source/programdata.cpp

   1 #include <msp/gl/extensions/arb_direct_state_access.h>
   2 #include "buffer.h"
   3 #include "color.h"
   4 #include "error.h"
   5 #include "matrix.h"
   6 #include "program.h"
   7 #include "programdata.h"
   8 #include "uniform.h"
   9 #include "uniformblock.h"
  10 #include "vector.h"
  11
  12 using namespace std;
  13
  14 namespace Msp {
  15 namespace GL {
  16
  17 ProgramData::ProgramData():
  18         last_block(0),
  19         buffer(0),
  20         dirty(0)
  21 { }
  22
  23 // Blocks are intentionally left uncopied
  24 ProgramData::ProgramData(const ProgramData &other):
  25         uniform_slots(other.uniform_slots),
  26         uniforms(other.uniforms),
  27         last_block(0),
  28         buffer(0),
  29         dirty(0)
  30 {
  31         for(vector<Uniform *>::iterator i=uniforms.begin(); i!=uniforms.end(); ++i)
  32                 *i = (*i)->clone();
  33 }
  34
  35 ProgramData &ProgramData::operator=(const ProgramData &other)
  36 {
  37         for(vector<Uniform *>::iterator i=uniforms.begin(); i!=uniforms.end(); ++i)
  38                 delete *i;
  39         uniforms.clear();
  40
  41         uniform_slots = other.uniform_slots;
  42         for(vector<Uniform *>::const_iterator i=other.uniforms.begin(); i!=other.uniforms.end(); ++i)
  43                 uniforms.push_back((*i)->clone());
  44
  45         for(BlockMap::iterator i=blocks.begin(); i!=blocks.end(); ++i)
  46                 delete i->second.block;
  47         programs.clear();
  48
  49         last_block = 0;
  50         buffer = 0;
  51         dirty = 0;
  52
  53         return *this;
  54 }
  55
  56 ProgramData::~ProgramData()
  57 {
  58         for(vector<Uniform *>::iterator i=uniforms.begin(); i!=uniforms.end(); ++i)
  59                 delete *i;
  60         for(BlockMap::iterator i=blocks.begin(); i!=blocks.end(); ++i)
  61                 delete i->second.block;
  62         delete buffer;
  63 }
  64
  65 void ProgramData::uniform(const string &name, Uniform *uni)
  66 {
  67         if(name[name.size()-1]==']')
  68         {
  69                 delete uni;
  70                 throw invalid_argument("ProgramData::uniform");
  71         }
  72
  73         SlotMap::iterator i = uniform_slots.find(name);
  74         if(i!=uniform_slots.end())
  75         {
  76                 Uniform *&slot = uniforms[i->second];
  77                 /* UniformBlock does not copy the uniforms, so existing default blocks
  78                 will be left with stale pointers.  This is not a problem as long as no
  79                 one stores pointers to the blocks and expects them to stay valid. */
  80                 delete slot;
  81                 slot = uni;
  82
  83                 if(i->second<MASK_BITS)
  84                         dirty |= 1<<i->second;
  85                 else  // Force a full update if the mask isn't wide enough
  86                         dirty = ALL_ONES;
  87         }
  88         else
  89         {
  90                 uniform_slots[name] = uniforms.size();
  91                 uniforms.push_back(uni);
  92                 dirty = ALL_ONES;
  93         }
  94 }
  95
  96 void ProgramData::uniform(const string &name, int v)
  97 {
  98         uniform(name, new Uniform1i(v));
  99 }
 100
 101 void ProgramData::uniform(const string &name, float v)
 102 {
 103         uniform(name, new Uniform1f(v));
 104 }
 105
 106 void ProgramData::uniform(const string &name, int v0, int v1)
 107 {
 108         int va[2] = { v0, v1 };
 109         uniform2(name, va);
 110 }
 111
 112 void ProgramData::uniform(const string &name, float v0, float v1)
 113 {
 114         float va[2] = { v0, v1 };
 115         uniform2(name, va);
 116 }
 117
 118 void ProgramData::uniform2(const string &name, const int *v)
 119 {
 120         uniform(name, new Uniform2i(v));
 121 }
 122
