OpenGL学习笔记三（编译着色器）
运行着色器程序
ps：大部分出自（LearnOpenGL）
上一篇（OpenGL学习笔记二（着色器））说到什么是着色器，如何写着色器，这次我们要开始运行我们写好的着色器代码了
着色器程序的创建与C/C++程序的创建相似。首先你需要编写着色器程序文本并使之对你的程序可见，我们可以直接将shader程序文本存放在一个字符串数组中并将其包含你的源码中或者从外部文本文件中导入（依然转化成字符串数组）即可。其次我们需要将Shader源程序逐个编译成 Shader 对象。之后可以将编译好的 Shader 对象链接到一个单独的程序对象中并将其载入到 GPU。对 Shader 程序进行链接使得驱动程序能够根据他们之间的关系对 Shader 程序进行裁剪和优化。例如，你可以为一个传出法线信息的顶点着色器匹配一个不使用法线的片元着色器。这样的话驱动程序中的 GLSL 编译器就会将与法线有关的操作移除来提高顶点着色器的运行效率。如果同样是这个顶点着色器但是和另外一个需要使用法线信息的片元着色器链接到另外一个程序对象上，则顶点着色器中与法线相关的操作就不会被剔除。
我们首先要做的是创建一个着色器对象，注意还是用ID来引用的。所以我们储存这个顶点着色器为unsigned int，然后用glCreateShader创建这个着色器：
unsigned int vertexShader,fragmentShader;
//创建顶点着色器对象
vertexShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
//创建片段着色器对象
fragmentShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);我们把需要创建的着色器类型以参数形式提供给glCreateShader。由于我们正在创建一个顶点着色器和一个片段着色器，传递的参数是分别是GL_VERTEX_SHADER、GL_FRAGMENT_SHADER。
下一步我们把这个着色器源码附加到着色器对象上，然后编译它：
//附加顶点着色器
glShaderSource(vertexShader, 1, &vertexShaderSource, NULL);
//编译顶点着色器
glCompileShader(vertexShader);
//附加片段着色器
glShaderSource(fragmentShader, 1, &fragmentShaderSource, NULL);
//编译片段着色器
glCompileShader(fragmentShader);glShaderSource函数把要编译的着色器对象作为第一个参数。第二参数指定了传递的源码字符串数量，这里只有一个。第三个参数是顶点着色器真正的源码，第四个参数我们先设置为NULL。
你可能会希望检测在调用glCompileShader后编译是否成功了，如果没成功的话，你还会希望知道错误是什么，这样你才能修复它们。检测编译时错误可以通过以下代码来实现：
int success;
char infoLog[512];
glGetShaderiv(vertexShader, GL_COMPILE_STATUS, &success);首先我们定义一个整型变量来表示是否成功编译，还定义了一个储存错误消息（如果有的话）的容器。然后我们用glGetShaderiv检查是否编译成功。如果编译失败，我们会用glGetShaderInfoLog获取错误消息，然后打印它。
if(!success)
{
glGetShaderInfoLog(vertexShader, 512, NULL, infoLog);
std::cout << "ERROR::SHADER::VERTEX::COMPILATION_FAILED\n" << infoLog << std::endl;
}//判断片段着色器是否编译成功
glGetShaderiv(fragmentShader, GL_COMPILE_STATUS, &success);
if (!success)
{
glGetShaderInfoLog(fragmentShader, 512, NULL, infoLog);
std::cout << "ERROR::SHADER::FRAGMENT::COMPILATION_FAILED\n" << infoLog << std::endl;
}两个着色器现在都编译了，剩下的事情是把两个着色器对象链接到一个用来渲染的着色器程序(Shader Program)中。
着色器程序对象(Shader Program Object)是多个着色器合并之后并最终链接完成的版本。如果要使用刚才编译的着色器我们必须把它们链接(Link)为一个着色器程序对象，然后在渲染对象的时候激活这个着色器程序。已激活着色器程序的着色器将在我们发送渲染调用的时候被使用。
当链接着色器至一个程序的时候，它会把每个着色器的输出链接到下个着色器的输入。当输出和输入不匹配的时候，你会得到一个连接错误。
创建一个程序对象很简单：
unsigned int shaderProgram;
shaderProgram = glCreateProgram();glCreateProgram函数创建一个程序，并返回新创建程序对象的ID引用。现在我们需要把之前编译的着色器附加到程序对象上，然后用glLinkProgram链接它们：
glAttachShader(shaderProgram, vertexShader);
