着色器和效果——1.3 变量类型

1.3 变量类型

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注意：除了下列各小节中描述的类型外，HLSL还有一些内建的对象类型（如：纹理对象（texture object））。但是，由于这些对象类型主要用于效果框架，我们将对其延迟到第4章讨论。

1.3.1 数值类型

HLSL支持下列数值类型（scalar type）：

n         bool——True或false值。注意，HLSL提供了true和false关键字

n         int——32位有符号整型

n         half——16位浮点数

n         float——32位浮点数

n         double——64位浮点数

注意：某些平台可能不支持int，half和double。如果是这种情况，这些类型将用float模拟。

1.3.2 向量类型

HLSL有下列内建向量类型（vector type）：

n         vector——各分量为float类型的4D向量

n         vector<T, n>——一个n维向量，其每个分量为数值（scalar）类型T。n维必须在1到4之间。这里是一个2D double向量：

vector<double, 2> vec2;

我们可以使用数组下标的语法访问向量的一个分量。例如，要设置向量vec的第i个分量，我们可以写成：

vec[i] = 2.0f;

此外，我们可以像访问结构的成员一样访问向量vec的一个分量，使用已定义的分量名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;

名称为r，g，b和a的分量分别对应x，y，z和w的分量。当使用向量来表示颜色的时候，RGBA符号更符合这个向量代表一种颜色的事实。

作为选择，我们可以使用其它一些预定义的分别用来代表2D，3D和4D向量的类型：

float2 vec2;

float3 vec3;

float4 vec4;

考虑向量u = (ux, uy, uz, uw)，假设我们要拷贝u的所有分量到一个像v = (ux, uy, uy, uw)这样的向量v。最直接的方法可能是单独按需从u往v拷贝每个分量。但不管怎样，HLSL提供了一种特殊的语法做这类无序拷贝的工作，它叫做“鸡尾酒”（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}

拷贝数组时，我们不必拷贝完每个分量。例如，我们可以仅拷贝x和y分量，代码段举例如下：

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}

1.3.3 矩阵类型

HLSL有下列内建矩阵类型：

n         matrix——一个4×4矩阵，其各项类型为float

n         matrix<T, m, n>——一个m×n矩阵，其各项类型为数值类型T。矩阵维数m和n必须在1至4之间。这里是一个2×2整型矩阵的例子：

matrix<int, 2, 2> m2x2;

作为选择，我们可以定义一个m×n矩阵，其m和n在1至4之间，使用下列语法：

floatmxn matmxn;

实例：

float2x2 mat2x2;

float3x3 mat3x3;

float4x4 mat4x4;

float2x4 mat2x4;

注意：类型不必须是float类型——我们可以使用其它类型。举例来说，我们可以用整型，写成这样：

int2x2 i2x2;

int2x2 i3x3;

int2x2 i2x4;

我们可以用二维数组的下标语法访问矩阵中的项。例如，要设置矩阵M的第i，j个项，我们可以写成：

M[i] [j] = value;

此外，我们可以像访问结构的成员那样访问矩阵M的项。下列条目已定义：

以1为基数的：

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为基数的：

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;

有时，我们想要访问矩阵中一个特定的行。我们可以用一维数组的下标语法来做。例如，要引用矩阵M中第i行的向量，我们可以写：

vector ithRow = M[i]; // get the ith row vector in M

注意：可以使用两种语法在HLSL中初始化变量：

vector u = {0.6f, 0.3f, 1.0f, 1.0f};

vector v = {1.0f, 5.0f, 0.2f, 1.0f};

也可以，等价的，使用构造风格的语法：

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);

1.3.4 数组

我们可以用类似C++的语法声明特定类型的一个数组。例如：

float  M[4][4];

half   p[4];

vector v[12];

1.3.5 结构

结构的定义和在C++里一样。但是，HLSL里的结构不能有成员函数。这是一个HLSL里的结构的例子：

struct MyStruct

{

     matrix T;

     vector n;

     float  f;

     int    x;

     bool   b;

};

MyStruct s; // instantiate

s.f = 5.0f; // member access

1.3.6 typedef关键字

HLSL的typedef关键字功能和C++里的完全一样。例如，我们可以给类型vector<float, 3>用下面的语法命名：

typedef vector<float, 3> point;

然后，不用写成：

vector<float, 3> myPoint;

……我们只需这样写：

point myPoint;

这里是另外两个例子，它展示了如何对常量和数组类型使用typedef关键字：

typedef const float CFLOAT;

typedef float point2[2];

1.3.7 变量前缀

下列关键字可以做变量声明的前缀：

n         static——如果全局变量带static关键字前缀，就表示它不是暴露于着色器之外的。换句话说，它是着色器局部的。如果一个局部变量以static关键字为前缀，它就有和C++中static局部变量相同的行为。也就是说，该变量在函数首次执行时被一次性初始化，然后在所有函数调用中维持其值。如果变量没有被初始化，它就自动初始化为0。

static int x = 5;

n         uniform——如果变量以uniform关键字为前缀，就意味着此变量在着色器外面被初始化，比如被C++应用程序初始化，然后再输入进着色器。

n         extern——如果变量以extern关键字为前缀，就意味着该变量可在着色器外被访问，比如被C++应用程序。仅全局变量可以以extern关键字为前缀。不是static的全局变量默认就是extern。

n         shared——如果变量以shared关键字为前缀，就提示效果框架（参见19章）：变量将在多个效果间被共享。仅全局变量可以以shared为前缀。

n         volatile——如果变量以volatile关键字为前缀，就提示效果框架（参见19章）：变量将被时常修改。仅全局变量可以以volatile为前缀。

n         const——HLSL中的const关键字和C++里的意思一样。也就是说，如果变量以const为前缀，那此变量就是常量，并且不能被改变。

const float pi = 3.14f;

 

 

[声明]：本文译自Frank Luna的《Introduction to 3D Game Programming with DirectX 9.0》，限于译者水平，文中难免错漏之处，欢迎各位网友批评指正；本文仅用于学习交流与参考用途，不得用于任何形式的商业用途；如需转载需事先征得作者本人和译者的同意，保持文章的完整性，并注明作者、译者和出处，对于违反以上条款造成的后果，译者对此不负任何责任。我的邮箱地址是[e-mail]，欢迎热爱3D图形和游戏，并有一定图形编程经验的朋友来信交流。