使用Metal中的function_constants创建UberShader的正确方法是什么？

Question

我刚看了一段 WWDC2016 中的 "Metal 新特性" 视频，学到了关于 function_constants 的知识，并且其中多次提到了 UberShaders。我想创建一个能用于各种通道（如 simplePassThrough、defferred 等）的片元 UberShader。以下是我想要使用它的方式。

constant int passType [[function_constant(0)]];
constant bool simplePassThrough = (passType == 0);
constant bool forwardShading = (passType == 1);
constant bool deferredShading = (passType == 2);

fragment FragmentOutStruct UberFragmentShader()
{
FragmentOutputStruct frgOut;
if (simplePassThrough) {
    // Update frgOut
} else if (forwardShading) {
    // Update frgOut
} else if (deferredShading) {
    // Update frgOut
}
return frgOut;
}

这是正确的方法吗？如果我使用这种方法，我的最终编译MTLFunction是否会看到太多的分支？

- m3v3rik

Answer 1

这是使用函数常量的正当用例，并且在运行时不会有分支成本。这是因为编译器将消除它确定永远不会被执行的代码（例如，因为它等同于 if(false) { ... }）。

- warrenm

Answer 2

是的，你走在正确的路上。（正如@warrenm已经指出的那样。 但是为了更详细地解释一下他的答案...）

你的示例本质上与苹果在WWDC16会议中介绍函数常量时展示的相同：你的“分支”都直接源自函数常量值，这意味着着色器编译器可以（在构建应用程序时）针对取决于函数常量值的代码路径生成IR变体。

在这里，你将一个int传递给着色器，但这并不意味着它必须编译2³²个着色器变体——编译器可以进行一些静态分析，并看到基于该值有四个可能的代码路径（0、1、2和任何其他值，最后一个只是省略了if语句并返回frgOut）。

运行时，Metal框架根据您为常量传递的值来确定要发送到GPU的四个着色器中的哪一个，因此在着色器/ GPU上没有分支。例如，如果您传递一个值1，则运行的着色器基本上看起来像这样：

fragment FragmentOutStruct UberFragmentShader() {
    FragmentOutputStruct frgOut;
    // Update frgOut per `if (forwardShading)` chunk of original shader source
    return frgOut;
}

正如您所看到的，该着色器中没有分支。

- rickster