c_str();
    const char * fShaderCode = fragmentCode.c_str();
    // 编译着色器
    unsigned int vertex, fragment;
    int success;
    char infoLog[512];
    // 顶点着色器  创建（标识），绑定（代码），编译（着色器），获取编译结果
    vertex = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
    glShaderSource(vertex, 1, &vShaderCode, NULL);
    glCompileShader(vertex);
    glGetShaderiv(vertex, GL_COMPILE_STATUS, &success);
    if(!success)
    {
        glGetShaderInfoLog(vertex, 512, NULL, infoLog);
        std::cout << "ERROR::HMFSHADER::VERTEX::COMPILATION_FAILED\n" << infoLog << std::endl;
    }
    // 片段着色器 创建（标识），绑定（代码），编译（着色器），获取编译结果
    fragment = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);
    glShaderSource(fragment, 1, &fShaderCode, NULL);
    glCompileShader(fragment);
    glGetShaderiv(fragment, GL_COMPILE_STATUS, &success);
    if(!success)
    {
        glGetShaderInfoLog(fragment, 512, NULL, infoLog);
        std::cout << "ERROR::HMFSHADER::FRAGMENT::COMPILATION_FAILED\n" << infoLog << std::endl;
    }
    // 着色器程序 创建(表示），绑定（各着色器id），连接（全局连接到着色器程序标识上）
    _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::HMFSHADER::PROGRAM::LINKING_FAILED\n" << infoLog << std::endl;
    }
    // 删除着色器，它们已经链接到我们的程序当中了，已经不再需要了
    glDeleteShader(vertex);
    glDeleteShader(fragment);
}
void HMFShader::use()
{
    // 使用着色器
    glUseProgram(_id);
}
void HMFShader::setBool(const std::string &name, bool value) const
{
    glUniform1i(glGetUniformLocation(_id, name.c_str()), (int)value);
}
void HMFShader::setInt(const std::string &name, int value) const
{
    glUniform1i(glGetUniformLocation(_id, name.c_str()), value);
}
void HMFShader::setFloat(const std::string &name, float value) const
{
    glUniform1f(glGetUniformLocation(_id, name.c_str()), value);
}

贴上顶点着色器代码 shader.vs

#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
void main()
{
#if 0
    // 上下颠倒（y颠倒）
    gl_Position = vec4(aPos.x, -aPos.y, aPos.z, 1.0);
#else
    // 不做变换
    gl_Position = vec4(aPos.x, aPos.y, aPos.z, 1.0);
#endif
}

片段着色器代码 shader.fs

#version 330 core
out vec4 FragColor;
void main()
{
#if 1
    // 灰色
    FragColor = vec4(0.5f, 0.5f, 0.5f, 1.0f);
#else
    // 橘黄色
    FragColor = vec4(1.0f, 0.5f, 0.2f, 1.0f);
#endif
}

贴上我们的 main.cpp文件

/**************************************************\
 * Demo: 定义自己的着色器类
 * 描述: 着色器类使用demo
 * 作者: 红模仿   QQ: 21497936    博客地址：http://blog.csdn.net/qq21497936/
 * 备注：作者提供各种技术相关服务，如开发、调试、IT集成服务等等
 * 版本信息:    版本号       日期                  描述
 *             v1.0    2018年1月27日           demo教程版本
\**************************************************/
#include <iostream>
#include <process.h>
#include <GLFW/glfw3.h>
#include <glad/glad.h>
#include "hmfshader.h"
void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height)
{
    glViewport(0, 0, width, height);
}
void processInput(GLFWwindow *window)
{
    if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE) == GLFW_PRESS)
        glfwSetWindowShouldClose(window, true);
}
int main()
{
    glfwInit();
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);
    GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(800, 600, "QQ:21497936", NULL, NULL);
    if (window == NULL)
    {
        std::cout << "Failed to create GLFW window" << std::endl;
        glfwTerminate();
        return -1;
    }
    glfwMakeContextCurrent(window);
    if (!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress))
    {
        std::cout << "Failed to initialize GLAD" << std::endl;
        return -1;
    }
    glfwSetFramebufferSizeCallback(window, framebuffer_size_callback);
    glViewport(0, 0, 600, 600);
    // 着色器实例化
    HMFShader shader("./shaders/shader.vs", "./shaders/shader.fs");
    float vertices[] = {
        -0.5f,   0.0f, 0.0f,
         0.5f,   0.0f, 0.0f,
         0.0f, 0.866f, 0.0f,
    };
    unsigned int VBO, VAO;
    glGenVertexArrays(1, &VAO);
    glGenBuffers(1, &VBO);
    glBindVertexArray(VAO);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);
    glVertexAttribPointer(0,         3,         GL_FLOAT, GL_FALSE,  3*sizeof(float), (void *)0);
    glEnableVertexAttribArray(0);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);
    glBindVertexArray(0);
    while (!glfwWindowShouldClose(window))
    {
        processInput(window);
        glClearColor(1.0f, 1.0f, 1.0f, 0.0f);
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
        // 使用zhu
        shader.use();
        glBindVertexArray(VAO);
        glViewport(0, 0, 600, 600);
        glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);
        glfwSwapBuffers(window);
        glfwPollEvents();
    }
    glDeleteVertexArrays(1, &VAO);
    glDeleteBuffers(1, &VBO);
    glfwTerminate();
    return 0;
}

着色器使用总结

顶点着色器：创建（标识），绑定（代码），编译（着色器），获取编译结果

片段着色器：创建（标识），绑定（代码），编译（着色器），获取编译结果

着色器程序：创建(表示），绑定（各着色器id），连接（全局连接到着色器程序标识上），删除（释放使用的着色器内存）

着色器使用：使用该着色器id

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