渲染后端加入

Fostbite2D/include/fostbite2D/render/opengl/gl_renderer.h

@@ -0,0 +1,316 @@
+#pragma once
+
+#include <fostbite2D/core/color.h>
+#include <fostbite2D/core/math_types.h>
+#include <fostbite2D/core/types.h>
+#include <fostbite2D/render/font.h>
+#include <fostbite2D/render/opengl/gl_sprite_batch.h>
+#include <fostbite2D/render/shader/shader_interface.h>
+#include <fostbite2D/render/texture.h>
+
+#include <array>
+#include <glad/glad.h>
+#include <vector>
+
+struct SDL_Window;
+
+namespace frostbite2D {
+
+// 混合模式枚举
+enum class BlendMode { None, Alpha, Additive, Multiply };
+
+// 渲染统计信息
+struct RenderStats {
+  uint32_t drawCalls = 0;
+  uint32_t triangleCount = 0;
+};
+
+// ============================================================================
+// OpenGL 渲染器实现
+// ============================================================================
+class GLRenderer {
+public:
+  GLRenderer();
+  ~GLRenderer();
+
+  /**
+   * @brief 初始化OpenGL渲染器
+   * @param window SDL窗口指针
+   * @return 初始化成功返回true，失败返回false
+   */
+  bool init(SDL_Window *window);
+
+  /**
+   * @brief 关闭渲染器，释放所有GPU资源
+   */
+  void shutdown();
+
+  /**
+   * @brief 开始新帧，清除颜色缓冲区并重置统计信息
+   * @param clearColor 清屏颜色
+   */
+  void beginFrame(const Color &clearColor);
+
+  /**
+   * @brief 结束当前帧，刷新所有待处理的渲染批次
+   */
+  void endFrame();
+
+  /**
+   * @brief 设置视口区域
+   * @param x 视口左下角X坐标
+   * @param y 视口左下角Y坐标
+   * @param width 视口宽度
+   * @param height 视口高度
+   */
+  void setViewport(int x, int y, int width, int height);
+
+  /**
+   * @brief 设置垂直同步
+   * @param enabled true启用垂直同步，false禁用
+   */
+  void setVSync(bool enabled);
+
+  /**
+   * @brief 设置混合模式
+   * @param mode 混合模式枚举值
+   */
+  void setBlendMode(BlendMode mode);
+
+  /**
+   * @brief 设置视图投影矩阵
+   * @param matrix 4x4视图投影矩阵
+   */
+  void setViewProjection(const glm::mat4 &matrix);
+
+  /**
+   * @brief 压入变换矩阵到变换栈
+   * @param transform 变换矩阵
+   */
+  void pushTransform(const glm::mat4 &transform);
+
+  /**
+   * @brief 从变换栈弹出顶部变换矩阵
+   */
+  void popTransform();
+
+  /**
+   * @brief 获取当前累积的变换矩阵
+   * @return 当前变换矩阵，如果栈为空则返回单位矩阵
+   */
+  glm::mat4 getCurrentTransform() const;
+
+  /**
+   * @brief 创建纹理对象
+   * @param width 纹理宽度
+   * @param height 纹理高度
+   * @param pixels 像素数据指针
+   * @param channels 颜色通道数
+   * @return 创建的纹理智能指针
+   */
+  Ptr<Texture> createTexture(int width, int height, const uint8_t *pixels,
+                             int channels);
+
+  /**
+   * @brief 从文件加载纹理
+   * @param filepath 纹理文件路径
+   * @return 加载的纹理智能指针
+   */
+  Ptr<Texture> loadTexture(const std::string &filepath);
+
+  /**
+   * @brief 开始精灵批处理
+   */
+  void beginSpriteBatch();
+
+  /**
+   * @brief 绘制精灵（带完整参数）
+   * @param texture 纹理引用
+   * @param destRect 目标矩形（屏幕坐标）
+   * @param srcRect 源矩形（纹理坐标）
+   * @param tint 着色颜色
+   * @param rotation 旋转角度（度）
+   * @param anchor 锚点位置（0-1范围）
+   */
+  void drawSprite(const Texture &texture, const Rect &destRect,
+                  const Rect &srcRect, const Color &tint, float rotation,
+                  const Vec2 &anchor);
+
+  /**
+   * @brief 绘制精灵（简化版本）
+   * @param texture 纹理引用
+   * @param position 绘制位置
+   * @param tint 着色颜色
+   */
+  void drawSprite(const Texture &texture, const Vec2 &position,
+                  const Color &tint);
+
+  /**
+   * @brief 结束精灵批处理并提交绘制
+   */
+  void endSpriteBatch();
+
+  /**
+   * @brief 绘制线段
+   * @param start 起点坐标
+   * @param end 终点坐标
+   * @param color 线条颜色
+   * @param width 线条宽度
+   */
+  void drawLine(const Vec2 &start, const Vec2 &end, const Color &color,
+                float width);
+
+  /**
+   * @brief 绘制矩形边框
+   * @param rect 矩形区域
+   * @param color 边框颜色
