第三個OpenGL程式，shaders _ 後續 之 封裝著色器類

雾枫發表於2024-04-05
封裝

著色器類：
標頭檔案 h：

#ifndef SHADER_H
#define SHADER_H
#include <GLAD/glad.h>
#include <glfw3.h>

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


class Shader
{
public:
    // 程式ID
    unsigned int ID;

    // 建構函式讀取並構建著色器
    Shader(const char* vertexPath,const char* fragmentPath);

    // 使用/啟用程式
    void use();

    // uniform 工具函式
    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 // SHADER_H

原始檔 cpp:

#include "Shader.h"

Shader::Shader(const char *vertexPath, const char *fragmentPath)
{
    // 1. 從檔案路徑中獲取頂點/片段著色器
    std::string vertexCode;
    std::string fragmentCode;
    std::ifstream vShaderFile;
    std::ifstream fShaderFile;

    // 保證ifstreamd物件可以丟擲異常
    vShaderFile.exceptions(std::ifstream::failbit | std::ifstream::badbit);
    fShaderFile.exceptions(std::ifstream::failbit | std::ifstream::badbit);

    try {
        // 開啟檔案
        vShaderFile.open(vertexPath);
        fShaderFile.open(fragmentPath);
        std::stringstream vShaderStream, fShaderStream;
        // 讀取檔案的緩衝內容到資料流中
        vShaderStream << vShaderFile.rdbuf();
        fShaderStream << fShaderFile.rdbuf();
        // 關閉檔案處理器
        vShaderFile.close();
        fShaderFile.close();
        // 轉換資料流到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();


    // 頂點著色器物件
    unsigned int vertexShader;
    vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);           // 建立頂點著色器物件
    glShaderSource(vertexShader,1,&vShaderCode,NULL);          // 把頂點著色器原始碼附加到頂點著色器物件上
    glCompileShader(vertexShader);                             // 編譯頂點著色器物件
    int success;                                               // 檢測頂點著色器物件編譯是否成功
    char infoLog[512];
    glGetShaderiv(vertexShader,GL_COMPILE_STATUS,&success);
    if(!success)
    {
        glGetShaderInfoLog(vertexShader,512,NULL,infoLog);
        std::cout<<"Error::shader::vertex::compilation_failed\n"<<infoLog<<std::endl;
    }

    // 片段著色器物件
    unsigned int fragmentShader;
    fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);         // 建立片段著色器物件
    glShaderSource(fragmentShader,1,&fShaderCode,NULL);          // 把片段著色器原始碼附加到片段著色器物件上
    glCompileShader(fragmentShader);                             // 編譯片段著色器物件
    glGetShaderiv(fragmentShader,GL_COMPILE_STATUS,&success);    // 檢查片段著色器物件是否編譯成功
    if(!success)
    {
        glGetShaderInfoLog(fragmentShader,512,NULL,infoLog);
        std::cout<<"Error::shader::vertex::compilation_failed\n"<<infoLog<<std::endl;
    }

    // 著色器程式物件
    unsigned int shaderProgram;
    shaderProgram = glCreateProgram();                         // 建立著色器程式物件
    glAttachShader(shaderProgram,vertexShader);                // 附加頂點著色器到著色器程式物件上
    glAttachShader(shaderProgram,fragmentShader);              // 附加片段著色器到著色器程式物件上
    glLinkProgram(shaderProgram);                              // 連結著色器程式物件
    glGetProgramiv(shaderProgram, GL_LINK_STATUS, &success);   // 檢查著色器程式物件是否連結成功
    if(!success) {
        glGetProgramInfoLog(shaderProgram, 512, NULL, infoLog);
    }

    ID = shaderProgram;
    // 把著色器物件連結到程式物件以後，刪除著色器物件
    glDeleteShader(vertexShader);
    glDeleteShader(fragmentShader);
}

void Shader::use()
{
    // 使用著色器程式物件
    glUseProgram(ID);
}

void Shader::setBool(const std::string &name, bool value) const
{
    glUniform1i(glGetUniformLocation(ID, name.c_str()), static_cast<int>(value));
}

void Shader::setInt(const std::string &name, int value) const
{
    glUniform1i(glGetUniformLocation(ID, name.c_str()), value);
}

void Shader::setFloat(const std::string &name, float value) const
{
    glUniform1f(glGetUniformLocation(ID, name.c_str()), value);
}

使用 main.cpp:

