Eevee: Fix Tangent vectors using NormalMatrix and make them world space
[blender.git] / source / blender / gpu / intern / gpu_codegen.c
1 /*
2  * This program is free software; you can redistribute it and/or
3  * modify it under the terms of the GNU General Public License
4  * as published by the Free Software Foundation; either version 2
5  * of the License, or (at your option) any later version.
6  *
7  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
8  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
9  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
10  * GNU General Public License for more details.
11  *
12  * You should have received a copy of the GNU General Public License
13  * along with this program; if not, write to the Free Software Foundation,
14  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301, USA.
15  *
16  * The Original Code is Copyright (C) 2005 Blender Foundation.
17  * All rights reserved.
18  */
19
20 /** \file
21  * \ingroup gpu
22  *
23  * Convert material node-trees to GLSL.
24  */
25
26 #include "MEM_guardedalloc.h"
27
28 #include "DNA_customdata_types.h"
29 #include "DNA_image_types.h"
30 #include "DNA_material_types.h"
31 #include "DNA_node_types.h"
32
33 #include "BLI_blenlib.h"
34 #include "BLI_hash_mm2a.h"
35 #include "BLI_link_utils.h"
36 #include "BLI_utildefines.h"
37 #include "BLI_dynstr.h"
38 #include "BLI_ghash.h"
39 #include "BLI_threads.h"
40
41 #include "PIL_time.h"
42
43 #include "GPU_extensions.h"
44 #include "GPU_glew.h"
45 #include "GPU_material.h"
46 #include "GPU_shader.h"
47 #include "GPU_texture.h"
48 #include "GPU_uniformbuffer.h"
49
50 #include "BLI_sys_types.h" /* for intptr_t support */
51
52 #include "gpu_codegen.h"
53
54 #include <string.h>
55 #include <stdarg.h>
56
57 extern char datatoc_gpu_shader_material_glsl[];
58 extern char datatoc_gpu_shader_geometry_glsl[];
59
60 static char *glsl_material_library = NULL;
61
62 /* -------------------- GPUPass Cache ------------------ */
63 /**
64  * Internal shader cache: This prevent the shader recompilation / stall when
65  * using undo/redo AND also allows for GPUPass reuse if the Shader code is the
66  * same for 2 different Materials. Unused GPUPasses are free by Garbage collection.
67  */
68
69 /* Only use one linklist that contains the GPUPasses grouped by hash. */
70 static GPUPass *pass_cache = NULL;
71 static SpinLock pass_cache_spin;
72
73 static uint32_t gpu_pass_hash(const char *frag_gen, const char *defs, GPUVertAttrLayers *attrs)
74 {
75   BLI_HashMurmur2A hm2a;
76   BLI_hash_mm2a_init(&hm2a, 0);
77   BLI_hash_mm2a_add(&hm2a, (uchar *)frag_gen, strlen(frag_gen));
78   if (attrs) {
79     for (int att_idx = 0; att_idx < attrs->totlayer; att_idx++) {
80       char *name = attrs->layer[att_idx].name;
81       BLI_hash_mm2a_add(&hm2a, (uchar *)name, strlen(name));
82     }
83   }
84   if (defs) {
85     BLI_hash_mm2a_add(&hm2a, (uchar *)defs, strlen(defs));
86   }
87
88   return BLI_hash_mm2a_end(&hm2a);
89 }
90
91 /* Search by hash only. Return first pass with the same hash.
92  * There is hash collision if (pass->next && pass->next->hash == hash) */
93 static GPUPass *gpu_pass_cache_lookup(uint32_t hash)
94 {
95   BLI_spin_lock(&pass_cache_spin);
96   /* Could be optimized with a Lookup table. */
97   for (GPUPass *pass = pass_cache; pass; pass = pass->next) {
98     if (pass->hash == hash) {
99       BLI_spin_unlock(&pass_cache_spin);
100       return pass;
101     }
102   }
103   BLI_spin_unlock(&pass_cache_spin);
104   return NULL;
105 }
106
107 /* Check all possible passes with the same hash. */
108 static GPUPass *gpu_pass_cache_resolve_collision(GPUPass *pass,
109                                                  const char *vert,
110                                                  const char *geom,
111                                                  const char *frag,
112                                                  const char *defs,
113                                                  uint32_t hash)
114 {
115   BLI_spin_lock(&pass_cache_spin);
116   /* Collision, need to strcmp the whole shader. */
117   for (; pass && (pass->hash == hash); pass = pass->next) {
118     if ((defs != NULL) && (strcmp(pass->defines, defs) != 0)) { /* Pass */
119     }
120     else if ((geom != NULL) && (strcmp(pass->geometrycode, geom) != 0)) { /* Pass */
121     }
122     else if ((strcmp(pass->fragmentcode, frag) == 0) && (strcmp(pass->vertexcode, vert) == 0)) {
123       BLI_spin_unlock(&pass_cache_spin);
124       return pass;
125     }
126   }
127   BLI_spin_unlock(&pass_cache_spin);
128   return NULL;
129 }
130
131 /* -------------------- GPU Codegen ------------------ */
132
133 /* type definitions and constants */
134
135 #define MAX_FUNCTION_NAME 64
136 #define MAX_PARAMETER 32
137
138 typedef enum {
139   FUNCTION_QUAL_IN,
140   FUNCTION_QUAL_OUT,
141   FUNCTION_QUAL_INOUT,
142 } GPUFunctionQual;
143
144 typedef struct GPUFunction {
145   char name[MAX_FUNCTION_NAME];
146   eGPUType paramtype[MAX_PARAMETER];
147   GPUFunctionQual paramqual[MAX_PARAMETER];
148   int totparam;
149 } GPUFunction;
150
151 /* Indices match the eGPUType enum */
152 static const char *GPU_DATATYPE_STR[17] = {
153     "",
154     "float",
155     "vec2",
156     "vec3",
157     "vec4",
158     NULL,
159     NULL,
160     NULL,
161     NULL,
162     "mat3",
163     NULL,
164     NULL,
165     NULL,
166     NULL,
167     NULL,
168     NULL,
169     "mat4",
170 };
171
172 /* GLSL code parsing for finding function definitions.
173  * These are stored in a hash for lookup when creating a material. */
174
175 static GHash *FUNCTION_HASH = NULL;
176 #if 0
177 static char *FUNCTION_PROTOTYPES = NULL;
178 static GPUShader *FUNCTION_LIB = NULL;
179 #endif
180
181 static int gpu_str_prefix(const char *str, const char *prefix)
182 {
183   while (*str && *prefix) {
184     if (*str != *prefix) {
185       return 0;
186     }
187
188     str++;
189     prefix++;
190   }
191
192   return (*prefix == '\0');
193 }
194
195 static char *gpu_str_skip_token(char *str, char *token, int max)
196 {
197   int len = 0;
198
199   /* skip a variable/function name */
200   while (*str) {
201     if (ELEM(*str, ' ', '(', ')', ',', ';', '\t', '\n', '\r')) {
202       break;
203     }
204     else {
205       if (token && len < max - 1) {
206         *token = *str;
207         token++;
208         len++;
209       }
210       str++;
211     }
212   }
213
214   if (token) {
215     *token = '\0';
216   }
217
218   /* skip the next special characters:
219    * note the missing ')' */
220   while (*str) {
221     if (ELEM(*str, ' ', '(', ',', ';', '\t', '\n', '\r')) {
222       str++;
223     }
224     else {
225       break;
226     }
227   }
228
229   return str;
230 }
231
232 static void gpu_parse_functions_string(GHash *hash, char *code)
233 {
234   GPUFunction *function;
235   eGPUType type;
236   GPUFunctionQual qual;
237   int i;
238
239   while ((code = strstr(code, "void "))) {
240     function = MEM_callocN(sizeof(GPUFunction), "GPUFunction");
241
242     code = gpu_str_skip_token(code, NULL, 0);
243     code = gpu_str_skip_token(code, function->name, MAX_FUNCTION_NAME);
244
245     /* get parameters */
246     while (*code && *code != ')') {
247       /* test if it's an input or output */
248       qual = FUNCTION_QUAL_IN;
249       if (gpu_str_prefix(code, "out ")) {
250         qual = FUNCTION_QUAL_OUT;
251       }
252       if (gpu_str_prefix(code, "inout ")) {
253         qual = FUNCTION_QUAL_INOUT;
254       }
255       if ((qual != FUNCTION_QUAL_IN) || gpu_str_prefix(code, "in ")) {
256         code = gpu_str_skip_token(code, NULL, 0);
257       }
258
259       /* test for type */
260       type = GPU_NONE;
261       for (i = 1; i < ARRAY_SIZE(GPU_DATATYPE_STR); i++) {
262         if (GPU_DATATYPE_STR[i] && gpu_str_prefix(code, GPU_DATATYPE_STR[i])) {
263           type = i;
264           break;
265         }
266       }
267
268       if (!type && gpu_str_prefix(code, "samplerCube")) {
269         type = GPU_TEXCUBE;
270       }
271       if (!type && gpu_str_prefix(code, "sampler2DShadow")) {
272         type = GPU_SHADOW2D;
273       }
274       if (!type && gpu_str_prefix(code, "sampler1DArray")) {
275         type = GPU_TEX1D_ARRAY;
276       }
277       if (!type && gpu_str_prefix(code, "sampler2D")) {
278         type = GPU_TEX2D;
279       }
280       if (!type && gpu_str_prefix(code, "sampler3D")) {
281         type = GPU_TEX3D;
282       }
283
284       if (!type && gpu_str_prefix(code, "Closure")) {
285         type = GPU_CLOSURE;
286       }
287
288       if (type) {
289         /* add parameter */
290         code = gpu_str_skip_token(code, NULL, 0);
291         code = gpu_str_skip_token(code, NULL, 0);
292         function->paramqual[function->totparam] = qual;
293         function->paramtype[function->totparam] = type;
294         function->totparam++;
295       }
296       else {
297         fprintf(stderr, "GPU invalid function parameter in %s.\n", function->name);
298         break;
299       }
300     }
301
302     if (function->name[0] == '\0' || function->totparam == 0) {
303       fprintf(stderr, "GPU functions parse error.\n");
304       MEM_freeN(function);
305       break;
306     }
307
308     BLI_ghash_insert(hash, function->name, function);
309   }
310 }
311
312 #if 0
313 static char *gpu_generate_function_prototyps(GHash *hash)
314 {
315   DynStr *ds = BLI_dynstr_new();
316   GHashIterator *ghi;
317   GPUFunction *function;
318   char *name, *prototypes;
319   int a;
320
321   /* automatically generate function prototypes to add to the top of the
