GPU图形与shader：[6]CG表达式与控制语句
按照操作符的功能可以划分为：关系操作符、逻辑操作符、条件操作
符。
关系操作符
- 01
关系操作符，用于比较同类型数据（不同类型的基础数据需要进行类型转换，不同长度的向量，不能进行比较）之间的大小关系或者等价关系。 Cg中有6种关系操作符，如表 1所示, 关系操作符运 bool类型。
- 02
关系操作符 功能 用法 < 小于 expr < expr <= 小于或等于 expr <= expr != 不等于 expr != expr == 等于 expr == expr >= 大于或等于 expr >= expr > 大于 expr > expr
- 03
Cg语言表达式允许对向量使用所有的boolean operator，如果 则被操作的两个向量的长度必须一致。表达式中向量的每个分量 运 bool类型的向量，长度和操作数向 float3 a = float4(0.5, 0.0, 1.0); float3 b = float4(0.6, -0.1, 0.9); bool3 c = a<b; 运 c的结果为float3(true, false, true);
逻辑运算符
- 01
Cg语言中有3种逻辑操作符(也被称为boolean Operators)，如表 2所示，逻辑操作符运bool类型。 逻辑操作符 功能 用法 && 逻辑与 expr && expr || 逻辑或 expr || expr ! 逻辑非 !expr 表 2 逻辑操作符
- 02
有一点需要注意：Cg中的逻辑与（&&）和逻辑或（||）不存在C中的短路现象（shortcircuiting，即只用计算一个操作数的bool值即可），而是参与运算的操作数据都进行bool分析。
数学操作符
- 01
cg语言对向量的数学操作提供了内置的支持 Cg中的数学操作符有：*乘法/除法；-取反+加法； %求余；++； *=；/=；+=；-=；后面四运算被归纳到赋值运算符 不过它们实际上进行数学计算，然后进行赋值，所以这里也放入数学操作符中进行说明。
- 02
需要注意的是：求余操作符%。只能在int类型数据间进行，否则编译器会提 示错误信息： error C1021: operands to “%” must be integral.
移位操作符
- 01
Cg语言中的移位操作符，功能和C语言中的一样，也可以作用在向量上，但 是向量类型必须是int类型。例如： int2 a = int2(0.0,0.0); int2 b = a>>1;
Swizzle操作符
- 01
可以使用Cg语言中的swizzle操作符（.）将一个向量的成员取出组成一个新 的向量。swizzle操作符被GPU硬件高效支持。swizzle操作符后接x、y、z、w， 分别表示原始向量的第一个、第二个、第三个、第四个元素；swizzle操作符后接 r、g、b和a的含义与前者等同。不过为了程序的易读性，建议对于表示颜色值的 向量，使用swizzle操作符后接r、g、b和a的方式。 举例如下： float4(a, b, c, d).xyz 等价于 float3(a, b, c) float4(a, b, c, d).xyy 等价于 float3(a, b, b) float4(a, b, c, d).wzyx 等价于 float4(d, c, b, a) float4(a, b, c, d).w 等价于 float d
- 02
要从数组中取值要用[]符号。例如： float a[3] = {1.0,1.0,0.0}; float b = a[0]; //正确 float c = a.x; //编译会
条件操作符
- 01
条件操作符的语法格式为： expr1 ? expr2 : expr3; expr1的计算结果为true或者flase，如果是true,则expr2执行运算，否则 expr3 被计算。
运算符优先级
- 01
Cg语言中操作符的优先顺序如表 3所示，从上到下表示从高级到低级的优 先级；同一行的操作符具有同等优先级。该表参考了Cg教程_可编程实时图形权 威指南第3.3.1节。 操作符 结合律 功能 () [] -> . 从左到右 函数调用、数组引 用、结构引用、成员 选择 ! ~ ++ - + - * & 从右到左 一元操作符：取反、 (type) sizeof 增加、减少、正号、 负号、间接、地址、 转换 * / % 从左到右 乘法、除法、余数 + - 从左到右 加法、减法 << >> 从左到右 移位操作符 < >= > >= 从左到右 关系操作符 == != 从左到右 等于，不等 & 从左到右 位操作符与 ^ 从左到右 位操作符异或 | 从左到右 位操作符或 && 从左到右 逻辑与 || 从左到右 逻辑或 ?: 从右到左 条件表达式 = += -= *= /= %= 从右到左 赋值、赋值表达式 &= ^= != <<= >>= , 从左到右 逗号操作符
控制流语句
- 01
程序最小的独立单元是语句（statement），语句一般由分号结尾，缺省情况 下，语句是顺序执行的，但是当涉及逻辑判断控制时，就要求有控制流程序语句。 控制流程序语句分为条件语句和循环语句，在C语言中，条件语句有if、if-else、 switch等，而循环过程则由while、do-while和for语句支持。Cg中的控制流语句和 循环语句与C语言类似：条件语句有：if、if-else；循环语句有：while、for。break 语句可以和在for语句中使用。
- 02
Cg语言中的控制流语句要求其中的条件表达式返回值都是bool类型，这一点 是与C语言不同之处（C语言中，条件表达式返回值可以是0、1） vs_2_x, vp30和vp40这些profile支持分支指令（又称转移指令，branch instruction），for和while循环指令在这些profile中被完全支持。在文献【3】中提 到：
- 03
profiles中，for和while循环只有当确切的知道循环次数时才能被使用”。但经过试验，如果使用“ fp40和ps_3_0之前的”片段profiles编译含义for, while语句时会出现错误提 error c6003：instruction limit of exceeded……。因此，如果没有确切的把握，不要在低级的profiles中使用循环控制语句。 同样，return只能作为最后一条语句出现。函数的递归调用（recursion）在 Cg语言中是被禁止的。Switch 、case和default在Cg中作为保留关键字存在，但 是它们目前不被任何profile所支持。