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 void ProgramData::remove_uniform(const string &name)
 263 {
 264         SlotMap::iterator i = uniform_slots.find(name);
 265         if(i!=uniform_slots.end())
 266         {
 267                 vector<Uniform *>::iterator j = uniforms.begin()+i->second;
 268                 delete *j;
 269                 uniforms.erase(j);
 270
 271                 for(SlotMap::iterator k=uniform_slots.begin(); k!=uniform_slots.end(); ++k)
 272                         if(k->second>i->second)
 273                                 --k->second;
 274
 275                 uniform_slots.erase(i);
 276
 277                 dirty = ALL_ONES;
 278         }
 279 }
 280
 281 unsigned ProgramData::compute_slot_mask(const Program::UniformBlockInfo &block) const
 282 {
 283         unsigned mask = 0;
 284         for(vector<const Program::UniformInfo *>::const_iterator i=block.uniforms.begin(); i!=block.uniforms.end(); ++i)
 285         {
 286                 SlotMap::const_iterator j = uniform_slots.find((*i)->name);
 287                 if(j!=uniform_slots.end() && j->second<MASK_BITS)
 288                         mask |= 1<<j->second;
 289         }
 290
 291         return mask;
 292 }
 293
 294 void ProgramData::update_block(UniformBlock &block, const Program::UniformBlockInfo &info) const
 295 {
 296         for(vector<const Program::UniformInfo *>::const_iterator i=info.uniforms.begin(); i!=info.uniforms.end(); ++i)
 297         {
 298                 SlotMap::const_iterator j = uniform_slots.find((*i)->name);
 299                 if(j!=uniform_slots.end())
 300                         block.attach(**i, *uniforms[j->second]);
 301         }
 302 }
 303
 304 ProgramData::SharedBlock *ProgramData::get_shared_block(const Program::UniformBlockInfo &info) const
 305 {
 306         BlockMap::iterator i = blocks.find(info.layout_hash);
 307         if(i==blocks.end())
 308         {
 309                 unsigned used = compute_slot_mask(info);
 310                 if(!used)
 311                         return 0;
 312
 313                 UniformBlock *block;
 314                 if(info.bind_point>=0)
 315                 {
 316                         if(!buffer)
 317                         {
 318                                 buffer = new Buffer(UNIFORM_BUFFER);
 319                                 buffer->set_usage(STREAM_DRAW);
 320                         }
 321
 322                         block = new UniformBlock(info.data_size);
 323                         block->use_buffer(buffer, last_block);
 324                         last_block = block;
 325                 }
 326                 else
 327                         block = new UniformBlock;
 328
 329                 i = blocks.insert(BlockMap::value_type(info.layout_hash, SharedBlock(used, block))).first;
 330         }
 331
 332         return &i->second;
 333 }
 334
 335 void ProgramData::apply() const
 336 {
 337         const Program *prog = Program::current();
 338         if(!prog)
 339                 throw invalid_operation("ProgramData::apply");
 340
 341         Program::LayoutHash layout = prog->get_uniform_layout_hash();
 342         ProgramUniforms &pu = programs[layout];
 343
 344         Mask force_dirty = (dirty==ALL_ONES ? ALL_ONES : 0U);
 345         Mask affected = (dirty&pu.used) | force_dirty;
 346         if(affected|pu.dirty)
 347         {
 348                 /* If the global dirty flag affects this program, add it to per-program
 349                 dirty flags and clear the global flag.  A previously unseen program will
 350                 always cause this to happen. */
 351                 if(affected)
 352                 {
 353                         for(BlockMap::iterator i=blocks.begin(); i!=blocks.end(); ++i)
 354                                 i->second.dirty |= (dirty&i->second.used) | force_dirty;
 355                         for(ProgramMap::iterator i=programs.begin(); i!=programs.end(); ++i)
 356                                 i->second.dirty |= (dirty&i->second.used) | force_dirty;
 357                         dirty = 0;
 358                 }
 359
 360                 const Program::UniformBlockMap &prog_blocks = prog->get_uniform_blocks();
 361
 362                 if(pu.dirty==ALL_ONES)
 363                 {
 364                         /* The set of uniforms has changed since this program was last used.