322    * generated code, to avoid have to add the actual code & recompile all */
323   ghi = BLI_ghashIterator_new(hash);
324
325   for (; !BLI_ghashIterator_done(ghi); BLI_ghashIterator_step(ghi)) {
326     name = BLI_ghashIterator_getValue(ghi);
327     function = BLI_ghashIterator_getValue(ghi);
328
329     BLI_dynstr_appendf(ds, "void %s(", name);
330     for (a = 0; a < function->totparam; a++) {
331       if (function->paramqual[a] == FUNCTION_QUAL_OUT)
332         BLI_dynstr_append(ds, "out ");
333       else if (function->paramqual[a] == FUNCTION_QUAL_INOUT)
334         BLI_dynstr_append(ds, "inout ");
335
336       if (function->paramtype[a] == GPU_TEX2D)
337         BLI_dynstr_append(ds, "sampler2D");
338       else if (function->paramtype[a] == GPU_SHADOW2D)
339         BLI_dynstr_append(ds, "sampler2DShadow");
340       else
341         BLI_dynstr_append(ds, GPU_DATATYPE_STR[function->paramtype[a]]);
342 #  if 0
343       BLI_dynstr_appendf(ds, " param%d", a);
344 #  endif
345
346       if (a != function->totparam - 1)
347         BLI_dynstr_append(ds, ", ");
348     }
349     BLI_dynstr_append(ds, ");\n");
350   }
351
352   BLI_dynstr_append(ds, "\n");
353
354   prototypes = BLI_dynstr_get_cstring(ds);
355   BLI_dynstr_free(ds);
356
357   return prototypes;
358 }
359 #endif
360
361 static GPUFunction *gpu_lookup_function(const char *name)
362 {
363   if (!FUNCTION_HASH) {
364     FUNCTION_HASH = BLI_ghash_str_new("GPU_lookup_function gh");
365     gpu_parse_functions_string(FUNCTION_HASH, glsl_material_library);
366   }
367
368   return BLI_ghash_lookup(FUNCTION_HASH, (const void *)name);
369 }
370
371 void gpu_codegen_init(void)
372 {
373   GPU_code_generate_glsl_lib();
374 }
375
376 void gpu_codegen_exit(void)
377 {
378   extern Material defmaterial; /* render module abuse... */
379
380   if (defmaterial.gpumaterial.first) {
381     GPU_material_free(&defmaterial.gpumaterial);
382   }
383
384   if (FUNCTION_HASH) {
385     BLI_ghash_free(FUNCTION_HASH, NULL, MEM_freeN);
386     FUNCTION_HASH = NULL;
387   }
388
389   GPU_shader_free_builtin_shaders();
390
391   if (glsl_material_library) {
392     MEM_freeN(glsl_material_library);
393     glsl_material_library = NULL;
394   }
395
396 #if 0
397   if (FUNCTION_PROTOTYPES) {
398     MEM_freeN(FUNCTION_PROTOTYPES);
399     FUNCTION_PROTOTYPES = NULL;
400   }
401   if (FUNCTION_LIB) {
402     GPU_shader_free(FUNCTION_LIB);
403     FUNCTION_LIB = NULL;
404   }
405 #endif
406 }
407
408 /* GLSL code generation */
409
410 static void codegen_convert_datatype(DynStr *ds, int from, int to, const char *tmp, int id)
411 {
412   char name[1024];
413
414   BLI_snprintf(name, sizeof(name), "%s%d", tmp, id);
415
416   if (from == to) {
417     BLI_dynstr_append(ds, name);
418   }
419   else if (to == GPU_FLOAT) {
420     if (from == GPU_VEC4) {
421       BLI_dynstr_appendf(ds, "convert_rgba_to_float(%s)", name);
422     }
423     else if (from == GPU_VEC3) {
424       BLI_dynstr_appendf(ds, "(%s.r + %s.g + %s.b) / 3.0", name, name, name);
425     }
426     else if (from == GPU_VEC2) {
427       BLI_dynstr_appendf(ds, "%s.r", name);
428     }
429   }
430   else if (to == GPU_VEC2) {
431     if (from == GPU_VEC4) {
432       BLI_dynstr_appendf(ds, "vec2((%s.r + %s.g + %s.b) / 3.0, %s.a)", name, name, name, name);
433     }
434     else if (from == GPU_VEC3) {
435       BLI_dynstr_appendf(ds, "vec2((%s.r + %s.g + %s.b) / 3.0, 1.0)", name, name, name);
436     }
437     else if (from == GPU_FLOAT) {
438       BLI_dynstr_appendf(ds, "vec2(%s, 1.0)", name);
439     }
440   }
441   else if (to == GPU_VEC3) {
442     if (from == GPU_VEC4) {
443       BLI_dynstr_appendf(ds, "%s.rgb", name);
444     }
445     else if (from == GPU_VEC2) {
446       BLI_dynstr_appendf(ds, "vec3(%s.r, %s.r, %s.r)", name, name, name);
447     }
448     else if (from == GPU_FLOAT) {
449       BLI_dynstr_appendf(ds, "vec3(%s, %s, %s)", name, name, name);
450     }
451   }
452   else if (to == GPU_VEC4) {
453     if (from == GPU_VEC3) {
454       BLI_dynstr_appendf(ds, "vec4(%s, 1.0)", name);
455     }
456     else if (from == GPU_VEC2) {
457       BLI_dynstr_appendf(ds, "vec4(%s.r, %s.r, %s.r, %s.g)", name, name, name, name);
458     }
459     else if (from == GPU_FLOAT) {
460       BLI_dynstr_appendf(ds, "vec4(%s, %s, %s, 1.0)", name, name, name);
461     }
462   }
463   else if (to == GPU_CLOSURE) {
464     if (from == GPU_VEC4) {
465       BLI_dynstr_appendf(ds, "closure_emission(%s.rgb)", name);
466     }
467     else if (from == GPU_VEC3) {
468       BLI_dynstr_appendf(ds, "closure_emission(%s.rgb)", name);
469     }
470     else if (from == GPU_VEC2) {
471       BLI_dynstr_appendf(ds, "closure_emission(%s.rrr)", name);
472     }
473     else if (from == GPU_FLOAT) {
474       BLI_dynstr_appendf(ds, "closure_emission(vec3(%s, %s, %s))", name, name, name);
475     }
476   }
477   else {
478     BLI_dynstr_append(ds, name);
479   }
480 }
481
482 static void codegen_print_datatype(DynStr *ds, const eGPUType type, float *data)
483 {
484   int i;
485
486   BLI_dynstr_appendf(ds, "%s(", GPU_DATATYPE_STR[type]);
487
488   for (i = 0; i < type; i++) {
489     BLI_dynstr_appendf(ds, "%.12f", data[i]);
490     if (i == type - 1) {
491       BLI_dynstr_append(ds, ")");
492     }
493     else {
494       BLI_dynstr_append(ds, ", ");
495     }
496   }
497 }
498
499 static int codegen_input_has_texture(GPUInput *input)
500 {
501   if (input->link) {
502     return 0;
503   }
504   else {
505     return (input->source == GPU_SOURCE_TEX);
506   }
507 }
508
509 const char *GPU_builtin_name(eGPUBuiltin builtin)
510 {
511   if (builtin == GPU_VIEW_MATRIX) {
512     return "unfviewmat";
513   }
514   else if (builtin == GPU_OBJECT_MATRIX) {
515     return "unfobmat";
516   }
517   else if (builtin == GPU_INVERSE_VIEW_MATRIX) {
518     return "unfinvviewmat";
519   }
520   else if (builtin == GPU_INVERSE_OBJECT_MATRIX) {
521     return "unfinvobmat";
522   }
523   else if (builtin == GPU_LOC_TO_VIEW_MATRIX) {
524     return "unflocaltoviewmat";
525   }
526   else if (builtin == GPU_INVERSE_LOC_TO_VIEW_MATRIX) {
527     return "unfinvlocaltoviewmat";
528   }
529   else if (builtin == GPU_VIEW_POSITION) {
530     return "varposition";
531   }
532   else if (builtin == GPU_WORLD_NORMAL) {
533     return "varwnormal";
534   }
535   else if (builtin == GPU_VIEW_NORMAL) {
536     return "varnormal";
537   }
538   else if (builtin == GPU_OBCOLOR) {
539     return "unfobcolor";
540   }
541   else if (builtin == GPU_AUTO_BUMPSCALE) {
542     return "unfobautobumpscale";
543   }
544   else if (builtin == GPU_CAMERA_TEXCO_FACTORS) {
545     return "unfcameratexfactors";
546   }
547   else if (builtin == GPU_PARTICLE_SCALAR_PROPS) {
548     return "unfparticlescalarprops";
549   }
550   else if (builtin == GPU_PARTICLE_LOCATION) {
551     return "unfparticleco";
552   }
553   else if (builtin == GPU_PARTICLE_VELOCITY) {
554     return "unfparticlevel";
555   }
556   else if (builtin == GPU_PARTICLE_ANG_VELOCITY) {
557     return "unfparticleangvel";
558   }
559   else if (builtin == GPU_OBJECT_INFO) {
560     return "unfobjectinfo";
561   }
562   else if (builtin == GPU_VOLUME_DENSITY) {
563     return "sampdensity";
564   }
565   else if (builtin == GPU_VOLUME_FLAME) {
566     return "sampflame";
567   }
568   else if (builtin == GPU_VOLUME_TEMPERATURE) {
569     return "unftemperature";
570   }
571   else if (builtin == GPU_BARYCENTRIC_TEXCO) {
572     return "unfbarycentrictex";
573   }
574   else if (builtin == GPU_BARYCENTRIC_DIST) {
575     return "unfbarycentricdist";
576   }
577   else {
578     return "";
579   }
580 }
581
582 /* assign only one texid per buffer to avoid sampling the same texture twice */
583 static void codegen_set_texid(GHash *bindhash, GPUInput *input, int *texid, void *key)
584 {
585   if (BLI_ghash_haskey(bindhash, key)) {
586     /* Reuse existing texid */
587     input->texid = POINTER_AS_INT(BLI_ghash_lookup(bindhash, key));
588   }
589   else {
590     /* Allocate new texid */
591     input->texid = *texid;
592     (*texid)++;
593     input->bindtex = true;
594     BLI_ghash_insert(bindhash, key, POINTER_FROM_INT(input->texid));
595   }
596 }
597
598 static void codegen_set_unique_ids(ListBase *nodes)
599 {
600   GHash *bindhash;
601   GPUNode *node;
602   GPUInput *input;
603   GPUOutput *output;
604   int id = 1, texid = 0;
605
606   bindhash = BLI_ghash_ptr_new("codegen_set_unique_ids1 gh");
607
608   for (node = nodes->first; node; node = node->next) {
609     for (input = node->inputs.first; input; input = input->next) {
610       /* set id for unique names of uniform variables */
611       input->id = id++;
612
613       /* set texid used for settings texture slot */
614       if (codegen_input_has_texture(input)) {
615         input->bindtex = false;
616         if (input->ima) {
617           /* input is texture from image */
618           codegen_set_texid(bindhash, input, &texid, input->ima);
619         }
620         else if (input->coba) {
621           /* input is color band texture, check coba pointer */
622           codegen_set_texid(bindhash, input, &texid, input->coba);
623         }
624         else {
625           /* Either input->ima or input->coba should be non-NULL. */
626           BLI_assert(0);
627         }
628       }
629     }
630
631     for (output = node->outputs.first; output; output = output->next) {
632       /* set id for unique names of tmp variables storing output */
633       output->id = id++;
634     }
635   }
636
637   BLI_ghash_free(bindhash, NULL, NULL);
638 }
639
640 /**
641  * It will create an UBO for GPUMaterial if there is any GPU_DYNAMIC_UBO.