#include <iostream>
#include <glad/glad.h>
#include <glfw3.h>
#include "Shader.h"
using namespace std;

// 回撥函式，每當視窗改變大小，視口大小也跟隨改變
void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window,int width,int height)
{
    glViewport(0,0,width,height);
}

// 輸入 在GLFW中實現一些輸入控制
void processInput(GLFWwindow *window)
{
    if(glfwGetKey(window,GLFW_KEY_ESCAPE) == GLFW_PRESS)     // 是否按下了返回鍵(Esc)
    {
        glfwSetWindowShouldClose(window,true);               // 把WindowShouldClose屬性設定為 true來關閉GLFW
    }
}
// ************** opengl 具體實現 ************
    // 頂點資料
float vertices[] = {
    -0.5f, -0.5f, 0.0f,
     0.5f, -0.5f, 0.0f,
     0.0f,  0.5f, 0.0f
};

//******************************************
int main()
{
    cout << "你好三角形" << endl;

// GLFW (視窗)
    glfwInit();                                                         // 初始化GLFW
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR,3);                       // 主版本號
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR,3);                       // 次版本號
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE,GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);       // 使用核心模式
    //glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_FORWARD_COMPAT, GL_TRUE); Mac OS X系統

    // 建立一個GLFW視窗物件
    GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(800,600,"triangle",NULL,NULL);
    if(window == NULL)
    {
        std::cout<< "Failed to create GLFW window"<<std::endl;
        glfwTerminate();
        return -1;
    }
    glfwMakeContextCurrent(window);                              // 視窗的上下文設定為當前執行緒的主上下文

// GLAD
    if(!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress))      // 初始化GLAD(初始化OpenGL函式指標)
    {
        std::cout<<"Failed to initialize GLAD"<<std::endl;
        return -1;
    }

//*********** opengl 具體實現 ******************
    // 頂點陣列物件 VAO
    unsigned int VAO;
    glGenVertexArrays(1,&VAO);   // 建立頂點陣列物件
    glBindVertexArray(VAO);      // 繫結頂點陣列物件
    // 頂點緩衝物件 VBO
    unsigned int VBO;
    glGenBuffers(1,&VBO);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER,VBO);                                       // 繫結頂點緩衝物件
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER,sizeof(vertices),vertices,GL_STATIC_DRAW);  // 把之前定義的頂點資料複製到緩衝的記憶體中

    Shader shader("vertexSourceCode.vert",
                  "fragmentSourceCode.frag");

    // 連結頂點屬性 （告訴 gpu 如何解析記憶體中的頂點資料）
    glVertexAttribPointer(0,3,GL_FLOAT,GL_FALSE,3 * sizeof(float),(void*)0);
    glEnableVertexAttribArray(0);

//**************************

// 視口
    glViewport(0,0,800,600);

// 視口跟隨視窗大小改變
    glfwSetFramebufferSizeCallback(window,framebuffer_size_callback);

// 渲染迴圈
    while(!glfwWindowShouldClose(window))                            // 檢查GLFW是否被要求退出
    {
        // 輸入 （使用者）
        processInput(window);                                        // 輸入控制（自定義）

        //************** 渲染指令 （使用者）**********

        glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
        shader.use();
        glBindVertexArray(VAO);
        glDrawArrays(GL_TRIANGLES,0,3);

        //***************************************

        // 檢查並呼叫事件，交換緩衝 （預設操作）
        glfwSwapBuffers(window);                                     // 交換顏色緩衝（它是一個儲存著GLFW視窗每一個畫素顏色值的大緩衝），它在這一迭代中被用來繪製，並且將會作為輸出顯示在螢幕上。
        glfwPollEvents();                                            // 有沒有觸發什麼事件（比如鍵盤輸入、滑鼠移動等）、更新視窗狀態
    }

    // 解綁 VAO  VBO 著色器程式物件
    glDeleteVertexArrays(1, &VAO);
    glDeleteBuffers(1, &VBO);


// 當渲染迴圈結束後我們需要正確釋放/刪除之前的分配的所有資源
    glfwTerminate();
    return 0;
}

著色器檔案：

頂點著色器檔案 vertexSourceCode.vert
#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
void main()
{
   gl_Position = vec4(aPos.x,aPos.y,aPos.z,1.0);
}
片段著色器檔案 fragmentSourceCode.frag
#version 330 core
out vec4 FragColor;
void main()
{
   FragColor = vec4(1.0f,0.5f,0.2f,1.0f);
}

效果：

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