 123 void ProgramData::uniform2(const string &name, const float *v)
 124 {
 125         uniform(name, new Uniform2f(v));
 126 }
 127
 128 void ProgramData::uniform(const string &name, int v0, int v1, int v2)
 129 {
 130         int va[3] = { v0, v1, v2 };
 131         uniform3(name, va);
 132 }
 133
 134 void ProgramData::uniform(const string &name, float v0, float v1, float v2)
 135 {
 136         float va[3] = { v0, v1, v2 };
 137         uniform3(name, va);
 138 }
 139
 140 void ProgramData::uniform(const string &name, const Vector3 &v)
 141 {
 142         uniform(name, v.x, v.y, v.z);
 143 }
 144
 145 void ProgramData::uniform3(const string &name, const int *v)
 146 {
 147         uniform(name, new Uniform3i(v));
 148 }
 149
 150 void ProgramData::uniform3(const string &name, const float *v)
 151 {
 152         uniform(name, new Uniform3f(v));
 153 }
 154
 155 void ProgramData::uniform(const string &name, int v0, int v1, int v2, int v3)
 156 {
 157         int va[4] = { v0, v1, v2, v3 };
 158         uniform4(name, va);
 159 }
 160
 161 void ProgramData::uniform(const string &name, float v0, float v1, float v2, float v3)
 162 {
 163         float va[4] = { v0, v1, v2, v3 };
 164         uniform4(name, va);
 165 }
 166
 167 void ProgramData::uniform(const string &name, const Vector4 &v)
 168 {
 169         uniform(name, v.x, v.y, v.z, v.w);
 170 }
 171
 172 void ProgramData::uniform(const string &name, const Color &c)
 173 {
 174         uniform(name, c.r, c.g, c.b, c.a);
 175 }
 176
 177 void ProgramData::uniform4(const string &name, const int *v)
 178 {
 179         uniform(name, new Uniform4i(v));
 180 }
 181
 182 void ProgramData::uniform4(const string &name, const float *v)
 183 {
 184         uniform(name, new Uniform4f(v));
 185 }
 186
 187 void ProgramData::uniform(const string &name, const LinAl::Matrix<float, 2, 2> &m)
 188 {
 189         uniform_matrix2(name, &m(0, 0));
 190 }
 191
 192 void ProgramData::uniform_matrix2(const string &name, const float *v)
 193 {
 194         uniform(name, new UniformMatrix2x2f(v));
 195 }
 196
 197 void ProgramData::uniform(const string &name, const LinAl::Matrix<float, 3, 3> &m)
 198 {
 199         uniform_matrix3(name, &m(0, 0));
 200 }
 201
 202 void ProgramData::uniform_matrix3(const string &name, const float *v)
 203 {
 204         uniform(name, new UniformMatrix3x3f(v));
 205 }
 206
 207 void ProgramData::uniform(const string &name, const Matrix &m)
 208 {
 209         uniform_matrix4(name, m.data());
 210 }
 211
 212 void ProgramData::uniform_matrix4(const string &name, const float *v)
 213 {
 214         uniform(name, new UniformMatrix4x4f(v));
 215 }
 216
 217 void ProgramData::uniform1_array(const string &name, unsigned n, const int *v)
 218 {
 219         uniform(name, new UniformArray<Uniform1i>(n, v));
 220 }
 221
 222 void ProgramData::uniform1_array(const string &name, unsigned n, const float *v)
 223 {
 224         uniform(name, new UniformArray<Uniform1f>(n, v));
 225 }
 226
 227 void ProgramData::uniform2_array(const string &name, unsigned n, const int *v)
 228 {
 229         uniform(name, new UniformArray<Uniform2i>(n, v));
 230 }
 231
 232 void ProgramData::uniform2_array(const string &name, unsigned n, const float *v)
 233 {
 234         uniform(name, new UniformArray<Uniform2f>(n, v));
 235 }
 236
 237 void ProgramData::uniform3_array(const string &name, unsigned n, const int *v)
 238 {
 239         uniform(name, new UniformArray<Uniform3i>(n, v));
 240 }
 241
 242 void ProgramData::uniform3_array(const string &name, unsigned n, const float *v)
 243 {
 244         uniform(name, new UniformArray<Uniform3f>(n, v));
 245 }
 246
 247 void ProgramData::uniform4_array(const string &name, unsigned n, const int *v)
 248 {
 249         uniform(name, new UniformArray<Uniform4i>(n, v));
 250 }
 251
 252 void ProgramData::uniform4_array(const string &name, unsigned n, const float *v)
 253 {
 254         uniform(name, new UniformArray<Uniform4f>(n, v));