642  */
643 static int codegen_process_uniforms_functions(GPUMaterial *material, DynStr *ds, ListBase *nodes)
644 {
645   GPUNode *node;
646   GPUInput *input;
647   const char *name;
648   int builtins = 0;
649   ListBase ubo_inputs = {NULL, NULL};
650
651   /* print uniforms */
652   for (node = nodes->first; node; node = node->next) {
653     for (input = node->inputs.first; input; input = input->next) {
654       if (input->source == GPU_SOURCE_TEX) {
655         /* create exactly one sampler for each texture */
656         if (codegen_input_has_texture(input) && input->bindtex) {
657           BLI_dynstr_appendf(ds,
658                              "uniform %s samp%d;\n",
659                              (input->coba) ? "sampler1DArray" : "sampler2D",
660                              input->texid);
661         }
662       }
663       else if (input->source == GPU_SOURCE_BUILTIN) {
664         /* only define each builtin uniform/varying once */
665         if (!(builtins & input->builtin)) {
666           builtins |= input->builtin;
667           name = GPU_builtin_name(input->builtin);
668
669           if (gpu_str_prefix(name, "samp")) {
670             if ((input->builtin == GPU_VOLUME_DENSITY) || (input->builtin == GPU_VOLUME_FLAME)) {
671               BLI_dynstr_appendf(ds, "uniform sampler3D %s;\n", name);
672             }
673           }
674           else if (gpu_str_prefix(name, "unf")) {
675             BLI_dynstr_appendf(ds, "uniform %s %s;\n", GPU_DATATYPE_STR[input->type], name);
676           }
677           else {
678             BLI_dynstr_appendf(ds, "in %s %s;\n", GPU_DATATYPE_STR[input->type], name);
679           }
680         }
681       }
682       else if (input->source == GPU_SOURCE_STRUCT) {
683         /* Add other struct here if needed. */
684         BLI_dynstr_appendf(ds, "Closure strct%d = CLOSURE_DEFAULT;\n", input->id);
685       }
686       else if (input->source == GPU_SOURCE_UNIFORM) {
687         if (!input->link) {
688           /* We handle the UBOuniforms separately. */
689           BLI_addtail(&ubo_inputs, BLI_genericNodeN(input));
690         }
691       }
692       else if (input->source == GPU_SOURCE_CONSTANT) {
693         BLI_dynstr_appendf(ds, "const %s cons%d = ", GPU_DATATYPE_STR[input->type], input->id);
694         codegen_print_datatype(ds, input->type, input->vec);
695         BLI_dynstr_append(ds, ";\n");
696       }
697       else if (input->source == GPU_SOURCE_ATTR && input->attr_first) {
698         BLI_dynstr_appendf(ds, "in %s var%d;\n", GPU_DATATYPE_STR[input->type], input->attr_id);
699       }
700     }
701   }
702
703   /* Handle the UBO block separately. */
704   if ((material != NULL) && !BLI_listbase_is_empty(&ubo_inputs)) {
705     GPU_material_uniform_buffer_create(material, &ubo_inputs);
706
707     /* Inputs are sorted */
708     BLI_dynstr_appendf(ds, "\nlayout (std140) uniform %s {\n", GPU_UBO_BLOCK_NAME);
709
710     for (LinkData *link = ubo_inputs.first; link; link = link->next) {
711       input = link->data;
712       BLI_dynstr_appendf(ds, "\t%s unf%d;\n", GPU_DATATYPE_STR[input->type], input->id);
713     }
714     BLI_dynstr_append(ds, "};\n");
715     BLI_freelistN(&ubo_inputs);
716   }
717
718   BLI_dynstr_append(ds, "\n");
719
720   return builtins;
721 }
722
723 static void codegen_declare_tmps(DynStr *ds, ListBase *nodes)
724 {
725   GPUNode *node;
726   GPUOutput *output;
727
728   for (node = nodes->first; node; node = node->next) {
729     /* declare temporary variables for node output storage */
730     for (output = node->outputs.first; output; output = output->next) {
731       if (output->type == GPU_CLOSURE) {
732         BLI_dynstr_appendf(ds, "\tClosure tmp%d;\n", output->id);
733       }
734       else {
735         BLI_dynstr_appendf(ds, "\t%s tmp%d;\n", GPU_DATATYPE_STR[output->type], output->id);
736       }
737     }
738   }
739
740   BLI_dynstr_append(ds, "\n");
741 }
742
743 static void codegen_call_functions(DynStr *ds, ListBase *nodes, GPUOutput *finaloutput)
744 {
745   GPUNode *node;
746   GPUInput *input;
747   GPUOutput *output;
748
749   for (node = nodes->first; node; node = node->next) {
750     BLI_dynstr_appendf(ds, "\t%s(", node->name);
751
752     for (input = node->inputs.first; input; input = input->next) {
753       if (input->source == GPU_SOURCE_TEX) {
754         BLI_dynstr_appendf(ds, "samp%d", input->texid);
755       }
756       else if (input->source == GPU_SOURCE_OUTPUT) {
757         codegen_convert_datatype(
758             ds, input->link->output->type, input->type, "tmp", input->link->output->id);
759       }
760       else if (input->source == GPU_SOURCE_BUILTIN) {
761         /* TODO(fclem) get rid of that. */
762         if (input->builtin == GPU_INVERSE_VIEW_MATRIX) {
763           BLI_dynstr_append(ds, "viewinv");
764         }
765         else if (input->builtin == GPU_VIEW_MATRIX) {
766           BLI_dynstr_append(ds, "viewmat");
767         }
768         else if (input->builtin == GPU_CAMERA_TEXCO_FACTORS) {
769           BLI_dynstr_append(ds, "camtexfac");
770         }
771         else if (input->builtin == GPU_LOC_TO_VIEW_MATRIX) {
772           BLI_dynstr_append(ds, "localtoviewmat");
773         }
774         else if (input->builtin == GPU_INVERSE_LOC_TO_VIEW_MATRIX) {
775           BLI_dynstr_append(ds, "invlocaltoviewmat");
776         }
777         else if (input->builtin == GPU_BARYCENTRIC_DIST) {
778           BLI_dynstr_append(ds, "barycentricDist");
779         }
780         else if (input->builtin == GPU_BARYCENTRIC_TEXCO) {
781           BLI_dynstr_append(ds, "barytexco");
782         }
783         else if (input->builtin == GPU_OBJECT_MATRIX) {
784           BLI_dynstr_append(ds, "objmat");
785         }
786         else if (input->builtin == GPU_INVERSE_OBJECT_MATRIX) {
787           BLI_dynstr_append(ds, "objinv");
788         }
789         else if (input->builtin == GPU_VIEW_POSITION) {
790           BLI_dynstr_append(ds, "viewposition");
791         }
792         else if (input->builtin == GPU_VIEW_NORMAL) {
793           BLI_dynstr_append(ds, "facingnormal");
794         }
795         else if (input->builtin == GPU_WORLD_NORMAL) {
796           BLI_dynstr_append(ds, "facingwnormal");
797         }
798         else {
799           BLI_dynstr_append(ds, GPU_builtin_name(input->builtin));
800         }
801       }
802       else if (input->source == GPU_SOURCE_STRUCT) {
803         BLI_dynstr_appendf(ds, "strct%d", input->id);
804       }
805       else if (input->source == GPU_SOURCE_UNIFORM) {
806         BLI_dynstr_appendf(ds, "unf%d", input->id);
807       }
808       else if (input->source == GPU_SOURCE_CONSTANT) {
809         BLI_dynstr_appendf(ds, "cons%d", input->id);
810       }
811       else if (input->source == GPU_SOURCE_ATTR) {
812         BLI_dynstr_appendf(ds, "var%d", input->attr_id);
813       }
814
815       BLI_dynstr_append(ds, ", ");
816     }
817
818     for (output = node->outputs.first; output; output = output->next) {
819       BLI_dynstr_appendf(ds, "tmp%d", output->id);
820       if (output->next) {
821         BLI_dynstr_append(ds, ", ");
822       }
823     }
824
825     BLI_dynstr_append(ds, ");\n");
826   }
827
828   BLI_dynstr_appendf(ds, "\n\treturn tmp%d", finaloutput->id);
829   BLI_dynstr_append(ds, ";\n");
830 }
831
832 static char *code_generate_fragment(GPUMaterial *material,
833                                     ListBase *nodes,
834                                     GPUOutput *output,
835                                     int *rbuiltins)
836 {
837   DynStr *ds = BLI_dynstr_new();
838   char *code;
839   int builtins;
840
841 #if 0
842   BLI_dynstr_append(ds, FUNCTION_PROTOTYPES);
843 #endif
844
845   codegen_set_unique_ids(nodes);
846   *rbuiltins = builtins = codegen_process_uniforms_functions(material, ds, nodes);
847
848   if (builtins & GPU_BARYCENTRIC_TEXCO) {
849     BLI_dynstr_append(ds, "in vec2 barycentricTexCo;\n");
850   }
851
852   if (builtins & GPU_BARYCENTRIC_DIST) {
853     BLI_dynstr_append(ds, "flat in vec3 barycentricDist;\n");
854   }
855
856   BLI_dynstr_append(ds, "Closure nodetree_exec(void)\n{\n");
857
858   if (builtins & GPU_BARYCENTRIC_TEXCO) {
859     BLI_dynstr_append(ds, "#ifdef HAIR_SHADER\n");
860     BLI_dynstr_append(ds,
861                       "\tvec2 barytexco = vec2((fract(barycentricTexCo.y) != 0.0)\n"
862                       "\t                      ? barycentricTexCo.x\n"