+   * @param width 线条宽度
+   */
+  void drawRect(const Rect &rect, const Color &color, float width);
+
+  /**
+   * @brief 填充矩形
+   * @param rect 矩形区域
+   * @param color 填充颜色
+   */
+  void fillRect(const Rect &rect, const Color &color);
+
+  /**
+   * @brief 绘制圆形边框
+   * @param center 圆心坐标
+   * @param radius 半径
+   * @param color 边框颜色
+   * @param segments 分段数
+   * @param width 线条宽度
+   */
+  void drawCircle(const Vec2 &center, float radius, const Color &color,
+                  int segments, float width);
+
+  /**
+   * @brief 填充圆形
+   * @param center 圆心坐标
+   * @param radius 半径
+   * @param color 填充颜色
+   * @param segments 分段数
+   */
+  void fillCircle(const Vec2 &center, float radius, const Color &color,
+                  int segments);
+
+  /**
+   * @brief 绘制三角形边框
+   * @param p1 第一个顶点
+   * @param p2 第二个顶点
+   * @param p3 第三个顶点
+   * @param color 边框颜色
+   * @param width 线条宽度
+   */
+  void drawTriangle(const Vec2 &p1, const Vec2 &p2, const Vec2 &p3,
+                    const Color &color, float width);
+
+  /**
+   * @brief 填充三角形
+   * @param p1 第一个顶点
+   * @param p2 第二个顶点
+   * @param p3 第三个顶点
+   * @param color 填充颜色
+   */
+  void fillTriangle(const Vec2 &p1, const Vec2 &p2, const Vec2 &p3,
+                    const Color &color);
+
+  /**
+   * @brief 绘制多边形边框
+   * @param points 顶点数组
+   * @param color 边框颜色
+   * @param width 线条宽度
+   */
+  void drawPolygon(const std::vector<Vec2> &points, const Color &color,
+                   float width);
+
+  /**
+   * @brief 填充多边形
+   * @param points 顶点数组
+   * @param color 填充颜色
+   */
+  void fillPolygon(const std::vector<Vec2> &points, const Color &color);
+
+  /**
+   * @brief 绘制文本
+   * @param font 字体图集引用
+   * @param text 文本内容
+   * @param position 绘制位置
+   * @param color 文本颜色
+   */
+  void drawText(const FontAtlas &font, const std::string &text,
+                const Vec2 &position, const Color &color);
+
+  /**
+   * @brief 绘制文本（使用浮点坐标）
+   * @param font 字体图集引用
+   * @param text 文本内容
+   * @param x X坐标
+   * @param y Y坐标
+   * @param color 文本颜色
+   */
+  void drawText(const FontAtlas &font, const std::string &text, float x,
+                float y, const Color &color);
+
+  /**
+   * @brief 获取渲染统计信息
+   * @return 渲染统计信息
+   */
+  RenderStats getStats() const { return stats_; }
+
+  /**
+   * @brief 重置渲染统计信息
+   */
+  void resetStats();
+
+private:
+  // 形状批处理常量
+  static constexpr size_t MAX_CIRCLE_SEGMENTS = 128;
+  static constexpr size_t MAX_SHAPE_VERTICES = 8192; // 最大形状顶点数
+  static constexpr size_t MAX_LINE_VERTICES = 16384; // 最大线条顶点数
+
+  // 形状顶点结构（包含颜色）
+  struct ShapeVertex {
+    float x, y;
+    float r, g, b, a;
+  };
+
+  SDL_Window *window_;
+  GLSpriteBatch spriteBatch_;
+  Ptr<IShader> shapeShader_;
+
+  GLuint shapeVao_;
+  GLuint shapeVbo_;
+  GLuint lineVao_; // 线条专用 VAO
+  GLuint lineVbo_; // 线条专用 VBO
+
+  glm::mat4 viewProjection_;
+  std::vector<glm::mat4> transformStack_;
+  RenderStats stats_;
+  bool vsync_;
+
+  // 形状批处理缓冲区（预分配，避免每帧内存分配）
+  std::array<ShapeVertex, MAX_SHAPE_VERTICES> shapeVertexCache_;
+  size_t shapeVertexCount_ = 0;
+  GLenum currentShapeMode_ = GL_TRIANGLES;
+
+  // 线条批处理缓冲区
+  std::array<ShapeVertex, MAX_LINE_VERTICES> lineVertexCache_;
+  size_t lineVertexCount_ = 0;
+  float currentLineWidth_ = 1.0f;
+
+  // OpenGL 状态缓存
+  BlendMode cachedBlendMode_ = BlendMode::None;
+  bool blendEnabled_ = false;
+
+  void initShapeRendering();
+  void flushShapeBatch();
+  void flushLineBatch();
+  void addShapeVertex(float x, float y, const Color &color);
+  void addLineVertex(float x, float y, const Color &color);
+  void submitShapeBatch(GLenum mode);
+};
+
+} // namespace frostbite2D