source/programdata.h

   1 #ifndef MSP_GL_PROGRAMDATA_H_
   2 #define MSP_GL_PROGRAMDATA_H_
   3
   4 #include <map>
   5 #include <stdexcept>
   6 #include <msp/datafile/objectloader.h>
   7 #include "datatype.h"
   8 #include "matrix.h"
   9 #include "program.h"
  10 #include "vector.h"
  11
  12 namespace Msp {
  13 namespace GL {
  14
  15 class too_many_uniforms: public std::runtime_error
  16 {
  17 public:
  18         too_many_uniforms(const std::string &w): std::runtime_error(w) { }
  19         virtual ~too_many_uniforms() throw() { }
  20 };
  21
  22 class Buffer;
  23 class Uniform;
  24 class UniformBlock;
  25 struct Color;
  26
  27 /**
  28 Stores uniform variables for shader programs.  The uniforms are stored in a
  29 program-independent way, and UniformBlocks are created to match the uniform
  30 layouts of different programs.  If multiple programs have the same layout, the
  31 same block is used for them.
  32
  33 The class is optimized for an access pattern where the set of uniforms and
  34 programs stays constants, with only the values changing.
  35 */
  36 class ProgramData
  37 {
  38 public:
  39         class Loader: public DataFile::ObjectLoader<ProgramData>
  40         {
  41         public:
  42                 Loader(ProgramData &);
  43         private:
  44                 void uniform1i(const std::string &, int);
  45                 void uniform1f(const std::string &, float);
  46                 void uniform2i(const std::string &, int, int);
  47                 void uniform2f(const std::string &, float, float);
  48                 void uniform3i(const std::string &, int, int, int);
  49                 void uniform3f(const std::string &, float, float, float);
  50                 void uniform4i(const std::string &, int, int, int, int);
  51                 void uniform4f(const std::string &, float, float, float, float);
  52                 void uniform_array_(const std::string &, DataType, unsigned);
  53                 void uniform1i_array(const std::string &);
  54                 void uniform1f_array(const std::string &);
  55                 void uniform2i_array(const std::string &);
  56                 void uniform2f_array(const std::string &);
  57                 void uniform3i_array(const std::string &);
  58                 void uniform3f_array(const std::string &);
  59                 void uniform4i_array(const std::string &);
  60                 void uniform4f_array(const std::string &);
  61                 void uniform_array(const std::string &);
  62         };
  63
  64 private:
  65         class ArrayLoader: public DataFile::Loader
  66         {
  67         private:
  68                 DataType type;
  69                 unsigned element_size;
  70                 std::vector<char> data;
  71
  72         public:
  73                 ArrayLoader(DataType, unsigned);
  74
  75                 DataType get_data_type() const { return type; }
  76                 unsigned get_element_size() const { return element_size; }
  77                 const void *get_data() const { return &data[0]; }
  78                 unsigned get_size() const { return data.size()/(4*element_size); }
  79
  80         private:
  81                 void uniform(DataType, unsigned, const void *);
  82                 void uniform1i(int);
  83                 void uniform1f(float);
  84                 void uniform2i(int, int);
  85                 void uniform2f(float, float);
  86                 void uniform3i(int, int, int);
  87                 void uniform3f(float, float, float);
  88                 void uniform4i(int, int, int, int);
  89                 void uniform4f(float, float, float, float);
  90         };
  91
  92         typedef unsigned Mask;
  93
  94         enum
  95         {
  96                 MASK_BITS = sizeof(Mask)*8,
  97                 ALL_ONES = static_cast<Mask>(-1)
  98         };
  99
 100         struct NamedUniform
 101         {
 102                 std::string name;
 103                 Uniform *value;
 104
 105                 NamedUniform();
 106
 107                 bool compare_name(const std::string &, unsigned) const;
 108                 void replace_value(Uniform *);
 109         };
 110
 111         struct SharedBlock
 112         {
 113                 Mask used;
 114                 Mask dirty;
 115                 UniformBlock *block;
 116                 union
 117                 {
 118                         UInt8 type_flag;
 119                         UInt8 values[16];
 120                         struct
 121                         {
 122                                 UInt8 type_flag;
 123                                 UInt8 *values;
 124                         } dynamic;
 125                 } indices;
 126
 127                 SharedBlock(UniformBlock *);
 128
 129                 const UInt8 *get_uniform_indices() const;
 130         };
 131
 132         struct ProgramBlock
 133         {
 134                 int bind_point;
 135                 UniformBlock *block;
 136                 SharedBlock *shared;
 137
 138                 ProgramBlock();
 139                 ProgramBlock(int, SharedBlock *);
 140         };
 141
 142         struct ProgramUniforms
 143         {
 144                 std::vector<ProgramBlock> blocks;
 145                 Mask used;
 146                 Mask dirty;
 147
 148                 ProgramUniforms();
 149         };
 150
 151         typedef std::map<Program::LayoutHash, SharedBlock> BlockMap;
 152         typedef std::map<Program::LayoutHash, ProgramUniforms> ProgramMap;
 153