863                       "\t                      : 1.0 - barycentricTexCo.x,\n"
864                       "\t                      0.0);\n");
865     BLI_dynstr_append(ds, "#else\n");
866     BLI_dynstr_append(ds, "\tvec2 barytexco = barycentricTexCo;\n");
867     BLI_dynstr_append(ds, "#endif\n");
868   }
869   /* TODO(fclem) get rid of that. */
870   if (builtins & GPU_VIEW_MATRIX) {
871     BLI_dynstr_append(ds, "\t#define viewmat ViewMatrix\n");
872   }
873   if (builtins & GPU_CAMERA_TEXCO_FACTORS) {
874     BLI_dynstr_append(ds, "\t#define camtexfac CameraTexCoFactors\n");
875   }
876   if (builtins & GPU_OBJECT_MATRIX) {
877     BLI_dynstr_append(ds, "\t#define objmat ModelMatrix\n");
878   }
879   if (builtins & GPU_INVERSE_OBJECT_MATRIX) {
880     BLI_dynstr_append(ds, "\t#define objinv ModelMatrixInverse\n");
881   }
882   if (builtins & GPU_INVERSE_VIEW_MATRIX) {
883     BLI_dynstr_append(ds, "\t#define viewinv ViewMatrixInverse\n");
884   }
885   if (builtins & GPU_LOC_TO_VIEW_MATRIX) {
886     BLI_dynstr_append(ds, "\t#define localtoviewmat ModelViewMatrix\n");
887   }
888   if (builtins & GPU_INVERSE_LOC_TO_VIEW_MATRIX) {
889     BLI_dynstr_append(ds, "\t#define invlocaltoviewmat ModelViewMatrixInverse\n");
890   }
891   if (builtins & GPU_VIEW_NORMAL) {
892     BLI_dynstr_append(ds, "#ifdef HAIR_SHADER\n");
893     BLI_dynstr_append(ds, "\tvec3 n;\n");
894     BLI_dynstr_append(ds, "\tworld_normals_get(n);\n");
895     BLI_dynstr_append(ds, "\tvec3 facingnormal = transform_direction(ViewMatrix, n);\n");
896     BLI_dynstr_append(ds, "#else\n");
897     BLI_dynstr_append(ds, "\tvec3 facingnormal = gl_FrontFacing ? viewNormal: -viewNormal;\n");
898     BLI_dynstr_append(ds, "#endif\n");
899   }
900   if (builtins & GPU_WORLD_NORMAL) {
901     BLI_dynstr_append(ds, "\tvec3 facingwnormal;\n");
902     if (builtins & GPU_VIEW_NORMAL) {
903       BLI_dynstr_append(ds, "#ifdef HAIR_SHADER\n");
904       BLI_dynstr_append(ds, "\tfacingwnormal = n;\n");
905       BLI_dynstr_append(ds, "#else\n");
906       BLI_dynstr_append(ds, "\tworld_normals_get(facingwnormal);\n");
907       BLI_dynstr_append(ds, "#endif\n");
908     }
909     else {
910       BLI_dynstr_append(ds, "\tworld_normals_get(facingwnormal);\n");
911     }
912   }
913   if (builtins & GPU_VIEW_POSITION) {
914     BLI_dynstr_append(ds, "\t#define viewposition viewPosition\n");
915   }
916
917   codegen_declare_tmps(ds, nodes);
918   codegen_call_functions(ds, nodes, output);
919
920   BLI_dynstr_append(ds, "}\n");
921
922   /* XXX This cannot go into gpu_shader_material.glsl because main()
923    * would be parsed and generate error */
924   /* Old glsl mode compat. */
925   BLI_dynstr_append(ds, "#ifndef NODETREE_EXEC\n");
926   BLI_dynstr_append(ds, "out vec4 fragColor;\n");
927   BLI_dynstr_append(ds, "void main()\n");
928   BLI_dynstr_append(ds, "{\n");
929   BLI_dynstr_append(ds, "\tClosure cl = nodetree_exec();\n");
930   BLI_dynstr_append(ds, "\tfragColor = vec4(cl.radiance, cl.opacity);\n");
931   BLI_dynstr_append(ds, "}\n");
932   BLI_dynstr_append(ds, "#endif\n\n");
933
934   /* create shader */
935   code = BLI_dynstr_get_cstring(ds);
936   BLI_dynstr_free(ds);
937
938 #if 0
939   if (G.debug & G_DEBUG)
940     printf("%s\n", code);
941 #endif
942
943   return code;
944 }
945
946 static const char *attr_prefix_get(CustomDataType type)
947 {
948   switch (type) {
949     case CD_ORCO:
950       return "orco";
951     case CD_MTFACE:
952       return "u";
953     case CD_TANGENT:
954       return "t";
955     case CD_MCOL:
956       return "c";
957     case CD_AUTO_FROM_NAME:
958       return "a";
959     default:
960       BLI_assert(false && "GPUVertAttr Prefix type not found : This should not happen!");
961       return "";
962   }
963 }
964
965 static char *code_generate_vertex(ListBase *nodes, const char *vert_code, bool use_geom)
966 {
967   DynStr *ds = BLI_dynstr_new();
968   GPUNode *node;
969   GPUInput *input;
970   char *code;
971   int builtins = 0;
972
973   /* Hairs uv and col attributes are passed by bufferTextures. */
974   BLI_dynstr_append(ds,
975                     "#ifdef HAIR_SHADER\n"
976                     "#define DEFINE_ATTR(type, attr) uniform samplerBuffer attr\n"
977                     "#else\n"
978                     "#define DEFINE_ATTR(type, attr) in type attr\n"
979                     "#endif\n");
980
981   for (node = nodes->first; node; node = node->next) {
982     for (input = node->inputs.first; input; input = input->next) {
983       if (input->source == GPU_SOURCE_BUILTIN) {
984         builtins |= input->builtin;
985       }
986       if (input->source == GPU_SOURCE_ATTR && input->attr_first) {
987         /* XXX FIXME : see notes in mesh_render_data_create() */
988         /* NOTE : Replicate changes to mesh_render_data_create() in draw_cache_impl_mesh.c */
989         if (input->attr_type == CD_ORCO) {
990           /* OPTI : orco is computed from local positions, but only if no modifier is present. */
991           BLI_dynstr_append(ds, "uniform vec3 OrcoTexCoFactors[2];\n");
992           BLI_dynstr_append(ds, "DEFINE_ATTR(vec4, orco);\n");
993         }
994         else if (input->attr_name[0] == '\0') {
995           BLI_dynstr_appendf(ds,
996                              "DEFINE_ATTR(%s, %s);\n",
997                              GPU_DATATYPE_STR[input->type],
998                              attr_prefix_get(input->attr_type));
999           BLI_dynstr_appendf(
1000               ds, "#define att%d %s\n", input->attr_id, attr_prefix_get(input->attr_type));
1001         }
1002         else {
1003           uint hash = BLI_ghashutil_strhash_p(input->attr_name);
1004           BLI_dynstr_appendf(ds,
1005                              "DEFINE_ATTR(%s, %s%u);\n",
1006                              GPU_DATATYPE_STR[input->type],
1007                              attr_prefix_get(input->attr_type),
1008                              hash);
1009           BLI_dynstr_appendf(
1010               ds, "#define att%d %s%u\n", input->attr_id, attr_prefix_get(input->attr_type), hash);
1011           /* Auto attribute can be vertex color byte buffer.
1012            * We need to know and convert them to linear space in VS. */
1013           if (input->attr_type == CD_AUTO_FROM_NAME) {
1014             BLI_dynstr_appendf(ds, "uniform bool ba%u;\n", hash);
1015             BLI_dynstr_appendf(ds, "#define att%d_is_srgb ba%u\n", input->attr_id, hash);
1016           }
1017         }
1018         BLI_dynstr_appendf(ds,
1019                            "out %s var%d%s;\n",
1020                            GPU_DATATYPE_STR[input->type],
1021                            input->attr_id,
1022                            use_geom ? "g" : "");
1023       }
1024     }
1025   }
1026
1027   if (builtins & GPU_BARYCENTRIC_TEXCO) {
1028     BLI_dynstr_append(ds, "#ifdef HAIR_SHADER\n");
1029     BLI_dynstr_appendf(ds, "out vec2 barycentricTexCo%s;\n", use_geom ? "g" : "");
1030     BLI_dynstr_append(ds, "#endif\n");
1031   }
1032
1033   if (builtins & GPU_BARYCENTRIC_DIST) {
1034     BLI_dynstr_append(ds, "out vec3 barycentricPosg;\n");
1035   }
1036
1037   BLI_dynstr_append(ds, "\n");
1038
1039   BLI_dynstr_append(ds,
1040                     "#define USE_ATTR\n"
1041                     "uniform mat3 NormalMatrix;\n"
1042                     "uniform mat4 ModelMatrixInverse;\n"
1043                     "uniform mat4 ModelMatrix;\n"
1044                     "vec3 srgb_to_linear_attr(vec3 c) {\n"
1045                     "\tc = max(c, vec3(0.0));\n"
1046                     "\tvec3 c1 = c * (1.0 / 12.92);\n"
1047                     "\tvec3 c2 = pow((c + 0.055) * (1.0 / 1.055), vec3(2.4));\n"
1048                     "\treturn mix(c1, c2, step(vec3(0.04045), c));\n"
1049                     "}\n\n");
1050
1051   /* Prototype because defined later. */
1052   BLI_dynstr_append(ds,
1053                     "vec2 hair_get_customdata_vec2(const samplerBuffer);\n"
1054                     "vec3 hair_get_customdata_vec3(const samplerBuffer);\n"
1055                     "vec4 hair_get_customdata_vec4(const samplerBuffer);\n"
1056                     "vec3 hair_get_strand_pos(void);\n"
1057                     "int hair_get_base_id(void);\n"
1058                     "\n");
1059
1060   BLI_dynstr_append(ds, "void pass_attr(in vec3 position) {\n");
1061
1062   BLI_dynstr_append(ds, "#ifdef HAIR_SHADER\n");
1063
1064   if (builtins & GPU_BARYCENTRIC_TEXCO) {
