【GLSL教程】（二）在OpenGL中使用GLSL

设置GLSL

这一节讲述在OpenGL中配置GLSL，假设你已经写好了顶点shader和像素shader。如果你还没有准备好，可以从如下网址获得相关内容：

http://www.3dshaders.com/home/

http://www.opengl.org/sdk/tools/ShaderDesigner/

http://developer.amd.com/archive/gpu/rendermonkey/pages/default.aspx

在OpenGL中，GLSL的shader使用的流程与C语言相似，每个shader类似一个C模块，首先需要单独编译（compile），然后一组编译好的shader连接（link）成一个完整程序。

这里将忽略ARB扩展，只列举OpenGL2.0的代码。建议使用GLEW库：

http://glew.sourceforge.net/

下面的代码检查OpenGL 2.0是否可用：

#include <GL/glew.h>
#include <GL/glut.h>

void main(int argc, char **argv)
{
glutInit(&argc, argv);
...
glewInit();

if (glewIsSupported( "GL_VERSION_2_0"))
printf( "Ready for OpenGL 2.0\n");
else
{
printf( "OpenGL 2.0 not supported\n");
exit( 1);
}
setShaders();

glutMainLoop();
}

下图显示了创建shader的必要步骤，函数的具体使用方法将在下面各小结描述：

创建shader

下图显示了创建shader的步骤：

首先创建一个对象作为shader的容器，这个创建函数将返回容器的句柄。

GLuint glCreateShader(GLenum shaderType);
参数：
·shaderType – GL_VERTEX_SHADER or GL_FRAGMENT_SHADER.

你可以创建许多shader，但记住所有的顶点shader只能有一个main函数，所有像素shader也一样。

下一步将添加源代码。shader的源代码是一个字符串数组，添加的语法如下：

void glShaderSource(GLuint shader, int numOfStrings, const char **strings, int *lenOfStrings);
参数：
·shader – the handler to the shader.
·numOfStrings – the number of strings in the array.
·strings – the array of strings.
·lenOfStrings – an array with the length of each string, or NULL, meaning that the strings are NULL terminated.

最后编译shader：

void glCompileShader(GLuint shader);
参数：
•shader – the handler to the shader.

创建程序

下图显示了获得一个可以运行的shader程序的步骤：

首先创建一个对象，作为程序的容器。此函数返回容器的句柄。

GLuint glCreateProgram(void);

你可以创建任意多个程序，在渲染时，可以在不同程序中切换，甚至在某帧返回固定功能流水线。比如你想用折射和反射shader绘制一个茶杯，然后回到固定功能生成立方体环境贴图（cube map）显示背景。

下面将把上一节编译的shader附加到刚刚创建的程序中。方法如下：

void glAttachShader(GLuint program, GLuint shader);
参数：
·program – the handler to the program.
·shader – the handler to the shader you want to attach.

如果同时有顶点shader和片断shader，你需要把它们都附加到程序中。你可以把多个相同类型（顶点或像素）的shader附加到一个程序中，如同一个C程序可以有多个模块一样，但它们只能有一个main函数。

你也可以把一个shader附加到多个程序，比如你想在不同程序中使用某个相同的shader。

最后一步是连接程序。方法如下：

void glLinkProgram(GLuint program);
参数：
·program – the handler to the program.

在连接操作之后，shader的源代码可以被修改并重编译，并不会影响到整个程序。

程序连接后，可以调用glUseProgram来使用程序。每个程序都分配了一个句柄，你可以事先连接多个程序以备使用。

void glUseProgram(GLuint prog);
参数：
·prog – the handler to the program you want to use, or zero to return to fixed functionality.

