一、内建变量

查询所有的内建变量的话，请查看OpenGL的wiki。

顶点着色器

Input

Output

片元着色器

Input

Output

gl_FragDepth 详解

1. 可设置为一个[0.0, 1.0] 之间的值。

1. 如无修改，gl_FragDepth自动取gl_FragCoord.z的值。

1. 若进行修改，会影响到提前深度测试，造成一定性能影响。可通过以下功能进行调和。

使用深度条件(Depth Condition)重新声明gl_FragDepth变量：

layout (depth_<condition>) out float gl_FragDepth;

注意：使用 layout (depth_greater) 修饰 gl_FragDepth 时，深度缓冲区的比较函数应该设置为 GL_GREATER，否则就会导致深度测试不正确。如果深度缓冲区的比较函数设置为 GL_LESS 或者其他不匹配的比较函数，就会导致一些本应该被遮挡的物体显示在前面，从而影响渲染结果。

二、接口块

接口块是一种结构体类型，用于在着色器程序中定义输入输出变量的集合，并将这些变量打包成一个整体进行传递。

使用接口块可以方便地传递数据，避免了在着色器程序中单独定义大量的输入输出变量。同时，接口块也提高了程序的可读性和可维护性，方便进行代码管理和调试。

定义语法如下：

in/out interface BlockName {
  DataType varName1;
  DataType varName2;
  ...
};

• in/out 分别表示输入和输出

• BlockName 表示接口块的名称

• DataType 表示变量的数据类型

• varName1、varName2 等表示变量名称。

三、Uniform缓冲对象

引入

在多个着色器中，我们会发现有些uniform变量是完全相同的，比如观察矩阵和透视矩阵。因此在设置和修改时，需要一个一个手动设置，十分麻烦。并且相同的uniform变量，一定程度上造成了资源的浪费。

所以引入了Uniform缓冲对象(Uniform Buffer Object)的工具，它允许我们定义一系列在多个着色器中相同的全局Uniform变量。当使用Uniform缓冲对象的时候，我们只需要设置相关的uniform一次。

好处如下：
1. 全局的Uniform进行设置和修改十分方便。
2. 突破了着色器中只能使用一定数量uniform的限制（可以通
GL_MAX_VERTEX_UNIFORM_COMPONENTS来查询上限）。

Uniform块布局

Uniform块的内容是储存在一个Uniform缓冲对象中的，它实际上只是一块预留内存。

由于这块内存并没有保存它具体存储的是什么类型的数据，因此需要通过布局限定符来告诉OpenGL如何解释这块内存。

使用Uniform缓冲

创建Uniform缓冲对象，分配足够的内存，并添加相应数据：

// 创建Uniform缓冲对象
unsigned int uboExampleBlock;
glGenBuffers(1, &uboExampleBlock);
glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, uboExampleBlock);
glBufferData(GL_UNIFORM_BUFFER, 152, NULL, GL_STATIC_DRAW); // 分配152字节的内存
glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, 0);
// 填充数据
glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, uboExampleBlock);
glBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, 24, sizeof(data), &data);
glBindBuffer(GL_UNIFORM_BUFFER, 0);

为了uniform块知道使用哪个uniform缓冲，因此定义了一些绑定点(Binding Point)，以确定他们之间的连接关系。

Uniform块与绑定点的连接

方式一：

可通过调用glGetUniformBlockIndex获得着色器中Uniform块的位置值索引，接受一个程序对象和Uniform块的名称。然后再调用glUniformBlockBinding 将相应着色器中的Uniform块绑定到指定绑定点上。例子如下：

unsigned int lights_index = glGetUniformBlockIndex(shaderA.ID, "Lights");   
glUniformBlockBinding(shaderA.ID, lights_index, 2);

方式二：

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。

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

Uniform缓冲与绑定点的连接

glBindBufferBase(GL_UNIFORM_BUFFER, 2, uboExampleBlock); 
// 或
glBindBufferRange(GL_UNIFORM_BUFFER, 2, uboExampleBlock, 0, 152);

glBindbufferBase需要一个目标，一个绑定点索引和一个Uniform缓冲对象作为它的参数。这个函数将uboExampleBlock链接到绑定点2上，自此，绑定点的两端都链接上了。

glBindBufferRange函数还需要一个附加的偏移量和大小参数，这样子你可以绑定Uniform缓冲的特定一部分到绑定点中。通过使用glBindBufferRange函数，你可以让多个不同的Uniform块绑定到同一个Uniform缓冲对象上。