 255 }
 256
 257 void ProgramData::uniform_matrix4_array(const string &name, unsigned n, const float *v)
 258 {
 259         uniform(name, new UniformArray<UniformMatrix4x4f>(n, v));
 260 }
 261
 262 unsigned ProgramData::compute_slot_mask(const Program::UniformBlockInfo &block) const
 263 {
 264         unsigned mask = 0;
 265         for(vector<const Program::UniformInfo *>::const_iterator i=block.uniforms.begin(); i!=block.uniforms.end(); ++i)
 266         {
 267                 SlotMap::const_iterator j = uniform_slots.find((*i)->name);
 268                 if(j!=uniform_slots.end() && j->second<MASK_BITS)
 269                         mask |= 1<<j->second;
 270         }
 271
 272         return mask;
 273 }
 274
 275 void ProgramData::update_block(UniformBlock &block, const Program::UniformBlockInfo &info) const
 276 {
 277         for(vector<const Program::UniformInfo *>::const_iterator i=info.uniforms.begin(); i!=info.uniforms.end(); ++i)
 278         {
 279                 SlotMap::const_iterator j = uniform_slots.find((*i)->name);
 280                 if(j!=uniform_slots.end())
 281                         block.attach(**i, *uniforms[j->second]);
 282         }
 283 }
 284
 285 ProgramData::SharedBlock *ProgramData::get_shared_block(const Program::UniformBlockInfo &info) const
 286 {
 287         BlockMap::iterator i = blocks.find(info.layout_hash);
 288         if(i==blocks.end())
 289         {
 290                 unsigned used = compute_slot_mask(info);
 291                 if(!used)
 292                         return 0;
 293
 294                 UniformBlock *block;
 295                 if(info.bind_point>=0)
 296                 {
 297                         if(!buffer)
 298                         {
 299                                 buffer = new Buffer(UNIFORM_BUFFER);
 300                                 buffer->set_usage(STREAM_DRAW);
 301                         }
 302
 303                         block = new UniformBlock(info.data_size);
 304                         block->use_buffer(buffer, last_block);
 305                         last_block = block;
 306                 }
 307                 else
 308                         block = new UniformBlock;
 309
 310                 i = blocks.insert(BlockMap::value_type(info.layout_hash, SharedBlock(used, block))).first;
 311         }
 312
 313         return &i->second;
 314 }
 315
 316 void ProgramData::apply() const
 317 {
 318         const Program *prog = Program::current();
 319         if(!prog)
 320                 throw invalid_operation("ProgramData::apply");
 321
 322         Program::LayoutHash layout = prog->get_uniform_layout_hash();
 323         ProgramUniforms &pu = programs[layout];
 324
 325         Mask force_dirty = (dirty==ALL_ONES ? ALL_ONES : 0U);
 326         Mask affected = (dirty&pu.used) | force_dirty;
 327         if(affected|pu.dirty)
 328         {
 329                 /* If the global dirty flag affects this program, add it to per-program
 330                 dirty flags and clear the global flag.  A previously unseen program will
 331                 always cause this to happen. */
 332                 if(affected)
 333                 {
 334                         for(BlockMap::iterator i=blocks.begin(); i!=blocks.end(); ++i)
 335                                 i->second.dirty |= (dirty&i->second.used) | force_dirty;
 336                         for(ProgramMap::iterator i=programs.begin(); i!=programs.end(); ++i)
 337                                 i->second.dirty |= (dirty&i->second.used) | force_dirty;
 338                         dirty = 0;
 339                 }
 340
 341                 const Program::UniformBlockMap &prog_blocks = prog->get_uniform_blocks();
 342
 343                 if(pu.dirty==ALL_ONES)
 344                 {
 345                         /* The set of uniforms has changed since this program was last used.