 154         // XXX All these mutables are a bit silly, but I'm out of better ideas
 155         const Program *tied_program;
 156         std::vector<NamedUniform> uniforms;
 157         mutable BlockMap blocks;
 158         mutable ProgramMap programs;
 159         mutable UniformBlock *last_block;
 160         mutable Buffer *buffer;
 161         mutable unsigned dirty;
 162
 163 public:
 164         ProgramData(const Program * = 0);
 165         ProgramData(const ProgramData &);
 166         ProgramData(const ProgramData &, const Program *);
 167         ProgramData &operator=(const ProgramData &);
 168         ~ProgramData();
 169
 170 private:
 171         void uniform(const std::string &, Uniform *);
 172 public:
 173         void uniform(const std::string &, const Uniform &);
 174         void uniform(const std::string &, int);
 175         void uniform(const std::string &, float);
 176         void uniform(const std::string &, int, int);
 177         void uniform(const std::string &, float, float);
 178         void uniform2(const std::string &, const int *);
 179         void uniform2(const std::string &, const float *);
 180         void uniform(const std::string &, int, int, int);
 181         void uniform(const std::string &, float, float, float);
 182         void uniform(const std::string &, const Vector3 &);
 183         void uniform3(const std::string &, const int *);
 184         void uniform3(const std::string &, const float *);
 185         void uniform(const std::string &, int, int, int, int);
 186         void uniform(const std::string &, float, float, float, float);
 187         void uniform(const std::string &, const Vector4 &);
 188         void uniform(const std::string &, const Color &);
 189         void uniform4(const std::string &, const int *);
 190         void uniform4(const std::string &, const float *);
 191         void uniform(const std::string &, const LinAl::Matrix<float, 2, 2> &);
 192         void uniform_matrix2(const std::string &, const float *);
 193         void uniform(const std::string &, const LinAl::Matrix<float, 2, 3> &);
 194         void uniform_matrix3x2(const std::string &, const float *);
 195         void uniform(const std::string &, const LinAl::Matrix<float, 2, 4> &);
 196         void uniform_matrix4x2(const std::string &, const float *);
 197         void uniform(const std::string &, const LinAl::Matrix<float, 3, 2> &);
 198         void uniform_matrix2x3(const std::string &, const float *);
 199         void uniform(const std::string &, const LinAl::Matrix<float, 3, 3> &);
 200         void uniform_matrix3(const std::string &, const float *);
 201         void uniform(const std::string &, const LinAl::Matrix<float, 3, 4> &);
 202         void uniform_matrix4x3(const std::string &, const float *);
 203         void uniform(const std::string &, const LinAl::Matrix<float, 4, 2> &);
 204         void uniform_matrix2x4(const std::string &, const float *);
 205         void uniform(const std::string &, const LinAl::Matrix<float, 4, 3> &);
 206         void uniform_matrix3x4(const std::string &, const float *);
 207         void uniform(const std::string &, const Matrix &);
 208         void uniform_matrix4(const std::string &, const float *);
 209         void uniform1_array(const std::string &, unsigned, const int *);
 210         void uniform1_array(const std::string &, unsigned, const float *);
 211         void uniform2_array(const std::string &, unsigned, const int *);
 212         void uniform2_array(const std::string &, unsigned, const float *);
 213         void uniform3_array(const std::string &, unsigned, const int *);
 214         void uniform3_array(const std::string &, unsigned, const float *);
 215         void uniform4_array(const std::string &, unsigned, const int *);
 216         void uniform4_array(const std::string &, unsigned, const float *);
 217         void uniform_matrix2_array(const std::string &, unsigned, const float *);
 218         void uniform_matrix3x2_array(const std::string &, unsigned, const float *);
 219         void uniform_matrix4x2_array(const std::string &, unsigned, const float *);
 220         void uniform_matrix2x3_array(const std::string &, unsigned, const float *);
 221         void uniform_matrix3_array(const std::string &, unsigned, const float *);
 222         void uniform_matrix4x3_array(const std::string &, unsigned, const float *);
 223         void uniform_matrix2x4_array(const std::string &, unsigned, const float *);
 224         void uniform_matrix3x4_array(const std::string &, unsigned, const float *);
 225         void uniform_matrix4_array(const std::string &, unsigned, const float *);
 226         void remove_uniform(const std::string &);
 227
 228         std::vector<std::string> get_uniform_names() const;
 229         const Uniform &get_uniform(const std::string &) const;
 230         const Uniform *find_uniform(const std::string &) const;
 231
 232 private:
 233         static bool uniform_name_compare(const NamedUniform &, const std::string &);
 234         int find_uniform_index(const std::string &) const;
 235         void update_block_uniform_indices(SharedBlock &, const Program::UniformBlockInfo &) const;
 236         void update_block(SharedBlock &, const Program::UniformBlockInfo &) const;
 237         SharedBlock *get_shared_block(const Program::UniformBlockInfo &) const;
 238
 239 public:
 240         /** Applies uniform blocks for the currently bound program, creating them
 241         if needed. */
 242         void apply() const;
 243 };
 244
 245 } // namespace GL
 246 } // namespace Msp
 247
 248 #endif