1065     /* To match cycles without breaking into individual segment we encode if we need to invert
1066      * the first component into the second component. We invert if the barycentricTexCo.y
1067      * is NOT 0.0 or 1.0. */
1068     BLI_dynstr_append(ds, "\tint _base_id = hair_get_base_id();\n");
1069     BLI_dynstr_appendf(
1070         ds, "\tbarycentricTexCo%s.x = float((_base_id %% 2) == 1);\n", use_geom ? "g" : "");
1071     BLI_dynstr_appendf(
1072         ds, "\tbarycentricTexCo%s.y = float(((_base_id %% 4) %% 3) > 0);\n", use_geom ? "g" : "");
1073   }
1074
1075   if (builtins & GPU_BARYCENTRIC_DIST) {
1076     BLI_dynstr_append(ds, "\tbarycentricPosg = position;\n");
1077   }
1078
1079   for (node = nodes->first; node; node = node->next) {
1080     for (input = node->inputs.first; input; input = input->next) {
1081       if (input->source == GPU_SOURCE_ATTR && input->attr_first) {
1082         if (input->attr_type == CD_TANGENT) {
1083           /* Not supported by hairs */
1084           BLI_dynstr_appendf(ds, "\tvar%d%s = vec4(0.0);\n", input->attr_id, use_geom ? "g" : "");
1085         }
1086         else if (input->attr_type == CD_ORCO) {
1087           BLI_dynstr_appendf(ds,
1088                              "\tvar%d%s = OrcoTexCoFactors[0] + (ModelMatrixInverse * "
1089                              "vec4(hair_get_strand_pos(), 1.0)).xyz * OrcoTexCoFactors[1];\n",
1090                              input->attr_id,
1091                              use_geom ? "g" : "");
1092           /* TODO: fix ORCO with modifiers. */
1093         }
1094         else {
1095           BLI_dynstr_appendf(ds,
1096                              "\tvar%d%s = hair_get_customdata_%s(att%d);\n",
1097                              input->attr_id,
1098                              use_geom ? "g" : "",
1099                              GPU_DATATYPE_STR[input->type],
1100                              input->attr_id);
1101         }
1102       }
1103     }
1104   }
1105
1106   BLI_dynstr_append(ds, "#else /* MESH_SHADER */\n");
1107
1108   /* GPU_BARYCENTRIC_TEXCO cannot be computed based on gl_VertexID
1109    * for MESH_SHADER because of indexed drawing. In this case a
1110    * geometry shader is needed. */
1111
1112   if (builtins & GPU_BARYCENTRIC_DIST) {
1113     BLI_dynstr_append(ds, "\tbarycentricPosg = (ModelMatrix * vec4(position, 1.0)).xyz;\n");
1114   }
1115
1116   for (node = nodes->first; node; node = node->next) {
1117     for (input = node->inputs.first; input; input = input->next) {
1118       if (input->source == GPU_SOURCE_ATTR && input->attr_first) {
1119         if (input->attr_type == CD_TANGENT) { /* silly exception */
1120           BLI_dynstr_appendf(ds,
1121                              "\tvar%d%s.xyz = transpose(mat3(ModelMatrixInverse)) * att%d.xyz;\n",
1122                              input->attr_id,
1123                              use_geom ? "g" : "",
1124                              input->attr_id);
1125           BLI_dynstr_appendf(
1126               ds, "\tvar%d%s.w = att%d.w;\n", input->attr_id, use_geom ? "g" : "", input->attr_id);
1127           /* Normalize only if vector is not null. */
1128           BLI_dynstr_appendf(ds,
1129                              "\tfloat lvar%d = dot(var%d%s.xyz, var%d%s.xyz);\n",
1130                              input->attr_id,
1131                              input->attr_id,
1132                              use_geom ? "g" : "",
1133                              input->attr_id,
1134                              use_geom ? "g" : "");
1135           BLI_dynstr_appendf(ds,
1136                              "\tvar%d%s.xyz *= (lvar%d > 0.0) ? inversesqrt(lvar%d) : 1.0;\n",
1137                              input->attr_id,
1138                              use_geom ? "g" : "",
1139                              input->attr_id,
1140                              input->attr_id);
1141         }
1142         else if (input->attr_type == CD_ORCO) {
1143           BLI_dynstr_appendf(ds,
1144                              "\tvar%d%s = OrcoTexCoFactors[0] + position * OrcoTexCoFactors[1];\n",
1145                              input->attr_id,
1146                              use_geom ? "g" : "");
1147           /* See mesh_create_loop_orco() for explanation. */
1148           BLI_dynstr_appendf(ds,
1149                              "\tif (orco.w == 0.0) { var%d%s = orco.xyz * 0.5 + 0.5; }\n",
1150                              input->attr_id,
1151                              use_geom ? "g" : "");
1152         }
1153         else if (input->attr_type == CD_MCOL) {
1154           BLI_dynstr_appendf(ds,
1155                              "\tvar%d%s = srgb_to_linear_attr(att%d);\n",
1156                              input->attr_id,
1157                              use_geom ? "g" : "",
1158                              input->attr_id);
1159         }
1160         else if (input->attr_type == CD_AUTO_FROM_NAME) {
1161           BLI_dynstr_appendf(ds,
1162                              "\tvar%d%s = (att%d_is_srgb) ? srgb_to_linear_attr(att%d) : att%d;\n",
1163                              input->attr_id,
1164                              use_geom ? "g" : "",
1165                              input->attr_id,
1166                              input->attr_id,
1167                              input->attr_id);
1168         }
1169         else {
1170           BLI_dynstr_appendf(
1171               ds, "\tvar%d%s = att%d;\n", input->attr_id, use_geom ? "g" : "", input->attr_id);
1172         }
1173       }
1174     }
1175   }
1176   BLI_dynstr_append(ds, "#endif /* HAIR_SHADER */\n");
1177
1178   BLI_dynstr_append(ds, "}\n");
1179
1180   if (use_geom) {
1181     /* XXX HACK: Eevee specific. */
1182     char *vert_new, *vert_new2;
1183     vert_new = BLI_str_replaceN(vert_code, "worldPosition", "worldPositiong");
1184     vert_new2 = vert_new;
1185     vert_new = BLI_str_replaceN(vert_new2, "viewPosition", "viewPositiong");
1186     MEM_freeN(vert_new2);
1187     vert_new2 = vert_new;
1188     vert_new = BLI_str_replaceN(vert_new2, "worldNormal", "worldNormalg");
1189     MEM_freeN(vert_new2);
1190     vert_new2 = vert_new;
1191     vert_new = BLI_str_replaceN(vert_new2, "viewNormal", "viewNormalg");
1192     MEM_freeN(vert_new2);
1193
1194     BLI_dynstr_append(ds, vert_new);
1195
1196     MEM_freeN(vert_new);
1197   }
1198   else {
1199     BLI_dynstr_append(ds, vert_code);
1200   }
1201
1202   code = BLI_dynstr_get_cstring(ds);
1203
1204   BLI_dynstr_free(ds);
1205
1206 #if 0
1207   if (G.debug & G_DEBUG)
1208     printf("%s\n", code);
1209 #endif
1210
1211   return code;
1212 }
1213
1214 static char *code_generate_geometry(ListBase *nodes, const char *geom_code, const char *defines)
1215 {
1216   DynStr *ds = BLI_dynstr_new();
1217   GPUNode *node;
1218   GPUInput *input;
1219   char *code;
1220   int builtins = 0;
1221
1222   /* XXX we should not make specific eevee cases here. */
1223   bool is_hair_shader = (strstr(defines, "HAIR_SHADER") != NULL);
1224
1225   /* Create prototype because attributes cannot be declared before layout. */
1226   BLI_dynstr_append(ds, "void pass_attr(in int vert);\n");
1227   BLI_dynstr_append(ds, "void calc_barycentric_distances(vec3 pos0, vec3 pos1, vec3 pos2);\n");
1228   BLI_dynstr_append(ds, "#define USE_ATTR\n");
1229
1230   /* Generate varying declarations. */
1231   for (node = nodes->first; node; node = node->next) {
1232     for (input = node->inputs.first; input; input = input->next) {
1233       if (input->source == GPU_SOURCE_BUILTIN) {
1234         builtins |= input->builtin;
1235       }
1236       if (input->source == GPU_SOURCE_ATTR && input->attr_first) {
1237         BLI_dynstr_appendf(ds, "in %s var%dg[];\n", GPU_DATATYPE_STR[input->type], input->attr_id);
1238         BLI_dynstr_appendf(ds, "out %s var%d;\n", GPU_DATATYPE_STR[input->type], input->attr_id);
1239       }
1240     }
1241   }
1242
1243   if (builtins & GPU_BARYCENTRIC_TEXCO) {
1244     BLI_dynstr_append(ds, "#ifdef HAIR_SHADER\n");
1245     BLI_dynstr_append(ds, "in vec2 barycentricTexCog[];\n");
1246     BLI_dynstr_append(ds, "#endif\n");
1247
1248     BLI_dynstr_append(ds, "out vec2 barycentricTexCo;\n");
1249   }
1250
1251   if (builtins & GPU_BARYCENTRIC_DIST) {
1252     BLI_dynstr_append(ds, "in vec3 barycentricPosg[];\n");
1253     BLI_dynstr_append(ds, "flat out vec3 barycentricDist;\n");
1254   }
1255
1256   if (geom_code == NULL) {
1257     /* Force geometry usage if GPU_BARYCENTRIC_DIST or GPU_BARYCENTRIC_TEXCO are used.