 346                         Regenerate the list of uniform blocks. */
 347                         pu.blocks.clear();
 348                         pu.blocks.reserve(prog_blocks.size());
 349
 350                         pu.used = 0;
 351                         for(Program::UniformBlockMap::const_iterator i=prog_blocks.begin(); i!=prog_blocks.end(); ++i)
 352                         {
 353                                 SharedBlock *shared = get_shared_block(i->second);
 354                                 if(shared)
 355                                 {
 356                                         if(shared->dirty==ALL_ONES)
 357                                                 shared->used = compute_slot_mask(i->second);
 358                                         pu.used |= shared->used;
 359                                 }
 360
 361                                 pu.blocks.push_back(ProgramBlock(i->second.bind_point, shared));
 362                         }
 363                 }
 364
 365                 // Update the contents of all dirty blocks.
 366                 bool buffered_blocks_updated = false;
 367                 std::vector<ProgramBlock>::iterator j = pu.blocks.begin();
 368                 for(Program::UniformBlockMap::const_iterator i=prog_blocks.begin(); i!=prog_blocks.end(); ++i, ++j)
 369                 {
 370                         if(!j->shared || !j->shared->dirty)
 371                                 continue;
 372
 373                         update_block(*j->block, i->second);
 374                         j->shared->dirty = 0;
 375                         buffered_blocks_updated |= (j->bind_point>=0);
 376                 }
 377
 378                 pu.dirty = 0;
 379
 380                 /* If any blocks stored in the buffer were updated, bind the buffer here
 381                 to avoid state thrashing. */
 382                 if(buffered_blocks_updated && !ARB_direct_state_access)
 383                         buffer->bind();
 384         }
 385
 386         for(vector<ProgramBlock>::iterator i=pu.blocks.begin(); i!=pu.blocks.end(); ++i)
 387                 if(i->block)
 388                         i->block->apply(i->bind_point);
 389 }
 390
 391
 392 ProgramData::SharedBlock::SharedBlock(unsigned u, UniformBlock *b):
 393         used(u),
 394         dirty(u),
 395         block(b)
 396 { }
 397
 398
 399 ProgramData::ProgramBlock::ProgramBlock():
 400         bind_point(-1),
 401         block(0),
 402         shared(0)
 403 { }
 404
 405 ProgramData::ProgramBlock::ProgramBlock(int p, SharedBlock *b):
 406         bind_point(p),
 407         block(b ? b->block : 0),
 408         shared(b)
 409 { }
 410
 411
 412 ProgramData::ProgramUniforms::ProgramUniforms():
 413         used(ALL_ONES),
 414         dirty(ALL_ONES)
 415 { }
 416
 417
 418 ProgramData::Loader::Loader(ProgramData &pd):
 419         DataFile::ObjectLoader<ProgramData>(pd)
 420 {
 421         add("uniform", &Loader::uniform1i);
 422         add("uniform1i", &Loader::uniform1i);
 423         add("uniform", &Loader::uniform1f);
 424         add("uniform1f", &Loader::uniform1f);
 425         add("uniform", &Loader::uniform2i);
 426         add("uniform2i", &Loader::uniform2i);
 427         add("uniform", &Loader::uniform2f);
 428         add("uniform2f", &Loader::uniform2f);
 429         add("uniform", &Loader::uniform3i);
 430         add("uniform3i", &Loader::uniform3i);
 431         add("uniform", &Loader::uniform3f);
 432         add("uniform3f", &Loader::uniform3f);
 433         add("uniform", &Loader::uniform4i);
