c# - 为什么在着色器中顺序很重要？

Question

快速说明

这个问题带有C++标记，因为使用DirectX中的C++的开发人员比使用C#的开发人员多。我不认为这个问题与任何一种语言都直接相关，而是与所使用的类型(据我所知完全相同)或DirectX本身以及它如何编译着色器有关。如果在C++中工作的人知道更好，更具描述性的答案，那么我宁愿选择它而不是自己的答案。我了解两种语言，但主要使用C#。

总览

在HLSL着色器中，在设置常量缓冲区时遇到了一个非常奇怪的问题。有问题的原始常量缓冲区设置如下:

cbuffer ObjectBuffer : register(b0) {
    float4x4 WorldViewProjection;
    float4x4 World;
    float4x4 WorldInverseTranspose;
}

cbuffer ViewBuffer : register(b1) {
    DirectionalLight Light;
    float3 CameraPosition;
    float3 CameraUp;
    float2 RenderTargetSize;
}

如果我交换 b0和 b1寄存器，则渲染不再起作用(e1)。如果我不理会这些寄存器，并再次在 World和 WorldViewProjection之间交换顺序，则渲染不再起作用(e2)。但是，只需将 ViewBuffer移到 ObjectBuffer文件中的 HLSL上方，而不进行其他修改，就可以了。

现在，我希望寄存器的放置非常重要，并且第一个寄存器 b0需要该缓冲区中提供的三个属性，并且我知道 HLSL常量缓冲区必须位于16字节块中。但是，这使我有些疑问。

问题

鉴于 HLSL期望常量缓冲区位于16字节块中；

为什么e2中的排序如此重要？

float4x4类型与 Matrix类型在本质上是数组数组时是否相同？

[ 0, 0, 0, 0 ] = 16 bytes
[ 0, 0, 0, 0 ] = 16 bytes
[ 0, 0, 0, 0 ] = 16 bytes
[ 0, 0, 0, 0 ] = 16 bytes
[    TOTAL   ] = 64 bytes

由于 float本身是4个字节，因此这意味着 float4是16个字节，因此 float4x4是64个字节。那么，如果大小保持不变，为什么顺序很重要？

在这种情况下，为什么必须将ObjectBuffer分配给b0而不是其他任何b寄存器？

Answer 1

快速说明

我目前正在对问题进行进一步的分析，以便可以给出更详细和准确的答案。我将更新问题和答案以反射(reflect)我发现更多细节时尽可能多的准确性。

基本答案

上面问题的确切问题(发布时尚不知道)是HLSL缓冲区与它们的C#表示形式不匹配。因此，变量的重新排序导致着色器失败。但是，我仍然不确定为什么类型相同。我在沿途中学到了其他一些东西，希望得到答案，因此决定将其发布在这里。

为什么要订购

经过一些进一步的研究和测试之后，对于类型完全相同的背后原因，我仍然不确定100％。总体而言，我认为这可能是由于cbuffer中预期的类型以及struct中类型的顺序所致。在这种情况下，如果您的cbuffer先要求bool，然后再要求float，则重新排列会导致问题。

cbuffer MaterialBuffer : register(b0) {
    bool HasTexture;
    float SpecularPower;
    float4 Ambient;
    ...
}
// Won't work.
public struct MaterialBuffer {
    public float SpecularPower;
    public Vector2 padding2;
    public bool HasTexture;
    private bool padding0;
    private short padding1;
    public Color4 Ambient;
    ...
}
// Works.
public struct MaterialBuffer {
    public bool HasTexture;
    private bool padding0;
    private short padding1;
    public float SpecularPower;
    public Vector2 padding2;
    public Color4 Ambient;
    ...
}

我进行了一些研究工作来测试类型的字节大小的差异，但这似乎并没有太大改变，但是我将在此处发布常见基本类型的发现:

1 Byte  : bool, sbyte, byte
2 Bytes : short, ushort
4 Bytes : int, uint, float
8 Bytes : long, ulong, double
16 Bytes: decimal

您必须意识到用于构造更复杂类型的基本类型。假设您有一个带有 Vector2属性和 X属性的 Y。如果这些是用 float类型表示的，那么在下一个属性之前，您需要8字节的填充，除非您有其他帮助达到16字节的填充。但是，如果这些类型由 double类型或 decimal类型表示，则大小会有所不同，您需要注意这一点。

注册分配

我能够解决注册问题；设置缓冲区时，这也对应于 C#端。设置缓冲区时，您将索引分配给这些缓冲区，并且 HLSL预期使用相同的索引。

// Buffer declarations in HLSL.
cbuffer ViewBuffer : register(b0)
cbuffer CameraBuffer : register(b1);
cbuffer MaterialBuffer : register(b2);

// Buffer assignments in C#.
context.VertexShader.SetConstantBuffer(0, viewBuffer);
context.VertexShader.SetConstantBuffer(1, cameraBuffer);
context.VertexShader.SetConstantBuffer(2, materialBuffer);

由于缓冲区已分配给正确的寄存器，因此上面的代码将按预期工作。但是，例如，如果我们将摄像机的缓冲区更改为8，则必须分配 cbuffer来注册 b8才能正常工作。出于确切的原因，下面的代码不起作用。

cbuffer CameraBuffer : register(b1)
context.VertexShader.SetConstantBuffer(8, cameraBuffer);