layout

layout¶

语法：layout(布局限定符1, 布局限定符2, ....) 例如

layout(binding = 2) uniform sampler s1_color_sampler;
layout(binding = 6, std140) uniform

shared（默认）¶

默认情况下，GLSL使用的布局方式是shared，即共享。

共享的含义：一旦硬件定义了偏移量，它们在多个程序中共享并保持一致
shared有不确定性：出于优化的目的，GLSL有权优化变量所占用的内存空间，因此我们无法事先知道变量的偏移值

虽然shared具有不确定性，但GLSL提供了以下函数帮助我们查询

glGetUniformIndices获取指定名称uniform变量的索引位置

glGetActiveUniformsiv获取指定索引位置的偏移量和大小

void glGetUniformIndices(GLuint program, GLsizei uniformCount, const char** uniformNames,GLuint* uniformIndices);
//返回uniformCount 个 uniform变量的索引位置；变量的名称通过uniformNames来指定，每个名称都以NULL结尾；

例子：顶点着色器和片元着色器共享一个名为Uniform的变量

GLSL的uniform定义

//未指定布局，默认即为shared
uniform Uniform{
  vec3 translation;
  float scale;
  vec4 rotation;
  bool enabled;
}

C++程序代码

enum {
    Translation,
    Scale,
    Rotation,
    Enabled,
    NumUniforms
};

//# 对应着色器中的uniform 块中 uniform的变量名称
const char* names[NumUniforms] = {
    "translation",
    "scale",
    "rotation",
    "enabled"
}

//# 变量的值
GLfloat scale = 0.5;
GLfloat translation[] = {0.1,0.1;0.0};
GLfloat rotation[] = {90,0.0,0.0,1.0};
GLBoolean enabled = GL_TRUE;

//# 获取
GLuint indices[NumUniforms];
GLuint size[NumUniforms];
GLuint offset[NumUniforms];
GLuintt type[NumUniforms];
//获取所有uniform变量的索引
glGetUniformIndices(program,NumUniforms,names,indices);
//通过uniform 变量的索引来获取相应的偏移值、大小、类型等信息
glGetActiveUniformsiv(program,NumUniforms,indices,GL_UNIFORM_OFFSET,offset);
glGetActiveUniformsiv(program,NumUniforms,indices,GL_UNIFORM_SIZE,size);
glGetActiveUniformsiv(program,NumUniforms,indices,GL_UNIFORM_TYPE,type);

//# 传值
GLvoid* buffer;
//获取uniform缓存的索引，并获取整个块的大小
GLuint uboIndex = glGetActiveUniformBlockiv(program,"Uniforms");
glGetActiveUniformBlockiv(program,uboIndex,GL_UNIFORM_BLOCK_DATA_SIZE,&uboSize);
buffer = malloc(uboSize);
//组装buffer
memcpy(buffer + offset[Scale],&scale， size[Scale]*4);

std140¶

std140指定了一系列规则，在这些规则之下，我们能够明确一个uniform的内存布局。保持唯一性的同时，是会浪费点内存。计算清楚每个变量的偏移之后，我们就可以使用glBufferSubData函数来给变量赋值（填充内存块）了。

GLSL中每个类型，比如int，float，bool，都被定义为4字节，每4个字节用N来表示：

变量类型	布局规则
标量类型（int, bool,float等）	大小和对齐值都是基本机器类型的标量大小
两个分量的向量（如vec2）	大小和对齐值是基础类型大小的2倍
三分量向量和4分量向量(vec3,vec4)	大小和对齐值是基础标量类型大小的4倍
数组	数组中每个元素大小取整到vec4大小的整数倍
矩阵	类似于包含n个向量的数组，n是列总数
结构体	对齐值是最大结构成员的对齐值，取整到vec4大小的整数倍

其他规则

没有设置矩阵是行主序还是列主序，默认就使用列主序，等价于layout(std140, row_major)。

例：

layout (std140) uniform ExampleBlock
{
  float value;      //4 + 12    =16
  vec3 vector;      //16(4*4)   =16
  mat4 matrix;      //4个列向量 =64
                      //16(4*4) =16
                      //16(4*4) =16
                      //16(4*4) =16
                      //16(4*4) =16
  float values[3];  //一个float取到vec4的整数倍 =48
                      //values[0]   4取到vec4的整数倍=16
                      //values[1]   =16
                      //values[2]   =16
  bool boolean;         //1 + 3     =4
  int integer;          //4         =4
};  //152

例子：

GLSL

layout(binding = 6, std140) uniform Shade
{
    vec2        Neigh_pos_2D[8];    //16*8=128
        //vec2数组。数组的每个元素都要与vec4对齐 => vec2数组的一个元素即16
    float       Pix_scale;  //4
    float       Exp_scale;  //4
    float       Zm;         //4
    float       ZM;         //4
    float       Sx;         //4
    float       Sy;         //4
    float       Dist_to_neighbor_pix;   //4
    float       PerspectiveMode;    //4
    vec3        Light_dir;  //16
        //vec3即vec4 => 16个
};

C++对应的数据结构

    struct ShaderParams
    {
        float       Neigh_pos_2D[8 * 4];
        float       Pix_scale;
        float       Exp_scale;
        float       Zm;
        float       ZM;
        float       Sx; 
        float       Sy;
        float       Dist_to_neighbor_pix;
        float       PerspectiveMode;
        float       Light_dir[4];
    };

std430¶

std430只适用于GLSL 4.30或更高版本。

packed¶

当使用紧凑（Packed）布局时，是不能保证这个布局在每个程序中保持不变的（即非共享），因为它允许编译器去将uniform变量从uniform 块中优化掉，这在每个着色器中都可能是不同的。

binding¶

从OpenGL 4.2版本起，你也可以添加一个布局标识符，显式地将Uniform块的绑定点储存在着色器中，这样就不用再调用glGetUniformBlockIndex和glUniformBlockBinding了。下面的代码显式地设置了Lights Uniform块的绑定点。

layout(std140, binding = 2) uniform Lights { ... };