HLSL 入门(一)

HLSL High Level Shader Language 高级着色语言，是Direct3D中用来编写Shader的语言。其语法类似于C语言。

虽然其主要作用是用来编写例如顶点着色器，像素着色器。但本质是对图形并行管线进行编程，因此也能用来编写用于计算的着色器，甚至AI相关的计算。但是微软提供了更方便的DirectML框架专门用于机器学习编程框架。

在学习HLSL之前需要对DirectX3D拥有一定知识，因为对于HLSL整个生命周期例如创建，编译，优化，绑定，链接等，都和DirectX3D紧密相关。

使用HLSL的流程

HLSL也是一种高级语言。在编写完源文件.hlsl之后，需要将其通过D3DCompileFromFile或者D3DCompile函数编译成DXBC(DirectX Bytecode)，这是一种更接近于硬件操作描述的面向HW的中间语言，如下

dcl_input v0.xyz
dcl_input v1.xy

然后再将包含DXBC的ID3DBlob接口绑定到PipelineState中。之后在Vertex和Pixel阶段

这里以D3DCompileFromFile为例说一下参数的意义。下面是每个参数的含义：

D3DCompileFromFile(_In_ LPCWSTR pFileName, // 着色器code的路径_In_reads_opt_(_Inexpressible_(pDefines->Name != NULL)) CONST D3D_SHADER_MACRO* pDefines, // 编译时定义的宏_In_opt_ ID3DInclude* pInclude, // 指定include处理其，通常设置为D3D_COMPILE_STANDARD_FILE_INCLUDE_In_ LPCSTR pEntrypoint,    // 该着色器的入口函数_In_ LPCSTR pTarget,        // 指定该shader的目标profile_In_ UINT Flags1,   // 编译选项，例如检验选项，调试选项_In_ UINT Flags2,   // 效果文件选项，Shader设置为0_Out_ ID3DBlob** ppCode, // 存贮编译完成的DXBC_Always_(_Outptr_opt_result_maybenull_) ID3DBlob** ppErrorMsgs); // 输出的错误信息

基础语法

HLSL语法类似于C语言，比方定义变量，表达式，调用函数等都和C一样，也有一些独特的语法例如定义结构体

struct VS_INPUT
{float4 Position : POSITION; // 模型顶点位置
};

定义函数

float4 PSMain(PSInput input) : SV_TARGET
{return input.color;
}

后面会跟上: SV_TARGET或者: POSITION。其为语义(semantic)，表明了该变量的用途和存储位置。

也有其独特的语法结构，例如定义Constant Buffer.

cbuffer SceneConstantBuffer : register(b0)
{float4 offset;float4 padding[15];
};

表示定义一块在register b0上的constant buffer，名为SceneConstantBuffer。

语法为

BufferType [Name] [: register(b#)] { VariableDeclaration [: packoffset(c#.xyzw)]; ... };

有两种Buffer, Constant Buffer和Texture Buffer。顾名思义前者是变量，后者用于保存纹理。通常常量缓冲区对CPU访问有优化。每个常量缓冲区可以容纳多达4096个向量；每个向量包含多达四个32位值。每个管道阶段可以绑定多达14个常量缓冲区（另外两个插槽保留用于内部使用）。

对于任意索引的数据，纹理访问（与缓冲区访问相比）可以具有更好的性能。每个管道阶段可以绑定多达128个纹理缓冲区。

当CPU需要访问缓冲区是需要进行map.如m_constantBuffer->Map(...)。

同时，需要讲创建好的常量缓冲区资源通过CreateConstantBufferView将该常亮对象绑定到HLSL上。