GLSL (OpenGL Shading Language) 是一种专门为图形编程设计的编程语言，用于在 GPU 上编写着色器。以下是 GLSL 的基本语法整理，包括数据类型、变量声明、流程控制、函数定义等。

1. 文件结构

GLSL 程序主要分为两种类型：

**顶点着色器 (Vertex Shader)**：处理顶点相关的操作。
**片段着色器 (Fragment Shader)**：处理片段（像素）相关的操作。

常见的 GLSL 文件扩展名：

.vert：顶点着色器。
.frag：片段着色器。

每个 GLSL 文件的入口函数是 void main()，类似于 C 语言的 main 函数。

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void main() {
    // 着色器的入口点
}

2. 数据类型

标量类型

类型	描述
`float`	单精度浮点数
`int`	整数
`uint`	无符号整数
`bool`	布尔值 (`true`/`false`)

向量类型

GLSL 提供了用于存储 2 到 4 个值的向量类型。

类型	描述
`vec2`	2D 向量（2 个 `float`）
`vec3`	3D 向量（3 个 `float`）
`vec4`	4D 向量（4 个 `float`）
`ivec2`	2D 整数向量
`ivec3`	3D 整数向量
`ivec4`	4D 整数向量
`bvec2`	2D 布尔向量
`bvec3`	3D 布尔向量
`bvec4`	4D 布尔向量

矩阵类型

类型	描述
`mat2`	2x2 浮点数矩阵
`mat3`	3x3 浮点数矩阵
`mat4`	4x4 浮点数矩阵

纹理采样器类型

类型	描述
`sampler2D`	2D 纹理采样器
`sampler3D`	3D 纹理采样器
`samplerCube`	立方体纹理采样器

3. 变量声明

GLSL 中变量的作用域和生命周期通过修饰符定义：

修饰符类型

修饰符	描述
`in`	输入变量（顶点着色器从外部传入的数据）
`out`	输出变量（顶点着色器传递给片段着色器的数据）
`uniform`	全局常量，通常由 CPU 设置，在整个渲染过程中不变
`const`	编译时常量
`layout`	用于指定变量位置或属性

示例

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uniform mat4 uModelViewProjectionMatrix; // 由外部传入的模型-视图-投影矩阵
in vec3 aPosition;                       // 顶点位置
out vec4 vColor;                         // 传递给片段着色器的颜色

4. 内置变量

GLSL 提供了一些内置变量，主要用于在着色器程序之间传递数据。

顶点着色器内置变量

变量	描述
`gl_Position`	顶点的裁剪空间位置
`gl_PointSize`	点的大小（仅适用于点渲染模式）

片段着色器内置变量

变量	描述
`gl_FragColor`	输出颜色（已弃用，使用 `out` 替代）
`gl_FragCoord`	当前片段的窗口坐标

5. 流程控制

条件语句

if (condition) {
    // 条件为真时执行
} else {
    // 条件为假时执行
}

循环

// for 循环
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    // 循环体
}

// while 循环
while (condition) {
    // 循环体
}

6. 函数

定义和调用

GLSL 中的函数类似于 C 的函数，可以有返回值和参数。

float calculateLight(vec3 normal, vec3 lightDir) {
    return max(dot(normal, lightDir), 0.0);
}

void main() {
    vec3 normal = vec3(0.0, 0.0, 1.0);
    vec3 lightDir = vec3(1.0, 1.0, 1.0);
    float lightIntensity = calculateLight(normal, lightDir);
}

7. 常用内置函数

向量操作

函数	描述
`dot(v1, v2)`	向量点积
`cross(v1, v2)`	向量叉积（仅适用于 `vec3` 类型）
`length(v)`	向量长度
`normalize(v)`	将向量标准化（长度归一化）

数学函数

函数	描述
`sin(x)`	正弦函数
`cos(x)`	余弦函数
`pow(x, y)`	幂运算
`sqrt(x)`	平方根
`abs(x)`	绝对值
`clamp(x, min, max)`	将值限制在 `[min, max]` 范围内

纹理采样

函数	描述
`texture(sampler, coord)`	从纹理中采样

8. 顶点和片段着色器示例

顶点着色器

#version 330 core

layout(location = 0) in vec3 aPosition; // 顶点位置
layout(location = 1) in vec3 aColor;    // 顶点颜色

out vec3 vColor;                       // 传递到片段着色器的颜色

uniform mat4 uModelViewProjectionMatrix;

void main() {
    gl_Position = uModelViewProjectionMatrix * vec4(aPosition, 1.0); // 转换到裁剪空间
    vColor = aColor;                                                // 传递颜色
}

片段着色器

#version 330 core

in vec3 vColor;      // 从顶点着色器接收的颜色
out vec4 FragColor;  // 最终输出的片段颜色

void main() {
    FragColor = vec4(vColor, 1.0); // 设置片段颜色
}

总结

GLSL 基于 C 语言，但有自己的特性，比如向量和矩阵操作。
变量通过 in 和 out 在着色器之间传递。
GLSL 内置了大量用于图形计算的函数和变量。
顶点和片段着色器需要协同工作，处理从顶点到像素的整个渲染流水线。

通过掌握以上语法，你可以编写简单而高效的着色器程序，控制图形渲染的细节。

说码解字

GLSL 基本语法