 434         add("uniform4i", &Loader::uniform4i);
 435         add("uniform", &Loader::uniform4f);
 436         add("uniform4f", &Loader::uniform4f);
 437         add("uniform1i_array", &Loader::uniform1i_array);
 438         add("uniform1f_array", &Loader::uniform1f_array);
 439         add("uniform2f_array", &Loader::uniform2f_array);
 440         add("uniform3f_array", &Loader::uniform3f_array);
 441         add("uniform4f_array", &Loader::uniform4f_array);
 442         add("uniform_array", &Loader::uniform_array);
 443 }
 444
 445 void ProgramData::Loader::uniform1i(const string &n, int v)
 446 {
 447         obj.uniform(n, v);
 448 }
 449
 450 void ProgramData::Loader::uniform1f(const string &n, float v)
 451 {
 452         obj.uniform(n, v);
 453 }
 454
 455 void ProgramData::Loader::uniform2i(const string &n, int v0, int v1)
 456 {
 457         obj.uniform(n, v0, v1);
 458 }
 459
 460 void ProgramData::Loader::uniform2f(const string &n, float v0, float v1)
 461 {
 462         obj.uniform(n, v0, v1);
 463 }
 464
 465 void ProgramData::Loader::uniform3i(const string &n, int v0, int v1, int v2)
 466 {
 467         obj.uniform(n, v0, v1, v2);
 468 }
 469
 470 void ProgramData::Loader::uniform3f(const string &n, float v0, float v1, float v2)
 471 {
 472         obj.uniform(n, v0, v1, v2);
 473 }
 474
 475 void ProgramData::Loader::uniform4i(const string &n, int v0, int v1, int v2, int v3)
 476 {
 477         obj.uniform(n, v0, v1, v2, v3);
 478 }
 479
 480 void ProgramData::Loader::uniform4f(const string &n, float v0, float v1, float v2, float v3)
 481 {
 482         obj.uniform(n, v0, v1, v2, v3);
 483 }
 484
 485 void ProgramData::Loader::uniform_array_(const string &n, DataType t, unsigned e)
 486 {
 487         ArrayLoader ldr(t, e);
 488         load_sub_with(ldr);
 489         unsigned size = ldr.get_size();
 490         if(!size)
 491                 throw logic_error("empty uniform array");
 492
 493         DataType type = ldr.get_data_type();
 494         unsigned elem_size = ldr.get_element_size();
 495         if(type==INT)
 496         {
 497                 const int *data = reinterpret_cast<const int *>(ldr.get_data());
 498                 if(elem_size==1)
 499                         obj.uniform1_array(n, size, data);
 500                 else if(elem_size==2)
 501                         obj.uniform2_array(n, size, data);
 502                 else if(elem_size==3)
 503                         obj.uniform3_array(n, size, data);
 504                 else if(elem_size==4)
 505                         obj.uniform4_array(n, size, data);
 506                 else
 507                         throw logic_error("unsupported combination of array type and element size");
 508         }
 509         else if(type==FLOAT)
 510         {
 511                 const float *data = reinterpret_cast<const float *>(ldr.get_data());
 512                 if(elem_size==1)
 513                         obj.uniform1_array(n, size, data);
 514                 else if(elem_size==2)
 515                         obj.uniform2_array(n, size, data);
 516                 else if(elem_size==3)
 517                         obj.uniform3_array(n, size, data);
 518                 else if(elem_size==4)
 519                         obj.uniform4_array(n, size, data);
 520                 else
 521                         throw logic_error("unsupported combination of array type and element size");
 522         }
 523         else
 524                 throw logic_error("unsupported array type");
 525 }
 526