 365                         Regenerate the list of uniform blocks. */
 366                         pu.blocks.clear();
 367                         pu.blocks.reserve(prog_blocks.size());
 368
 369                         pu.used = 0;
 370                         for(Program::UniformBlockMap::const_iterator i=prog_blocks.begin(); i!=prog_blocks.end(); ++i)
 371                         {
 372                                 SharedBlock *shared = get_shared_block(i->second);
 373                                 if(shared)
 374                                 {
 375                                         if(shared->dirty==ALL_ONES)
 376                                                 shared->used = compute_slot_mask(i->second);
 377                                         pu.used |= shared->used;
 378                                 }
 379
 380                                 pu.blocks.push_back(ProgramBlock(i->second.bind_point, shared));
 381                         }
 382                 }
 383
 384                 // Update the contents of all dirty blocks.
 385                 bool buffered_blocks_updated = false;
 386                 std::vector<ProgramBlock>::iterator j = pu.blocks.begin();
 387                 for(Program::UniformBlockMap::const_iterator i=prog_blocks.begin(); i!=prog_blocks.end(); ++i, ++j)
 388                 {
 389                         if(!j->shared || !j->shared->dirty)
 390                                 continue;
 391
 392                         update_block(*j->block, i->second);
 393                         j->shared->dirty = 0;
 394                         buffered_blocks_updated |= (j->bind_point>=0);
 395                 }
 396
 397                 pu.dirty = 0;
 398
 399                 /* If any blocks stored in the buffer were updated, bind the buffer here
 400                 to avoid state thrashing. */
 401                 if(buffered_blocks_updated && !ARB_direct_state_access)
 402                         buffer->bind();
 403         }
 404
 405         for(vector<ProgramBlock>::iterator i=pu.blocks.begin(); i!=pu.blocks.end(); ++i)
 406                 if(i->block)
 407                         i->block->apply(i->bind_point);
 408 }
 409
 410
 411 ProgramData::SharedBlock::SharedBlock(unsigned u, UniformBlock *b):
 412         used(u),
 413         dirty(u),
 414         block(b)
 415 { }
 416
 417
 418 ProgramData::ProgramBlock::ProgramBlock():
 419         bind_point(-1),
 420         block(0),
 421         shared(0)
 422 { }
 423
 424 ProgramData::ProgramBlock::ProgramBlock(int p, SharedBlock *b):
 425         bind_point(p),
 426         block(b ? b->block : 0),
 427         shared(b)
 428 { }
 429
 430
 431 ProgramData::ProgramUniforms::ProgramUniforms():
 432         used(ALL_ONES),
 433         dirty(ALL_ONES)
 434 { }
 435
 436
 437 ProgramData::Loader::Loader(ProgramData &pd):
 438         DataFile::ObjectLoader<ProgramData>(pd)
 439 {
 440         add("uniform", &Loader::uniform1i);
 441         add("uniform1i", &Loader::uniform1i);
 442         add("uniform", &Loader::uniform1f);
 443         add("uniform1f", &Loader::uniform1f);
 444         add("uniform", &Loader::uniform2i);
 445         add("uniform2i", &Loader::uniform2i);
 446         add("uniform", &Loader::uniform2f);
 447         add("uniform2f", &Loader::uniform2f);
 448         add("uniform", &Loader::uniform3i);
 449         add("uniform3i", &Loader::uniform3i);
 450         add("uniform", &Loader::uniform3f);
 451         add("uniform3f", &Loader::uniform3f);
 452         add("uniform", &Loader::uniform4i);
