HLSL(DX9)编程
HLSL概述：编写DX着色器代码的高级编程语言，DX9可以使用HLSL编写顶点/像素着色器.
输入和输出结构： 这些结构分别定义了该着色器的输入和输出的顶点数据（即输入输出顶点的结构）
struct VS_INPUT
{ //：冒号表示一种语义，用来指定变量的用途
vector position : POSITION; //位置分量 POSITION 表示向量 position 用于描述输入顶点的位置信息
};
struct VS_OUTPUT
{
vector position : POSITION; //位置分量 POSITION 表示向量 position 用于描述输出顶点的位置信息
vector diffuse : COLOR; //颜色分量 COLOR 表示向量 diffuse 用于描述输出顶点的颜色信息
};
入口函数：和C/C++一样，每个 HLSL 程序必须有一个入口点，例如 Main，但名称并非强制性的，遵循命名规则即可。
入口函数形参：必须有一个可接收输入结构的参数，用于把输入顶点传给着色器
入口函数返回：必须返回一个输出结构的实例，用来将经过处理的顶点从着色器输出
入口函数定义方法之一
VS_OUTPUT Main(VS_INPUT input)
{
//入口函数主要负责依据输入顶点计算输出顶点
… …
VS_OUTPUT output = (VS_OUTPUT)0; //定义一个结构变量并初始化为0
output.position = mul( input.position, ViewProjMatrix); //mul()返回矩阵乘积
output.diffuse = Blue; //将顶点颜色设为蓝色
return output; //必须返回一个输出结构实例
}
入口函数定义方法二
float4 Main(in float2 base : TEXCOORD0,
in float2 spot : TEXCOORD1,
in float2 text : TEXCOORD2) : COLOR //"COLOR"签名表示着色器将返回一个单个颜色作为输出
{
//入口函数主要负责依据输入顶点计算输出顶点
… …
}
上面Main函数定义等价于以下代码：
struct INPUT
{
float2 base : TEXCOORD0;
float2 spot : TEXCOORD1;
float2 text : TEXCOORD2;
}；
strcut OUTPUT
{
float4 c : COLOR;
};
OUTPUT Main( INPUT input)
{
//入口函数主要负责依据输入顶点计算输出顶点
… …
}
常量表：
获取常量的句柄：
每个着色器都用常量表来存储其变量，为了使程序能够访问着色器的常量表，D3DX库提供了接口 ID3DXConstantTable
借助该接口可以在程序源代码中对着色器变量进行访问
获取着色器常量的句柄 ：
D3DXHANDLE ID3DXConstantTable::GetConstantByName(
D3DXHANDLE hConstant, //常数范围
LPCSTR pName //常数名称
);
hConstant 一个 D3DXHANDLE 类型的句柄，标识了那个包含了我们希望获取其句柄的变量的父结构。例如希望获得
某个特定结构实例的一个单个数据成员的句柄，可为该参数传入该结构实例的句柄。如果想要获取指向顶级变量
的句柄，应将该参数指定为0.
pName 我们希望获取其句柄的那个着色器源代码中的变量的名称
例如：如果期望应用的着色器中的变量名称为 ViewProjMatrix,且该变量是顶级参数，我们可这样实现引用：
D3DXHANDLE h0；
h0 = ConstTable->GetConstantByName(0,“ViewProjMatrix”);
常量的设置：
一旦应用程序获得了着色器代码中希望引用的那个变量的 D3DXHANDLE 类型的句柄，我们就可以在应用程序中使用方法 ID3DXConstantTable::SetXXX对该变量进行设置，其中XXX表示被设置变量的类型名称，实际调用时只要用类型名将其替换即可。例如我们希望设置的变量为一个 vector 类型的数组，该方法将对应 SetVectorArray。
//方法 ID2DXConstanTable::SetXXX 的通用签名如下：
HRESULT ID3DXConstantTable::SetXXX(
LPDIRECT3DDEVICE9 pDevice,
D3DXHANDLE hConstant,
XXX value
);
- pDevice 与常量表相关的设置指针
- hConstant 我们想要设置的那个变量的句柄
- value 指定了我们引用的那个着色器中的变量应被赋为何值，其中 XXX 应替换为该变量的类型名，对于某些类型（bool，int，float）我们传入的时该值的副本，而对于另外一些类型（向量，矩阵，结构体）我们传入的时指向该值的指针。
如果要对数组进行设置，SetXXX 方法还应增加一个参数，以接收该数组的维数，例如，用于设置一个4D向量的数组的方法原型为：
HRESULT ID3DXConstantTable::SetVectorArray(
LPDIRECT3DDEVICE9 pDevice, //关联设备
D3DXHANDLE hConstant, //着色变量句柄
CONST D3DXVECTOR4* pVector, //对于数组指针
UINT Count //数组中的元素数
);