 527 void ProgramData::Loader::uniform1i_array(const string &n)
 528 {
 529         uniform_array_(n, INT, 1);
 530 }
 531
 532 void ProgramData::Loader::uniform1f_array(const string &n)
 533 {
 534         uniform_array_(n, FLOAT, 1);
 535 }
 536
 537 void ProgramData::Loader::uniform2i_array(const string &n)
 538 {
 539         uniform_array_(n, INT, 2);
 540 }
 541
 542 void ProgramData::Loader::uniform2f_array(const string &n)
 543 {
 544         uniform_array_(n, FLOAT, 2);
 545 }
 546
 547 void ProgramData::Loader::uniform3i_array(const string &n)
 548 {
 549         uniform_array_(n, INT, 3);
 550 }
 551
 552 void ProgramData::Loader::uniform3f_array(const string &n)
 553 {
 554         uniform_array_(n, FLOAT, 3);
 555 }
 556
 557 void ProgramData::Loader::uniform4i_array(const string &n)
 558 {
 559         uniform_array_(n, INT, 4);
 560 }
 561
 562 void ProgramData::Loader::uniform4f_array(const string &n)
 563 {
 564         uniform_array_(n, FLOAT, 4);
 565 }
 566
 567 void ProgramData::Loader::uniform_array(const string &n)
 568 {
 569         uniform_array_(n, static_cast<DataType>(0), 0);
 570 }
 571
 572
 573 ProgramData::ArrayLoader::ArrayLoader(DataType t, unsigned e):
 574         type(t),
 575         element_size(e)
 576 {
 577         add("uniform", &ArrayLoader::uniform1i);
 578         add("uniform1i", &ArrayLoader::uniform1i);
 579         add("uniform", &ArrayLoader::uniform1f);
 580         add("uniform1f", &ArrayLoader::uniform1f);
 581         add("uniform", &ArrayLoader::uniform2f);
 582         add("uniform2f", &ArrayLoader::uniform2f);
 583         add("uniform", &ArrayLoader::uniform3f);
 584         add("uniform3f", &ArrayLoader::uniform3f);
 585         add("uniform", &ArrayLoader::uniform4f);
 586         add("uniform4f", &ArrayLoader::uniform4f);
 587 }
 588
 589 void ProgramData::ArrayLoader::uniform(DataType t, unsigned e, const void *v)
 590 {
 591         if(element_size && (t!=type || e!=element_size))
 592                 throw logic_error("heterogeneous array contents");
 593
 594         if(!element_size)
 595         {
 596                 type = t;
 597                 element_size = e;
 598         }
 599
 600         const char *cv = reinterpret_cast<const char *>(v);
 601         data.insert(data.end(), cv, cv+element_size*4);
 602 }
 603
 604 void ProgramData::ArrayLoader::uniform1i(int v)
 605 {
 606         uniform(INT, 1, &v);
 607 }
 608
 609 void ProgramData::ArrayLoader::uniform1f(float v)
 610 {
 611         uniform(FLOAT, 1, &v);
 612 }
 613
 614 void ProgramData::ArrayLoader::uniform2i(int v0, int v1)
 615 {
 616         int va[2] = { v0, v1 };
 617         uniform(INT, 2, va);
 618 }
 619
 620 void ProgramData::ArrayLoader::uniform2f(float v0, float v1)
 621 {
 622         float va[2] = { v0, v1 };
 623         uniform(FLOAT, 2, va);
 624 }
 625
 626 void ProgramData::ArrayLoader::uniform3i(int v0, int v1, int v2)
 627 {
 628         int va[3] = { v0, v1, v2 };
 629         uniform(INT, 3, va);
 630 }
 631
 632 void ProgramData::ArrayLoader::uniform3f(float v0, float v1, float v2)
 633 {
 634         float va[3] = { v0, v1, v2 };
 635         uniform(FLOAT, 3, va);
 636 }
 637
 638 void ProgramData::ArrayLoader::uniform4i(int v0, int v1, int v2, int v3)
 639 {
 640         int va[4] = { v0, v1, v2, v3 };
 641         uniform(INT, 4, va);
 642 }
 643
 644 void ProgramData::ArrayLoader::uniform4f(float v0, float v1, float v2, float v3)
 645 {
 646         float va[4] = { v0, v1, v2, v3 };
 647         uniform(FLOAT, 4, va);
 648 }
 649
 650 } // namespace GL
 651 } // namespace Msp