读取GLSL文件

2004年，2.0版本中引入了OpenGL着色语言（GLSL），使得“着色器程序”可以在图形管线的各个阶段被安装和直接执行。GLSL作为一种着色器语言，主要运行于GPU上。虽然说着色器代码可以硬编码在C++程序的字符串中，但是对于大型程序，这无疑是一种灾难，所以有必要学习怎么从文件读取GLSL源码。

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

using namespace std;

const int numVAOs = 1;
GLuint renderingProgram;
GLuint vao[numVAOs];

// 当 GLSL 代码编译失败时，显示 OpenGL 日志内容。
void printShaderLog(GLuint shader)
{
    int len = 0;
    int chWrittn = 0;
    char* log;
    glGetShaderiv(shader, GL_INFO_LOG_LENGTH, &len);
    if (len > 0)
    {
        log = (char*)malloc(len);
        glGetShaderInfoLog(shader, len, &chWrittn, log);
        cout << "Shader Info Log: " << log << endl;
        free(log);
    }
}

// 当 GLSL 链接失败时，显示 OpenGL 日志内容
void printProgramLog(int prog) {
    int len = 0;
    int chWrittn = 0;
    char* log;
    glGetProgramiv(prog, GL_INFO_LOG_LENGTH, &len);
    if (len > 0) {
        log = (char*)malloc(len);
        glGetProgramInfoLog(prog, len, &chWrittn, log);
        cout << "Program Info Log: " << log << endl;
        free(log);
    }
}
// 检查 OpenGL 错误标志，即是否发生 OpenGL 错误
bool checkOpenGLError() {
    bool foundError = false;
    int glErr = glGetError();
    while (glErr != GL_NO_ERROR) {
        cout << "glError: " << glErr << endl;
        foundError = true;
        glErr = glGetError();
    }
    return foundError;
}

// 读取着色器文本文件并返回一个字符串数组
// glsl文件需要以UTF-8编码，不带BOM，否则会乱码
string loadGLSLSource(const char* filename) {
    string content;
    ifstream fileStream;
    fileStream.open(filename);
    if (!fileStream.is_open()) {
        cout << "Failed to open file" << endl;
    }
    string line;
    while (!fileStream.eof()) {
        getline(fileStream, line);
        content.append(line + "\n");
    }
    fileStream.close();
    return content;
}


/**
 * @brief 创建着色器，返回一个整数ID作为索引号，便于后续引用
 * OpenGL中要使用一个shader需要如下几步：
 *    1.使用glCreateShader()方法创建一个空的着色器对象，用来接收源代码并进行编译
 *    2.使用glShaderSource()方法将着色器源码传递给着色器对象，以便保留该源代码的副本
 *    3.使用glCompileShader()方法对着色器对象中包含的任何源代码进行编译
 *    4.使用glCreateProgram()方法创建一个着色器程序，我们可以将着色器对象附加到该对象
 *    5.使用glAttachShader()方法将着色器附加到着色器程序
 *    6.使用glLinkProgram()方法将所有附加到程序对象的着色器对象链接在一起
 *    7.使用glDeleteShader()方法删除着色器对象。一旦着色器链接到一个程序对象，程序将包含二进制代码，不再需要着色器了
**/
GLuint createShaderProgram()
{
    GLint vertCompiled;
    GLint fragCompiled;
    GLint linked;

    // 定义定点着色器源码
    string verShaderStr = loadGLSLSource("E:/Projects/GraphicsProgramWithOpenGLInCplus/vertShader.glsl");
    const char* vshaderSource = verShaderStr.c_str();

    // 定义片段着色器源码
    string fragShaderStr = loadGLSLSource("E:/Projects/GraphicsProgramWithOpenGLInCplus/fragShader.glsl");
    const char* fshaderSource = fragShaderStr.c_str();