 453         add("uniform4i", &Loader::uniform4i);
 454         add("uniform", &Loader::uniform4f);
 455         add("uniform4f", &Loader::uniform4f);
 456         add("uniform1i_array", &Loader::uniform1i_array);
 457         add("uniform1f_array", &Loader::uniform1f_array);
 458         add("uniform2f_array", &Loader::uniform2f_array);
 459         add("uniform3f_array", &Loader::uniform3f_array);
 460         add("uniform4f_array", &Loader::uniform4f_array);
 461         add("uniform_array", &Loader::uniform_array);
 462 }
 463
 464 void ProgramData::Loader::uniform1i(const string &n, int v)
 465 {
 466         obj.uniform(n, v);
 467 }
 468
 469 void ProgramData::Loader::uniform1f(const string &n, float v)
 470 {
 471         obj.uniform(n, v);
 472 }
 473
 474 void ProgramData::Loader::uniform2i(const string &n, int v0, int v1)
 475 {
 476         obj.uniform(n, v0, v1);
 477 }
 478
 479 void ProgramData::Loader::uniform2f(const string &n, float v0, float v1)
 480 {
 481         obj.uniform(n, v0, v1);
 482 }
 483
 484 void ProgramData::Loader::uniform3i(const string &n, int v0, int v1, int v2)
 485 {
 486         obj.uniform(n, v0, v1, v2);
 487 }
 488
 489 void ProgramData::Loader::uniform3f(const string &n, float v0, float v1, float v2)
 490 {
 491         obj.uniform(n, v0, v1, v2);
 492 }
 493
 494 void ProgramData::Loader::uniform4i(const string &n, int v0, int v1, int v2, int v3)
 495 {
 496         obj.uniform(n, v0, v1, v2, v3);
 497 }
 498
 499 void ProgramData::Loader::uniform4f(const string &n, float v0, float v1, float v2, float v3)
 500 {
 501         obj.uniform(n, v0, v1, v2, v3);
 502 }
 503
 504 void ProgramData::Loader::uniform_array_(const string &n, DataType t, unsigned e)
 505 {
 506         ArrayLoader ldr(t, e);
 507         load_sub_with(ldr);
 508         unsigned size = ldr.get_size();
 509         if(!size)
 510                 throw logic_error("empty uniform array");
 511
 512         DataType type = ldr.get_data_type();
 513         unsigned elem_size = ldr.get_element_size();
 514         if(type==INT)
 515         {
 516                 const int *data = reinterpret_cast<const int *>(ldr.get_data());
 517                 if(elem_size==1)
 518                         obj.uniform1_array(n, size, data);
 519                 else if(elem_size==2)
 520                         obj.uniform2_array(n, size, data);
 521                 else if(elem_size==3)
 522                         obj.uniform3_array(n, size, data);
 523                 else if(elem_size==4)
 524                         obj.uniform4_array(n, size, data);
 525                 else
 526                         throw logic_error("unsupported combination of array type and element size");
 527         }
 528         else if(type==FLOAT)
 529         {
 530                 const float *data = reinterpret_cast<const float *>(ldr.get_data());
 531                 if(elem_size==1)
 532                         obj.uniform1_array(n, size, data);
 533                 else if(elem_size==2)
 534                         obj.uniform2_array(n, size, data);
 535                 else if(elem_size==3)
 536                         obj.uniform3_array(n, size, data);
 537                 else if(elem_size==4)
 538                         obj.uniform4_array(n, size, data);
 539                 else
 540                         throw logic_error("unsupported combination of array type and element size");
 541         }
 542         else
 543                 throw logic_error("unsupported array type");
 544 }
 545
