8784759d78c34bc82a7c4c26ca4d6784cfa6149c
[freeglut] / progs / demos / smooth_opengl3 / smooth_opengl3.c
1 /*
2  * smooth_opengl3.c, based on smooth.c, which is (c) by SGI, see below.
3  * This program demonstrates smooth shading in a way which is fully
4  * OpenGL-3.1-compliant.
5  * A smooth shaded polygon is drawn in a 2-D projection.
6  */
7
8 /*
9  * Original copyright notice from smooth.c:
10  *
11  * License Applicability. Except to the extent portions of this file are
12  * made subject to an alternative license as permitted in the SGI Free
13  * Software License B, Version 1.1 (the "License"), the contents of this
14  * file are subject only to the provisions of the License. You may not use
15  * this file except in compliance with the License. You may obtain a copy
16  * of the License at Silicon Graphics, Inc., attn: Legal Services, 1600
17  * Amphitheatre Parkway, Mountain View, CA 94043-1351, or at:
18  * 
19  * http://oss.sgi.com/projects/FreeB
20  * 
21  * Note that, as provided in the License, the Software is distributed on an
22  * "AS IS" basis, with ALL EXPRESS AND IMPLIED WARRANTIES AND CONDITIONS
23  * DISCLAIMED, INCLUDING, WITHOUT LIMITATION, ANY IMPLIED WARRANTIES AND
24  * CONDITIONS OF MERCHANTABILITY, SATISFACTORY QUALITY, FITNESS FOR A
25  * PARTICULAR PURPOSE, AND NON-INFRINGEMENT.
26  * 
27  * Original Code. The Original Code is: OpenGL Sample Implementation,
28  * Version 1.2.1, released January 26, 2000, developed by Silicon Graphics,
29  * Inc. The Original Code is Copyright (c) 1991-2000 Silicon Graphics, Inc.
30  * Copyright in any portions created by third parties is as indicated
31  * elsewhere herein. All Rights Reserved.
32  * 
33  * Additional Notice Provisions: The application programming interfaces
34  * established by SGI in conjunction with the Original Code are The
35  * OpenGL(R) Graphics System: A Specification (Version 1.2.1), released
36  * April 1, 1999; The OpenGL(R) Graphics System Utility Library (Version
37  * 1.3), released November 4, 1998; and OpenGL(R) Graphics with the X
38  * Window System(R) (Version 1.3), released October 19, 1998. This software
39  * was created using the OpenGL(R) version 1.2.1 Sample Implementation
40  * published by SGI, but has not been independently verified as being
41  * compliant with the OpenGL(R) version 1.2.1 Specification.
42  *
43  */
44
45 #include <GL/freeglut.h>
46 #include <stdlib.h>
47 #include <stdio.h>
48 #include <stddef.h>
49 #include <string.h>
50
51 /* report GL errors, if any, to stderr */
52 void checkError(const char *functionName)
53 {
54    GLenum error;
55    while (( error = glGetError() ) != GL_NO_ERROR) {
56       fprintf (stderr, "GL error 0x%X detected in %s\n", error, functionName);
57    }
58 }
59
60 /* extension #defines, types and entries, avoiding a dependency on additional
61    libraries like GLEW or the GL/glext.h header */
62 #ifndef GL_ARRAY_BUFFER
63 #define GL_ARRAY_BUFFER 0x8892
64 #endif
65
66 #ifndef GL_STATIC_DRAW
67 #define GL_STATIC_DRAW 0x88E4
68 #endif
69
70 #ifndef GL_FRAGMENT_SHADER
71 #define GL_FRAGMENT_SHADER 0x8B30
72 #endif
73
74 #ifndef GL_VERTEX_SHADER
75 #define GL_VERTEX_SHADER 0x8B31
76 #endif
77
78 #ifndef GL_SHADING_LANGUAGE_VERSION
