OpenGL学习笔记(十一)：封装自己的着色器类

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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：
        文章地址：http://blog.csdn.net/qq21497936/article/details/78888286
        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

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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