 546 void ProgramData::Loader::uniform1i_array(const string &n)
 547 {
 548         uniform_array_(n, INT, 1);
 549 }
 550
 551 void ProgramData::Loader::uniform1f_array(const string &n)
 552 {
 553         uniform_array_(n, FLOAT, 1);
 554 }
 555
 556 void ProgramData::Loader::uniform2i_array(const string &n)
 557 {
 558         uniform_array_(n, INT, 2);
 559 }
 560
 561 void ProgramData::Loader::uniform2f_array(const string &n)
 562 {
 563         uniform_array_(n, FLOAT, 2);
 564 }
 565
 566 void ProgramData::Loader::uniform3i_array(const string &n)
 567 {
 568         uniform_array_(n, INT, 3);
 569 }
 570
 571 void ProgramData::Loader::uniform3f_array(const string &n)
 572 {
 573         uniform_array_(n, FLOAT, 3);
 574 }
 575
 576 void ProgramData::Loader::uniform4i_array(const string &n)
 577 {
 578         uniform_array_(n, INT, 4);
 579 }
 580
 581 void ProgramData::Loader::uniform4f_array(const string &n)
 582 {
 583         uniform_array_(n, FLOAT, 4);
 584 }
 585
 586 void ProgramData::Loader::uniform_array(const string &n)
 587 {
 588         uniform_array_(n, static_cast<DataType>(0), 0);
 589 }
 590
 591
 592 ProgramData::ArrayLoader::ArrayLoader(DataType t, unsigned e):
 593         type(t),
 594         element_size(e)
 595 {
 596         add("uniform", &ArrayLoader::uniform1i);
 597         add("uniform1i", &ArrayLoader::uniform1i);
 598         add("uniform", &ArrayLoader::uniform1f);
 599         add("uniform1f", &ArrayLoader::uniform1f);
 600         add("uniform", &ArrayLoader::uniform2f);
 601         add("uniform2f", &ArrayLoader::uniform2f);
 602         add("uniform", &ArrayLoader::uniform3f);
 603         add("uniform3f", &ArrayLoader::uniform3f);
 604         add("uniform", &ArrayLoader::uniform4f);
 605         add("uniform4f", &ArrayLoader::uniform4f);
 606 }
 607
 608 void ProgramData::ArrayLoader::uniform(DataType t, unsigned e, const void *v)
 609 {
 610         if(element_size && (t!=type || e!=element_size))
 611                 throw logic_error("heterogeneous array contents");
 612
 613         if(!element_size)
 614         {
 615                 type = t;
 616                 element_size = e;
 617         }
 618
 619         const char *cv = reinterpret_cast<const char *>(v);
 620         data.insert(data.end(), cv, cv+element_size*4);
 621 }
 622
 623 void ProgramData::ArrayLoader::uniform1i(int v)
 624 {
 625         uniform(INT, 1, &v);
 626 }
 627
 628 void ProgramData::ArrayLoader::uniform1f(float v)
 629 {
 630         uniform(FLOAT, 1, &v);
 631 }
 632
 633 void ProgramData::ArrayLoader::uniform2i(int v0, int v1)
 634 {
 635         int va[2] = { v0, v1 };
 636         uniform(INT, 2, va);
 637 }
 638
 639 void ProgramData::ArrayLoader::uniform2f(float v0, float v1)
 640 {
 641         float va[2] = { v0, v1 };
 642         uniform(FLOAT, 2, va);
 643 }
 644
 645 void ProgramData::ArrayLoader::uniform3i(int v0, int v1, int v2)
 646 {
 647         int va[3] = { v0, v1, v2 };
 648         uniform(INT, 3, va);
 649 }
 650
 651 void ProgramData::ArrayLoader::uniform3f(float v0, float v1, float v2)
 652 {
 653         float va[3] = { v0, v1, v2 };
 654         uniform(FLOAT, 3, va);
 655 }
 656
 657 void ProgramData::ArrayLoader::uniform4i(int v0, int v1, int v2, int v3)
 658 {
 659         int va[4] = { v0, v1, v2, v3 };
 660         uniform(INT, 4, va);
 661 }
 662
 663 void ProgramData::ArrayLoader::uniform4f(float v0, float v1, float v2, float v3)
 664 {
 665         float va[4] = { v0, v1, v2, v3 };
 666         uniform(FLOAT, 4, va);
 667 }
 668
 669 } // namespace GL
 670 } // namespace Msp