79 #define GL_SHADING_LANGUAGE_VERSION 0x8B8C
80 #endif
81
82 #ifndef GL_COMPILE_STATUS
83 #define GL_COMPILE_STATUS 0x8B81
84 #endif
85
86 #ifndef GL_LINK_STATUS
87 #define GL_LINK_STATUS 0x8B82
88 #endif
89
90 #ifndef GL_INFO_LOG_LENGTH
91 #define GL_INFO_LOG_LENGTH 0x8B84
92 #endif
93
94 typedef ptrdiff_t ourGLsizeiptr;
95 typedef char ourGLchar;
96
97 #ifndef APIENTRY
98 #define APIENTRY
99 #endif
100
101 typedef void (APIENTRY *PFNGLGENBUFFERSPROC) (GLsizei n, GLuint *buffers);
102 typedef void (APIENTRY *PFNGLBINDBUFFERPROC) (GLenum target, GLuint buffer);
103 typedef void (APIENTRY *PFNGLBUFFERDATAPROC) (GLenum target, ourGLsizeiptr size, const GLvoid *data, GLenum usage);
104 typedef GLuint (APIENTRY *PFNGLCREATESHADERPROC) (GLenum type);
105 typedef void (APIENTRY *PFNGLSHADERSOURCEPROC) (GLuint shader, GLsizei count, const ourGLchar **string, const GLint *length);
106 typedef void (APIENTRY *PFNGLCOMPILESHADERPROC) (GLuint shader);
107 typedef GLuint (APIENTRY *PFNGLCREATEPROGRAMPROC) (void);
108 typedef void (APIENTRY *PFNGLATTACHSHADERPROC) (GLuint program, GLuint shader);
109 typedef void (APIENTRY *PFNGLLINKPROGRAMPROC) (GLuint program);
110 typedef void (APIENTRY *PFNGLUSEPROGRAMPROC) (GLuint program);
111 typedef void (APIENTRY *PFNGLGETSHADERIVPROC) (GLuint shader, GLenum pname, GLint *params);
112 typedef void (APIENTRY *PFNGLGETSHADERINFOLOGPROC) (GLuint shader, GLsizei bufSize, GLsizei *length, ourGLchar *infoLog);
113 typedef void (APIENTRY *PFNGLGETPROGRAMIVPROC) (GLenum target, GLenum pname, GLint *params);
114 typedef void (APIENTRY *PFNGLGETPROGRAMINFOLOGPROC) (GLuint program, GLsizei bufSize, GLsizei *length, ourGLchar *infoLog);
115 typedef GLint (APIENTRY *PFNGLGETATTRIBLOCATIONPROC) (GLuint program, const ourGLchar *name);
116 typedef void (APIENTRY *PFNGLVERTEXATTRIBPOINTERPROC) (GLuint index, GLint size, GLenum type, GLboolean normalized, GLsizei stride, const GLvoid *pointer);
117 typedef void (APIENTRY *PFNGLENABLEVERTEXATTRIBARRAYPROC) (GLuint index);
118 typedef GLint (APIENTRY *PFNGLGETUNIFORMLOCATIONPROC) (GLuint program, const ourGLchar *name);
119 typedef void (APIENTRY *PFNGLUNIFORMMATRIX4FVPROC) (GLint location, GLsizei count, GLboolean transpose, const GLfloat *value);
120
121 PFNGLGENBUFFERSPROC gl_GenBuffers;
122 PFNGLBINDBUFFERPROC gl_BindBuffer;
123 PFNGLBUFFERDATAPROC gl_BufferData;
124 PFNGLCREATESHADERPROC gl_CreateShader;
125 PFNGLSHADERSOURCEPROC gl_ShaderSource;
126 PFNGLCOMPILESHADERPROC gl_CompileShader;
127 PFNGLCREATEPROGRAMPROC gl_CreateProgram;
128 PFNGLATTACHSHADERPROC gl_AttachShader;
129 PFNGLLINKPROGRAMPROC gl_LinkProgram;
130 PFNGLUSEPROGRAMPROC gl_UseProgram;
131 PFNGLGETSHADERIVPROC gl_GetShaderiv;
132 PFNGLGETSHADERINFOLOGPROC gl_GetShaderInfoLog;
133 PFNGLGETPROGRAMIVPROC gl_GetProgramiv;
134 PFNGLGETPROGRAMINFOLOGPROC gl_GetProgramInfoLog;
135 PFNGLGETATTRIBLOCATIONPROC gl_GetAttribLocation;
136 PFNGLVERTEXATTRIBPOINTERPROC gl_VertexAttribPointer;
137 PFNGLENABLEVERTEXATTRIBARRAYPROC gl_EnableVertexAttribArray;
138 PFNGLGETUNIFORMLOCATIONPROC gl_GetUniformLocation;
139 PFNGLUNIFORMMATRIX4FVPROC gl_UniformMatrix4fv;
140
141 void initExtensionEntries(void) 
142 {
143    gl_GenBuffers = (PFNGLGENBUFFERSPROC) glutGetProcAddress ("glGenBuffers");
