opengl shader 使用札记_ogl shader数据类型-优快云博客

本文详细介绍Shader的创建、使用及删除步骤，并深入探讨不同版本GLSL中的数据类型及其传输方式，包括attribute、uniform和varying变量的具体用法。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

一、shader的使用步骤

创建shader

1、创建一个shader对象

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GLuint glCreateShader(GLenum shaderType);

GLuint glCreateShader(GLenum shaderType);

2、将shader源代码传入前面创建的shader对象

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void glShaderSource(GLuint shader, int numOfStrings, const char **strings, int *lenOfStrings);

void glShaderSource(GLuint shader, int numOfStrings, const char **strings, int *lenOfStrings);

3、编译shader

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void glCompileShader(GLuint shader);

void glCompileShader(GLuint shader);

使用shader

1、创建一个对象，作为程序的容器

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GLuint glCreateProgram(void);

GLuint glCreateProgram(void);

2、编译的shader附加到刚刚创建的程序中

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void glAttachShader(GLuint program, GLuint shader);

void glAttachShader(GLuint program, GLuint shader);

3、连接程序

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void glLinkProgram(GLuint program);

void glLinkProgram(GLuint program);

4、使用程序

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void glUseProgram(GLuint prog);

void glUseProgram(GLuint prog);

删除shader

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void glDeleteShader(GLuint id);
void glDeleteProgram(GLuint id);

void glDeleteShader(GLuint id);  
void glDeleteProgram(GLuint id);

更加详细内容参见
http://blog.youkuaiyun.com/racehorse/article/details/6616256

二、shader数据类型

1、attribute variables
随不同顶点变化的全局变量，也即可以针对每个顶点设置该变量。
注：个修饰符只能用在顶点shader中，在shader中它是一个只读变量。
2、uniform
随不同图元变化的全局变量，也即不能对每个顶点设置该变量。
注：其值不能在glBegin/glEnd中设置。一致变量适合描述在一个图元中、一帧中甚至一个场景中都不变的值。一致变量在顶点shader和片断shader中都是只读的。
3、varying
用于顶点shader和片断shader间传递的插值数据，在顶点shader中可写，在片断shader中只读
注：须同时在顶点shader和片断shader中声明

三、shader数据传输

（一）、glsl 2.x数据传输：

1、attribute变量传输

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GLint glGetAttribLocation(GLuint program,char *name);
void glVertexAttrib1f(GLint location, GLfloat v0);
void glVertexAttrib2f(GLint location, GLfloat v0, GLfloat v1);
void glVertexAttrib3f(GLint location, GLfloat v0, GLfloat v1,GLfloat v2);
void glVertexAttrib4f(GLint location, GLfloat v0, GLfloat v1,,GLfloat v2, GLfloat v3);

GLint glGetAttribLocation(GLuint program,char *name); 
void glVertexAttrib1f(GLint location, GLfloat v0);  
void glVertexAttrib2f(GLint location, GLfloat v0, GLfloat v1);  
void glVertexAttrib3f(GLint location, GLfloat v0, GLfloat v1,GLfloat v2);  
void glVertexAttrib4f(GLint location, GLfloat v0, GLfloat v1,,GLfloat v2, GLfloat v3);

2、uniform变量传输

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GLint glGetUniformLocation(GLuint program, const char *name);
void glUniform1f(GLint location, GLfloat v0);
void glUniform2f(GLint location, GLfloat v0, GLfloat v1);
void glUniform3f(GLint location, GLfloat v0, GLfloat v1, GLfloat v2);
void glUniform4f(GLint location, GLfloat v0, GLfloat v1, GLfloat v2, GLfloat v3);

GLint glGetUniformLocation(GLuint program, const char *name);  
void glUniform1f(GLint location, GLfloat v0);  
void glUniform2f(GLint location, GLfloat v0, GLfloat v1);  
void glUniform3f(GLint location, GLfloat v0, GLfloat v1, GLfloat v2);  
void glUniform4f(GLint location, GLfloat v0, GLfloat v1, GLfloat v2, GLfloat v3);

注：getlocation要在program连接之后，因为链接后，会自动为它分配一个位置，我们可以在任何需要的时候获取（查询）这个位置。

3、varying变量传输

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//Vertex Shader
out vec2 varying_vg_texcoord;
//Geometry Shader
in vec2 varying_vg_texcoord[];
out vec2 varying_gf_texcoord;
//Fragment Shader
in vec2 varying_gf_texcoord;

//Vertex Shader  
out vec2 varying_vg_texcoord;    
  
//Geometry Shader  
in  vec2 varying_vg_texcoord[];    
out vec2 varying_gf_texcoord;    
  
//Fragment Shader  
in vec2 varying_gf_texcoord;

（二）、glsl 3.x数据传输

在GL3.x中，废弃了attribute关键字以及varying关键字，属性变量统一用in/out作为前置关键字。

对每一个Shader stage来说，in表示该属性是作为输入的属性，out表示该属性是用于输出的属性。

1、attribute变量传输

直接在GLSL代码中指定这些位置值

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#version 330
layout(location = 0) in vec3 attrib_position;

#version 330  
layout(location = 0) in vec3 attrib_position;

这里使用了layout关键字。这个关键字用于一个具体变量前，用于显式标明该变量的一些布局属性，这里就是显式设定了该attribute变量的位置值(location)。
优点：
（1）、避免了getlocation的开销；
（2）、重定义了OpenGL和GLSL之间attribute变量属性的依赖。过去我们的OpenGL端必须首先要知道GLSL端某个attribute的名字，才能设置/获得其位置值，如今两者只需要location对应起来就可以完成绘制时顶点属性流的传递了

