openGL之着色器程序的使用

#define GLEW_STATIC
#include <GL\glew.h>
#include <GLFW\glfw3.h>
#include<iostream>
using namespace std;

//函数原型
void key_callback(GLFWwindow* window, int key, int scancode,
    int action, int mode);

//窗口大小
const GLuint WIDTH = 800, HEIGHT = 600;

const GLchar* vertexShaderSource = "#version 330 core\n"
"layout (location = 0) in vec3 position;\n"
"void main()\n"
"{\n"
"gl_Position = vec4(position.x,position.y,position.z,1.0);\n"
"}\0";

const GLchar* fragmentShaderSource = "#version 330 core\n"
"out vec4 color;\n"
"void main()\n"
"{\n"
"color = vec4(1.0f,0.5f,0.2f,1.0f);\n"
"}\n\0";

int main(){
    //初始化 GLFW
    glfwInit();

    //设置GLFW需要的选项
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);
    glfwWindowHint(GLFW_RESIZABLE, GL_FALSE);

    //创建一个窗口对象
    GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(WIDTH, HEIGHT, "test2", nullptr, nullptr);
    glfwMakeContextCurrent(window);

    //设置徐亚的回调函数
    glfwSetKeyCallback(window, key_callback);

    glewExperimental = GL_TRUE;

    glewInit();

    int width, height;
    glfwGetFramebufferSize(window, &width, &height);
    glViewport(0, 0, width, height);

    //定点着色器
    GLuint vertextShader;
    vertextShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
    glShaderSource(vertextShader, 1, &vertexShaderSource, NULL);
    glCompileShader(vertextShader);

    //用于判断一个着色器是否编译成功
    GLint success;
    GLchar infoLog[512];
    glGetShaderiv(vertextShader, GL_COMPILE_STATUS, &success);
    if (!success){
        glGetShaderInfoLog(vertextShader, 512, NULL, infoLog);
        cout << "vertextShader COMPILE FAILED" << endl;
    }

    //像素着色器
    GLuint fragmentShader;
    fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);
    glShaderSource(fragmentShader, 1, &fragmentShaderSource, NULL);
    glCompileShader(fragmentShader);

    //用于判断一个着色器是否编译成功
    glGetShaderiv(fragmentShader, GL_COMPILE_STATUS, &success);
    if (!success){
        glGetShaderInfoLog(fragmentShader, 512, NULL, infoLog);
        cout << "fragmentShader COMPILE FAILED" << endl;
    }

    //创建一个着色器程序对象：多个着色器最后链接的版本
    GLuint shaderProgram;
    shaderProgram = glCreateProgram();
    glAttachShader(shaderProgram, vertextShader);
    glAttachShader(shaderProgram, fragmentShader);
    glLinkProgram(shaderProgram);

    glGetProgramiv(shaderProgram, GL_LINK_STATUS, &success);

    if (!success){
        glGetProgramInfoLog(shaderProgram, 512, NULL, infoLog);
    }
    glDeleteShader(vertextShader);
    glDeleteShader(fragmentShader);

    //创建定点数据
    GLfloat vertices[] = {
        -0.5f, -0.5f, 0.0f,
        0.5f, -0.5f, 0.0f,
        0.0f, 0.5f, 0.0f
    };
    //创建 VBO 顶点缓冲数据，并把数据赋值到内存中
    GLuint VBO;
    glGenBuffers(1, &VBO);
    //VAO顶点数组对象
    GLuint VAO;
    glGenVertexArrays(1, &VAO);

    //绑定VAO
    glBindVertexArray(VAO);

    //复制顶点数据到缓冲中提供给OpenGL使用
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);

    //设置顶点属性指针
    glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(GLfloat), (GLvoid *)0);
    glEnableVertexAttribArray(0);

    //解绑VBO
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);

    //解绑VAO
    glBindVertexArray(0);

    while (!glfwWindowShouldClose(window)){
        glfwPollEvents();

        //释放颜色缓存
        glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

        //绘制物体
        //当打算渲染一个物体使用使用着色器程序
        glUseProgram(shaderProgram);
        glBindVertexArray(VAO);

        //绘制函数
        glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);
        glBindVertexArray(0);

        glfwSwapBuffers(window);
    }

    glDeleteVertexArrays(1, &VAO);
    glDeleteBuffers(1, &VBO);

    glfwTerminate();
    return 0;
}
void key_callback(GLFWwindow* window, int key, int scancode,
    int action, int mode){
    if (key == GLFW_KEY_L && action == GLFW_PRESS){
        glfwSetWindowShouldClose(window, GL_TRUE);
    }
}

首先，在发该贴的时候，这个程序依旧没有跑起来，因为GLFW、GLEW等库的原因，鉴于GLUT是上个时代的产物，所以学到后面看到的一些案例都是用的GLEW、GLFW、GLAD等库，一时半会儿没有配置成功，但是，这并不能影响我们根据其中的代码来理解着色器程序（shader）。

