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                 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<TaggedUniform> uniforms;
 157         mutable BlockMap blocks;
 158         mutable ProgramMap programs;
 159         mutable UniformBlock *last_block;
 160         mutable Buffer *buffer;
 161         mutable Mask 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(Tag, Uniform *);
 172         template<typename T, typename V>
 173         void uniform(Tag, V);
 174         template<typename T, typename V>
 175         void uniform_array(Tag, unsigned, V);
 176         bool validate_tag(Tag) const;
 177         void add_uniform(Tag, Uniform *);
 178 public:
 179         void uniform(Tag, const Uniform &);
 180         void uniform(Tag, int);
 181         void uniform(Tag, float);
 182         void uniform(Tag, int, int);
 183         void uniform(Tag, float, float);
 184         void uniform2(Tag, const int *);
 185         void uniform2(Tag, const float *);
 186         void uniform(Tag, int, int, int);
 187         void uniform(Tag, float, float, float);
 188         void uniform(Tag, const Vector3 &);
 189         void uniform3(Tag, const int *);
 190         void uniform3(Tag, const float *);
 191         void uniform(Tag, int, int, int, int);
 192         void uniform(Tag, float, float, float, float);
 193         void uniform(Tag, const Vector4 &);
 194         void uniform(Tag, const Color &);
 195         void uniform4(Tag, const int *);
 196         void uniform4(Tag, const float *);
 197         void uniform(Tag, const LinAl::Matrix<float, 2, 2> &);
 198         void uniform_matrix2(Tag, const float *);
 199         void uniform(Tag, const LinAl::Matrix<float, 2, 3> &);
 200         void uniform_matrix3x2(Tag, const float *);
 201         void uniform(Tag, const LinAl::Matrix<float, 2, 4> &);
 202         void uniform_matrix4x2(Tag, const float *);
 203         void uniform(Tag, const LinAl::Matrix<float, 3, 2> &);
 204         void uniform_matrix2x3(Tag, const float *);
 205         void uniform(Tag, const LinAl::Matrix<float, 3, 3> &);
 206         void uniform_matrix3(Tag, const float *);
 207         void uniform(Tag, const LinAl::Matrix<float, 3, 4> &);
 208         void uniform_matrix4x3(Tag, const float *);
 209         void uniform(Tag, const LinAl::Matrix<float, 4, 2> &);
 210         void uniform_matrix2x4(Tag, const float *);
 211         void uniform(Tag, const LinAl::Matrix<float, 4, 3> &);
 212         void uniform_matrix3x4(Tag, const float *);
 213         void uniform(Tag, const Matrix &);
 214         void uniform_matrix4(Tag, const float *);
 215         void uniform1_array(Tag, unsigned, const int *);
 216         void uniform1_array(Tag, unsigned, const float *);
 217         void uniform2_array(Tag, unsigned, const int *);
 218         void uniform2_array(Tag, unsigned, const float *);
 219         void uniform3_array(Tag, unsigned, const int *);
 220         void uniform3_array(Tag, unsigned, const float *);
 221         void uniform4_array(Tag, unsigned, const int *);
 222         void uniform4_array(Tag, unsigned, const float *);
 223         void uniform_matrix2_array(Tag, unsigned, const float *);
 224         void uniform_matrix3x2_array(Tag, unsigned, const float *);
 225         void uniform_matrix4x2_array(Tag, unsigned, const float *);
 226         void uniform_matrix2x3_array(Tag, unsigned, const float *);
 227         void uniform_matrix3_array(Tag, unsigned, const float *);
 228         void uniform_matrix4x3_array(Tag, unsigned, const float *);
 229         void uniform_matrix2x4_array(Tag, unsigned, const float *);
 230         void uniform_matrix3x4_array(Tag, unsigned, const float *);
 231         void uniform_matrix4_array(Tag, unsigned, const float *);
 232         void remove_uniform(Tag);
 233
 234         std::vector<Tag> get_uniform_tags() const;
 235         const Uniform &get_uniform(Tag) const;
 236         const Uniform *find_uniform(Tag) const;
 237
 238 private:
 239         static bool uniform_tag_compare(const TaggedUniform &, Tag);
 240         int find_uniform_index(Tag) const;
 241         void update_block_uniform_indices(SharedBlock &, const Program::UniformBlockInfo &) const;
 242         void update_block(SharedBlock &, const Program::UniformBlockInfo &) const;
 243         SharedBlock *get_shared_block(const Program::UniformBlockInfo &) const;
 244
 245 public:
 246         /** Applies uniform blocks for the currently bound program, creating them
 247         if needed. */
 248         void apply() const;
 249 };
 250
 251 } // namespace GL
 252 } // namespace Msp
 253
 254 #endif