Modern OpenGL – GLSL着色语言3：GLSL中的数据类型

1 GLSL的基本数据类型

GLSL中支持以下基本数据类型：

2 GLSL的聚合类型：向量和矩阵

GLSL的基本类型可以进行合并，从而与核心OpenGL的数据类型相匹配以及可以简化计算过程。
GLSL支持2个、3个、4个分量的向量，每个分量都可以使用float、int、bool、uint、double等基本数据类型。除了向量之外，GLSL也支持float和doublel类型的矩阵。

2.1 向量

2.1.1 向量初始化

2.1.1.1 向量初始化

vec3 color = vec3(0.3,0.5,0.6);

而相同类型之间也可以进行等价转化：

vec3 color = vec3(0.3,0.5,0.6);
vec3 colorCopy = vec3(color);

2.1.1.2 向量构造函数的截短

向量的构造函数可以截短或者加长一个向量。比如一个较长向量传递给一个较短的向量的构造函数，那么向量会被自动截取到短向量的长度。

vec4 color = vec4(1.0,0.0,0.9,1.0);
vec3 color3 = vec3(color);

此时color3的值为：

（1.0,0.0,0.9）

2.1.1.3 向量构造函数的加长

我们也可以使用一个较短的向量加长得到较长的向量

vec3 color = vec3(1.0,0.0,0.2);
vec4 color4 = (color,1.0);

此时color4的值为：

（1.0,0.0,0.2,1.0）

2.1.2 向量元素的访问

向量元素的访问支持使用分量的名称和数组访问的形式。

2.1.2.1 使用分量名称进行访问

vec3 color = vec3(1.0,0.5,0.5);
float red = color.r;
float green = color.g;
float blue = color.b;

分量名称的组合共有三种形式，不同名称的集合只是为了在使用时便于区分不同的操作。
三种形式如下表：

需要注意的点：

• 在一条语句的一个变量中，只能使用一种类型的访问符，也就是说以下的代码是错误的。

vec4 color = colorCopy.rgz;
// z为位置有关的分量

• 使用分量访问元素时不能超出变量类型的范围

vec2 color;
float blue = color.b;

出错，因为是2维向量没有b分量。

• 反转分量

vec3 color = colorCopy.argb;

将透明分量a放在第一个元素值，然后是rgb

2.1.2.2 数组访问

vec3 color = vec3(1.0,0.5,0.5);
float red = color[0];
float green = color[1];
float blue = color[2];

2.1.3 向量的长度

向量的长度可以通过length()方法返回向量包含分量的个数。

2.2 矩阵

2.2.1 矩阵的维度

mat3x4，第一个数值代表列数，第二个数值代表行数，mat3x4表示这是一个3列4行的矩阵。

2.2.2 矩阵的初始化

2.2.2.1 初始矩阵为对角矩阵

mat3 tempMat = mat3(2.0);

此时：

2.2.2.2 指定矩阵每一个元素的值构建矩阵

传入的矩阵元素可以是标量和向量的集合，只需要将所有的元素值都填充。另外矩阵的指定需要遵循列主序的原则，传入的数据必须首先填充列然后再填充行，这一点与C语言中二维数组的初始化是相反的。

• 使用所有元素值初始化矩阵

mat3 M = mat3(1.0,2.0,3.0,
1.0,3.0,2.0,
0.0,2.0,1.0);

• 使用列向量初始化矩阵

方式1：

vec3 column1 = vec3(1.0,2.0,3.0);
vec3 column2 = vec3(1.0,3.0,2.0);
vec3 column3 = vec3(0.0,2.0,1.0);
mat3 M = mat3(column1,column2,column3);

方式2：

vec2 column1 = vec2(1.0,2.0);
vec2 column2 = vec2(1.0,3.0);
vec3 column3 = vec(0.0,2.0);
mat3 M = mat3(column1,3.0,
column2,2.0,
column3,1.0);

2.2.3 矩阵元素的访问

矩阵元素的访问可以使用数组标记的方式，直接从矩阵中得到一个标量值或者一组元素值。

• 获取元素标量值

float value = mat[1][1]; // 获取第一列第一行的元素值

• 获取一组元素值

vec3 vec = mat[2]; // 获取矩阵的第三列

2.2.4 矩阵的长度

矩阵的length()方法返回的是它包含列的个数。而行的个数可以通过列的长度length()方法进行返回。

mat3x3 mat;

// 列数
int columeNum = mat.length();

// 行数
int rowNum = mat[0].length(); //通过第1列的长度返回矩阵的行数

3 数组

3.1 数组的声明

GLSL还支持任意类型的数组，包括结构体数组。

和C语言相同，数组的所以可以通过方括号[]来完成。和C语言类似，一个大小为n的数组的元素范围为0到n-1。负数形式的数组索引值，或者超出范围的索引值都是不允许的。

数组可以定义为有大小的，或者没有大小的。我们可以使用没有大小的数组作为一个数组变量的前置声明，然后重新用一个合适的大小来声明它。数组形式的声明需要使用方括号[]。

例如下面两种声明的的作用是一样的：

float color[3];
float[3] color;

另外可以声明未定义维数的数组作为前置声明：

int length[];

3.2 数组初始化

float color[3]=float[3]{1.0,0.0,1.0};

其中构造函数的维数值可以不需要填。

3.3 数组的长度

我们可以使用length方法返回数组元素的个数，例如

int length = color.length();

3.4 数组的遍历

for(int i=0;i<color.length();++i)
{
    float value = color[i];
}

4 结构体

和C语言一样，可以使用结构体struct将不同数据类型的变量组合到一个结构体中。结构有利于组织自定义数据，并可以简化多组数据传入到函数的过程。

4.1 结构体的声明

struct MyStruct
{
    float red ;
    vec3 position;
    vec3 dir;
}

4.2 结构体初始化

vec3 positionValue = vec3(200.0,30.0,300.0);
vec3 dirValue = vec3(-1,1,0);
MyStruct tempStruct = MyStruct{20.0f,positionValue,dirValue};