当一个程序被使用后，如果被再次连接，它将被自动替换并投入使用，所以没有必要再次调用上面这个函数。如果使用的参数为0，表示将使用固定功能流水线。

 例子

下面的代码包含了上面描述的所有步骤，参数p,f,v是全局的GLuint型变量。

void setShaders()
{
char *vs,*fs;

v = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
f = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);

vs = textFileRead( "toon.vert");
fs = textFileRead( "toon.frag");

const char *vv = vs;
const char *ff = fs;

glShaderSource(v, 1, &vv, NULL);
glShaderSource(f, 1, &ff, NULL);

free(vs); free(fs);

glCompileShader(v);
glCompileShader(f);

p = glCreateProgram();

glAttachShader(p, v);
glAttachShader(p, f);

glLinkProgram(p);
glUseProgram(p);
}

GLUT版的完整例子如下：

http://lighthouse3d.com/wptest/wp-content/uploads/2011/03/glutglsl_2.0.zip

完整例子中包含了shader代码及文本文件读入程序。

 

错误处理

调试shader是很困难的。目前还没有像printf这样的东西，虽然未来可能出现有调试功能的开发工具。

编译阶段的状态可以用如下函数获得：

void glGetShaderiv(GLuint object, GLenum type, int *param);
参数：
·object – the handler to the object. Either a shader or a program
·type – GL_COMPILE_STATUS.
·param – the return value, GL_TRUE if OK, GL_FALSE otherwise.

连接阶段的状态可以用如下函数获得：

void glGetProgramiv(GLuint object, GLenum type, int *param);
参数：
·object – the handler to the object. Either a shader or a program
·type – GL_LINK_STATUS.
·param – the return value, GL_TRUE if OK, GL_FALSE otherwise.

如果发生错误，就需要从InfoLog中找到更多的信息。这个日志保存了最后一次操作的信息，比如编译时的警告、错误，连接时发生的各种问题。这个日志甚至可以告诉你硬件是否支持你的shader。不幸的是InfoLog没有一个规范，所以不同的驱动/硬件可能产生不同的日志信息。

为了获得特定shader或程序的日志，可以使用如下程序：

void glGetShaderInfoLog(GLuint object, int maxLen, int *len, char *log);
void glGetProgramInfoLog(GLuint object, int maxLen, int *len, char *log);
参数：
·object – the handler to the object. Either a shader or a program
·maxLen – The maximum number of chars to retrieve from the InfoLog.
·len – returns the actual length of the retrieved InfoLog.
· log – The log itself.

GLSL规范有必要在这里进行一些改进：你必须知道接收InfoLog的长度。为了找到这个准确的值，使用下面的函数：

void glGetShaderiv(GLuint object, GLenum type, int *param);
void glGetProgramiv(GLuint object, GLenum type, int *param);
参数：
·object – the handler to the object. Either a shader or a program
·type – GL_INFO_LOG_LENGTH.
·param – the return value, the length of the InfoLog.

下面的函数可以用来打印InfoLog的内容：

void printShaderInfoLog(GLuint obj)
{
int infologLength = 0;
int charsWritten = 0;
char *infoLog;

glGetShaderiv(obj, GL_INFO_LOG_LENGTH,&infologLength);

if (infologLength > 0)
{
infoLog = ( char *) malloc(infologLength);
glGetShaderInfoLog(obj, infologLength, &charsWritten, infoLog);
printf( "%s\n",infoLog);
free(infoLog);
}
}

void printProgramInfoLog(GLuint obj)
{
int infologLength = 0;
int charsWritten = 0;
char *infoLog;

glGetProgramiv(obj, GL_INFO_LOG_LENGTH,&infologLength);

if (infologLength > 0)
{
infoLog = ( char *) malloc(infologLength);
glGetProgramInfoLog(obj, infologLength, &charsWritten, infoLog);
printf( "%s\n",infoLog);
free(infoLog);
}
}

清理

前面的小节讲到了附加一个shader到一个程序中，这里的调用是将shader从程序中分离：

void glDetachShader(GLuint program, GLuint shader);
参数：
·program – The program to detach from.
·shader – The shader to detach.

注意，只有没有附加到任何程序的shader可以被删除，删除shader和程序的调用如下：

void glDeleteShader(GLuint id);
void glDeleteProgram(GLuint id);
参数：
·id – The hanuler of the shader or program to delete.

如果一个shader还附加在某个程序中，这个shader并不能真正删除，只能标记为删除。当这个shader从所有程序中分离之后，才会被最终删除。