144    gl_BindBuffer = (PFNGLBINDBUFFERPROC) glutGetProcAddress ("glBindBuffer");
145    gl_BufferData = (PFNGLBUFFERDATAPROC) glutGetProcAddress ("glBufferData");
146    gl_CreateShader = (PFNGLCREATESHADERPROC) glutGetProcAddress ("glCreateShader");
147    gl_ShaderSource = (PFNGLSHADERSOURCEPROC) glutGetProcAddress ("glShaderSource");
148    gl_CompileShader = (PFNGLCOMPILESHADERPROC) glutGetProcAddress ("glCompileShader");
149    gl_CreateProgram = (PFNGLCREATEPROGRAMPROC) glutGetProcAddress ("glCreateProgram");
150    gl_AttachShader = (PFNGLATTACHSHADERPROC) glutGetProcAddress ("glAttachShader");
151    gl_LinkProgram = (PFNGLLINKPROGRAMPROC) glutGetProcAddress ("glLinkProgram");
152    gl_UseProgram = (PFNGLUSEPROGRAMPROC) glutGetProcAddress ("glUseProgram");
153    gl_GetShaderiv = (PFNGLGETSHADERIVPROC) glutGetProcAddress ("glGetShaderiv");
154    gl_GetShaderInfoLog = (PFNGLGETSHADERINFOLOGPROC) glutGetProcAddress ("glGetShaderInfoLog");
155    gl_GetProgramiv = (PFNGLGETPROGRAMIVPROC) glutGetProcAddress ("glGetProgramiv");
156    gl_GetProgramInfoLog = (PFNGLGETPROGRAMINFOLOGPROC) glutGetProcAddress ("glGetProgramInfoLog");
157    gl_GetAttribLocation = (PFNGLGETATTRIBLOCATIONPROC) glutGetProcAddress ("glGetAttribLocation");
158    gl_VertexAttribPointer = (PFNGLVERTEXATTRIBPOINTERPROC) glutGetProcAddress ("glVertexAttribPointer");
159    gl_EnableVertexAttribArray = (PFNGLENABLEVERTEXATTRIBARRAYPROC) glutGetProcAddress ("glEnableVertexAttribArray");
160    gl_GetUniformLocation = (PFNGLGETUNIFORMLOCATIONPROC) glutGetProcAddress ("glGetUniformLocation");
161    gl_UniformMatrix4fv = (PFNGLUNIFORMMATRIX4FVPROC) glutGetProcAddress ("glUniformMatrix4fv");
162 }
163
164 /* vertex array data for a colored 2D triangle, consisting of RGB color values
165    and XY coordinates */
166 const GLfloat varray[] = {
167    1.0f, 0.0f, 0.0f, /* red */
168    5.0f, 5.0f,       /* lower left */
169
170    0.0f, 1.0f, 0.0f, /* green */
171    25.0f, 5.0f,      /* lower right */
172
173    0.0f, 0.0f, 1.0f, /* blue */
174    5.0f, 25.0f       /* upper left */
175 };
176
177 /* ISO C somehow enforces this silly use of 'enum' for compile-time constants */
178 enum {
179   numColorComponents = 3,
180   numVertexComponents = 2,
181   stride = sizeof(GLfloat) * (numColorComponents + numVertexComponents),
182   numElements = sizeof(varray) / stride
183 };
184
185 /* the name of the vertex buffer object */
186 GLuint vertexBufferName;
187
188 void initBuffer(void)
189 {
190    gl_GenBuffers (1, &vertexBufferName);
191    gl_BindBuffer (GL_ARRAY_BUFFER, vertexBufferName);
192    gl_BufferData (GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(varray), varray, GL_STATIC_DRAW);
193    checkError ("initBuffer");
194 }
195
196 const ourGLchar *vertexShaderSource[] = {
197    "#version 140\n",
198    "uniform mat4 fg_ProjectionMatrix;\n",
199    "in vec4 fg_Color;\n",
200    "in vec4 fg_Vertex;\n",
201    "smooth out vec4 fg_SmoothColor;\n",
202    "void main()\n",
203    "{\n",
204    "   fg_SmoothColor = fg_Color;\n",
205    "   gl_Position = fg_ProjectionMatrix * fg_Vertex;\n",
206    "}\n"
207 };
208
209 const ourGLchar *fragmentShaderSource[] = {
