HazelEngine 学习记录 - Shader Asset Files

Shader Asset Files

我们之前的所有 Shader 都是在 cpp 文件中进行的，在 Shader 代码比较冗长的时候会让程序变得难以阅读，因此需要将 Shader 单独用文件保存起来，然后使用的时候进行读取和编译。

之前 Shader 的创建是通过传入两个字符串，并对其进行编译之后进行绑定，现在新添加一种创建方式，就是通过文件名来进行读入：

static Shader* Create(const std::string& filepath);
//.cpp
Shader* Shader::Create(const std::string& filepath)
	{
		switch (Renderer::GetAPI())
		{
			case RendererAPI::API::None:    HZ_CORE_ASSERT(false, "RendererAPI::None is currently not supported!"); return nullptr;
			case RendererAPI::API::OpenGL:  return new OpenGLShader(filepath);
		}

		HZ_CORE_ASSERT(false, "Unknown RendererAPI!");
		return nullptr;
	}

同样的，在引擎的 Shader 中我们只是进行 API 的选择，具体的实现放到对应 API 中进行：

在 OpenGLShader 中，需要对传入的文件名进行读取，将文件中的所有字符串保存在一个string 变量当中，这里 Cherno 将 ver 和 frag 的 Shader 放在同一个文件当中，然后添加 type 对字符串进行处理，从而使整个 shader 看起来更加简洁：

// Basic Texture Shader

#type vertex
#version 330 core

layout(location = 0) in vec3 a_Position;
layout(location = 1) in vec2 a_TexCoord;

uniform mat4 u_ViewProjection;
uniform mat4 u_Transform;

out vec2 v_TexCoord;

void main()
{
	v_TexCoord = a_TexCoord;
	gl_Position = u_ViewProjection * u_Transform * vec4(a_Position, 1.0);
}

#type fragment
#version 330 core

layout(location = 0) out vec4 color;

in vec2 v_TexCoord;

uniform sampler2D u_Texture;

void main()
{
	color = texture(u_Texture, v_TexCoord);
}

在读取文件函数中进行如下处理：

首先将所有的字符保存在 string 变量中并返回

std::string OpenGLShader::ReadFile(const std::string& filepath)
	{
		std::string result;
		std::ifstream in(filepath, std::ios::in, std::ios::binary);
		if (in)
		{
			in.seekg(0, std::ios::end);
			result.resize(in.tellg());
			in.seekg(0, std::ios::beg);
			in.read(&result[0], result.size());
			in.close();
;		}
		else
		{
			HZ_CORE_ERROR("Could not open file '{0}'", filepath);
		}

		return result;
	}

然后对该字符串进行处理：

std::unordered_map<GLenum, std::string> OpenGLShader::PreProcess(const std::string& source)
	{
		std::unordered_map<GLenum, std::string> shaderSources; //分别保存两个shader并记录，用哈希表方便我们使用的时候找到

		const char* typeToken = "#type";  //先找到字符串 type 以此来确定是何种 shader
		size_t typeTokenLength = strlen(typeToken);
		size_t pos = source.find(typeToken, 0);  //从起始位置找 type
		while (pos != std::string::npos)  //如果找到了，进入循环，没找到直接返回
		{
			size_t eol = source.find_first_of("\r\n", pos); //从 type 之后找当前行剩下的字符串（vertex/fragment）
			HZ_CORE_ASSERT(eol != std::string::npos, "Syntax error");
			size_t begin = pos + typeTokenLength + 1; 
			std::string type = source.substr(begin, eol - begin);
			HZ_CORE_ASSERT(ShaderTypeFromString(type), "Invalid shader type specified");

			size_t nextLinePos = source.find_first_not_of("\r\n", eol); //确定类型之后，起始位置变为下一行的开始位置
			pos = source.find(typeToken, nextLinePos); //然后找下一个 type token
			shaderSources[ShaderTypeFromString(type)] = source.substr(nextLinePos, pos - (nextLinePos == std::string::npos ? source.size() - 1 : nextLinePos));//存储在哈希表中
		}

		return shaderSources;
	}

按照之前的方法进行编译，只不过这次我们把编译放在一个for 循环里面， 遍历哈希表进行编译：

void OpenGLShader::Compile(const std::unordered_map<GLenum, std::string>& shaderSources)
	{
		GLuint program = glCreateProgram();
		std::vector<GLenum> glShaderIDs(shaderSources.size());
		for (auto& kv : shaderSources)
		{
			GLenum type = kv.first;
			const std::string& source = kv.second;

			GLuint shader = glCreateShader(type);

			const GLchar* sourceCStr = source.c_str();
			glShaderSource(shader, 1, &sourceCStr, 0);

			glCompileShader(shader);

			GLint isCompiled = 0;
			glGetShaderiv(shader, GL_COMPILE_STATUS, &isCompiled);
			if (isCompiled == GL_FALSE)
			{
				GLint maxLength = 0;
				glGetShaderiv(shader, GL_INFO_LOG_LENGTH, &maxLength);

				std::vector<GLchar> infoLog(maxLength);
				glGetShaderInfoLog(shader, maxLength, &maxLength, &infoLog[0]);

				glDeleteShader(shader);

				HZ_CORE_ERROR("{0}", infoLog.data());
				HZ_CORE_ASSERT(false, "Shader compilation failure!");
				break;
			}

			glAttachShader(program, shader);
			glShaderIDs.push_back(shader);
		}

		m_RendererID = program;

		// Link our program
		glLinkProgram(program);
		// Note the different functions here: glGetProgram* instead of glGetShader*.
		GLint isLinked = 0;
		glGetProgramiv(program, GL_LINK_STATUS, (int*)&isLinked);
		if (isLinked == GL_FALSE)
		{
			GLint maxLength = 0;
			glGetProgramiv(program, GL_INFO_LOG_LENGTH, &maxLength);
			// The maxLength includes the NULL character
			std::vector<GLchar> infoLog(maxLength);
			glGetProgramInfoLog(program, maxLength, &maxLength, &infoLog[0]);

			// We don't need the program anymore.
			glDeleteProgram(program);

			for (auto id : glShaderIDs)
				glDeleteShader(id);

			HZ_CORE_ERROR("{0}", infoLog.data());
			HZ_CORE_ASSERT(false, "Shader link failure!");
			return;
		}

		for (auto id : glShaderIDs)
			glDetachShader(program, id);
	}

构造函数：

OpenGLShader::OpenGLShader(const std::string& filepath)
	{
		std::string source = ReadFile(filepath);
		auto shaderSources = PreProcess(source);
		Compile(shaderSources);
	}

之后我们添加一个简单的 shader

// Basic Texture Shader

#type vertex
#version 330 core

layout(location = 0) in vec3 a_Position;
layout(location = 1) in vec2 a_TexCoord;

uniform mat4 u_ViewProjection;
uniform mat4 u_Transform;

out vec2 v_TexCoord;

void main()
{
	v_TexCoord = a_TexCoord;
	gl_Position = u_ViewProjection * u_Transform * vec4(a_Position, 1.0);
}

#type fragment
#version 330 core

layout(location = 0) out vec4 color;

in vec2 v_TexCoord;

uniform sampler2D u_Texture;

void main()
{
	color = texture(u_Texture, v_TexCoord);
}

然后进行使用：

m_TextureShader.reset(Hazel::Shader::Create("assets/shaders/Texture.glsl"));

这样我们的 Shader 就可以从外部文件导入了！