前言
在上一篇文章中我們初步瞭解了 GLSL ES 的基本語法，那麼本篇文章就和大家一起學習 GLSL ES 的數據類型。
Let’s go!!!
在本系列文章中主要針對 GLSL ES 3.0 進行講解
正文
數據類型
標量（Scalar）
標量表示只有大小沒有方向的量。
關鍵字
| 關鍵字 | 含義 |
|---|---|
| int | 有符號整型（Signed Integer） |
| uint | 無符號整型（Unsigned Integer） |
| float | 單精度浮點型（Single Floating-Point） |
| bool | 布爾型（Boolean） |
聲明並賦值：
int age = 18; // 整型
uint hello = 3u; // 無符號整型，在後面數字加 u
float pi = 3.14; // 浮點型
bool isMe = true; // 布爾型
類型轉換
標量類型之間可以互相轉換。
-
將
float類型的值轉換爲int和uint時小數點後面的值將會被忽略，要注意負的float類型的值不能轉換爲uint類型。 -
當
int、uint或float類型的值轉換爲bool類型時，0或0.0將會被轉換爲false，所有非零的值都會被轉換爲true。 -
當
bool類型的值轉換爲int、uint或float類型時，false將會被轉換爲0或0.0，true會被轉換爲1或1.0。
我們可以使用標量類型的構造函數來進行類型轉換：
int a = 1;
float b = float(a); // 1.0
int c = int(b); // 1
uint d = uint(c); // 1u
bool e = bool(d); // true
當嘗試將非標量值轉換爲標量值時，實際處理的將會是非標量值的第一個元素：
vec3 a = vec3(0.1, 0.2, 0.3);
float b = float(a); // 0.1
向量（Vector）
在 GLSL 中向量一般用於儲存頂點座標、顏色或紋理座標數據。
一個向量可以包含 2 到 4 個分量（Component），分量的類型也可以是以上基礎類型中的任意一個，一般情況下我們使用浮點型 vecn就已經足夠了。
關鍵字
下面表格中的
n爲分量的個數
| 關鍵字 | 含義 | 舉例 |
|---|---|---|
| vecn | 包含 n 個 float類型分量的向量 |
vec2、vec4 |
| ivecn | 包含 n 個 int類型分量的向量 |
ivec2、ivec4 |
| uvecn | 包含 n 個 uint類型分量的向量 |
uvec2、uvec4 |
| bvecn | 包含 n 個 bool類型分量的向量 |
bvec2、bvec4 |
創建向量
我們可以使用不同的構造函數來創建相應的向量：
vec2 coord = vec2(0.5, 0.5); // 含有 2 個 float 類型分量的向量
ivec3 police = ivec3(1, 1, 0); // 含有 3 個 int 類型分量的向量
bvec4 hello = bvec4(true, false, true, false); // 含有 4 個 bool 類型分量的向量
只傳入一個參數的情況下會自動將其他值也設爲第一個參數：
vec3 three = vec3(0.1); // 等同於 vec3(0.1, 0.1, 0.1)
也可以使用一個向量作爲參數傳給另一個向量構造函數：
vec2 two = vec2(0.1, 0.2);
vec3 three = vec3(two, 0.3); // vec3(0.1, 0.2, 0.3)
而將“大”向量作爲參數來創建“小”向量（降維）會自動拋棄多餘的值：
vec4 four = vec4(0.1, 0.2, 0.3, 0.4);
vec3 three = vec3(four); // 等同於 vec3(0.1, 0.2, 0.3)，拋棄了 0.4
獲取分量
通過分量名來獲取向量中的第 1 到第 4 個分量，包括：
實際上所有向量都可以使用
rgba、rgba和stpq分量名，但是爲了代碼的嚴謹性和可讀性，建議使用相應的分量名
| 分量名（對應第 1 - 4 個分量） | 使用場景 |
|---|---|
| x, y, z, w | 頂點座標向量 |
| r, g, b, a | 顏色向量 |
| s, t, p, q | 紋理座標向量 |
使用 .運算符加分量名來獲取向量的分量：
// 頂點座標
vec2 coord = vec2(1.0, 0.5);
float x = coord.x; // 1.0