2、uniform变量传输

2.1 UBO

在一个复杂的shader中，uniform变量可能会很多，用glUniform()来传递数据会显得很臃肿；
另外，一个shader中uniform变量的数目是有上限的，所以不能传入太多的uniform 变量。

鉴于以上原因，提出了Uniform Buffer Object(UBO)，这样可以把一个或多个uniform变量交给它，以替代glUniform的方式传递数据。
注意：传给UBO的数据，存储于这个UBO上，而不再是交给ShaderProgram，所以它们不会占用这个ShaderProgram自身的uniform存储空间。

2.2 uniform block

在unifom关键字后直接跟随一个block name和大括号，里面是一个或多个uniform变量.，用于与UBO关联。

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uniform BlobSettings {
vec4 InnerColor;
vec4 OuterColor;
float RadiusInner;
float RadiusOuter;
};
uniform BlobSettings{
vec4 InnerColor;
vec4 OuterColor;
float RadiusInner;
float RadiusOuter;
}Blob;

uniform BlobSettings {  
  vec4 InnerColor;  
  vec4 OuterColor;  
  float RadiusInner;  
  float RadiusOuter;  
};  

uniform BlobSettings{  
    vec4 InnerColor;  
    vec4 OuterColor;  
    float RadiusInner;  
    float RadiusOuter;  
}Blob;

在方法一中，Block中的变量依然是全局域的一部分，取用的时候不用Block名。
而在方法二中，Block中的变量则是在Blob名字域中，取用的时候需要加上Block名

2.3关联

对于每一个uniform block，都有一个“索引值”(index)，这个索引值我们可以在OpenGL中获得，并把它与一个具体的UBO关联起来

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GLint blockIndex = glGetUniformBlockIndex(nProgramHandler, "BlobSettings");
GLint nBlockDataSize = 0;
glGetActiveUniformBlockiv(nProgramHandler, blockIndex, GL_UNIFORM_BLOCK_DATA_SIZE, &nBlockDataSize);
glGenBuffers(1, &m_nUBO);
glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, m_nUBO);
glBufferData(GL_UNIFORM_BUFFER, nBlockDataSize, NULL, GL_DYNAMIC_DRAW);
glBindBufferRange(GL_UNIFORM_BUFFER, 0, m_nUBO, 0, nBlockDataSize);
glUniformBlockBinding(nProgramHandler, blockIndex, 0);
glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, NULL);

GLint blockIndex = glGetUniformBlockIndex(nProgramHandler, "BlobSettings"); 
 
GLint nBlockDataSize = 0;  
  
glGetActiveUniformBlockiv(nProgramHandler, blockIndex, GL_UNIFORM_BLOCK_DATA_SIZE, &nBlockDataSize);  

glGenBuffers(1, &m_nUBO);  

glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, m_nUBO);  

glBufferData(GL_UNIFORM_BUFFER, nBlockDataSize, NULL, GL_DYNAMIC_DRAW);  

glBindBufferRange(GL_UNIFORM_BUFFER, 0, m_nUBO, 0, nBlockDataSize);  

glUniformBlockBinding(nProgramHandler, blockIndex, 0);  

glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, NULL);

2.4 采用Block的原因
如果你的程序中包含了多个着色器，而且这些着色器使用了相同的Uniform变量，你就不得不为每个着色器分别管理这些变量。Uniform变量的location是在程序链接的时候产生的，因此Uniform变量的location会随着着色器的不同而发生变化。因此，这些Uniform变量的数据必须重新产生，然后应用到新的location上。
而Uniform Block正是为了使在着色器间共享Uniform数据变得更加容易而设计的。有了Uniform Block，我们可以创建一个缓冲区对象来存储这些Uniform变量的值，然后将缓冲区对象绑定到Uniform Block。当着色器程序改变的时候，只需要将同样的缓冲区对重新绑定到在新的着色器中与之相关的Block即可。

3、varing变量传输

in block和out block这两种可用于varing变量的
注意这里使用了block insatnce name（紧随大括号后的那个名字），这个名字对各Shader Stage来说都是独特的，所以改成上面这样的话，
block之间也不会发生名字冲突，block内的varying变量也就可以用同一个名字了。使用时需要按"blockInstanceName.varyingVariable"的类似结构体内变量的样式来表示。

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//Vertex Shader
out Varying
{
vec2 texcoord;
}VaryingOut;
//Geometry Shader
in Varying
{
vec2 texcoord;
}VaryingIn[];
out Varying
{
vec2 texcoord;
}VaryingOut;
//Fragment Shader
in Varying
{
vec2 texcoord;
}VaryingIn;

//Vertex Shader  
out Varying  
{  
     vec2 texcoord;  
}VaryingOut;  
  
//Geometry Shader  
in Varying  
{  
     vec2 texcoord;  
}VaryingIn[];  
  
out Varying  
{  
    vec2 texcoord;  
}VaryingOut;  
  
//Fragment Shader  
in Varying  
{  
    vec2  texcoord;     
}VaryingIn;

4、fragmentShader输出

类似于上述的attribute变量，我们也可以直接通过layout来指定这个location值

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/单输出
layout(location = 0) out vec4 fragColor;
//MRT
layout(location = 0) out vec4 fragColor0;
layout(location = 1) out vec4 fragColor1;

/单输出  
layout(location = 0) out vec4 fragColor;  
  
//MRT  
layout(location = 0) out vec4 fragColor0;  
layout(location = 1) out vec4 fragColor1;

这些layout里的关键字其实还有个index——只是默认为0而已

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layout(location = 0, index = 0) out vec4 fragColor;
layout(location = 0, index = 1) out vec4 src1Color;