高級著色語言HLSL入門(4)
16.3 變量類型
注意:除了下列各小節中描述的類型外,HLSL還有一些內建的對象類型(如:紋理對象)。
16.3.1
數值類型
HLSL支持下列數值類型(scalar type):
bool—True or false value. Note that HLSL provides the true and false keywords.
int—32bit signed integer
half—16bit floating-point number
float—32bit floating-point number
double—64bit floating-point number
注意:一些平臺不支持int, half, and double類型,這時我們使用 float類型模擬。
16.3.2 向量類型
HLSL有下列內建的向量類型(vector type):
vector——各分量為float類型的4D向量
vector<T, n>——一個n維向量,其每個分量都為T類型。n維必須在1到4之間。這里是一個2D double向量的例子:
vector<double, 2> vec2; |
我們可以使用數組下標的語法訪問向量的一個分量。例如,要設置向量vec的第i個分量,我們可以寫成:
vec[i] = 2.0f; |
此外,我們可以像訪問結構的成員一樣訪問向量vec的一個分量,使用已定義的分量名x,y,z,w,r,g,b和a。
vec.x = vec.r = 1.0f; vec.y = vec.g = 2.0f; vec.z = vec.b = 3.0f; vec.w = vec.a = 4.0f; |
名稱為r,g,b和a的分量分別對應x,y,z和w的分量。當使用向量來表示顏色時,RGBA符號是更適合的,因為它加強了向量所表示的顏色。
作為選擇,我們可以使用其它一些預定義類型,分別用來代表2D,3D和4D向量的類型:
float2 vec2; float3 vec3; float4 vec4; |
考慮向量u = (ux, uy, uz, uw),假設我們要拷貝u的所有分量到一個像v = (ux, uy, uy, uw)這樣的向量v。最直接的方法可能是逐個從u往v拷貝每個分量。但不管怎樣,HLSL提供了一種特殊的語法做這些無序的拷貝,它叫做swizzles:
vector u = {l.0f, 2.0f, 3.0f, 4.0f}; vector v = {0.0f, 0.0f, 5.0f, 6.0f}; v = u.xyyw; // v = {1.0f, 2.0f, 2.0f, 4.0f} |
拷貝數組時,我們不必拷貝每個分量。例如,我們可以僅拷貝x和y分量,代碼段舉例如下:
vector u = {1.0f, 2.0f, 3.0f, 4.0f}; vector v = {0.0f, 0.0f, 5.0f, 6.0f}; v.xy = u; // v = {l.0f, 2.0f, 5.0f, 6.0f} |
16.3.3 矩陣類型
HLSL有下列內建矩陣類型:
matrix——一個4×4矩陣,其各項類型為float
matrix<T, m, n>——一個m×n矩陣,其每個成員為類型T。矩陣維數m和n必須在1至4之間。
這里是一個2×2整型矩陣的例子:
matrix<int, 2, 2> m2x2; |
作為選擇,我們可以定義一個m×n矩陣,其m和n在1至4之間,使用下列語法:
floatmxn matmxn;
實例:
float2x2 mat2x2; float3x3 mat3x3; float4x4 mat4x4; float2x4 mat2x4; |
注意:類型不必是float類型——我們可以使用其它類型。舉例來說,我們可以用整型,寫成這樣:
int2x2 i2x2; int2x2 i3x3; int2x2 i2x4; |
我們可以用二維數組的下標語法訪問矩陣中的項。例如,要設置矩陣M的第i,j個項,我們可以寫成:
M[i] [j] = value; |
此外,我們可以像訪問結構的成員那樣訪問矩陣M的項。下列條目已定義:
以1為基數的:
M._11 = M._12 = M._13 = M._14 = 0.0f; M._21 = M._22 = M._23 = M._24 = 0.0f; M._31 = M._32 = M._33 = M._34 = 0.0f; M._41 = M._42 = M._43 = M._44 = 0.0f; |
以0為基數的:
M._m00 = M._m01 = M._m02 = M._m03 = 0.0f; M._m10 = M._m11 = M._m12 = M._m13 = 0.0f; M._m20 = M._m21 = M._m22 = M._m23 = 0.0f; M._m30 = M._m31 = M._m32 = M._m33 = 0.0f; |
有時,我們想要訪問矩陣中一個特定的行。我們可以用一維數組的下標語法來做。例如,要引用矩陣M中第i行的向量,我們可以寫:
vector ithRow = M[i]; // get the ith row vector in M |
注意:可以使用兩種語法在HLSL中初始化變量:
vector u = {0.6f, 0.3f, 1.0f, 1.0f}; vector v = {1.0f, 5.0f, 0.2f, 1.0f}; |
等價的,使用構造風格的語法:
vector u = vector(0.6f, 0.3f, 1.0f, 1.0f); vector v = vector(1.0f, 5.0f, 0.2f, 1.0f); |
其它一些例子:
float2x2 f2x2 = float2x2(1.0f, 2.0f, 3.0f, 4.0f); int2x2 m = {1, 2, 3, 4}; int n = int(5); int a = {5}; float3 x = float3(0, 0, 0); |
16.3.4 數組
我們可以用類似C++的語法聲明特定類型的一個數組。例如:
float M[4][4]; half p[4]; vector v[12]; |
16.3.5 結構
結構的定義和在C++里一樣。但是,HLSL里的結構不能有成員函數。這是一個HLSL里的結構的例子:
struct MyStruct { matrix T; vector n; float f; int x; bool b; }; MyStruct s; // instantiate s.f = 5.0f; // member access |
16.3.6 typedef關鍵字
HLSL的typedef關鍵字功能和C++里的完全一樣。例如,我們可以給類型vector<float, 3>用下面的語法命名:
typedef vector<float, 3> point; |
然后,不用寫成:
vector<float, 3> myPoint; |
……我們只需這樣寫:
point myPoint; |
這里是另外兩個例子,它展示了如何對常量和數組類型使用typedef關鍵字:
typedef const float CFLOAT; typedef float point2[2]; |
1.3.7 變量前綴
下列關鍵字可以做變量聲明的前綴:
static——如果帶static關鍵字前綴,若它是全局變量,就表示它不是暴露于著色器之外的。換句話說,它是著色器局部的。如果一個局部變量以static關鍵字為前綴,它就和C++中static局部變量有相同的行為。也就是說,該變量在函數首次執行時被一次性初始化,然后在所有函數調用中維持其值。如果變量沒有被初始化,它就自動初始化為0。
uniform——如果變量以uniform關鍵字為前綴,就意味著此變量在著色器外面被初始化,比如被C++應用程序初始化,然后再輸入進著色器。
extern——如果變量以extern關鍵字為前綴,就意味著該變量可在著色器外被訪問,比如被C++應用程序。僅全局變量可以以extern關鍵字為前綴。不是static的全局變量默認就是extern。
shared——如果變量以shared關鍵字為前綴,就提示效果框架:變量將在多個效果間被共享。僅全局變量可以以shared為前綴。
volatile——如果變量以volatile關鍵字為前綴,就提示效果框架:變量將時常被修改。僅全局變量可以以volatile為前綴
const——HLSL中的const關鍵字和C++里的意思一樣。也就是說,如果變量以const為前綴,那此變量就是常量,并且不能被改變。