[그래픽스] 파일에서 GLSL 소스코드 읽기

* Computer Graphics Programming in OpenGL with C++ 책을 참고하였습니다.

* 책을 번역한 것이 아닌, 제가 독학 후 책을 참고하여 설명하는 게시물입니다. 따라서 책에 없는 부연 설명이 있기도 하며, 의역 또는 오역, 오개념이 있을 수 있습니다. 피드백은 댓글을 남겨주세요.

* 영어 용어를 최대한 한국어로 번역하지 않습니다. 처음부터 코드에서 사용되는, 또는 원서나 인터넷에서 사용되는 보편적 용어를 사용하여 개념을 잡는 것을 추천드립니다.

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지난 '쉐이더' 게시글(https://goeden.tistory.com/10)에서 살펴본 [Program 2.2]는 쉐이더 코드가 main.cpp 안에 문자열로 존재했습니다. 하지만 쉐이더 코드를 따로 파일로 저장하여, main.cpp에서 불러서 사용하는 것이 일반적입니다.

 

지난 프로그램 코드 :

// main.cpp

#include <GL/glew.h>
#include <GLFW/glfw3.h>
#include <iostream>

#define numVAOs 1

GLuint renderingProgram;
GLuint vao[numVAOs];

using namespace std;

GLuint createShaderProgram() {
    const char* vshaderSource =
    "#version 410 \n"
    "void main(void) \n"
    "{gl_Position = vec4(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);}";
    const char* fshaderSource =
    "#version 410 \n"
    "out vec4 color; \n"
    "void main(void) \n"
    "{color = vec4(0.0, 0.0, 1.0, 1.0);}";

    GLuint vShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
    GLuint fShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);

    glShaderSource(vShader, 1, &vshaderSource, nullptr);
    glShaderSource(fShader, 1, &fshaderSource, nullptr);
    glCompileShader(vShader);
    glCompileShader(fShader);

    GLuint vfProgram = glCreateProgram();
    glAttachShader(vfProgram, vShader);
    glAttachShader(vfProgram, fShader);
    glLinkProgram(vfProgram);
    
    return vfProgram;
}

void init (GLFWwindow* window) {
    renderingProgram = createShaderProgram();
    glGenVertexArrays(numVAOs, vao);
    glBindVertexArray(vao[0]);
}

void display(GLFWwindow* window, double currentTime) {
    glUseProgram(renderingProgram);
    // glPointSize(30.0f);
    glDrawArrays(GL_POINTS, 0, 1);
}

int main(void) {
    if (!glfwInit()) {exit(EXIT_FAILURE);}
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 4);
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 1);
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_FORWARD_COMPAT, GL_TRUE);
    GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(600, 600, "Chapter2 - program2", nullptr, nullptr);
    glfwMakeContextCurrent(window);
    if (glewInit() != GLEW_OK) {exit(EXIT_FAILURE);}
    glfwSwapInterval(1);
    
    init(window);
    
    while (!glfwWindowShouldClose(window)) {
        display(window, glfwGetTime());
        glfwSwapBuffers(window);
        glfwPollEvents();
    }
    
    glfwDestroyWindow(window);
    glfwTerminate();
    exit(EXIT_SUCCESS);
}

를 다음과 같이 main.cpp / vertShader.glsl / fragShader.glsl 로 분리해 보겠습니다.

​

 

[Program 2.4 Reading GLSL Source from Files]

// main.cpp

#include <GL/glew.h>
#include <GLFW/glfw3.h>
#include <string>
#include <iostream>
#include <fstream>

#define numVAOs 1

GLuint renderingProgram;
GLuint vao[numVAOs];

using namespace std;

string readShaderSource(const char *filePath) {
    string content = "";
    ifstream fileStream(filePath, ios::in);
    string line = "";
    while (!fileStream.eof()) {
        getline(fileStream, line);
        content.append(line + "\n");
    }
    fileStream.close();
    return content;
}

GLuint createShaderProgram() {
    string vertShaderStr = readShaderSource("vertShader.glsl");
    string fragShaderStr = readShaderSource("fragShader.glsl");
    
    const char* vertShaderSrc = vertShaderStr.c_str();
    const char* fragShaderSrc = fragShaderStr.c_str();
    
    GLuint vShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
    GLuint fShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);

    glShaderSource(vShader, 1, &vertShaderSrc, nullptr);
    glShaderSource(fShader, 1, &fragShaderSrc, nullptr);
    
    glCompileShader(vShader);
    glCompileShader(fShader);