下面的列表描述了那些可用结构 ID3DXConstantTable 进行设置的类型，假定我们已经拥有了一个合法的设备指针（Device）以及索要设置的变量的句柄。
- setBool 用于设置一个布尔值
- SetBoolArray 用于设置布尔数组
- SetFloat 用于设置一个浮点数
- SetFloatArray 用于设置一个浮点数数组
- SetInt 用于设置一个整数
- SetIntArray 用于设置一个整数数组
- SetMaitrix 用于设置一个4*4的矩阵
- SetMatrixArray 用于设置一个4*4的矩阵数组
- SetMatrixPointerArray 用于设置一个4*4矩阵的指针数组
- SetMatrixTranspose 用于设置一个4*4的转置矩阵
- SetMatrixTransposeArray 用于设置一个4*4的转置矩阵数组
- SetVector 用于设置一个 D3DXVECTOR4 类型的变量
- SetVectorArray 用于设置向量数组类型的变量
- SetValue 用于设置大小任意的类型，例如结构体
设置常量的默认值：
下面的方法仅是将常量设为其默认值，即那些在变量声明时被赋予的初值，该方法在应用程序的设置过程中，应调用一次。
HRESULT ID3DXConstantTable::SetDefaults(
LPDIRECT3DDEVICE9 pDevice //于常量表相关的设备指针
);
HLSL着色器程序的编译
我们可以用如下函数对保存在文本文件中的着色器程序进行编译
HRESULT D3DXCompileShaderFromFile(
LPCSTR pSrcFile, //要编译的目标文件名称
CONST D3DXMACRO* pDefines, //可选参数，或NULL
LPD3DXINCLUDE pInclude, //指向ID3DXInterface接口的指针，指定NULL而将其忽略
LPCSTR pFunctionName, //目标着色器内入口函数名称的字符串
LPCSTR pTarget, //指定目标生成的着色器版本，一个字符串，具体版本见下方
DWORD Flags, //编译调试选项，NULL或其他，具体见下
LPD3DXBUFFER* ppShader, //返回 ID3DXBuffer 指针，是编译后的代码，可用作其他函数的参数来创建实际的顶点/像素着色器
LPD3DXBUFFER* ppErrorMsgs, //返回 ID3DXConstantTable 指针，包含了错误消息
LPD3DXCONSTANTTABLE* ppConstantTable //返回 ID3DXConstantTable 指针，包含该着色器内常量数据表
);
5: pTarget //指定生成的着色器版本，该参数为一个字符串。
合法的顶点着色器版本有：vs_1_1, vs_2_0, vs_2_sw.
合法的像素着色器版本有：ps_1_1, ps_1_2, ps_1_3, ps_1_4, ps_2_0, ps_2_sw.
例如想将顶点着色器编译为2.0版本，则将该参数指定为 "vs_2_0" .
有了版本的选择，可以在不同的目标平台选择不同的版本而不用更改着色器源代码
6: Flags //编译调试选项，有一下一个选择
- D3DXSHADER_DEBUG 指示编译器写入调试信息
- D3DXSHADER_SKIPVALIDATION 指示编译器不进行任何代码验证，仅当您正在使用一个已确定可用着色器时才使用该参数
- D3DXSHADER_SKIPOPTIMIZATION 指示编译器不对代码做任何优化，实际上仅当调试时该选项有用，因为调试时您不希望编译器对代码做任何改动
一个调用实例：
ID3DXConstantTable* TransformConstantTable =0; //用于接收着色器的常量数据表
ID3DXBuffer* shader = 0; //用于接收着色器编译后代码
ID3DXBuffer* errorBuffer = 0; //用于接收着色器编译的错误信息
hr = D3DXCompileShaderFromFile(
"transform.txt",
0,
0,
"Main",
"vs_2_0",
D3DXSHADER_DEBUG,
&shader,
&errorBuffer,
&TransformConstantTable
);
if(errorBuffer)
{
//编译的着色器程序有问题，在这进行处理。。。
}
if(FAILER(hr))
{
//D3DXCompileShaderFromFile（）函数执行失败，在这里进行处理。。。
return false;
}
变量类型
标量类型：
HLSL 支持下列标量类型
- bool 布尔值，注意，HLSL 提供了关键字 true 和 false
- int 32位有符号整数
- half 16位浮点数
- float 32位浮点树
- double 64位浮点数
- 注意：不是所有平台都支出int，half 和 double，如果遇到这种情况，这些类型将用 float 来模拟。
向量类型：
HLSL具有下列内置向量类型
- vector 一个 4D 向量，其中每个元素的类型都是 float
- vector
vector<double, 2> vec2;
//我们可以通过数组下标语法来访问向量的每个元素。例如，要想对向量 vec 中的第 i 个元素进行设置，可以这样做：
vec[i] = 2.0f;
此外，借助一些已定义的分量名x,y,z,w,r,g,b,a,我们还可像访问结构体中成员那样访问向量 vec 中的分量
