[learnOpenGL学习笔记_6] 着色器 - 我们自己的着色器类

着色器 2 - 我们自己的着色器类

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learnOpenGL网站是学习openGL非常有用的网站，作为一个小白，为了方便后续回顾同时给大家提供借鉴，在此记录学习的过程。
本文参考：着色器
本篇文章将随着教程写一个着色器类，它可以从硬盘读取着色器，然后编译并链接它们，并对它们进行错误检测。

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0. 前情回顾——着色器使用步骤

1. 着色器源码
   const char *类型的字符串，可以使用单独的文件来存储着色器源码，然后使用时从硬盘中读取他们。
2. 编译着色器
3. 链接着色器
4. 使用着色器

1. 定义头文件

构造函数（通过读取着色器文件来构造着色器）：

Shader(const GLchar* vertexPath, const GLchar* fragmentPath);

全部头文件：

#ifndef SHADER_H
#define SHADER_H

#include <glad/glad.h>  // 包含glad来获取所有的必须OpenGL头文件

#include <string>
#include <fstream>
#include <sstream>
#include <iostream>

class Shader
{
public:
    unsigned int progrom_id; //程序id
    
    // 构造器读取并构建着色器
    Shader(const GLchar* vertexPath, const GLchar* fragmentPath);
    
    // 使用/激活程序
    void use();
    
    //uniform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;
    
};
#endif

着色器类储存了着色器程序的ID。它的构造器需要顶点和片段着色器源代码的文件路径，这样我们就可以把源码的文本文件储存在硬盘上了。除此之外，还加入了一些工具函数：use用来激活着色器程序，所有的set…函数能够查询一个unform的位置值并设置它的值。

2 着色器源码

1. 顶点着色器：vertexcolor.vex

#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos; // 位置变量的属性位置值为0

out vec4 vertexColor; // 为片段着色器指定一个颜色输出

void main()
{
    gl_Position = vec4(aPos, 1.0); // 注意我们如何把一个vec3作为vec4的构造器的参数
    vertexColor = vec4(0.5, 0.0, 0.0, 1.0); // 把输出变量设置为暗红色
}

2. 片段着色器：fragcolor.frag

#version 330 core
out vec4 FragColor;

uniform vec4 ourColor; // 在OpenGL程序代码中设定这个变量

void main()
{
    FragColor = ourColor;
}

3. 构造着色器

构造函数是通过读取顶点着色器文件和片段着色器文件，对着色器进行编译，链接。按照第0部分构造着色器的步骤2和步骤3，下面我们进行构造函数的实现：

3.0 构造函数的内容

Shader::Shader(const char* vertexPath, const char* fragmentPath)
{
    // 1. 从文件路径中获取顶点/片段着色器
    
    // 2. 编译着色器
    
    // 3. 链接着色器程序
    
    // 删除着色器，它们已经链接到我们的程序中了，已经不再需要了
}

3.1 读取顶点着色器文件和片段着色器文件

// 1. 从文件路径中获取顶点/片段着色器
    std::string vertexCode;
    std::string fragmentCode;
    std::ifstream vShaderFile;
    std::ifstream fShaderFile;
    // 保证ifstream对象可以抛出异常：
    vShaderFile.exceptions (std::ifstream::failbit | std::ifstream::badbit);
    fShaderFile.exceptions (std::ifstream::failbit | std::ifstream::badbit);
    try
    {
        // 打开文件
        vShaderFile.open(vertexPath);
        fShaderFile.open(fragmentPath);
        std::stringstream vShaderStream, fShaderStream;
        // 读取文件的缓冲内容到数据流中
        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();
    }
    catch(std::ifstream::failure e)
    {
        std::cout << "ERROR::SHADER::FILE_NOT_SUCCESFULLY_READ" << std::endl;
    }
    const char* vShaderCode = vertexCode.c_str();
    const char* fShaderCode = fragmentCode.c_str();

3.2 编译着色器

// 2. 编译着色器
    unsigned int vertex, fragment;
    int success;
    char infoLog[512];

    // 顶点着色器
    vertex = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
    glShaderSource(vertex, 1, &vShaderCode, NULL);
    glCompileShader(vertex);
    // 打印编译错误（如果有的话）
    glGetShaderiv(vertex, GL_COMPILE_STATUS, &success);
    if(!success)
    {
        glGetShaderInfoLog(vertex, 512, NULL, infoLog);
        std::cout << "ERROR::SHADER::VERTEX::COMPILATION_FAILED\n" << infoLog << std::endl;
    };

    // 片段着色器
    fragment = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);
    glShaderSource(fragment, 1, &fShaderCode, NULL);
    glCompileShader(fragment);
    // 打印编译错误（如果有的话）
    glGetShaderiv(fragment, GL_COMPILE_STATUS, &success);
    if(!success)
    {
        glGetShaderInfoLog(fragment, 512, NULL, infoLog);
        std::cout << "ERROR::SHADER::FRAGMENT::COMPILATION_FAILED\n" << infoLog << std::endl;
    };

3.3 链接着色器

// 3. 链接着色器程序
    progrom_id = glCreateProgram();
    glAttachShader(progrom_id, vertex);
    glAttachShader(progrom_id, fragment);
    glLinkProgram(progrom_id);
    // 打印连接错误（如果有的话）
    glGetProgramiv(progrom_id, GL_LINK_STATUS, &success);
    if(!success)
    {
        glGetProgramInfoLog(progrom_id, 512, NULL, infoLog);
        std::cout << "ERROR::SHADER::PROGRAM::LINKING_FAILED\n" << infoLog << std::endl;
    }

3.4 删除着色器

// 删除着色器，它们已经链接到我们的程序中了，已经不再需要了
    glDeleteShader(vertex);
    glDeleteShader(fragment);

4. 其它函数

void Shader::use()
{
    glUseProgram(progrom_id);
}

void Shader::setBool(const std::string &name, bool value) const
{
    int location = glGetUniformLocation(progrom_id, name.c_str());
    glUniform1i(location, (int)value);
}
void Shader::setInt(const std::string &name, int value) const
{
    int location = glGetUniformLocation(progrom_id, name.c_str());
    glUniform1i(location, value);
}
void Shader::setFloat(const std::string &name, float value) const
{
    int location = glGetUniformLocation(progrom_id, name.c_str());
    glUniform1f(location, value);
}

5. 使用着色器

1. 创建着色器对象：

Shader ourShader(VERRTEX_COLOR_PATH, FRAG_COLOR_PATH);

2. 使用着色器画三角形

ourShader.use();
ourShader.setFloat("ourColor", 1.0f);
glBindVertexArray(VAO);
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);

6. 运行结果