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, 1, &vShaderCode, NULL);
    glCompileShader(vertex);
    checkCompileErrors(vertex, "VERTEX");
    // 片段着色器    fs
    fragment = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);
    glShaderSource(fragment, 1, &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[1024];
    if (type != "PROGRAM")
    {
        glGetShaderiv(shader, GL_COMPILE_STATUS, &success);
        if (!success)
        {
            glGetShaderInfoLog(shader, 1024, NULL, infoLog);
            std::cout << "ERROR::SHADER_COMPILATION_ERROR of type: " << type << "
" << infoLog << "
 -- --------------------------------------------------- -- " << std::endl;
        }
    }
    else
    {
        glGetProgramiv(shader, GL_LINK_STATUS, &success);
        if (!success)
        {
            glGetProgramInfoLog(shader, 1024, NULL, infoLog);
            std::cout << "ERROR::PROGRAM_LINKING_ERROR of type: " << type << "
" << infoLog << "
 -- --------------------------------------------------- -- " << 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 = 800;
const unsigned int SCR_HEIGHT = 600;

int main()
{
    // glfw: initialize and configure
    // ------------------------------
    glfwInit();
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);
    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 -1;
    }
    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 -1;
    }

    // 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(1, &VAO);
    glGenBuffers(1, &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(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 6 * sizeof(float), (void*)0);
    glEnableVertexAttribArray(0);
    // 颜色属性
    glVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 6 * sizeof(float), (void*)(3 * sizeof(float)));
    glEnableVertexAttribArray(1);
    /*
    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, 0, 3);

        // 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(1, &VAO);
    glDeleteBuffers(1, &VBO);

    // glfw: terminate, clearing all previously allocated GLFW resources.
    // ------------------------------------------------------------------
    glfwTerminate();
    return 0;
}

// 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(0, 0, 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 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;   // 位置变量的属性位置值为 0 
layout (location = 1) 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 330 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：