float y = coord.y; // 0.5
float z = coord.z; // Error! 不存在
// 顏色
vec4 color = vec4(0.6, 0.8, 1,0, 0.5);
float r = color.r; // 0.6
float a = color.a; // 0.5
// 紋理座標
vec4 texCoord = vec4(0.2, 0.4, 0.6, 0.8);
float t = texCoord.t; // 0.4
float p = texCoord.p; // 0.6
重組（Swizzling）
另外，你還可以使用同一組分量名的任意組合來創建一個新的向量，這一行爲稱作重組：
vec4 coord = vec4(0.1, 0.2, 0.3, 0.4);
vec2 one = coord.xx; // vec2(0.1, 0.1)
vec2 two = coord.xy; // vec2(0.1, 0.2)
vec3 three = coord.xzw; // vec3(0.1, 0.3, 0.4)
vec4 four = coord.wzyx; // vec4(0.4, 0.3, 0.2, 0.1)
vec4 boom = coord.xyzw + coord.wzyx; // vec4(0.5, 0.5, 0.5, 0.5)
vec4 hello = vec4(coord.zyx, 0.0); // vec4(0.3, 0.2, 0.1, 0.0)
矩陣（Matrix）
一種類似於表格的複合數據類型，矩陣最多能夠支持 4 列 4 行的數據，且其元素只能夠爲 float類型。
關鍵字
下面表格中的
n和m皆爲 2 到 4 的任意數字
| 關鍵字 | 含義 | 舉例 |
|---|---|---|
| matnxn / matn（別名） | 表示一個 n 列 n 行的浮點型矩陣 | mat2、mat3、mat3x3 |
| matnxm | 表示一個 n 列 m 行的浮點型矩陣 | mat2x3、mat4x3 |
創建矩陣
使用不同的構造函數來創建相應的矩陣：
// 創建一個 2x2 的矩陣
mat2 two = mat2(0.1, 0.2, // 第一列
0.3, 0.4); // 第二列
// 創建一個 3x3 的矩陣
mat3 three = mat3(0.1, 0.2, 0.3, // 第一列
0.4, 0.5, 0.6, // 第二列
0.7, 0.8, 0.9); // 第三列
只傳入一個參數的情況下會自動補零：
mat2 two = mat2(1.0); // 等同於 mat2(1.0, 0.0, 0.0, 0.0)
mat3 three = mat3(1.0); // 等同於 mat3(1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0)
我們也可以向構造函數傳入向量來創建矩陣：
vec2 a = vec2(1.0, 0.0);
vec2 b = vec2(0.5, 0.1);
mat2 four = mat2(a, b); // 等同於 mat2(1.0, 0.0, 0.5, 0.1)
// 創建一個 2x3 的矩陣
mat2x3 haha = mat2x3(a, 0.3,
b, 0.2); // 等同於 mat2x3(1.0, 0.0, 0.3, 0.5, 0.1, 0.2)
降維操作會自動拋棄多餘的元素，升維則會自動補零：
// 僞代碼
mat3x3(mat4x4); // 保留參數的前 3 列前 3 行的元素
mat2x3(mat4x2); // 保留參數的前 2 列前 2 行的元素，第 3 行補零
獲取元素
可以通過 []操作符來獲取矩陣的某個元素（下標從 0 開始）：
mat3 three = mat3(0.1, 0.2, 0.3, // 第一列
0.4, 0.5, 0.6, // 第二列
0.7, 0.8, 0.9); // 第三列
float el = three[0][2]; // 獲取第一列第三行的元素：0.3
也可以通過分量名來獲取元素：
float el = three[0].z; // 同上，獲取第一列第三行的元素：0.3
採樣器（Sampler）
在 GLSL 中我們需要通過採樣器來獲取紋理的信息。
採樣器只能在 Shader 外部的宿主語言中通過 OpenGL 的 API 來進行賦值。
關鍵字
採樣器的類型較多，這裏只列出了常見的幾個
| 關鍵字 | 含義 |
|---|---|
| sampler2D | 用來訪問 2D 紋理的句柄 |
| sampler3D | 用來訪問 3D 紋理的句柄 |