vec.x = vec.r = 1.0f;
vec.y = vec.g = 2.0f;
vec.z = vec.b = 3.0f;
vec.w = vec.a = 4.0f;
这些名称r,g,b,a,与 x,y,z,w一样，分别精确的指向了同一分量，当用向量表示颜色时，我们更倾向于使用RGBA表示法，因为这将有助于强调该向量代表了某种颜色的事实
我们还可使用其他预定义类型来分别表示 2D，3D和4D向量：
float2 vec2;
float3 vec3;
float4 vec4;
向量复制操作：替换调配
vector u = {1.0f,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}
对向量进行复制操作时，我们不一定非要对每个分量进行复制，可有选择的复制，例如仅复制x和y分量
vector u = {1.0f,2.0f,3.0f,4.0f}
vector v = {0.0f,0.0f,5.0f,6.0f}
v.xy = u; //v = {1.0f,2.0f,5.0f,6.0f}
矩阵类型：
HLSL 具有下列内置矩阵类型
- matrix 表示一个 4 * 4 矩阵，该矩阵中每个元素的类型均为 float
- matrix
matrix
我们还可以用如下语法来定义一个 m * n 矩阵，其中 m 和 n 必须介于 1~4 之间：
float2x2 mat2x2;
float3x3 mat3x3;
float4x4 mat4x4;
float2x4 mat2x4;
注意：矩阵类型可以不时 float 类型，也可以使用其他类型，例如想定义整形矩阵可以写作：
int2x2 i2x2;
int3x3 i3x3;
int2x4 i2x4;
我们可以使用数组的双下标语法来访问矩阵的各项元素，例如要访问矩阵 M 中第 i 行，j 列的元素可以这样做：M[i][j] = value;
此外，还可访问结构体中的成员那样访问矩阵 M 中的项，HLSL定义了下列项名称
//下标从 1 开始的情形：
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;
//下标从 0 开始的情形：
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;
//引用矩阵 M 的第 i 行：
vector ithRow = M[i]; //得到M中的第i行向量
HLSL中变量的初始化：
vector u = {0.6f,0.3f,1.0f,1.0f};
vector v = {1.0f,5.0f,0.2f,1.0f};
//也可采用等价的构造函数语法：
vector u = vector(0.6f,0.3f,1.0f,1.0f);
vector v = vector(1.0f,5.0f,0.2f,1.0f);
//一些其他的例子：
float2x2 f2x2 = float2x2(1.0f,2.0f,3.0f,4.0f);
int2x2 i2x2 = {1,2,3,4};
int n = int(5);
int a = {5};
float3 x = float(0,0,0);
//一句话总结：HLSL中初始化必须使用初始化列表{}或构造函数语法
数组类型：
我们可用与C/C++类似的语法声明一个特定类型的数组。例如：
float M[4][4];
half p[4];
vector v[12];
结构体类型：
HLSL 中的结构体定义方法与 C/C++完全相同，但是 HLSL 中的结构体不允许有成员函数，下面时一个 HLSL 中结构体的例子：
struct MyStruct
{
Matrix T;
vector n;
float f;
int x;
bool b;
};
MyStruct s; //实例化
s.f = 5.0f; //成员访问
关键字 typedef:
HLSL 的 typedef 关键字与 C++中的功能完全一样。例如我们用如下语法为类型 vector
typedef vector<float,3> point;
//这样就不必写出：
vector<float,3> myPoint;
//而是写成：
point myPoint;
下面的例子演示如何对常量类型和数组类型运用关键字typedef
typedef const float CFLOAT;
typedef float point2[2];
变量的前缀：
- static 如果在全局变量的声明时使用了关键字 static，则该变量在着色器程序外不可见，这个全局变量时该着色器程序的局部变量。如果一个局部变量在声明时使用了关键字 static，则该变量与C++中的局部变量具有完全相同的行为，即该变量只初始化一次。
- uniform 如果声明变量时使用了 uniform，表明该变量将在该着色器之外进行初始化，例如，在 C++程序中对该变量进行初始化，然后再作为输入传给该着色器。
- extern 如果声明变量时使用了 extern，表面该变量可在着色器程序之外进行访问，例如可由C++程序对其进行访问，只有全局变量可以使用关键字 extern，非静态的全局变量再默认状态下都是 extern 类型的。
- shared 使用关键字shared，则提示效果框架该变量可再多个效果之间共享，只有全局变量方可使用该声明。
- volatile 使用该关键字提示效果框架，该变量将经常被修改。只有全局变量方可使用该关键字进行声明。
- const HLSL 中的 const 关键字与 C++ 中的含义完全相同，即声明时使用了const 关键字表面该变量不可被修改