下面，我们主要来看一下其中的着色器代码部分：

一、两个着色器程序

const GLchar* vertexShaderSource = "#version 330 core\n"
"layout (location = 0) in vec3 position;\n"
"void main()\n"
"{\n"
"gl_Position = vec4(position.x,position.y,position.z,1.0);\n"
"}\0";

const GLchar* fragmentShaderSource = "#version 330 core\n"
"out vec4 color;\n"
"void main()\n"
"{\n"
"color = vec4(1.0f,0.5f,0.2f,1.0f);\n"
"}\n\0";

首先第一个是顶点着色器（vertexShader）：

顶点着色器用于读取顶点（坐标）数据，所以这个position参数是从外部数据源读取的，在main方法中将外部读取的顶点数据转化为四维坐标（x,y,z,w），并且赋值给全局变量：gl_Position。

第二个是片元着色器（fragmentShader）：

这里注意了，片元着色器隐式地对所有的gl_Position中的坐标点进行着色并且将颜色输出。所以这个color参数是输出的，可能你也看到了，输出的颜色是个vec4，分别代表RGBA，最后一个1.0f表示alpha通道值为1.0f（浮点型）

二、着色器程序的编译

//定点着色器
    GLuint vertextShader;
    vertextShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
    glShaderSource(vertextShader, 1, &vertexShaderSource, NULL);
    glCompileShader(vertextShader);

    //用于判断一个着色器是否编译成功
    GLint success;
    GLchar infoLog[512];
    glGetShaderiv(vertextShader, GL_COMPILE_STATUS, &success);
    if (!success){
        glGetShaderInfoLog(vertextShader, 512, NULL, infoLog);
        cout << "vertextShader COMPILE FAILED" << endl;
    }

    //片元着色器
    GLuint fragmentShader;
    fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);
    glShaderSource(fragmentShader, 1, &fragmentShaderSource, NULL);
    glCompileShader(fragmentShader);

    //用于判断一个着色器是否编译成功
    glGetShaderiv(fragmentShader, GL_COMPILE_STATUS, &success);
    if (!success){
        glGetShaderInfoLog(fragmentShader, 512, NULL, infoLog);
        cout << "fragmentShader COMPILE FAILED" << endl;
    }

这一块也不难理解：

1st，定义一个着色器（顶点着色器或者片元着色器）；

2nd，为这个着色器对象加载着色器程序片段；

3rd，编译这个着色器；

当然，案例程序还加了一段编译成功与否的判断，这是有必要的，方便调试。

三、多个着色器连接

//创建一个着色器程序对象：多个着色器最后链接的版本
    GLuint shaderProgram;
    shaderProgram = glCreateProgram();
    glAttachShader(shaderProgram, vertextShader);
    glAttachShader(shaderProgram, fragmentShader);
    glLinkProgram(shaderProgram);

    glGetProgramiv(shaderProgram, GL_LINK_STATUS, &success);

    if (!success){
        glGetProgramInfoLog(shaderProgram, 512, NULL, infoLog);
    }
    glDeleteShader(vertextShader);
    glDeleteShader(fragmentShader);

这块也不难理解，新建一个shaderProgram，并且通过glAttachShader() API将之前的两个着色器进行连接，这样顶点着色器输出的四维坐标就能供片元着色器使用了。

两个着色器进行连接之后，对之前的着色器进行删除。

四、将外部顶点数据进行绑定（用户自定义数据）

//创建定点数据
    GLfloat vertices[] = {
        -0.5f, -0.5f, 0.0f,
        0.5f, -0.5f, 0.0f,
        0.0f, 0.5f, 0.0f
    };
    //创建 VBO 顶点缓冲数据，并把数据赋值到内存中
    GLuint VBO;
    glGenBuffers(1, &VBO);
    //VAO顶点数组对象
    GLuint VAO;
    glGenVertexArrays(1, &VAO);

    //绑定VAO
    glBindVertexArray(VAO);

    //复制顶点数据到缓冲中提供给OpenGL使用
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);

    //设置顶点属性指针
    glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(GLfloat), (GLvoid *)0);
    glEnableVertexAttribArray(0);

    //解绑VBO
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);

    //解绑VAO
    glBindVertexArray(0);

不难看出，用户自定义顶点数据为三个顶点（-0.5，-0.5，0）（0.5，-0.5，0）和（0，0.5，0）；

新建VAO、VBO对象并将其放到内存中；

将用户自定义数据赋值到VBO中；

后面的VAO相关操作没有看懂，这一块不是直接用VBO（顶点缓存对象）么，并没有用到VAO啊？？？

glVertexAttribPointer()我的理解就是为这些顶点（坐标）设置相应的指针好让程序知道如何操作。

五、渲染

//释放颜色缓存
        glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

        //绘制物体
        //当打算渲染一个物体使用使用着色器程序
        glUseProgram(shaderProgram);
        glBindVertexArray(VAO);

        //绘制函数
        glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);
        glBindVertexArray(0);

        glfwSwapBuffers(window);

首先，清空屏幕；

然后调用之前的shaderProgram，并为其绑定数据（？？不是已经绑定数据了么）