source/programdata.h

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