GPUImage源码解析(1)—— GLProgram

GLProgram

GLProgram的实现相对简单，没有与其他类产生依赖关系，主要封装了着色器与着色器程序的创建、编译、链接、使用和销毁。

GPUImage中负责创建GLProgram的只有GLImageContext，其他类型需要用到GLProgram的时候，会通过GLImageContext来获取。

关于着色器的介绍，可以参考LearnOpenGL-着色器

下面简单介绍一下GPUImage的方法：

• 初始化方法，根据需要传入顶点着色器和片源着色器的路径或存放在NSBundle的文件名进行初始化。

- (id)initWithVertexShaderString:(NSString *)vShaderString 
            fragmentShaderString:(NSString *)fShaderString;
- (id)initWithVertexShaderString:(NSString *)vShaderString 
          fragmentShaderFilename:(NSString *)fShaderFilename;
- (id)initWithVertexShaderFilename:(NSString *)vShaderFilename 
            fragmentShaderFilename:(NSString *)fShaderFilename;

初始化的过程包含了顶点着色器和片段着色器的创建、编译，着色器程序的创建并绑定着色器。

// 其他的初始化方法都会调用这个初始化方法
- (id)initWithVertexShaderString:(NSString *)vShaderString 
            fragmentShaderString:(NSString *)fShaderString;
{
    if ((self = [super init])) 
    {
        _initialized = NO;
        
        attributes = [[NSMutableArray alloc] init]; // 局部变量列表
        uniforms = [[NSMutableArray alloc] init]; // 全局变量列表
        program = glCreateProgram(); // 创建Program
        
        // 编译顶点着色器
        if (![self compileShader:&vertShader 
                            type:GL_VERTEX_SHADER 
                          string:vShaderString])
        {
            NSLog(@"Failed to compile vertex shader");
        }
        
        // 编译片段着色器
        if (![self compileShader:&fragShader 
                            type:GL_FRAGMENT_SHADER 
                          string:fShaderString])
        {
            NSLog(@"Failed to compile fragment shader");
        }
        
        // 绑定着色器到着色器程序
        glAttachShader(program, vertShader);
        glAttachShader(program, fragShader);
    }
    
    return self;
}

着色器编译过程，主要包括着色器创建并绑定源代码、编译和输出错误日志。

- (BOOL)compileShader:(GLuint *)shader 
                 type:(GLenum)type 
               string:(NSString *)shaderString
{
//    CFAbsoluteTime startTime = CFAbsoluteTimeGetCurrent();

    GLint status;
    const GLchar *source;
    
    // 获取着色器代码
    source = 
      (GLchar *)[shaderString UTF8String];
    if (!source)
    {
        NSLog(@"Failed to load vertex shader");
        return NO;
    }
    
    *shader = glCreateShader(type); // 创建指定类型的着色器
    glShaderSource(*shader, 1, &source, NULL); // 绑定着色器代码到着色器
    glCompileShader(*shader); // 编译着色器
    
    glGetShaderiv(*shader, GL_COMPILE_STATUS, &status); // 获取编译状态

    // 判断着色器编译是否成功，失败则输出日志
    if (status != GL_TRUE)
    {
        GLint logLength;
        glGetShaderiv(*shader, GL_INFO_LOG_LENGTH, &logLength); // 获取编译日志
        if (logLength > 0)
        {
            GLchar *log = (GLchar *)malloc(logLength);
            glGetShaderInfoLog(*shader, logLength, &logLength, log); // 获取日志信息
            if (shader == &vertShader)
            {
                self.vertexShaderLog = [NSString stringWithFormat:@"%s", log];
            }
            else
            {
                self.fragmentShaderLog = [NSString stringWithFormat:@"%s", log];
            }

            free(log);
        }
    }   
    
//    CFAbsoluteTime linkTime = (CFAbsoluteTimeGetCurrent() - startTime);
//    NSLog(@"Compiled in %f ms", linkTime * 1000.0);

    return status == GL_TRUE;
}

• 链接着色器程序

- (BOOL)link
{
//    CFAbsoluteTime startTime = CFAbsoluteTimeGetCurrent();

    GLint status;
    
    // 链接着色器程序
    glLinkProgram(program);
    
    // 获取链接状态
    glGetProgramiv(program, GL_LINK_STATUS, &status);
    
    // 判断链接是否成功，失败则返回
    if (status == GL_FALSE)
        return NO;
    
    // 链接成功，就可以删掉相关的shader，释放资源
    if (vertShader)
    {
        glDeleteShader(vertShader);
        vertShader = 0;
    }
    if (fragShader)
    {
        glDeleteShader(fragShader);
        fragShader = 0;
    }
    
    // 设置初始化成功标识
    self.initialized = YES;

//    CFAbsoluteTime linkTime = (CFAbsoluteTimeGetCurrent() - startTime);
//    NSLog(@"Linked in %f ms", linkTime * 1000.0);

    return YES;
}

• 使用着色器程序

- (void)use
{
    glUseProgram(program);
}

• 获取相关属性的索引，用于为着色器传值。

- (void)addAttribute:(NSString *)attributeName
{
     // 判断当前的属性是否已存在
    if (![attributes containsObject:attributeName])
    {
          // 如果不存在先加入属性数组，然后绑定该属性的索引为在属性数组中的索引
        [attributes addObject:attributeName];
        glBindAttribLocation(program, 
                             (GLuint)[attributes indexOfObject:attributeName],
                             [attributeName UTF8String]);
    }
}

// 获取属性的索引
- (GLuint)attributeIndex:(NSString *)attributeName
{
    return (GLuint)[attributes indexOfObject:attributeName];
}

// 获取uniform的索引
- (GLuint)uniformIndex:(NSString *)uniformName
{
    return glGetUniformLocation(program, [uniformName UTF8String]);
}