1258      * Note: GPU_BARYCENTRIC_TEXCO only requires it if the shader is not drawing hairs. */
1259     if ((builtins & (GPU_BARYCENTRIC_DIST | GPU_BARYCENTRIC_TEXCO)) == 0 || is_hair_shader) {
1260       /* Early out */
1261       BLI_dynstr_free(ds);
1262       return NULL;
1263     }
1264     else {
1265       /* Force geom shader usage */
1266       /* TODO put in external file. */
1267       BLI_dynstr_append(ds, "layout(triangles) in;\n");
1268       BLI_dynstr_append(ds, "layout(triangle_strip, max_vertices=3) out;\n");
1269
1270       BLI_dynstr_append(ds, "in vec3 worldPositiong[];\n");
1271       BLI_dynstr_append(ds, "in vec3 viewPositiong[];\n");
1272       BLI_dynstr_append(ds, "in vec3 worldNormalg[];\n");
1273       BLI_dynstr_append(ds, "in vec3 viewNormalg[];\n");
1274
1275       BLI_dynstr_append(ds, "out vec3 worldPosition;\n");
1276       BLI_dynstr_append(ds, "out vec3 viewPosition;\n");
1277       BLI_dynstr_append(ds, "out vec3 worldNormal;\n");
1278       BLI_dynstr_append(ds, "out vec3 viewNormal;\n");
1279
1280       BLI_dynstr_append(ds, "void main(){\n");
1281
1282       if (builtins & GPU_BARYCENTRIC_DIST) {
1283         BLI_dynstr_append(ds,
1284                           "\tcalc_barycentric_distances(barycentricPosg[0], barycentricPosg[1], "
1285                           "barycentricPosg[2]);\n");
1286       }
1287
1288       BLI_dynstr_append(ds, "\tgl_Position = gl_in[0].gl_Position;\n");
1289       BLI_dynstr_append(ds, "\tpass_attr(0);\n");
1290       BLI_dynstr_append(ds, "\tEmitVertex();\n");
1291
1292       BLI_dynstr_append(ds, "\tgl_Position = gl_in[1].gl_Position;\n");
1293       BLI_dynstr_append(ds, "\tpass_attr(1);\n");
1294       BLI_dynstr_append(ds, "\tEmitVertex();\n");
1295
1296       BLI_dynstr_append(ds, "\tgl_Position = gl_in[2].gl_Position;\n");
1297       BLI_dynstr_append(ds, "\tpass_attr(2);\n");
1298       BLI_dynstr_append(ds, "\tEmitVertex();\n");
1299       BLI_dynstr_append(ds, "};\n");
1300     }
1301   }
1302   else {
1303     BLI_dynstr_append(ds, geom_code);
1304   }
1305
1306   if (builtins & GPU_BARYCENTRIC_DIST) {
1307     BLI_dynstr_append(ds, "void calc_barycentric_distances(vec3 pos0, vec3 pos1, vec3 pos2) {\n");
1308     BLI_dynstr_append(ds, "\tvec3 edge21 = pos2 - pos1;\n");
1309     BLI_dynstr_append(ds, "\tvec3 edge10 = pos1 - pos0;\n");
1310     BLI_dynstr_append(ds, "\tvec3 edge02 = pos0 - pos2;\n");
1311     BLI_dynstr_append(ds, "\tvec3 d21 = normalize(edge21);\n");
1312     BLI_dynstr_append(ds, "\tvec3 d10 = normalize(edge10);\n");
1313     BLI_dynstr_append(ds, "\tvec3 d02 = normalize(edge02);\n");
1314
1315     BLI_dynstr_append(ds, "\tfloat d = dot(d21, edge02);\n");
1316     BLI_dynstr_append(ds, "\tbarycentricDist.x = sqrt(dot(edge02, edge02) - d * d);\n");
1317     BLI_dynstr_append(ds, "\td = dot(d02, edge10);\n");
1318     BLI_dynstr_append(ds, "\tbarycentricDist.y = sqrt(dot(edge10, edge10) - d * d);\n");
1319     BLI_dynstr_append(ds, "\td = dot(d10, edge21);\n");
1320     BLI_dynstr_append(ds, "\tbarycentricDist.z = sqrt(dot(edge21, edge21) - d * d);\n");
1321     BLI_dynstr_append(ds, "}\n");
1322   }
1323
1324   /* Generate varying assignments. */
1325   BLI_dynstr_append(ds, "void pass_attr(in int vert) {\n");
1326
1327   /* XXX HACK: Eevee specific. */
1328   if (geom_code == NULL) {
1329     BLI_dynstr_append(ds, "\tworldPosition = worldPositiong[vert];\n");
1330     BLI_dynstr_append(ds, "\tviewPosition = viewPositiong[vert];\n");
1331     BLI_dynstr_append(ds, "\tworldNormal = worldNormalg[vert];\n");
1332     BLI_dynstr_append(ds, "\tviewNormal = viewNormalg[vert];\n");
1333   }
1334
1335   if (builtins & GPU_BARYCENTRIC_TEXCO) {
1336     BLI_dynstr_append(ds, "#ifdef HAIR_SHADER\n");
1337     BLI_dynstr_append(ds, "\tbarycentricTexCo = barycentricTexCog[vert];\n");
1338     BLI_dynstr_append(ds, "#else\n");
1339     BLI_dynstr_append(ds, "\tbarycentricTexCo.x = float((vert % 3) == 0);\n");
1340     BLI_dynstr_append(ds, "\tbarycentricTexCo.y = float((vert % 3) == 1);\n");
1341     BLI_dynstr_append(ds, "#endif\n");
1342   }
1343
1344   for (node = nodes->first; node; node = node->next) {
1345     for (input = node->inputs.first; input; input = input->next) {
1346       if (input->source == GPU_SOURCE_ATTR && input->attr_first) {
1347         /* TODO let shader choose what to do depending on what the attribute is. */
1348         BLI_dynstr_appendf(ds, "\tvar%d = var%dg[vert];\n", input->attr_id, input->attr_id);
1349       }
1350     }
1351   }
1352   BLI_dynstr_append(ds, "}\n");
1353
1354   code = BLI_dynstr_get_cstring(ds);
1355   BLI_dynstr_free(ds);
1356
1357   return code;
1358 }
1359
1360 void GPU_code_generate_glsl_lib(void)
1361 {
1362   DynStr *ds;
1363
1364   /* only initialize the library once */
1365   if (glsl_material_library) {
1366     return;
1367   }
1368
1369   ds = BLI_dynstr_new();
1370
1371   BLI_dynstr_append(ds, datatoc_gpu_shader_material_glsl);
1372
1373   glsl_material_library = BLI_dynstr_get_cstring(ds);
1374
1375   BLI_dynstr_free(ds);
1376 }
1377
1378 /* GPU pass binding/unbinding */
1379
1380 GPUShader *GPU_pass_shader_get(GPUPass *pass)
1381 {
1382   return pass->shader;
1383 }
1384
1385 void GPU_nodes_extract_dynamic_inputs(GPUShader *shader, ListBase *inputs, ListBase *nodes)
1386 {
1387   GPUNode *node;
1388   GPUInput *next, *input;
1389
1390   BLI_listbase_clear(inputs);
1391
1392   if (!shader) {
1393     return;
1394   }
1395
1396   for (node = nodes->first; node; node = node->next) {
1397     int z = 0;
1398     for (input = node->inputs.first; input; input = next, z++) {
1399       next = input->next;
1400
1401       /* attributes don't need to be bound, they already have
1402        * an id that the drawing functions will use. Builtins have
1403        * constant names. */
1404       if (ELEM(input->source, GPU_SOURCE_ATTR, GPU_SOURCE_BUILTIN)) {
1405         continue;
1406       }
1407
1408       if (input->source == GPU_SOURCE_TEX) {
1409         BLI_snprintf(input->shadername, sizeof(input->shadername), "samp%d", input->texid);
1410       }
1411       else {
1412         BLI_snprintf(input->shadername, sizeof(input->shadername), "unf%d", input->id);
1413       }
1414
1415       if (input->source == GPU_SOURCE_TEX) {
1416         if (input->bindtex) {
1417           input->shaderloc = GPU_shader_get_uniform_ensure(shader, input->shadername);
1418           /* extract nodes */
1419           BLI_remlink(&node->inputs, input);
1420           BLI_addtail(inputs, input);
1421         }
1422       }
1423     }
1424   }
1425 }
1426
1427 /* Node Link Functions */
1428
1429 static GPUNodeLink *GPU_node_link_create(void)
1430 {
1431   GPUNodeLink *link = MEM_callocN(sizeof(GPUNodeLink), "GPUNodeLink");
1432   link->users++;
1433
1434   return link;
1435 }
1436
1437 static void gpu_node_link_free(GPUNodeLink *link)
1438 {
1439   link->users--;
1440
1441   if (link->users < 0) {
1442     fprintf(stderr, "GPU_node_link_free: negative refcount\n");
1443   }
1444
1445   if (link->users == 0) {
1446     if (link->output) {
1447       link->output->link = NULL;
1448     }
1449     MEM_freeN(link);
1450   }
1451 }
1452
1453 /* Node Functions */
1454
1455 static GPUNode *GPU_node_begin(const char *name)
1456 {
1457   GPUNode *node = MEM_callocN(sizeof(GPUNode), "GPUNode");
1458
1459   node->name = name;
1460
1461   return node;
1462 }
1463
1464 static void gpu_node_input_link(GPUNode *node, GPUNodeLink *link, const eGPUType type)
1465 {
1466   GPUInput *input;
1467   GPUNode *outnode;
1468   const char *name;
1469
1470   if (link->link_type == GPU_NODE_LINK_OUTPUT) {
1471     outnode = link->output->node;
1472     name = outnode->name;
1473     input = outnode->inputs.first;
1474
1475     if ((STR_ELEM(name, "set_value", "set_rgb", "set_rgba")) && (input->type == type)) {
1476       input = MEM_dupallocN(outnode->inputs.first);
1477       if (input->link) {
1478         input->link->users++;
1479       }
1480       BLI_addtail(&node->inputs, input);
1481       return;
1482     }
1483   }
1484
1485   input = MEM_callocN(sizeof(GPUInput), "GPUInput");
1486   input->node = node;
1487   input->type = type;
1488
1489   switch (link->link_type) {
1490     case GPU_NODE_LINK_BUILTIN:
1491       input->source = GPU_SOURCE_BUILTIN;
1492       input->builtin = link->builtin;
1493       break;
1494     case GPU_NODE_LINK_OUTPUT:
1495       input->source = GPU_SOURCE_OUTPUT;
1496       input->link = link;
1497       link->users++;
1498       break;
1499     case GPU_NODE_LINK_COLORBAND:
1500       input->source = GPU_SOURCE_TEX;
1501       input->coba = link->coba;
1502       break;
1503     case GPU_NODE_LINK_IMAGE_BLENDER:
1504       input->source = GPU_SOURCE_TEX;
1505       input->ima = link->ima;
1506       input->iuser = link->iuser;
1507       input->image_isdata = link->image_isdata;
1508       break;
1509     case GPU_NODE_LINK_ATTR:
1510       input->source = GPU_SOURCE_ATTR;
1511       input->attr_type = link->attr_type;
1512       BLI_strncpy(input->attr_name, link->attr_name, sizeof(input->attr_name));
1513       break;
1514     case GPU_NODE_LINK_CONSTANT:
1515       input->source = (type == GPU_CLOSURE) ? GPU_SOURCE_STRUCT : GPU_SOURCE_CONSTANT;
1516       break;
1517     case GPU_NODE_LINK_UNIFORM:
1518       input->source = GPU_SOURCE_UNIFORM;
1519       break;
1520     default:
1521       break;
1522   }
1523
1524   if (ELEM(input->source, GPU_SOURCE_CONSTANT, GPU_SOURCE_UNIFORM)) {
1525     memcpy(input->vec, link->data, type * sizeof(float));
1526   }
1527
1528   if (link->link_type != GPU_NODE_LINK_OUTPUT) {
1529     MEM_freeN(link);
1530   }
1531   BLI_addtail(&node->inputs, input);
1532 }
1533
1534 static const char *gpu_uniform_set_function_from_type(eNodeSocketDatatype type)
1535 {
1536   switch (type) {
1537     /* For now INT is supported as float. */
1538     case SOCK_INT:
1539     case SOCK_FLOAT:
1540       return "set_value";
1541     case SOCK_VECTOR:
1542       return "set_rgb";
1543     case SOCK_RGBA:
1544       return "set_rgba";
1545     default:
1546       BLI_assert(!"No gpu function for non-supported eNodeSocketDatatype");
1547       return NULL;
1548   }
1549 }
1550
1551 /**
1552  * Link stack uniform buffer.
1553  * This is called for the input/output sockets that are note connected.
