source/render/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 "tag.h"
  11 #include "vector.h"
  12
  13 namespace Msp {
  14 namespace GL {
  15
  16 class too_many_uniforms: public std::runtime_error
  17 {
  18 public:
  19         too_many_uniforms(const std::string &w): std::runtime_error(w) { }
  20         virtual ~too_many_uniforms() throw() { }
  21 };
  22
  23 class Buffer;
  24 class Uniform;
  25 class UniformBlock;
  26 struct Color;
  27
  28 /**
  29 Stores uniform variables for shader programs.  The uniforms are stored in a
  30 program-independent way, and UniformBlocks are created to match the uniform
  31 layouts of different programs.  If multiple programs have the same layout, the
  32 same block is used for them.
  33
  34 The class is optimized for an access pattern where the set of uniforms and
  35 programs stays constants, with only the values changing.
  36 */
  37 class ProgramData
  38 {
  39 public:
  40         class Loader: public DataFile::ObjectLoader<ProgramData>
  41         {
  42         public:
  43                 Loader(ProgramData &);
  44         private:
  45                 void uniform1i(const std::string &, int);
  46                 void uniform1f(const std::string &, float);
  47                 void uniform2i(const std::string &, int, int);
  48                 void uniform2f(const std::string &, float, float);
  49                 void uniform3i(const std::string &, int, int, int);
  50                 void uniform3f(const std::string &, float, float, float);
  51                 void uniform4i(const std::string &, int, int, int, int);
  52                 void uniform4f(const std::string &, float, float, float, float);
  53                 void uniform_array_(const std::string &, DataType, unsigned);
  54                 void uniform1i_array(const std::string &);
  55                 void uniform1f_array(const std::string &);
  56                 void uniform2i_array(const std::string &);
  57                 void uniform2f_array(const std::string &);
  58                 void uniform3i_array(const std::string &);
  59                 void uniform3f_array(const std::string &);
  60                 void uniform4i_array(const std::string &);
  61                 void uniform4f_array(const std::string &);
  62                 void uniform_array(const std::string &);
  63         };
  64
  65 private:
  66         class ArrayLoader: public DataFile::Loader
  67         {
  68         private:
  69                 DataType type;
  70                 unsigned element_size;
  71                 std::vector<char> data;
  72
  73         public:
  74                 ArrayLoader(DataType, unsigned);
  75
  76                 DataType get_data_type() const { return type; }
  77                 unsigned get_element_size() const { return element_size; }
  78                 const void *get_data() const { return &data[0]; }
  79                 unsigned get_size() const { return data.size()/(4*element_size); }
  80
  81         private:
  82                 void uniform(DataType, unsigned, const void *);
  83                 void uniform1i(int);
  84                 void uniform1f(float);
  85                 void uniform2i(int, int);
  86                 void uniform2f(float, float);
  87                 void uniform3i(int, int, int);
  88                 void uniform3f(float, float, float);
  89                 void uniform4i(int, int, int, int);
  90                 void uniform4f(float, float, float, float);
  91         };
  92
  93         typedef unsigned Mask;
  94
  95         enum
  96         {
  97                 MASK_BITS = sizeof(Mask)*8,
  98                 ALL_ONES = static_cast<Mask>(-1)
  99         };
 100
 101         struct TaggedUniform
 102         {
 103                 Tag tag;
 104                 Uniform *value;
 105
 106                 TaggedUniform();
 107
 108                 void replace_value(Uniform *);
 109         };
 110
 111         struct SharedBlock
 112         {
 113                 Program::LayoutHash block_hash;
 114                 Mask used;
 115                 Mask dirty;
 116                 UniformBlock *block;
 117                 union
 118                 {
 119                         UInt8 type_flag;
 120                         UInt8 values[16];
 121                         struct
 122                         {
 123                                 UInt8 type_flag;
 124                                 UInt8 *values;
 125                         } dynamic;
 126                 } indices;
 127
 128                 SharedBlock(Program::LayoutHash);
 129
 130                 const UInt8 *get_uniform_indices() const;
 131         };
 132
 133         struct ProgramBlock
 134         {
 135                 Program::LayoutHash prog_hash;
 136                 int bind_point;
 137                 int block_index;
 138                 union
 139                 {
 140                         UniformBlock *block;
 141                         struct
 142                         {
 143                                 Mask used;
