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前言
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此节目的
抽象顶点缓冲布局类：给出对应顶点着色器输入一样的格式，使能够自动计算每个属性的偏移量、分量大小，总大小，而不用手动计算
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更详细讨论：为什么要顶点缓冲区布局抽象类
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directx有缓冲区布局
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有了后可以自动计算大小和偏移量，以及能在布局就能看到顶点缓冲区、顶点着色器输入数据的结构，而不用手动计算
// 手动计算与输入 glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), nullptr);
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从Api出发设计抽象顶点缓冲布局类
BufferLayout layout = { //BufferLayout是顶点缓冲布局类 { ShaderDataType::Float3, "a_Position" },// 一个元素是BufferElement类 { ShaderDataType::Float4, "a_Color" } }; m_VertexBuffer->SetLayout(layout);// 顶点缓冲布局类与顶点缓冲交互 // 设置顶点属性指针 glEnableVertexAttribArray(index); glVertexAttribPointer(index,element.GetComponentCount(), ShaderDataTypeToOpenGLBaseType(element.Type),element.Normalized ? GL_TRUE : GL_FALSE,layout.GetStride(),(const void*)element.Offset);// 使用顶点缓冲布局类的函数 -
此节完成后的类图
项目相关
代码
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在Buffer.h增加顶点属性布局抽象类
// Shdader数据类型 enum class ShaderDataType{ None = 0, Float, Float2, Float3, Float4, Mat3, Mat4, Int, Int2, Int3, Int4, Bool }; // 获取Shader数据类型的大小 static uint32_t ShaderDataTypeSize(ShaderDataType type){ switch (type){ case ShaderDataType::Float: return 4; case ShaderDataType::Float2: return 4 * 2; case ShaderDataType::Float3: return 4 * 3; case ShaderDataType::Float4: return 4 * 4; case ShaderDataType::Mat3: return 4 * 3 * 3; case ShaderDataType::Mat4: return 4 * 4 * 4; case ShaderDataType::Int: return 4; case ShaderDataType::Int2: return 4 * 2; case ShaderDataType::Int3: return 4 * 3; case ShaderDataType::Int4: return 4 * 4; case ShaderDataType::Bool: return 1; } HZ_CORE_ASSERT(false, "Unknown ShaderDataType!"); return 0; } // 一个Shader属性类 struct BufferElement{ // 对应：{ ShaderDataType::Float3, "a_Position" } std::string Name; // 名称：没太大作用，只是标识而已 ShaderDataType Type;// Shader数据类型 uint32_t Size; // 此属性的大小 uint32_t Offset; // 此属性的偏移量 bool Normalized; // 是否规范化 BufferElement() { } BufferElement(ShaderDataType type, const std::string& name, bool normalized = false) : Name(name), Type(type), Size(ShaderDataTypeSize(type)), Offset(0), Normalized(normalized) { } // 获取此属性有几个分量 uint32_t GetComponentCount() const{ switch (Type) { case ShaderDataType::Float: return 1; case ShaderDataType::Float2: return 2; case ShaderDataType::Float3: return 3; case ShaderDataType::Float4: return 4; case ShaderDataType::Mat3: return 3 * 3; case ShaderDataType::Mat4: return 4 * 4; case ShaderDataType::Int: return 1; case ShaderDataType::Int2: return 2; case ShaderDataType::Int3: return 3; case ShaderDataType::Int4: return 4; case ShaderDataType::Bool: return 1; } HZ_CORE_ASSERT(false, "Unknown ShaderDataType!"); return 0; } }; // 顶点缓冲布局抽象类 class BufferLayout{ public: BufferLayout() { } // 用初始化列表构造BufferLayout对象 BufferLayout(const std::initializer_list<BufferElement>& elements) : m_Elements(elements) { CalculateOffsetsAndStride(); } inline uint32_t GetStride() const { return m_Stride; }// 获取属性列表总大小 inline const std::vector<BufferElement>& GetElements() const { return m_Elements; }// 获取元素列表 // 写vector的begin与end，以便循环BufferLayout类 for (const auto& element : BufferLayout) std::vector<BufferElement>::iterator begin() { return m_Elements.begin(); } std::vector<BufferElement>::iterator end() { return m_Elements.end(); } std::vector<BufferElement>::const_iterator begin() const { return m_Elements.begin(); } std::vector<BufferElement>::const_iterator end() const { return m_Elements.end(); } private: // // 计算属性列表各个属性的偏移量，以及总大小// void CalculateOffsetsAndStride(){ uint32_t offset = 0; m_Stride = 0; for (auto& element : m_Elements){ element.Offset = offset; offset += element.Size; m_Stride += element.Size; } } private: std::vector<BufferElement> m_Elements; uint32_t m_Stride = 0; }; -
Application.cpp