1554  */
1555 static GPUNodeLink *gpu_uniformbuffer_link(GPUMaterial *mat,
1556                                            bNode *node,
1557                                            GPUNodeStack *stack,
1558                                            const int index,
1559                                            const eNodeSocketInOut in_out)
1560 {
1561   bNodeSocket *socket;
1562
1563   if (in_out == SOCK_IN) {
1564     socket = BLI_findlink(&node->inputs, index);
1565   }
1566   else {
1567     socket = BLI_findlink(&node->outputs, index);
1568   }
1569
1570   BLI_assert(socket != NULL);
1571   BLI_assert(socket->in_out == in_out);
1572
1573   if ((socket->flag & SOCK_HIDE_VALUE) == 0) {
1574     GPUNodeLink *link;
1575     switch (socket->type) {
1576       case SOCK_FLOAT: {
1577         bNodeSocketValueFloat *socket_data = socket->default_value;
1578         link = GPU_uniform(&socket_data->value);
1579         break;
1580       }
1581       case SOCK_VECTOR: {
1582         bNodeSocketValueVector *socket_data = socket->default_value;
1583         link = GPU_uniform(socket_data->value);
1584         break;
1585       }
1586       case SOCK_RGBA: {
1587         bNodeSocketValueRGBA *socket_data = socket->default_value;
1588         link = GPU_uniform(socket_data->value);
1589         break;
1590       }
1591       default:
1592         return NULL;
1593         break;
1594     }
1595
1596     if (in_out == SOCK_IN) {
1597       GPU_link(mat, gpu_uniform_set_function_from_type(socket->type), link, &stack->link);
1598     }
1599     return link;
1600   }
1601   return NULL;
1602 }
1603
1604 static void gpu_node_input_socket(
1605     GPUMaterial *material, bNode *bnode, GPUNode *node, GPUNodeStack *sock, const int index)
1606 {
1607   if (sock->link) {
1608     gpu_node_input_link(node, sock->link, sock->type);
1609   }
1610   else if ((material != NULL) &&
1611            (gpu_uniformbuffer_link(material, bnode, sock, index, SOCK_IN) != NULL)) {
1612     gpu_node_input_link(node, sock->link, sock->type);
1613   }
1614   else {
1615     gpu_node_input_link(node, GPU_constant(sock->vec), sock->type);
1616   }
1617 }
1618
1619 static void gpu_node_output(GPUNode *node, const eGPUType type, GPUNodeLink **link)
1620 {
1621   GPUOutput *output = MEM_callocN(sizeof(GPUOutput), "GPUOutput");
1622
1623   output->type = type;
1624   output->node = node;
1625
1626   if (link) {
1627     *link = output->link = GPU_node_link_create();
1628     output->link->link_type = GPU_NODE_LINK_OUTPUT;
1629     output->link->output = output;
1630
1631     /* note: the caller owns the reference to the link, GPUOutput
1632      * merely points to it, and if the node is destroyed it will
1633      * set that pointer to NULL */
1634   }
1635
1636   BLI_addtail(&node->outputs, output);
1637 }
1638
1639 void GPU_inputs_free(ListBase *inputs)
1640 {
1641   GPUInput *input;
1642
1643   for (input = inputs->first; input; input = input->next) {
1644     if (input->link) {
1645       gpu_node_link_free(input->link);
1646     }
1647   }
1648
1649   BLI_freelistN(inputs);
1650 }
1651
1652 static void gpu_node_free(GPUNode *node)
1653 {
1654   GPUOutput *output;
1655
1656   GPU_inputs_free(&node->inputs);
1657
1658   for (output = node->outputs.first; output; output = output->next) {
1659     if (output->link) {
1660       output->link->output = NULL;
1661       gpu_node_link_free(output->link);
1662     }
1663   }
1664
1665   BLI_freelistN(&node->outputs);
1666   MEM_freeN(node);
1667 }
1668
1669 static void gpu_nodes_free(ListBase *nodes)
1670 {
1671   GPUNode *node;
1672
1673   while ((node = BLI_pophead(nodes))) {
1674     gpu_node_free(node);
1675   }
1676 }
1677
1678 /* vertex attributes */
1679
1680 void GPU_nodes_get_vertex_attrs(ListBase *nodes, GPUVertAttrLayers *attrs)
1681 {
1682   GPUNode *node;
1683   GPUInput *input;
1684   int a;
1685
1686   /* convert attributes requested by node inputs to an array of layers,
1687    * checking for duplicates and assigning id's starting from zero. */
1688
1689   memset(attrs, 0, sizeof(*attrs));
1690
1691   for (node = nodes->first; node; node = node->next) {
1692     for (input = node->inputs.first; input; input = input->next) {
1693       if (input->source == GPU_SOURCE_ATTR) {
1694         for (a = 0; a < attrs->totlayer; a++) {
1695           if (attrs->layer[a].type == input->attr_type &&
1696               STREQ(attrs->layer[a].name, input->attr_name)) {
1697             break;
1698           }
1699         }
1700
1701         if (a < GPU_MAX_ATTR) {
1702           if (a == attrs->totlayer) {
1703             input->attr_id = attrs->totlayer++;
1704             input->attr_first = true;
1705
1706             attrs->layer[a].type = input->attr_type;
1707             attrs->layer[a].attr_id = input->attr_id;
1708             BLI_strncpy(attrs->layer[a].name, input->attr_name, sizeof(attrs->layer[a].name));
1709           }
1710           else {
1711             input->attr_id = attrs->layer[a].attr_id;
1712           }
1713         }
1714       }
1715     }
1716   }
1717 }
1718
1719 /* varargs linking  */
1720
1721 GPUNodeLink *GPU_attribute(const CustomDataType type, const char *name)
1722 {
1723   GPUNodeLink *link = GPU_node_link_create();
1724   link->link_type = GPU_NODE_LINK_ATTR;
1725   link->attr_name = name;
1726   /* Fall back to the UV layer, which matches old behavior. */
1727   if (type == CD_AUTO_FROM_NAME && name[0] == '\0') {
1728     link->attr_type = CD_MTFACE;
1729   }
1730   else {
1731     link->attr_type = type;
1732   }
1733   return link;
1734 }
1735
1736 GPUNodeLink *GPU_constant(float *num)
1737 {
1738   GPUNodeLink *link = GPU_node_link_create();
1739   link->link_type = GPU_NODE_LINK_CONSTANT;
1740   link->data = num;
1741   return link;
1742 }
1743
1744 GPUNodeLink *GPU_uniform(float *num)
1745 {
1746   GPUNodeLink *link = GPU_node_link_create();
1747   link->link_type = GPU_NODE_LINK_UNIFORM;
1748   link->data = num;
1749   return link;
1750 }
1751
1752 GPUNodeLink *GPU_image(Image *ima, ImageUser *iuser, bool is_data)
1753 {
1754   GPUNodeLink *link = GPU_node_link_create();
1755   link->link_type = GPU_NODE_LINK_IMAGE_BLENDER;
1756   link->ima = ima;
1757   link->iuser = iuser;
1758   link->image_isdata = is_data;
1759   return link;
1760 }
1761
1762 GPUNodeLink *GPU_color_band(GPUMaterial *mat, int size, float *pixels, float *row)
1763 {
1764   GPUNodeLink *link = GPU_node_link_create();
1765   link->link_type = GPU_NODE_LINK_COLORBAND;
1766   link->coba = gpu_material_ramp_texture_row_set(mat, size, pixels, row);
1767   MEM_freeN(pixels);
1768   return link;
1769 }
1770
1771 GPUNodeLink *GPU_builtin(eGPUBuiltin builtin)
1772 {
1773   GPUNodeLink *link = GPU_node_link_create();
1774   link->link_type = GPU_NODE_LINK_BUILTIN;
1775   link->builtin = builtin;
1776   return link;
1777 }
1778
1779 bool GPU_link(GPUMaterial *mat, const char *name, ...)
1780 {
1781   GPUNode *node;
1782   GPUFunction *function;
1783   GPUNodeLink *link, **linkptr;
1784   va_list params;
1785   int i;
1786
1787   function = gpu_lookup_function(name);
1788   if (!function) {
1789     fprintf(stderr, "GPU failed to find function %s\n", name);
1790     return false;
1791   }
1792
1793   node = GPU_node_begin(name);
1794
1795   va_start(params, name);
1796   for (i = 0; i < function->totparam; i++) {
1797     if (function->paramqual[i] != FUNCTION_QUAL_IN) {
1798       linkptr = va_arg(params, GPUNodeLink **);
1799       gpu_node_output(node, function->paramtype[i], linkptr);
1800     }
1801     else {
1802       link = va_arg(params, GPUNodeLink *);
1803       gpu_node_input_link(node, link, function->paramtype[i]);
1804     }
1805   }
1806   va_end(params);
1807
1808   gpu_material_add_node(mat, node);
1809
1810   return true;
1811 }
1812
1813 bool GPU_stack_link(GPUMaterial *material,
1814                     bNode *bnode,
1815                     const char *name,
1816                     GPUNodeStack *in,
1817                     GPUNodeStack *out,
1818                     ...)
1819 {
1820   GPUNode *node;
1821   GPUFunction *function;
1822   GPUNodeLink *link, **linkptr;
1823   va_list params;
1824   int i, totin, totout;
1825
1826   function = gpu_lookup_function(name);
1827   if (!function) {
1828     fprintf(stderr, "GPU failed to find function %s\n", name);
1829     return false;
1830   }
1831
1832   node = GPU_node_begin(name);
1833   totin = 0;
1834   totout = 0;
1835
1836   if (in) {
1837     for (i = 0; !in[i].end; i++) {
1838       if (in[i].type != GPU_NONE) {
1839         gpu_node_input_socket(material, bnode, node, &in[i], i);
1840         totin++;
1841       }
1842     }
1843   }
1844
1845   if (out) {
1846     for (i = 0; !out[i].end; i++) {
1847       if (out[i].type != GPU_NONE) {
1848         gpu_node_output(node, out[i].type, &out[i].link);
1849         totout++;
1850       }
1851     }
1852   }
1853
1854   va_start(params, out);
1855   for (i = 0; i < function->totparam; i++) {
1856     if (function->paramqual[i] != FUNCTION_QUAL_IN) {
1857       if (totout == 0) {
1858         linkptr = va_arg(params, GPUNodeLink **);
1859         gpu_node_output(node, function->paramtype[i], linkptr);
1860       }
1861       else {
1862         totout--;
1863       }
1864     }
1865     else {
1866       if (totin == 0) {
1867         link = va_arg(params, GPUNodeLink *);
1868         if (link->socket) {
1869           gpu_node_input_socket(NULL, NULL, node, link->socket, -1);
1870         }
1871         else {
1872           gpu_node_input_link(node, link, function->paramtype[i]);
1873         }
1874       }
1875       else {
1876         totin--;
1877       }
1878     }
1879   }
1880   va_end(params);
1881
1882   gpu_material_add_node(material, node);
1883
1884   return true;
1885 }
1886
1887 GPUNodeLink *GPU_uniformbuffer_link_out(GPUMaterial *mat,
1888                                         bNode *node,
1889                                         GPUNodeStack *stack,
1890                                         const int index)
1891 {
1892   return gpu_uniformbuffer_link(mat, node, stack, index, SOCK_OUT);
1893 }
1894
1895 /* Pass create/free */
1896
1897 static void gpu_nodes_tag(GPUNodeLink *link)
1898 {
1899   GPUNode *node;
1900   GPUInput *input;
1901
1902   if (!link->output) {
1903     return;
1904   }
1905
1906   node = link->output->node;
1907   if (node->tag) {
1908     return;
1909   }
1910
1911   node->tag = true;
1912   for (input = node->inputs.first; input; input = input->next) {
1913     if (input->link) {
1914       gpu_nodes_tag(input->link);
1915     }
1916   }
1917 }
1918
1919 void GPU_nodes_prune(ListBase *nodes, GPUNodeLink *outlink)
1920 {
1921   GPUNode *node, *next;
1922
1923   for (node = nodes->first; node; node = node->next) {
1924     node->tag = false;
1925   }
1926
1927   gpu_nodes_tag(outlink);
1928
1929   for (node = nodes->first; node; node = next) {
1930     next = node->next;
1931
1932     if (!node->tag) {
1933       BLI_remlink(nodes, node);
1934       gpu_node_free(node);
1935     }
1936   }
1937 }
1938
1939 static bool gpu_pass_is_valid(GPUPass *pass)
1940 {
1941   /* Shader is not null if compilation is successful. */
1942   return (pass->compiled == false || pass->shader != NULL);
1943 }
1944
1945 GPUPass *GPU_generate_pass(GPUMaterial *material,
1946                            GPUNodeLink *frag_outlink,
1947                            struct GPUVertAttrLayers *attrs,
1948                            ListBase *nodes,
1949                            int *builtins,
1950                            const char *vert_code,
1951                            const char *geom_code,
1952                            const char *frag_lib,
1953                            const char *defines)
1954 {
1955   char *vertexcode, *geometrycode, *fragmentcode;
1956   GPUPass *pass = NULL, *pass_hash = NULL;
1957
1958   /* prune unused nodes */
1959   GPU_nodes_prune(nodes, frag_outlink);
1960
1961   GPU_nodes_get_vertex_attrs(nodes, attrs);
1962
1963   /* generate code */
1964   char *fragmentgen = code_generate_fragment(material, nodes, frag_outlink->output, builtins);
1965
1966   /* Cache lookup: Reuse shaders already compiled */
1967   uint32_t hash = gpu_pass_hash(fragmentgen, defines, attrs);
1968   pass_hash = gpu_pass_cache_lookup(hash);
1969
1970   if (pass_hash && (pass_hash->next == NULL || pass_hash->next->hash != hash)) {
1971     /* No collision, just return the pass. */
1972     MEM_freeN(fragmentgen);
1973     if (!gpu_pass_is_valid(pass_hash)) {
1974       /* Shader has already been created but failed to compile. */
1975       return NULL;
1976     }
1977     pass_hash->refcount += 1;
1978     return pass_hash;
1979   }
1980
1981   /* Either the shader is not compiled or there is a hash collision...