| samplerCube | 用來訪問立方體映射紋理的句柄 |
| sampler2DArray | 用來訪問 2D 紋理數組的句柄 |
剩下不常用的還有
samplerCubeShadow、sampler2DShadow、sampler2DArrayShadow、isampler2D、isampler3D、isamplerCube、isampler2DArray、usampler2D、usampler3D、usamplerCube、usampler2DArray。
採樣器必須使用 uniform關鍵字來修飾（關於 uniform我們後面會說到）：
uniform sampler2D texture;
通過內置的 texture 函數獲取顏色：
uniform sampler2D myTexture;
// 通過內置的 texture 函數獲取 myTexture 紋理 uv_0 座標處的顏色
vec4 color = texture(myTexture, uv_0);
結構體（Structure）
GLSL 允許你使用 struct關鍵字來自定義一個新的類型，新的自定義類型可以包含其他已經定義的類型：
// 定義一個名爲 circle 的類型，包含一個浮點型成員和一個四維向量成員
struct circle {
float radius;
vec4 color;
};
// 創建一個 circle 類型的變量
circle myCircle;
// 單獨給 radius 賦值
myCircle.radius = 0.5;
定義新的結構體時可以包含已經定義的結構體，但是不能夠在結構體中定義新的結構體：
// 結構體 A
struct A {
float f;
};
// 結構體 B
struct B {
A a; // 可
A; // Error! 禁止匿名成員
struct { ... }; // Error! 不可
}
數組（Array）
GLSL 支持一維數組，只需要在變量名稱後面接上一對方括號[]。
數組的長度必須大於 0，可以使用字面量或者整型常量：
// 字面量
float values[3];
// 整型常量
const int COUNT = 3;
float values2[COUNT];
作爲函數的返回值或參數的類型：
// 返回值類型
float[5] getValues() { ... }
// 參數類型
void setValues(float[2] values) { ... }
使用相應的構造函數初始化數組：
float a[2] = float[2](0.1, 0.2);
// 另外下面這 4 種方式是一樣的
float b[3] = float[3](0.1, 0.2, 0.3);
float b[] = float[3](0.1, 0.2, 0.3);
float b[3] = float[](0.1, 0.2, 0.3);
float b[] = float[](0.1, 0.2, 0.3);
同樣通過 []運算符來獲取數組中的元素（下標從0 開始）：
float a[3] = float[3](0.1, 0.2, 0.3);
float b = a[1]; // 0.2
通過數組的 length函數可以獲取數組的長度（int類型）：
int a[3] = int[3](1, 2, 3);
int b = a.length(); // 3
空（void）
void一般用於函數返回值或參數的聲明：
void main() {
// ...
}
相關資料
OpenGL ES Registry（OpenGL ES 資料頁）
https://www.khronos.org/registry/OpenGL/index_es.php
OpenGL ES 3 Quick Reference Card（OpenGL ES 3 快速參考卡片）
https://www.khronos.org/files/opengles3-quick-reference-card.pdf
GLSL ES Specification 3.00（GLSL ES 規範 3.0）
https://www.khronos.org/registry/OpenGL/specs/es/3.0/GLSL_ES_Specification_3.00.pdf
OpenGL ES 3.0 Online Reference Pages（OpenGL ES 3.0 在線參考頁）
https://www.khronos.org/registry/OpenGL-Refpages/es3.0/
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