OpenGL ES 3.0 怎样将着色器程序二进制化

之前有位 VIP 读者提问：C++ 如何将 OpenGL ES 的着色器程序二进制（保存），然后在其他地方加载使用？现在写篇文章介绍下。

将着色器程序二进制化（Shader Program Binary）有哪些好处？

快速加载和解析：使用二进制形式的着色器程序可以更快地加载和解析，因为不需要进行编译和链接的过程。二进制数据可以直接加载到显卡驱动程序中进行处理，节省了编译和链接的时间。
保护源代码：由于二进制形式的着色器程序不包含可读的源代码，因此更难以逆向工程或进行代码分析。
减少驱动程序开销：由于二进制形式的着色器程序已经经过编译和优化，因此它们可以减少驱动程序在运行时进行编译和优化的开销。
可移植性：二进制着色器程序可以在不同的平台和设备之间进行共享和传输。由于二进制数据是平台无关的，可以在不同的OpenGL实现上使用相同的二进制着色器程序，提高了应用程序的可移植性。

需要注意的是，二进制化着色器程序的可移植性可能会受到一些限制，例如 OpenGL 版本、GPU 架构等因素。因此，在使用二进制化着色器程序时，需要确保目标平台和设备支持相应的二进制格式。

获取着色器程序的二进制形式

OpenGL ES 3.0 版本支持获取着色器程序的二进制形式，使用 glGetProgramBinary 函数，它的函数原型如下：

void glGetProgramBinary(GLuint program, GLsizei bufSize, GLsizei* length, GLenum* binaryFormat, void* binary);

该函数接受五个参数：

program：要获取二进制表示的程序对象的标识符。
bufSize：二进制数据缓冲区的大小（以字节为单位）。
length：用于存储实际获取的二进制数据大小的变量指针。该变量会被设置为实际获取的二进制数据的大小（以字节为单位）。
binaryFormat：用于存储实际获取的二进制数据的格式的变量指针。
binary：用于存储实际获取的二进制数据的缓冲区。

要使用 glGetProgramBinary 函数，首先需要创建一个适当的缓冲区来存储二进制数据。可以使用 glGetProgramiv 函数来查询二进制数据的大小，然后根据返回的大小创建足够大的缓冲区。然后，可以调用 glGetProgramBinary 函数来获取二进制数据。

实现代码（需要注意二进制的格式）：

    //检查是否支持获取二进制 program
    GLint programBinaryFormats = 0;
    glGetIntegerv(GL_NUM_PROGRAM_BINARY_FORMATS, &programBinaryFormats);
    if(programBinaryFormats <= GL_NONE) {
        //不支持获取二进制 program, game over
    }
    LOGCATE("BinaryProgramExample programBinaryFormats=%d", programBinaryFormats);

    // 编译链接着色器程序
    m_ProgramObj = GLUtils::CreateProgram(vShaderStr, fShaderStr, m_VertexShader, m_FragmentShader);


    if(programBinaryFormats > GL_NONE) {
        GLint length = 0;
        glGetProgramiv(m_ProgramObj, GL_PROGRAM_BINARY_LENGTH, &length);

        std::vector<unsigned char> buffer(length);
        GLenum format = 0;
        glGetProgramBinary(m_ProgramObj, length, nullptr, &format, buffer.data());

        ///sdcard/Android/data/com.byteflow.app/files/Download/shader_program.bin_format_34624
        char binaryFilePath[256] = {0};
        sprintf(binaryFilePath, "%s/shader_program.bin_format_%d", DEFAULT_OGL_ASSETS_DIR, format);
        FILE *fp = fopen(binaryFilePath, "wb");
        LOGCATE("BinaryProgramExample fp=%p, file=%s, binFormat=%d", fp, binaryFilePath, format);
        if(fp) {
            fwrite(buffer.data(), length, 1, fp);
            fclose(fp);
        }
    }

加载二进制数据到着色器对象

glProgramBinary 函数用于将二进制数据加载到 OpenGL ES 中的着色器程序对象。它的函数原型如下：

void glProgramBinary(GLuint program, GLenum binaryFormat, const void* binary, GLsizei length);

该函数接受四个参数：

program：要加载二进制数据的程序对象的标识符。
binaryFormat：二进制数据的格式。
binary：指向二进制数据的指针。
length：二进制数据的长度（以字节为单位）。
使用 glProgramBinary 函数需要遵循以下步骤：

创建程序对象：使用 glCreateProgram 函数创建一个新的程序对象。
分配存储空间：查询二进制数据的大小（例如使用 glGetProgramiv 函数和 GL_PROGRAM_BINARY_LENGTH 参数），然后为二进制数据分配足够的存储空间。
加载二进制数据：将二进制数据读取到分配的存储空间中，例如从文件加载二进制数据。
调用glProgramBinary：使用glProgramBinary函数将二进制数据加载到程序对象中。
验证加载结果：使用glGetProgramiv函数和GL_LINK_STATUS参数检查程序对象是否成功加载。

加载二进制到着色器程序的实现代码：

void BinaryProgramExample::LoadBinary2Program(GLuint *pProgram, char *binFilePath) {
    FILE *fp = fopen(binFilePath, "rb");
    LOGCATE("BinaryProgramExample LoadBinary2Program fp=%p, file=%s", fp, binFilePath);
    if(fp) {
        fseek(fp, 0L, SEEK_END);
        int size = ftell(fp);
        rewind(fp);
        unsigned char *buffer = new unsigned char[size];
        fread(buffer, size, 1, fp);
        fclose(fp);

        *pProgram = glCreateProgram();
        std::string path(binFilePath);
        int pos = path.find("format_");
        std::string strFormat = path.substr(pos + 7);
        int format = std::stoi(strFormat);
        LOGCATE("BinaryProgramExample format=%d", format);
        glProgramBinary(*pProgram, format, buffer, size);

        //检查是否加载成功
        GLint status;
        glGetProgramiv(*pProgram, GL_LINK_STATUS, &status);
        if(GL_FALSE == status) {
            //加载失败
            LOGCATE("BinaryProgramExample glProgramBinary fail.");
            glDeleteProgram(*pProgram);
            *pProgram = GL_NONE;
        }

        delete[] buffer;
    }
}