210    "#version 140\n",
211    "smooth in vec4 fg_SmoothColor;\n",
212    "out vec4 fg_FragColor;\n",
213    "void main(void)\n",
214    "{\n",
215    "   fg_FragColor = fg_SmoothColor;\n",
216    "}\n"
217 };
218
219 void compileAndCheck(GLuint shader)
220 {
221    GLint status;
222    gl_CompileShader (shader);
223    gl_GetShaderiv (shader, GL_COMPILE_STATUS, &status);
224    if (status == GL_FALSE) {
225      GLint infoLogLength;
226      ourGLchar *infoLog;
227      gl_GetShaderiv (shader, GL_INFO_LOG_LENGTH, &infoLogLength);
228      infoLog = (ourGLchar*) malloc (infoLogLength);
229      gl_GetShaderInfoLog (shader, infoLogLength, NULL, infoLog);
230      fprintf (stderr, "compile log: %s\n", infoLog);
231      free (infoLog);
232    }
233 }
234
235 GLuint compileShaderSource(GLenum type, GLsizei count, const ourGLchar **string)
236 {
237    GLuint shader = gl_CreateShader (type);
238    gl_ShaderSource (shader, count, string, NULL);
239    compileAndCheck (shader);
240    return shader;
241 }
242
243 void linkAndCheck(GLuint program)
244 {
245    GLint status;
246    gl_LinkProgram (program);
247    gl_GetProgramiv (program, GL_LINK_STATUS, &status);
248    if (status == GL_FALSE) {
249      GLint infoLogLength;
250      ourGLchar *infoLog;
251      gl_GetProgramiv (program, GL_INFO_LOG_LENGTH, &infoLogLength);
252      infoLog = (ourGLchar*) malloc (infoLogLength);
253      gl_GetProgramInfoLog (program, infoLogLength, NULL, infoLog);
254      fprintf (stderr, "link log: %s\n", infoLog);
255      free (infoLog);
256    }
257 }
258
259 GLuint createProgram(GLuint vertexShader, GLuint fragmentShader)
260 {
261    GLuint program = gl_CreateProgram ();
262    if (vertexShader != 0) {
263       gl_AttachShader (program, vertexShader);
264    }
265    if (fragmentShader != 0) {
266       gl_AttachShader (program, fragmentShader);
267    }
268    linkAndCheck (program);
269    return program;
270 }
271
272 GLuint fgProjectionMatrixIndex;
273 GLuint fgColorIndex;
274 GLuint fgVertexIndex;
275
276 void initShader(void)
277 {
278    const GLsizei vertexShaderLines = sizeof(vertexShaderSource) / sizeof(ourGLchar*);
279    GLuint vertexShader =
280      compileShaderSource (GL_VERTEX_SHADER, vertexShaderLines, vertexShaderSource);
281
282    const GLsizei fragmentShaderLines = sizeof(fragmentShaderSource) / sizeof(ourGLchar*);
283    GLuint fragmentShader =
284      compileShaderSource (GL_FRAGMENT_SHADER, fragmentShaderLines, fragmentShaderSource);
285
286    GLuint program = createProgram (vertexShader, fragmentShader);
287
288    gl_UseProgram (program);
289
290    fgProjectionMatrixIndex = gl_GetUniformLocation(program, "fg_ProjectionMatrix");
291
292    fgColorIndex = gl_GetAttribLocation(program, "fg_Color");
293    gl_EnableVertexAttribArray (fgColorIndex);
294
295    fgVertexIndex = gl_GetAttribLocation(program, "fg_Vertex");
296    gl_EnableVertexAttribArray (fgVertexIndex);
297
298    checkError ("initShader");
299 }
300
301 void initRendering(void)
302 {
303    glClearColor (0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
304    checkError ("initRendering");
305 }
306
307 void init(void) 
308 {
309    initExtensionEntries ();
310    initBuffer ();