1982    * continue generating the shader strings. */
1983   char *tmp = BLI_strdupcat(frag_lib, glsl_material_library);
1984
1985   geometrycode = code_generate_geometry(nodes, geom_code, defines);
1986   vertexcode = code_generate_vertex(nodes, vert_code, (geometrycode != NULL));
1987   fragmentcode = BLI_strdupcat(tmp, fragmentgen);
1988
1989   MEM_freeN(fragmentgen);
1990   MEM_freeN(tmp);
1991
1992   if (pass_hash) {
1993     /* Cache lookup: Reuse shaders already compiled */
1994     pass = gpu_pass_cache_resolve_collision(
1995         pass_hash, vertexcode, geometrycode, fragmentcode, defines, hash);
1996   }
1997
1998   if (pass) {
1999     /* Cache hit. Reuse the same GPUPass and GPUShader. */
2000     if (!gpu_pass_is_valid(pass)) {
2001       /* Shader has already been created but failed to compile. */
2002       return NULL;
2003     }
2004
2005     MEM_SAFE_FREE(vertexcode);
2006     MEM_SAFE_FREE(fragmentcode);
2007     MEM_SAFE_FREE(geometrycode);
2008
2009     pass->refcount += 1;
2010   }
2011   else {
2012     /* We still create a pass even if shader compilation
2013      * fails to avoid trying to compile again and again. */
2014     pass = MEM_callocN(sizeof(GPUPass), "GPUPass");
2015     pass->shader = NULL;
2016     pass->refcount = 1;
2017     pass->hash = hash;
2018     pass->vertexcode = vertexcode;
2019     pass->fragmentcode = fragmentcode;
2020     pass->geometrycode = geometrycode;
2021     pass->defines = (defines) ? BLI_strdup(defines) : NULL;
2022     pass->compiled = false;
2023
2024     BLI_spin_lock(&pass_cache_spin);
2025     if (pass_hash != NULL) {
2026       /* Add after the first pass having the same hash. */
2027       pass->next = pass_hash->next;
2028       pass_hash->next = pass;
2029     }
2030     else {
2031       /* No other pass have same hash, just prepend to the list. */
2032       BLI_LINKS_PREPEND(pass_cache, pass);
2033     }
2034     BLI_spin_unlock(&pass_cache_spin);
2035   }
2036
2037   return pass;
2038 }
2039
2040 static int count_active_texture_sampler(GPUShader *shader, char *source)
2041 {
2042   char *code = source;
2043   int samplers_id[64]; /* Remember this is per stage. */
2044   int sampler_len = 0;
2045
2046   while ((code = strstr(code, "uniform "))) {
2047     /* Move past "uniform". */
2048     code += 7;
2049     /* Skip following spaces. */
2050     while (*code == ' ') {
2051       code++;
2052     }
2053     /* Skip "i" from potential isamplers. */
2054     if (*code == 'i') {
2055       code++;
2056     }
2057     /* Skip following spaces. */
2058     if (gpu_str_prefix(code, "sampler")) {
2059       /* Move past "uniform". */
2060       code += 7;
2061       /* Skip sampler type suffix. */
2062       while (*code != ' ' && *code != '\0') {
2063         code++;
2064       }
2065       /* Skip following spaces. */
2066       while (*code == ' ') {
2067         code++;
2068       }
2069
2070       if (*code != '\0') {
2071         char sampler_name[64];
2072         code = gpu_str_skip_token(code, sampler_name, sizeof(sampler_name));
2073         int id = GPU_shader_get_uniform_ensure(shader, sampler_name);
2074
2075         if (id == -1) {
2076           continue;
2077         }
2078         /* Catch duplicates. */
2079         bool is_duplicate = false;
2080         for (int i = 0; i < sampler_len; ++i) {
2081           if (samplers_id[i] == id) {
2082             is_duplicate = true;
2083           }
2084         }
2085
2086         if (!is_duplicate) {
2087           samplers_id[sampler_len] = id;
2088           sampler_len++;
2089         }
2090       }
2091     }
2092   }
2093
2094   return sampler_len;
2095 }
2096
2097 static bool gpu_pass_shader_validate(GPUPass *pass)
2098 {
2099   if (pass->shader == NULL) {
2100     return false;
2101   }
2102
2103   /* NOTE: The only drawback of this method is that it will count a sampler
2104    * used in the fragment shader and only declared (but not used) in the vertex
2105    * shader as used by both. But this corner case is not happening for now. */
2106   int vert_samplers_len = count_active_texture_sampler(pass->shader, pass->vertexcode);
2107   int frag_samplers_len = count_active_texture_sampler(pass->shader, pass->fragmentcode);
2108
2109   int total_samplers_len = vert_samplers_len + frag_samplers_len;
2110
2111   /* Validate against opengl limit. */
2112   if ((frag_samplers_len > GPU_max_textures_frag()) ||
2113       (vert_samplers_len > GPU_max_textures_vert())) {
2114     return false;
2115   }
2116
2117   if (pass->geometrycode) {
2118     int geom_samplers_len = count_active_texture_sampler(pass->shader, pass->geometrycode);
2119     total_samplers_len += geom_samplers_len;
2120     if (geom_samplers_len > GPU_max_textures_geom()) {
2121       return false;
2122     }
2123   }
2124
2125   return (total_samplers_len <= GPU_max_textures());
2126 }
2127
2128 void GPU_pass_compile(GPUPass *pass, const char *shname)
2129 {
2130   if (!pass->compiled) {
2131     pass->shader = GPU_shader_create(
2132         pass->vertexcode, pass->fragmentcode, pass->geometrycode, NULL, pass->defines, shname);
2133
2134     /* NOTE: Some drivers / gpu allows more active samplers than the opengl limit.
2135      * We need to make sure to count active samplers to avoid undefined behavior. */
2136     if (!gpu_pass_shader_validate(pass)) {
2137       if (pass->shader != NULL) {
2138         fprintf(stderr, "GPUShader: error: too many samplers in shader.\n");
2139         GPU_shader_free(pass->shader);
2140       }
2141       pass->shader = NULL;
2142     }
2143     else if (!BLI_thread_is_main()) {
2144       /* For some Intel drivers, you must use the program at least once
2145        * in the rendering context that it is linked. */
2146       glUseProgram(GPU_shader_get_program(pass->shader));
2147       glUseProgram(0);
2148     }
2149
2150     pass->compiled = true;
2151   }
2152 }
2153
2154 void GPU_pass_release(GPUPass *pass)
2155 {
2156   BLI_assert(pass->refcount > 0);
2157   pass->refcount--;
2158 }
2159
2160 static void gpu_pass_free(GPUPass *pass)
2161 {
2162   BLI_assert(pass->refcount == 0);
2163   if (pass->shader) {
2164     GPU_shader_free(pass->shader);
2165   }
2166   MEM_SAFE_FREE(pass->fragmentcode);
2167   MEM_SAFE_FREE(pass->geometrycode);
2168   MEM_SAFE_FREE(pass->vertexcode);
2169   MEM_SAFE_FREE(pass->defines);
2170   MEM_freeN(pass);
2171 }
2172
2173 void GPU_pass_free_nodes(ListBase *nodes)
2174 {
2175   gpu_nodes_free(nodes);
2176 }
2177
2178 void GPU_pass_cache_garbage_collect(void)
2179 {
2180   static int lasttime = 0;
2181   const int shadercollectrate = 60; /* hardcoded for now. */
2182   int ctime = (int)PIL_check_seconds_timer();
2183
2184   if (ctime < shadercollectrate + lasttime) {
2185     return;
2186   }
2187
2188   lasttime = ctime;
2189
2190   BLI_spin_lock(&pass_cache_spin);
2191   GPUPass *next, **prev_pass = &pass_cache;
2192   for (GPUPass *pass = pass_cache; pass; pass = next) {
2193     next = pass->next;
2194     if (pass->refcount == 0) {
2195       /* Remove from list */
2196       *prev_pass = next;
2197       gpu_pass_free(pass);
2198     }
2199     else {
2200       prev_pass = &pass->next;
2201     }
2202   }
2203   BLI_spin_unlock(&pass_cache_spin);
2204 }
2205
2206 void GPU_pass_cache_init(void)
2207 {
2208   BLI_spin_init(&pass_cache_spin);
2209 }
2210
2211 void GPU_pass_cache_free(void)
2212 {
2213   BLI_spin_lock(&pass_cache_spin);
2214   while (pass_cache) {
2215     GPUPass *next = pass_cache->next;
2216     gpu_pass_free(pass_cache);
2217     pass_cache = next;
2218   }
2219   BLI_spin_unlock(&pass_cache_spin);
2220
2221   BLI_spin_end(&pass_cache_spin);
2222 }