Metal Shading Language

• Metal Shading Language是用來(lái)編寫(xiě) 3D圖形渲染邏輯 和 并行計(jì)算核心邏輯的一門(mén)編程語(yǔ)言。當(dāng)使用Metal框架來(lái)實(shí)現(xiàn)APP邏輯時(shí)，需要使用到Metal語(yǔ)言

• Metal使用Clang 和 LLVM來(lái)編譯

• Metal是基于C++ 11.0語(yǔ)言設(shè)計(jì)

Metal 和 C++ 11.0的異同

• C++ 11.0在Metal中不支持之處

1.Lambda表達(dá)式
2.遞歸函數(shù)調(diào)用
3.動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換操作符
4.類(lèi)型識(shí)別
5.對(duì)象創(chuàng)建 new和銷(xiāo)毀 delete操作符
6.操作符noexcept，告訴編譯器函數(shù)內(nèi)部不會(huì)發(fā)生異常
7.goto跳轉(zhuǎn)
8.變量存儲(chǔ)修飾符register和thread_local
9.虛函數(shù)修飾符
10.派生類(lèi)
11.異常處理
12.C++標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)在Metal中不可使用

• Metal中對(duì)于指針使用的限制

1. 函數(shù)參數(shù)如果是指針必須使用地址空間修飾符(device, threadgroup, constant)
   2.不支持指針函數(shù)
   3.函數(shù)名中不能出現(xiàn)main

• Metal中紋理和幀緩沖區(qū)的像素使用的坐標(biāo)系統(tǒng)原點(diǎn)在左上角

Metal 標(biāo)量數(shù)據(jù)類(lèi)型

• bool， true/false
• char 有符號(hào)8位整數(shù)
• unsigned char / uchar 無(wú)符號(hào)8-bit整數(shù)
• short 有符號(hào)16-bit整數(shù)
• unsigned short / ushort 無(wú)符號(hào)32-bit整數(shù)
• half 16位bit浮點(diǎn)數(shù)
• float 32位bit浮點(diǎn)數(shù)
• size_t 64位無(wú)符號(hào)整數(shù)
• void

函數(shù)修飾符

• kernel：表示該函數(shù)是一個(gè)數(shù)據(jù)并行計(jì)算著色函數(shù)，它可以被分配在一維/二維/三維線(xiàn)程組中去執(zhí)行

• vertex：表示該函數(shù)是一個(gè)頂點(diǎn)著色函數(shù)

• fragment：表示該函數(shù)是一個(gè)片元著色函數(shù)

note：使用kernel修飾的函數(shù)返回值必須是void

note：不能在被函數(shù)修飾符修飾的函數(shù)中，調(diào)用其他被函數(shù)修飾符修飾的函數(shù)，這會(huì)導(dǎo)致編譯失敗

紋理Textures類(lèi)型

enum class access { sample, read, write };

texture1d<T, access a = access::sample>
texture1d<T, access a = access::sample>
texture1d<T, access a = access::sample>

T指從紋理中讀取數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類(lèi)型，可以是 half/float/short/int等

采樣器類(lèi)型Samplers

采樣器類(lèi)型決定了如何對(duì)一個(gè)紋理進(jìn)行采樣，在Metal框架中有一個(gè)對(duì)應(yīng)著色器語(yǔ)言的采樣器對(duì)象MTLSamplerState，這個(gè)對(duì)象作為圖形著色器渲染函數(shù)或并行計(jì)算函數(shù)的參數(shù)傳入。

enum class coord { normalized, pixel }
從紋理中采樣時(shí)，紋理坐標(biāo)是否需要?dú)w一化

enum class filter { nearest, linear }
紋理采樣過(guò)濾方式，放大/縮小過(guò)濾方式

enum class min_filter { normalized, pixel }
設(shè)置紋理采樣的縮小過(guò)濾方式

enum class mag_filter { normalized, pixel }
設(shè)置紋理采樣的放大過(guò)濾方式

enum class s_address { clamp_to_zero, clamp_to_edge, repeat, mirrored_repeat }
enum class t_address { clamp_to_zero, clamp_to_edge, repeat, mirrored_repeat }
enum class r_address { clamp_to_zero, clamp_to_edge, repeat, mirrored_repeat }
設(shè)置紋理s，t，r坐標(biāo)的尋址模式

enum class address { clamp_to_zero, clamp_to_edge, repeat, mirrored_repeat }
設(shè)置所有的紋理坐標(biāo)的尋址模式

enum class mip_filter { none, nearest, linear }
設(shè)置紋理采樣的mipMap過(guò)濾模式，如果是none，那么只有一層紋理生效

note：在Metal中初始化的采樣器必須使用constexpr修飾符修飾

例：
constexpr sampler s(coord::pixel, address::clamp_to_zero, filter::linear);