osgEarth的Rex引擎原理分析（五十三）着色器代码文件到着色器程序的过程

目标：（五十一）中的问题120

思路：编辑着色器文件->虚拟着色器程序VirtualProgram->osg着色器程序Program->编译、链接成GPU着色器程序

osgEarth/ShaderLoader.cpp
bool
ShaderLoader::load(VirtualProgram*       vp,
                   const std::string&    filename,
                   const ShaderPackage&  package,
                   const osgDB::Options* dbOptions)
{
    std::string multisource = load(filename, package, dbOptions);//会对源代码中的部分字符串进行替换
    vp->setFunction( entryPoint, source, location, 0L, order );//针对着色器函数文件
    vp->setShader( name, shader );//针对着色器文件
}

1、在程序启动，还未进入帧循环前，由虚拟着色器程序负责VirtualProgram加载着色器文件（osgEarth/ShaderLoader.cpp）

主要目的是将文件放入VirtualProgram的_shaderMap中。

1.1替换着色器源代码中的部分字符串

包括：版本号$GLSL_VERSION_STR、精度$GLSL_DEFAULT_PRECISION_FLOAT、包含#pragma include等。

osgEarth/ShaderLoader.cpp
std::string
ShaderLoader::load(const std::string&    filename,
                   const std::string&    inlineSource,
                   const osgDB::Options* dbOptions)
{
    osgEarth::replaceIn(output, "$GLSL_VERSION_STR", GLSL_VERSION_STR);
    osgEarth::replaceIn(output, "$GLSL_DEFAULT_PRECISION_FLOAT", GLSL_DEFAULT_PRECISION_FLOAT);
}

文件分为着色器文件和函数文件，区别在于着色器文件没有指定函数入口点vp_entryPoint，而函数文件指定了函数入口点。两种文件的处理方式略有不同。

1.2对于着色器文件，对文件简单处理后放入虚拟着色器的着色器map表_shaderMap：

osg::Shader* shader = new osg::Shader(type, source);
shader->setName( filename );
vp->setShader( filename, shader );

osgEarth/ViretualProgram.cpp
osg::Shader*
VirtualProgram::setShader(const std::string&                 shaderID,
                          osg::Shader*                       shader,
                          osg::StateAttribute::OverrideValue ov)
{
    PolyShader* pshader = new PolyShader( shader );
    pshader->prepare();//会对文件进行拆解，对变量进行一些处理变换，再拼装成文件


    ShaderEntry& entry = _shaderMap[MAKE_SHADER_ID(shaderID)];
        entry._shader        = pshader;
        entry._overrideValue = ov;
        entry._accept        = 0L;
}

1.3对于着色器函数文件，会将函数的入口点、顺序、函数名放入函数map表_functions，再将该文件放入虚拟着色器的着色器map表_shaderMap：

vp->setFunction( entryPoint, source, location, 0L, order );
osgEarth/ViretualProgram.cpp
void
VirtualProgram::setFunction(const std::string&           functionName,
                            const std::string&           shaderSource,
                            ShaderComp::FunctionLocation location,
                            ShaderComp::AcceptCallback*  accept,
                            float                        ordering)
{
    OrderedFunctionMap& ofm = _functions[location];
    ShaderComp::Function function;
        function._name   = functionName;
        function._accept = accept;
        ofm.insert( OrderedFunction(ordering, function) );



    ShaderEntry& entry = _shaderMap[MAKE_SHADER_ID(functionName)];
        entry._shader        = shader;
        entry._overrideValue = osg::StateAttribute::ON;
        entry._accept        = accept;
}

1.3不论是着色器文件还是着色器函数文件，最终都会创建一个着色器对象osg::Shader，这个对象负责着色器代码的管理，以及编译链接等。对象创建之初会做一些操作：（1）处理#pragma import_defines、#pragma requires，并将这些内容放入_shaderDefines、_shaderRequirements中，这些Define会和状态机State中的_defineMap做比较，共有的部分会放入到着色器代码中（这部分工作在绘制阶段做，见步骤2、3）。（2）

osg/Shader.cpp
Shader::Shader(Type type, const std::string& source) :
    _type(type),
    _shaderDefinesMode(USE_SHADER_PRAGMA)
{
    setShaderSource( source);
}
void Shader::setShaderSource( const std::string& sourceText )
{
    _shaderSource = sourceText;
    _computeShaderDefines();
    dirtyShader();
}

 

2、在绘制阶段，由状态机State对VirtualProgram所在的状态集StateSet进行压栈操作，也就是让State记录当前的绘制状态，状态主要包括模式表_modeMap、属性表_attributeMap、一致变量表_uniformMap、定义表_defineMap。

osg/State.cpp
void State::pushStateSet(const StateSet* dstate)
{
        pushModeList(_modeMap,dstate->getModeList());
        pushAttributeList(_attributeMap,dstate->getAttributeList());
        pushUniformList(_uniformMap,