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