OpenGL之shader着色器的应用，三色渐变的三角形

学习自：

https://learnopengl-cn.github.io/01%20Getting%20started/05%20Shaders/#_7

首先放一张效果图：

本次教程，将着色器单独定义了一个类，方便代码阅读与编写。

1，首先新建要给shader类：shader_s.h

(1)shader_s.h

 #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:

     // 程序ID

     unsigned int 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;

 private:

     void checkCompileErrors(unsigned int shader, std::string type);

 };

 #endif

（2）将头文件中的方法逐一实现

注意的是，我们类的写法，与链接中的写法有不同之处。

#include "shader_s.h"

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

{

    // 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();

    // 2. 编译着色器

    unsigned int vertex, fragment;

    // 顶点着色器    vs

    vertex = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);

    glShaderSource(vertex, , &vShaderCode, NULL);

    glCompileShader(vertex);

    checkCompileErrors(vertex, "VERTEX");

    // 片段着色器    fs

    fragment = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);

    glShaderSource(fragment, , &fShaderCode, NULL);

    glCompileShader(fragment);

    checkCompileErrors(fragment, "FRAGMENT");

    // 着色器程序

    ID = glCreateProgram();

    glAttachShader(ID, vertex);

    glAttachShader(ID, fragment);

    glLinkProgram(ID);

    checkCompileErrors(ID, "PROGRAM");

    // 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);

}

void Shader::use()

{

    glUseProgram(ID);

}

void Shader::setBool(const std::string & name, bool value) const

{

    glUniform1i(glGetUniformLocation(ID, name.c_str()), (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);

}

void Shader::checkCompileErrors(unsigned int shader, std::string type)

{

    int success;

    char infoLog[];

    if (type != "PROGRAM")

    {

        glGetShaderiv(shader, GL_COMPILE_STATUS, &success);

        if (!success)

        {

            glGetShaderInfoLog(shader, , NULL, infoLog);

            std::cout << "ERROR::SHADER_COMPILATION_ERROR of type: " << type << "\n" << infoLog << "\n -- --------------------------------------------------- -- " << std::endl;

        }

    }

    else

    {

        glGetProgramiv(shader, GL_LINK_STATUS, &success);

        if (!success)

        {

            glGetProgramInfoLog(shader, , NULL, infoLog);

            std::cout << "ERROR::PROGRAM_LINKING_ERROR of type: " << type << "\n" << infoLog << "\n -- --------------------------------------------------- -- " << std::endl;

        }

    }

}

2，主程序的使用

注意，我们的50行，在使用类的构造方法时候，传入的两个字符串表示的是我们的两个本地文件地址，这两个文件，表示的是，我们的两个shader脚本，需要我们的手动创建，并且加入代码。

两个脚本在最后给出。

（1）主程序TestShader.cpp

有一点需要注意的是，在vs中，我们自定义的类，如果要引用，用的是双引号 “”

也就是 #include "shader_s.h" 跟链接中的也有区别

 #include <glad/glad.h>

 #include <GLFW/glfw3.h>

 #include "shader_s.h"

 #include <iostream>

 void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height);

 void processInput(GLFWwindow *window);

 // settings

 const unsigned int SCR_WIDTH = ;

 const unsigned int SCR_HEIGHT = ;

 int main()

 {

     // glfw: initialize and configure

     // ------------------------------

     glfwInit();

     glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, );

     glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, );

     glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);

 #ifdef __APPLE__

     glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_FORWARD_COMPAT, GL_TRUE); // uncomment this statement to fix compilation on OS X

 #endif

     // glfw window creation

     // --------------------

     GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(SCR_WIDTH, SCR_HEIGHT, "LearnOpenGL", NULL, NULL);

     if (window == NULL)

     {

         std::cout << "Failed to create GLFW window" << std::endl;

         glfwTerminate();

         return -;

     }

     glfwMakeContextCurrent(window);

     glfwSetFramebufferSizeCallback(window, framebuffer_size_callback);

     // glad: load all OpenGL function pointers

     // ---------------------------------------

     if (!gladLoadGLLoader((GLADloadproc)glfwGetProcAddress))

     {

         std::cout << "Failed to initialize GLAD" << std::endl;

         return -;

     }

     // build and compile our shader program

     // ------------------------------------

     Shader ourShader("../res/shader.vs", "../res/shader.fs"); // you can name your shader files however you like