glAttachShader(shaderProgram, fragmentShader);
glLinkProgram(shaderProgram);代码应该很清楚，我们把着色器附加到了程序上，然后用glLinkProgram链接。
就像着色器的编译一样，我们也可以检测链接着色器程序是否失败，并获取相应的日志。你也许会问既然我们都已经成功的链接了程序对象为什么还需要对其进行验证呢。它们之间的区别是链接主要检查基于着色器组合的错误，而上面调用的函数则是验证基于当前的管线状态程序是否能够成功执行。在一个有多个shader程序和很多状态变化的复杂程序中，在每次绘制之前都进行验证是更加明智的。在我们这个简单的程序中我们仅仅对其调用了一次。当然你也可以仅仅在开发过程中进行这样的验证而避免在最终产品中增加这个不必要的开销。 与上面不同，我们不会调用glGetShaderiv和glGetShaderInfoLog，现在我们使用：
glGetProgramiv(shaderProgram, GL_LINK_STATUS, &success);
if (!success) {
glGetProgramInfoLog(shaderProgram, 512, NULL, infoLog);
std::cout << "ERROR::SHADER::PROGRAM::LINKING_FAILED\n" << infoLog << std::endl;
}得到的结果就是一个程序对象，我们可以调用glUseProgram函数，用刚创建的程序对象作为它的参数，以激活这个程序对象：
glUseProgram(shaderProgram);最后，我们调用上面的函数将链接之后的 Shader 程序对象添加到渲染管线中。除非我们使用其他的 Shader 程序对象来替换当前的程序对象或者通过调用 glUseProgram（NULL）显式的禁用它的使用（并且启用固定管线），否则这个 Shader 程序对象会对每次的绘制都会产生效果。如果你创建的 Shader 程序对象只包含一种类型的 Shader 程序，那么其他阶段的操作会默认的调用固定管线中的功能。
注意在链接程序对象之后你可以通过为每个 Shader 对象调用 glDetachShader 和 glDeleteShader 方法来删除其中的 Shader 对象。OpenGL驱动程序会为其生成的大部分对象维持一个引用计数。如果我们在创建一个 Shader 对象之后又将其删除则驱动程序会将这个 Shader 对象剔除掉，但是如果我们将 Shader 对象附加到程序对象之后调用 glDeleteShader 函数则只会将 Shader 对象标记为删除部分，你需要调用 glDetachShader 函数其引用计数才会下降到0之后才会被移除。
glDeleteShader(vertexShader);
glDeleteShader(fragmentShader);现在，我们已经把输入顶点数据发送给了GPU，并指示了GPU如何在顶点和片段着色器中处理它。就快要完成了，但还没结束，OpenGL还不知道它该如何解释内存中的顶点数据，以及它该如何将顶点数据链接到顶点着色器的属性上。我们需要告诉OpenGL怎么做。
链接顶点属性
顶点着色器允许我们指定任何以顶点属性为形式的输入。这使其具有很强的灵活性的同时，它还的确意味着我们必须手动指定输入数据的哪一个部分对应顶点着色器的哪一个顶点属性。所以，我们必须在渲染前指定OpenGL该如何解释顶点数据。
顶点数据
float vertices[] = {
-0.5f, -0.5f, 0.0f,
0.5f, -0.5f, 0.0f,
0.0f, 0.5f, 0.0f
};我们的顶点缓冲数据会被解析为下面这样子：
- 位置数据被储存为32位（4字节）浮点值。
- 每个位置包含3个这样的值。
- 在这3个值之间没有空隙（或其他值）。这几个值在数组中紧密排列(Tightly Packed)。
数据中第一个值在缓冲开始的位置。
有了这些信息我们就可以使用glVertexAttribPointer函数告诉OpenGL该如何解析顶点数据（应用到逐个顶点属性上）了：
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0);
glEnableVertexAttribArray(0);glVertexAttribPointer函数的参数非常多，所以我会逐一介绍它们：
第一个参数指定我们要配置的顶点属性。还记得我们在顶点着色器中使用layout(location = 0)定义了position顶点属性的位置值(Location)吗？它可以把顶点属性的位置值设置为0。因为我们希望把数据传递到这一个顶点属性中，所以这里我们传入0。
第二个参数指定顶点属性的大小。顶点属性是一个vec3，它由3个值组成，所以大小是3。
- 第三个参数指定数据的类型，这里是GL_FLOAT(GLSL中vec*都是由浮点数值组成的)。
- 下个参数定义我们是否希望数据被标准化(Normalize)。如果我们设置为GL_TRUE，所有数据都会被映射到0（对于有符号型signed数据是-1）到1之间。我们把它设置为GL_FALSE。
- 第五个参数叫做步长(Stride)，它告诉我们在连续的顶点属性组之间的间隔。由于下个组位置数据在3个float之后，我们把步长设置为3 * sizeof(float)。要注意的是由于我们知道这个数组是紧密排列的（在两个顶点属性之间没有空隙）我们也可以设置为0来让OpenGL决定具体步长是多少（只有当数值是紧密排列时才可用）。一旦我们有更多的顶点属性，我们就必须更小心地定义每个顶点属性之间的间隔，我们在后面会看到更多的例子（译注: 这个参数的意思简单说就是从这个属性第二次出现的地方到整个数组0位置之间有多少字节）。