    GLuint vfProgram = glCreateProgram();
    glAttachShader(vfProgram, vShader);
    glAttachShader(vfProgram, fShader);
    
    glLinkProgram(vfProgram);
    return vfProgram;
}

void init (GLFWwindow* window) {
    renderingProgram = createShaderProgram();
    glGenVertexArrays(numVAOs, vao);
    glBindVertexArray(vao[0]);
}

void display(GLFWwindow* window, double currentTime) {
    glUseProgram(renderingProgram);
    glPointSize(30.0f);
    glDrawArrays(GL_POINTS, 0, 1);
}

int main(void) {
    if (!glfwInit()) {exit(EXIT_FAILURE);}
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 4);
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 1);
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_FORWARD_COMPAT, GL_TRUE);
    GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(600, 600, "Chapter2 - program4", nullptr, nullptr);
    glfwMakeContextCurrent(window);
    if (glewInit() != GLEW_OK) {exit(EXIT_FAILURE);}
    glfwSwapInterval(1);
    
    init(window);
    
    while (!glfwWindowShouldClose(window)) {
        display(window, glfwGetTime());
        glfwSwapBuffers(window);
        glfwPollEvents();
    }
    
    glfwDestroyWindow(window);
    glfwTerminate();
    exit(EXIT_SUCCESS);
}


// vertShader.glsl

#version 410
void main(void) {
    gl_Position = vec4(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
}


// fragShader.glsl

#version 410
out vec4 color;
void main(void) {
    color = vec4(0.0, 0.0, 1.0, 1.0);
}

 

 

코드를 분리시키는 과정에서 main.cpp의 수정, 추가된 부분은 다음과 같습니다.

// main.cpp

string readShaderSource(const char *filePath) {
    string content = "";
    ifstream fileStream(filePath, ios::in);
    string line = "";
    while (!fileStream.eof()) {
        getline(fileStream, line);
        content.append(line + "\n");
    }
    fileStream.close();
    return content;
}

GLuint createShaderProgram() {
//    const char* vshaderSource =
//    "#version 410 \n"
//    "void main(void) \n"
//    "{gl_Position = vec4(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);}";
//    const char* fshaderSource =
//    "#version 410 \n"
//    "out vec4 color; \n"
//    "void main(void) \n"
//    "{color = vec4(0.0, 0.0, 1.0, 1.0);}";
    
    string vertShaderStr = readShaderSource("vertShader.glsl");
    string fragShaderStr = readShaderSource("fragShader.glsl");
    
    // 이하 해당사항 없음
    const char* vertShaderSrc = vertShaderStr.c_str();
    const char* fragShaderSrc = fragShaderStr.c_str();

    GLuint vShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
    GLuint fShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);

    glShaderSource(vShader, 1, &vshaderSource, nullptr);
    glShaderSource(fShader, 1, &fshaderSource, nullptr);
    glCompileShader(vShader);
    glCompileShader(fShader);

    GLuint vfProgram = glCreateProgram();
    glAttachShader(vfProgram, vShader);
    glAttachShader(vfProgram, fShader);
    glLinkProgram(vfProgram);
    
    return vfProgram;
}

책에서는 C++의 기초이기 때문에 파일 입출력을 다루지 않았지만, 혹시나 C++ 기초가 아직 준비되지 않으신 분들을 위해 변경된 코드를 잠시 살펴보도록 하겠습니다.

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// main.cpp createShaderProgram()

string vertShaderStr = readShaderSource("vertShader.glsl");
string fragShaderStr = readShaderSource("fragShader.glsl");

지난번 코드와는 달리, vertShaderStr과 fragShaderStr이라는 문자열 변수를 선언하고 있습니다. 각각의 변수에는 readShaderSource() 함수의 반환 값이 대입됩니다. 첫번째 함수실행에는 "vertShader.glsl" 문자열을, 두번째 함수실행에는 "fragShader.glsl" 문자열을 매개변수로 넘겨줍니다.

 

 

// main.cpp

string readShaderSource(const char *filePath) {
    string content = "";
    ifstream fileStream(filePath, ios::in);
    string line = "";
    while (!fileStream.eof()) {
        getline(fileStream, line);
        content.append(line + "\n");
    }
    fileStream.close();
    return content;
}

createShaderProgram() 함수에서 넘겨준 문자열 매개변수의 정체는 바로 파일의 주소입니다. (* 원래는 파일 이름만 넣으면 같은 프로젝트 폴더 안에 있는 GLSL 파일이 참조되어야 하지만, 저는 이 입력이 작동하지 않아 절대주소를 입력했습니다. 참고하세요.)

​

첫번째 줄에서 빈 문자열 content를 만듭니다. 읽어 올 소스코드를 담을 문자열 입니다. ifstream은 파일 입력 스트림을 생성합니다. filePath의 주소에 있는 파일을 in(입력) 파일로 설정합니다. 또 코드를 한줄씩 읽기 위해 line이라는 빈 문자열도 만듭니다.

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while문의 조건을 보시면, !fileStream.eof()이라고 되어있습니다. eof 는 end of file의 약자로, 파일의 끝에 도달한 상태를 의미합니다. 그러니 파일의 끝에 도달하기 전까지, getline()함수로 한줄씩 스트림의 코드를 읽어 line에 대입, content 문자열에 읽은 코드와 줄바꿈(\n)을 추가합니다.