     // set up vertex data (and buffer(s)) and configure vertex attributes

     // ------------------------------------------------------------------

     float vertices[] = {

         // 位置信息         // 颜色信息

          0.5f, -0.5f, 0.0f,  1.0f, 0.0f, 0.0f,  // 右下

         -0.5f, -0.5f, 0.0f,  0.0f, 1.0f, 0.0f,  // 左下

          0.0f,  0.5f, 0.0f,  0.0f, 0.0f, 1.0f   // 顶部

     };

     unsigned int VBO, VAO;

     glGenVertexArrays(, &VAO);

     glGenBuffers(, &VBO);

     //首先绑定顶点数组对象，然后绑定并设置顶点缓冲区，然后配置顶点属性。

     glBindVertexArray(VAO);

     glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);

     glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);

     // 位置属性

     glVertexAttribPointer(, , GL_FLOAT, GL_FALSE,  * sizeof(float), (void*));

     glEnableVertexAttribArray();

     // 颜色属性

     glVertexAttribPointer(, , GL_FLOAT, GL_FALSE,  * sizeof(float), (void*)( * sizeof(float)));

     glEnableVertexAttribArray();

     /*

     glVertexAttribPointer 指定了渲染时索引值为 index 的顶点属性数组的数据格式和位置。

     void glVertexAttribPointer( GLuint index, GLint size, GLenum type, GLboolean normalized, GLsizei stride,const GLvoid * pointer);

     参数：

     (1)index

     指定要修改的顶点属性的索引值

     (2)size

     指定每个顶点属性的组件数量。必须为1、2、3或者4。初始值为4。（如position是由3个（x,y,z）组成，而颜色是4个（r,g,b,a））

     (4)type

     指定数组中每个组件的数据类型。可用的符号常量有GL_BYTE, GL_UNSIGNED_BYTE, GL_SHORT,GL_UNSIGNED_SHORT, GL_FIXED, 和 GL_FLOAT，初始值为GL_FLOAT。

     (5)normalized

     指定当被访问时，固定点数据值是否应该被归一化（GL_TRUE）或者直接转换为固定点值（GL_FALSE）。

     (6)stride

     指定连续顶点属性之间的偏移量。如果为0，那么顶点属性会被理解为：它们是紧密排列在一起的。初始值为0。

     (7)pointer

     指定第一个组件在数组的第一个顶点属性中的偏移量。该数组与GL_ARRAY_BUFFER绑定，储存于缓冲区中。初始值为0；

     */

     // 循环渲染

     while (!glfwWindowShouldClose(window))

     {

         // input

         // -----

         processInput(window);

         // render

         // ------

         glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);

         glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

         // render the triangle

         ourShader.use();

         glBindVertexArray(VAO);

         glDrawArrays(GL_TRIANGLES, , );

         // glfw: swap buffers and poll IO events (keys pressed/released, mouse moved etc.)

         // -------------------------------------------------------------------------------

         glfwSwapBuffers(window);

         glfwPollEvents();

     }

     // optional: de-allocate all resources once they've outlived their purpose:

     // ------------------------------------------------------------------------

     glDeleteVertexArrays(, &VAO);

     glDeleteBuffers(, &VBO);

     // glfw: terminate, clearing all previously allocated GLFW resources.

     // ------------------------------------------------------------------

     glfwTerminate();

     return ;

 }

 // process all input: query GLFW whether relevant keys are pressed/released this frame and react accordingly

 // ---------------------------------------------------------------------------------------------------------

 void processInput(GLFWwindow *window)

 {

     if (glfwGetKey(window, GLFW_KEY_ESCAPE) == GLFW_PRESS)

         glfwSetWindowShouldClose(window, true);

 }

 // glfw: whenever the window size changed (by OS or user resize) this callback function executes

 // ---------------------------------------------------------------------------------------------

 void framebuffer_size_callback(GLFWwindow* window, int width, int height)

 {

     // make sure the viewport matches the new window dimensions; note that width and

     // height will be significantly larger than specified on retina displays.

     glViewport(, , width, height);

 }

(2) 脚本编写

TestShader是我的项目名，然后新建文件夹res，存放我们的脚本，然后创建两个脚本，名字自己取就好，主程序中对应好就好了。

a）顶点着色器（Vetex Shader）shader.vs

#version  core

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

layout (location = ) in vec3 aColor; // 颜色变量的属性位置值为 1

out vec3 ourColor; // 向片段着色器输出一个颜色

void main()

{

    gl_Position = vec4(aPos, 1.0);

    ourColor = aColor; // 将ourColor设置为我们从顶点数据那里得到的输入颜色

}

b）片段着色器（fragment Shader）shader.fs

 #version  core

 out vec4 FragColor;

 in vec3 ourColor;

 void main()

 {

     FragColor = vec4(ourColor, 1.0);

 }

3，最后运行我们的程序，就可以得到下面的效果图：