 144                                 Mask dirty;
 145                         } masks;
 146                 };
 147
 148                 ProgramBlock(Program::LayoutHash);
 149         };
 150
 151         // XXX All these mutables are a bit silly, but I'm out of better ideas
 152         const Program *tied_program;
 153         std::vector<TaggedUniform> uniforms;
 154         mutable std::vector<SharedBlock> blocks;
 155         mutable std::vector<ProgramBlock> programs;
 156         mutable UniformBlock *last_block;
 157         mutable Buffer *buffer;
 158         mutable Mask dirty;
 159
 160 public:
 161         ProgramData(const Program * = 0);
 162         ProgramData(const ProgramData &);
 163         ProgramData(const ProgramData &, const Program *);
 164         ProgramData &operator=(const ProgramData &);
 165         ~ProgramData();
 166
 167 private:
 168         void uniform(Tag, Uniform *);
 169         template<typename T, typename V>
 170         void uniform(Tag, V);
 171         template<typename T, typename V>
 172         void uniform_array(Tag, unsigned, V);
 173         bool validate_tag(Tag) const;
 174         void add_uniform(Tag, Uniform *);
 175 public:
 176         void uniform(Tag, const Uniform &);
 177         void uniform(Tag, int);
 178         void uniform(Tag, float);
 179         void uniform(Tag, int, int);
 180         void uniform(Tag, float, float);
 181         void uniform2(Tag, const int *);
 182         void uniform2(Tag, const float *);
 183         void uniform(Tag, int, int, int);
 184         void uniform(Tag, float, float, float);
 185         void uniform(Tag, const Vector3 &);
 186         void uniform3(Tag, const int *);
 187         void uniform3(Tag, const float *);
 188         void uniform(Tag, int, int, int, int);
 189         void uniform(Tag, float, float, float, float);
 190         void uniform(Tag, const Vector4 &);
 191         void uniform(Tag, const Color &);
 192         void uniform4(Tag, const int *);
 193         void uniform4(Tag, const float *);
 194         void uniform(Tag, const LinAl::Matrix<float, 2, 2> &);
 195         void uniform_matrix2(Tag, const float *);
 196         void uniform(Tag, const LinAl::Matrix<float, 2, 3> &);
 197         void uniform_matrix3x2(Tag, const float *);
 198         void uniform(Tag, const LinAl::Matrix<float, 2, 4> &);
 199         void uniform_matrix4x2(Tag, const float *);
 200         void uniform(Tag, const LinAl::Matrix<float, 3, 2> &);
 201         void uniform_matrix2x3(Tag, const float *);
 202         void uniform(Tag, const LinAl::Matrix<float, 3, 3> &);
 203         void uniform_matrix3(Tag, const float *);
 204         void uniform(Tag, const LinAl::Matrix<float, 3, 4> &);
 205         void uniform_matrix4x3(Tag, const float *);
 206         void uniform(Tag, const LinAl::Matrix<float, 4, 2> &);
 207         void uniform_matrix2x4(Tag, const float *);
 208         void uniform(Tag, const LinAl::Matrix<float, 4, 3> &);
 209         void uniform_matrix3x4(Tag, const float *);
 210         void uniform(Tag, const Matrix &);
 211         void uniform_matrix4(Tag, const float *);
 212         void uniform1_array(Tag, unsigned, const int *);
 213         void uniform1_array(Tag, unsigned, const float *);
 214         void uniform2_array(Tag, unsigned, const int *);
 215         void uniform2_array(Tag, unsigned, const float *);
 216         void uniform3_array(Tag, unsigned, const int *);
 217         void uniform3_array(Tag, unsigned, const float *);
 218         void uniform4_array(Tag, unsigned, const int *);
 219         void uniform4_array(Tag, unsigned, const float *);
 220         void uniform_matrix2_array(Tag, unsigned, const float *);
 221         void uniform_matrix3x2_array(Tag, unsigned, const float *);
 222         void uniform_matrix4x2_array(Tag, unsigned, const float *);
 223         void uniform_matrix2x3_array(Tag, unsigned, const float *);
 224         void uniform_matrix3_array(Tag, unsigned, const float *);
 225         void uniform_matrix4x3_array(Tag, unsigned, const float *);
 226         void uniform_matrix2x4_array(Tag, unsigned, const float *);
 227         void uniform_matrix3x4_array(Tag, unsigned, const float *);
 228         void uniform_matrix4_array(Tag, unsigned, const float *);
 229         void remove_uniform(Tag);
 230
 231         std::vector<Tag> get_uniform_tags() const;
 232         const Uniform &get_uniform(Tag) const;
 233         const Uniform *find_uniform(Tag) const;
 234
 235 private:
 236         int find_uniform_index(Tag) const;
 237         std::vector<ProgramBlock>::iterator get_program(const Program &) const;
 238         void update_block_uniform_indices(SharedBlock &, const Program::UniformBlockInfo &) const;
 239         void update_block(SharedBlock &, const Program::UniformBlockInfo &) const;
 240
 241 public:
 242         /** Applies uniform blocks for the currently bound program, creating them
 243         if needed. */
 244         void apply() const;
 245 };
 246
 247 } // namespace GL
 248 } // namespace Msp
 249
 250 #endif