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파일의 끝에 도달하면 파일 스트림을 닫고 코드를 저장한 문자열 content 를 반환합니다. 그럼 위에서 봤던 vertShaderStr, fragShaderStr에 vertex 쉐이더와 fragent 쉐이더가 각각 문자열 형태로 들어가게 되겠죠?

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변경된 코드에 바로 이전 'OpenGL과 GLSL의 오류 검출' 게시글에서 추가했던 오류 검출 코드를 적용시키면 main.cpp는 다음과 같은 코드가 됩니다.

// main.cpp

#include <GL/glew.h>
#include <GLFW/glfw3.h>
#include <string>
#include <iostream>
#include <fstream>

#define numVAOs 1

GLuint renderingProgram;
GLuint vao[numVAOs];

using namespace std;

void printShaderLog(GLuint shader) {
    int len = 0;
    int chWrittn = 0;
    char* log;
    glGetShaderiv(shader, GL_INFO_LOG_LENGTH, &len);
    if (len > 0) {
        log = (char*)malloc(len);
        glGetShaderInfoLog(shader, len, &chWrittn, log);
        cout << "Shader Info Log: " << log << endl;
        free(log);
    }
}

void printProgramLog(int prog) {
    int len = 0;
    int chWrittn = 0;
    char* log;
    glGetProgramiv(prog, GL_INFO_LOG_LENGTH, &len);
    if (len > 0) {
        log = (char*)malloc(len);
        glGetProgramInfoLog(prog, len, &chWrittn, log);
        cout << "Program Info Log: " << log << endl;
        free(log);
    }
}

bool checkOpenGLError() {
    bool foundError = false;
    int glErr = glGetError();
    while (glErr != GL_NO_ERROR) {
        cout << "glError: " << glErr << endl;
        foundError = true;
        glErr = glGetError();
    }
    return foundError;
}

string readShaderSource(const char *filePath) {
    string content = "";
    ifstream fileStream(filePath, ios::in);
    string line = "";
    while (!fileStream.eof()) {
        getline(fileStream, line);
        content.append(line + "\n");
    }
    fileStream.close();
    return content;
}

GLuint createShaderProgram() {
    GLint vertCompiled;
    GLint fragCompiled;
    GLint linked;
    
    string vertShaderStr = readShaderSource("vertShader.glsl");
    string fragShaderStr = readShaderSource("fragShader.glsl");
    
    const char* vertShaderSrc = vertShaderStr.c_str();
    const char* fragShaderSrc = fragShaderStr.c_str();
    
    GLuint vShader = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
    GLuint fShader = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);

    glShaderSource(vShader, 1, &vertShaderSrc, nullptr);
    glShaderSource(fShader, 1, &fragShaderSrc, nullptr);
    
    glCompileShader(vShader);
    checkOpenGLError();
    glGetShaderiv(vShader, GL_COMPILE_STATUS, &vertCompiled);
    if (vertCompiled != 1) {
        cout << "vertex compilation failed" << endl;
        printShaderLog(vShader);
    }

    glCompileShader(fShader);
    checkOpenGLError();
    glGetShaderiv(fShader, GL_COMPILE_STATUS, &fragCompiled);
    if (fragCompiled != 1) {
        cout << "fragment compilation failed" << endl;
        printShaderLog(fShader);
    }

    GLuint vfProgram = glCreateProgram();
    glAttachShader(vfProgram, vShader);
    glAttachShader(vfProgram, fShader);
    
    glLinkProgram(vfProgram);
    checkOpenGLError();
    glGetProgramiv(vfProgram, GL_LINK_STATUS, &linked);
    if (linked != 1) {
        cout << "linking failed" << endl;
        printProgramLog(vfProgram);
    }

    return vfProgram;
}


void init (GLFWwindow* window) {
    renderingProgram = createShaderProgram();
    glGenVertexArrays(numVAOs, vao);
    glBindVertexArray(vao[0]);
}

void display(GLFWwindow* window, double currentTime) {
    glUseProgram(renderingProgram);
    glPointSize(30.0f);
    glDrawArrays(GL_POINTS, 0, 1);
}

int main(void) {
    if (!glfwInit()) {exit(EXIT_FAILURE);}
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 4);
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 1);
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_FORWARD_COMPAT, GL_TRUE);
    GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(600, 600, "Chapter2 - program2", nullptr, nullptr);
    glfwMakeContextCurrent(window);
    if (glewInit() != GLEW_OK) {exit(EXIT_FAILURE);}
    glfwSwapInterval(1);
    
    init(window);
    
    while (!glfwWindowShouldClose(window)) {
        display(window, glfwGetTime());
        glfwSwapBuffers(window);
        glfwPollEvents();
    }
    
    glfwDestroyWindow(window);
    glfwTerminate();
    exit(EXIT_SUCCESS);
}