311    initShader ();
312    initRendering ();
313 }
314
315 void dumpInfo(void)
316 {
317    printf ("Vendor: %s\n", glGetString (GL_VENDOR));
318    printf ("Renderer: %s\n", glGetString (GL_RENDERER));
319    printf ("Version: %s\n", glGetString (GL_VERSION));
320    printf ("GLSL: %s\n", glGetString (GL_SHADING_LANGUAGE_VERSION));
321    checkError ("dumpInfo");
322 }
323
324 const GLvoid *bufferObjectPtr (GLsizei index)
325 {
326    return (const GLvoid *) (((char *) NULL) + index);
327 }
328
329 GLfloat projectionMatrix[16];
330
331 void triangle(void)
332 {
333    gl_UniformMatrix4fv (fgProjectionMatrixIndex, 1, GL_FALSE, projectionMatrix);
334
335    gl_BindBuffer (GL_ARRAY_BUFFER, vertexBufferName);
336    gl_VertexAttribPointer (fgColorIndex, numColorComponents, GL_FLOAT, GL_FALSE,
337                            stride, bufferObjectPtr (0));
338    gl_VertexAttribPointer (fgVertexIndex, numVertexComponents, GL_FLOAT, GL_FALSE,
339                            stride, bufferObjectPtr (sizeof(GLfloat) * numColorComponents));
340    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, numElements);
341    checkError ("triangle");
342 }
343
344 void display(void)
345 {
346    glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT);
347    triangle ();
348    glFlush ();
349    checkError ("display");
350 }
351
352 void loadOrthof(GLfloat *m, GLfloat l, GLfloat r, GLfloat b, GLfloat t,
353                 GLfloat n, GLfloat f)
354 {
355    m[ 0] = 2.0f / (r - l);
356    m[ 1] = 0.0f;
357    m[ 2] = 0.0f;
358    m[ 3] = 0.0f;
359
360    m[ 4] = 0.0f;
361    m[ 5] = 2.0f / (t - b);
362    m[ 6] = 0.0f;
363    m[ 7] = 0.0f;
364
365    m[ 8] = 0.0f;
366    m[ 9] = 0.0f;
367    m[10] = -2.0f / (f - n);
368    m[11] = 0.0f;
369
370    m[12] = -(r + l) / (r - l);
371    m[13] = -(t + b) / (t - b);
372    m[14] = -(f + n) / (f - n);
373    m[15] = 1.0f;
374 }
375
376 void loadOrtho2Df(GLfloat *m, GLfloat l, GLfloat r, GLfloat b, GLfloat t)
377 {
378    loadOrthof (m, l, r, b, t, -1.0f, 1.0f);
379 }
380
381 void reshape (int w, int h)
382 {
383    glViewport (0, 0, (GLsizei) w, (GLsizei) h);
384    if (w <= h) {
385       loadOrtho2Df (projectionMatrix, 0.0f, 30.0f, 0.0f, 30.0f * (GLfloat) h/(GLfloat) w);
386    } else {
387       loadOrtho2Df (projectionMatrix, 0.0f, 30.0f * (GLfloat) w/(GLfloat) h, 0.0f, 30.0f);
388    }
389    checkError ("reshape");
390 }
391
392 void keyboard(unsigned char key, int x, int y)
393 {
394    switch (key) {
395       case 27:
396          exit(0);
397          break;
398    }
399 }
400
401 int main(int argc, char** argv)
402 {
403    glutInit(&argc, argv);
404    glutInitDisplayMode (GLUT_SINGLE | GLUT_RGB);
405    /* add command line argument "classic" for a pre-3.x context */
406    if ((argc != 2) || (strcmp (argv[1], "classic") != 0)) {
407       glutInitContextVersion (3, 1);
408       glutInitContextFlags (GLUT_FORWARD_COMPATIBLE | GLUT_DEBUG);
409    }
410    glutInitWindowSize (500, 500); 
411    glutInitWindowPosition (100, 100);
412    glutCreateWindow (argv[0]);
413    dumpInfo ();
414    init ();
415    glutDisplayFunc(display); 
416    glutReshapeFunc(reshape);
417    glutKeyboardFunc (keyboard);
418    glutMainLoop();
419    return 0;
420 }