- 最后一个参数的类型是void*，所以需要我们进行这个奇怪的强制类型转换。它表示位置数据在缓冲中起始位置的偏移量(Offset)。由于位置数据在数组的开头，所以这里是0。我们会在后面详细解释这个参数。
每个顶点属性从一个VBO管理的内存中获得它的数据，而具体是从哪个VBO（程序中可以有多个VBO）获取则是通过在调用glVetexAttribPointer时绑定到GL_ARRAY_BUFFER的VBO决定的。由于在调用glVetexAttribPointer之前绑定的是先前定义的VBO对象，顶点属性0现在会链接到它的顶点数据。
现在我们已经定义了OpenGL该如何解释顶点数据，我们现在应该使用glEnableVertexAttribArray，以顶点属性位置值作为参数，启用顶点属性；顶点属性默认是禁用的。自此，所有东西都已经设置好了：我们使用一个顶点缓冲对象将顶点数据初始化至缓冲中，建立了一个顶点和一个片段着色器，并告诉了OpenGL如何把顶点数据链接到顶点着色器的顶点属性上。在OpenGL中绘制一个物体，代码会像是这样：
// 0. 复制顶点数组到缓冲中供OpenGL使用
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);
// 1. 设置顶点属性指针
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0);
glEnableVertexAttribArray(0);
// 2. 当我们渲染一个物体时要使用着色器程序
glUseProgram(shaderProgram);
// 3. 绘制物体
someOpenGLFunctionThatDrawsOurTriangle();每当我们绘制一个物体的时候都必须重复这一过程。这看起来可能不多，但是如果有超过5个顶点属性，上百个不同物体呢（这其实并不罕见）。绑定正确的缓冲对象，为每个物体配置所有顶点属性很快就变成一件麻烦事。有没有一些方法可以使我们把所有这些状态配置储存在一个对象中，并且可以通过绑定这个对象来恢复状态呢？
顶点数组对象
顶点数组对象(Vertex Array Object, VAO)可以像顶点缓冲对象那样被绑定，任何随后的顶点属性调用都会储存在这个VAO中。这样的好处就是，当配置顶点属性指针时，你只需要将那些调用执行一次，之后再绘制物体的时候只需要绑定相应的VAO就行了。这使在不同顶点数据和属性配置之间切换变得非常简单，只需要绑定不同的VAO就行了。刚刚设置的所有状态都将存储在VAO中
OpenGL的核心模式要求我们使用VAO，所以它知道该如何处理我们的顶点输入。如果我们绑定VAO失败，OpenGL会拒绝绘制任何东西。
一个顶点数组对象会储存以下这些内容：
- glEnableVertexAttribArray和glDisableVertexAttribArray的调用。
- 通过glVertexAttribPointer设置的顶点属性配置。
- 通过glVertexAttribPointer调用与顶点属性关联的顶点缓冲对象。
创建一个VAO和创建一个VBO很类似：
unsigned int VAO;
glGenVertexArrays(1, &VAO);要想使用VAO，要做的只是使用glBindVertexArray绑定VAO。从绑定之后起，我们应该绑定和配置对应的VBO和属性指针，之后解绑VAO供之后使用。当我们打算绘制一个物体的时候，我们只要在绘制物体前简单地把VAO绑定到希望使用的设定上就行了。这段代码应该看起来像这样：
// ..:: 初始化代码（只运行一次 (除非你的物体频繁改变)） :: ..
// 1. 绑定VAO
glBindVertexArray(VAO);
// 2. 把顶点数组复制到缓冲中供OpenGL使用
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);
// 3. 设置顶点属性指针
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 3 * sizeof(float), (void*)0);
glEnableVertexAttribArray(0);
[...]
// ..:: 绘制代码（渲染循环中） :: ..
// 4. 绘制物体
glUseProgram(shaderProgram);
glBindVertexArray(VAO);
someOpenGLFunctionThatDrawsOurTriangle(); 就这么多了！前面做的一切都是等待这一刻，一个储存了我们顶点属性配置和应使用的VBO的顶点数组对象。一般当你打算绘制多个物体时，你首先要生成/配置所有的VAO（和必须的VBO及属性指针)，然后储存它们供后面使用。当我们打算绘制物体的时候就拿出相应的VAO，绑定它，绘制完物体后，再解绑VAO。
要想绘制我们想要的物体，OpenGL给我们提供了glDrawArrays函数，它使用当前激活的着色器，之前定义的顶点属性配置，和VBO的顶点数据（通过VAO间接绑定）来绘制图元。
glUseProgram(shaderProgram);
glBindVertexArray(VAO);
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);