// 将自定义的Shader类型转换为OpenGL定义的类型：临时的，会放在顶点数组抽象类中 static GLenum ShaderDataTypeToOpenGLBaseType(ShaderDataType type){ switch (type){ case Hazel::ShaderDataType::Float: return GL_FLOAT; case Hazel::ShaderDataType::Float2: return GL_FLOAT; case Hazel::ShaderDataType::Float3: return GL_FLOAT; case Hazel::ShaderDataType::Float4: return GL_FLOAT; case Hazel::ShaderDataType::Mat3: return GL_FLOAT; case Hazel::ShaderDataType::Mat4: return GL_FLOAT; case Hazel::ShaderDataType::Int: return GL_INT; case Hazel::ShaderDataType::Int2: return GL_INT; case Hazel::ShaderDataType::Int3: return GL_INT; case Hazel::ShaderDataType::Int4: return GL_INT; case Hazel::ShaderDataType::Bool: return GL_BOOL; } return 0; } Application::Application(){ // 使用OpenGL函数渲染一个三角形 // 顶点数据 float vertices[3 * 7] = { -0.5f, -0.5f, 0.0f, 0.8f, 0.2f, 0.8f, 1.0f, 0.5f, -0.5f, 0.0f, 0.2f, 0.3f, 0.8f, 1.0f, 0.0f, 0.5f, 0.0f, 0.8f, 0.8f, 0.2f, 1.0f }; unsigned int indices[3] = { 0, 1, 2 }; // 索引数据 // 0.生成顶点数组对象VAO、顶点缓冲对象VBO、索引缓冲对象EBO glGenVertexArrays(1, &m_VertexArray); // 1. 绑定顶点数组对象 glBindVertexArray(m_VertexArray); // 2.1顶点缓冲 m_VertexBuffer.reset(VertexBuffer::Create(vertices, sizeof(vertices))); // 2.2 设定顶点属性指针，来解释顶点缓冲中的顶点属性布局/ { BufferLayout layout = { { ShaderDataType::Float3, "a_Position" }, { ShaderDataType::Float4, "a_Color" } }; m_VertexBuffer->SetLayout(layout); } // ：临时的，会放在顶点数组抽象类中 uint32_t index = 0; const auto& layout = m_VertexBuffer->GetLayout(); for (const auto& element : layout){ glEnableVertexAttribArray(index); glVertexAttribPointer(index, element.GetComponentCount(), ShaderDataTypeToOpenGLBaseType(element.Type), element.Normalized ? GL_TRUE : GL_FALSE, layout.GetStride(), (const void*)element.Offset); index++; } // 之前手动 //glEnableVertexAttribArray(0);// 开启glsl的layout = 0输入 //glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), nullptr); // 3.索引缓冲 m_IndexBuffer.reset(IndexBuffer::Create(indices, sizeof(indices) / sizeof(uint32_t))); // 着色器代码 std::string vertexSrc = R"( #version 330 core layout(location = 0) in vec3 a_Position; layout(location = 1) in vec4 a_Color; out vec3 v_Position; out vec4 v_Color; void main() { v_Position = a_Position; v_Color = a_Color; gl_Position = vec4(a_Position, 1.0); } )"; std::string fragmentSrc = R"( #version 330 core layout(location = 0) out vec4 color; in vec3 v_Position; in vec4 v_Color; void main() { color = vec4(v_Position * 0.5 + 0.5, 1.0); color = v_Color; } )"; m_Shader.reset(new Shader(vertexSrc, fragmentSrc));
效果
C++知识：初始化列表
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引入
在Buffer.h的BufferLayout的构造函数使用初始化列表（initializer_list）构造，而不是使用vector引用（vector&）来构造，这可以减少BufferElement调用复制构造函数的次数
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初始化列表：initializer_list
BufferLayout(const std::initializer_list<BufferElement>& elements) : m_Elements(elements) { CalculateOffsetsAndStride(); } BufferLayout layout = { { ShaderDataType::Float3, "a_Position" }, { ShaderDataType::Float4, "a_Color" } }; m_VertexBuffer->SetLayout(layout); -
vector引用：vector&
BufferLayout(const std::vector<BufferElement>& elements) : m_Elements(elements) { CalculateOffsetsAndStride(); } // 注意：这里变成vector std::vector<BufferElement> vec1 = { { ShaderDataType::Float3, "a_Position" }, { ShaderDataType::Float4, "a_Color" } }; m_VertexBuffer->SetLayout(vec1);
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说明vector引用会多调用几次复制构造函数
#include <iostream> #include <vector> using namespace std; class TestClass { public: TestClass() :val(0) { cout << "TestClass()" << endl; } TestClass(int v) :val(v) { cout << "TestClass(int v)" << endl; } // 复制构造函数 TestClass(const TestClass& b) { cout << "TestClass的复制构造函数" << endl; val = b.val; } int val; }; class TestVectorClass { public: TestVectorClass(){ } TestVectorClass(vector<TestClass>& v):vec(v) { cout << "--vector参数引用构造TestVectorClass结束--" << endl; } TestVectorClass(const initializer_list<TestClass>& v):vec(v){ cout << "--直接初始化列表构造TestVectorClass结束--" << endl; } vector<TestClass> vec; }; int main() { cout << "--vector<TestClass>初始化开始--" << endl; // vector<TestClass>初始化，{1, 2, 3}会先调用构造函数临时对象，再调用TestClass复制构造函数给vec的下标元素 vector<TestClass> vec = { 1, 2, 3}; cout << "--vector<TestClass&>初始化结束--" << endl; cout << "--vector参数引用构造TestVectorClass开始--" << endl; TestVectorClass tv1(vec); cout << "----------------------------" << endl; cout << "--直接初始化列表构造TestVectorClass开始--" << endl; TestVectorClass tv = { 1, 2, 3 }; return 0; };
顶点缓冲区布局和着色器<联系>在一起的草稿图