    // 创建顶点着色器
    GLuint vShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
    // 创建片段着色器
    GLuint fShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);
    // 载入顶点着色器源码
    glShaderSource(vShader, 1, &vshaderSource, nullptr);
    // 载入片段着色器源码
    glShaderSource(fShader, 1, &fshaderSource, nullptr);
    // 编译顶点着色器
    glCompileShader(vShader);
    checkOpenGLError();
    glGetShaderiv(vShader, GL_COMPILE_STATUS, &vertCompiled);
    if (vertCompiled != 1)
    {
        cout << "vertex compilation failed" << endl;
        printShaderLog(vShader);
    }
    // 编译片段着色器
    glCompileShader(fShader);
    checkOpenGLError();
    glGetShaderiv(fShader, GL_COMPILE_STATUS, &fragCompiled);
    if (fragCompiled != 1)
    {
        cout << "fragment compilation failed" << endl;
        printShaderLog(fShader);
    }
    // 创建程序对象，OpenGL程序对象包含一系列编译过的着色器
    GLuint vfProgram = glCreateProgram();
    // 加入顶点着色器
    glAttachShader(vfProgram, vShader);
    // 加入片段着色器
    glAttachShader(vfProgram, fShader);
    // 链接程序
    glLinkProgram(vfProgram);
    checkOpenGLError();
    glGetProgramiv(vfProgram, GL_LINK_STATUS, &linked);
    if (linked != 1)
    {
        cout << "linked failed" << endl;
        printProgramLog(vfProgram);
    }
    // 删除着色器
    glDeleteShader(vShader);
    glDeleteShader(fShader);
    return vfProgram;
}

void init(GLFWwindow* window) {
    renderingProgram = createShaderProgram();
    // 当准备将数据集发送给管线时，数据集是以缓冲区形式发送的。这些缓冲区最后都会被存入顶点数组对象
    // 此案例我们在顶点着色器中硬编码一个点，因此不需要缓存区
    // 即使如此，OpenGL依然需要创建一个VAO
    glGenVertexArrays(numVAOs, vao);
    glBindVertexArray(vao[0]);
}

void display(GLFWwindow* window, double currentTime)
{
    // 指定颜色缓冲区清除后填充的值
    glClearColor(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
    // 用指定颜色清除（填充）颜色缓存区
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    // 将含有两个已编译着色器的程序载入OpenGL管线阶段，并没有运行着色器
    glUseProgram(renderingProgram);
    // 设置绘制点的大小，便于观察
    glPointSize(50);
    // 启动管线处理过程，开始绘制
    glDrawArrays(GL_POINTS, 0, 1);
}

int main(void)
{
    // 如果glfw初始化失败则返回
    if (!glfwInit()) { exit(EXIT_FAILURE); }
    // 设置OpenGL程序的主版本号
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 4);
    // 设置OpenGL程序的副版本号
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);
    // 借助GLFW创建一个窗口
    GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(600, 600, "Graphics Program With OpenGL", nullptr, nullptr);
    // 将GLFW创建的窗口与当前OpenGL的上下文关联起来
    glfwMakeContextCurrent(window);
    // 如果glew初始化失败则返回,glew负责调用OpenGL相关的函数
    if (glewInit() != GLEW_OK) { exit(EXIT_FAILURE); }
    // 交换间隔指示了直到交换缓冲区前需要等待多少帧，通常被理解为垂直同步。
    // 默认情况下，交换间隔为0，意味着缓冲区交换会立即发生。
    // 在一些快速的机器上，因为屏幕保持以典型的60 - 75次每秒的速度更新，许多帧会永远看不到，所以这会浪费许多CPU和GPU周期。
    // 而且，因为缓冲区可能会在屏幕更新的中途被交换，导致画面撕裂。
    // 因此，应用需要代表性地设置交换间隔为1。
    glfwSwapInterval(1);

    init(window);

    // 当用户点击关闭窗口按钮时会返回true
    while (!glfwWindowShouldClose(window))
    {
        display(window, glfwGetTime()); 
        // GLFW默认使用了双缓冲技术。这意味着每个窗口会有两个渲染缓冲区，一个前置缓冲区和一个后置缓冲区。
        // 前置缓冲区会在屏幕上显示而后置缓冲区是你渲染的目标。
        // 当整个帧已经渲染完毕时，两个缓冲区需要进行交换，所以后置缓冲区会变成前置缓冲区，反之亦然。
        glfwSwapBuffers(window);
        // 处理窗口相关事件
        glfwPollEvents();
    }
    // 销毁窗口
    glfwDestroyWindow(window);
    // 终止运行
    glfwTerminate();

    exit(EXIT_SUCCESS);
}

 

vertShader.glsl源码:

#version 430  

void main(void)    
{ 
    gl_Position = vec4(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
}

 

fragShader.glsl源码:

#version 430   

out vec4 color;

void main(void)  
{ 
    if (gl_FragCoord.x < 295) color = vec4(0.0, 1.0, 0.0, 1.0); 
    else color = vec4(0.0, 0.0, 1.0, 1.0);
}