对于 OpenGL 着色器，您将如何用 C++ 编写一个接受所有类型的统一函数？

Posted 2023-02-22

【中文标题】对于 OpenGL 着色器，您将如何用 C++ 编写一个接受所有类型的统一函数？

【英文标题】：For OpenGL Shaders, how would you write a Uniform Function in C++ that accepts all types?

【发布时间】：2019-11-14 19:08:41

【问题描述】：

假设我有一个 Shader 类，我想要一个 Uniform 函数将我传递的数据发送到加载的 Shader 程序

class Shader
   unsigned int programid;
   template<typename Type>
   void Uniform(unsigned int location, Type object)
       //Some logic that passes the type data to the uniform using glUniform[?]()
   

如何编写 Uniform 函数（使用 C++ 中的模板）来接受任何类型（原始 OR 对象）并将其传递给着色器？

例子：

GLSL：uniform float Amount; C++：shader.Uniform(somefloat);

GLSL：uniform vec3 Position;

C++：

template<typename Type, size_t Size>
Vector Type data[Size]; 

Vector<float, 3> position = 0.0f, 1.0f, 1.0f
shader.Uniform(position);

GLSL：

struct Light

  vec3 position;
  vec4 rotation;
  float luminosity;
  bool status;
;

uniform Light object;

C++：

struct Light 
  Vector<float, 3> position;
  Vector<float, 4> rotation;
  float luminosity;
  bool status;

Light object = 1.0f,0.0f,0.0f,0.0f,0.0f,0.0f,0.75f,true;
shader.Uniform(object);

【问题讨论】：

如果你接受anything，你怎么知道着色器能够处理它？它需要知道如何处理你扔给它的任何东西，它怎么可能做到这一点？魔法？当它无法处理你扔给它的东西时，你会期望它如何表现？

好吧，我会事先知道着色器想要什么（因为我对其进行了编码），Uniform 函数只会有一些逻辑将类型路由到正确的 glUniform 函数（或结构/数组的多个函数调用） .如果我传递了着色器不接受的东西，它应该在内部出错并且不使用传递的对象。

阅读explicit (full) template specialization。请注意，您必须为每种类型编写单独的函数、方法或特化，因为 OpenGL API 为每种类型提供了不同的命名接口函数 (glUniform*)

【参考方案1】：

首先，C++ 和 GLSL 是静态类型语言，而不是像 javascript 或 Python 那样动态类型。所以没有实际的方法来编写一个接受任何类型的 C++ 函数。您的 C++ 模板函数的作用本质上是文本替换。每次 C++ 编译器看到使用的模板时，例如“Vector”，它都会获取原始模板声明并制作一个新副本，其中“Type”和“Size”分别替换为“float”和“3”。并且编译器会生成一个唯一的重整名称以防止链接器错误，例如 __Vector_TypeFOO_SizeBAR...

（为了完整起见，是的，可以使用联合和/或指针强制转换在 C/C++ 中实现您自己的动态类型。但由于您不能在 GLSL 中执行其中任何一项，因此无助于回答问题。）

因此，由于 GLSL 没有模板来进行文本替换，因此您必须自己实现它。从文件或其他任何内容加载着色器的源。在将其传递给 glCompileShader 之前，请使用您最喜欢的字符串处理库将实际字符串插入占位符文本中。

例如，在您的着色器中，您可以编写如下内容：

<TYPE><SIZE> position;

你的主程序会做类似的事情

src = loadShaderCode("example.template");
src.replace("<TYPE>", "vec");
src.replace("<SIZE>", "3");
shader = compileShader(src, ...);

希望这会有所帮助。

【讨论】：

GLSL 模板系统的好主意，但我一直在寻找 C++ 中的函数系统，它可以接受任何原语或对象或向量并将其发送到着色器。使用模板和类型比较的东西。 （我认为我的问题标题有点混乱）

那么您想要接受一系列 C++ 类型并将它们转换为固定的 GLSL 统一类型的 C++ 函数吗？几个浮点数的简单情况，比如一个标量或 1 到 4 个值的向量，编写 5 个重载变体可能比弄清楚如何模板化更快。除此之外，复杂性会迅速升级，并且在很大程度上取决于谁使用代码以及用于什么目的。 “任何原语或对象或向量”可以是字符串吗？ B树？ OBJ模型？不知道更多是不可能回答的

是的，昨天才意识到。我只是用复制和粘贴来制作所有原语和矢量函数。如果没有反射，对任何结构对象使用模板都是不可能的。