source/programdata.cpp

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