本章介绍如何创建一个 MTLFunction object对应一个metal shader或者compute function，以及如何通过 MTLLibrary object 来组织和访问function
MTLFunction object代表着一个用metal shading language编写的函数，作为graphics or compute pipeline的一部分执行在 GPU 上。
为了在metal runtime和graphic/compute function中传输数据，需要给texture、buffer、samplers assign一个argument index。argument index表明metal runtime和metal shading code用到的texture、buffer、sampler
在渲染pass中，MTLRenderPipelineDescriptor 使用 MTLFunction 来指明 vertex、fragment shader。在compute pass中，MTLComputePipelineState 需要指定一个 MTLFunction。
一个 MTLLibrary object 对应一个或者多个 MTLFunction。一个 MTLFunction对应一个用shading language编写的metal function。使用Metal function qualifier（vertex、fragment、kernel）的函数，都可以对应library中的一个MTLFunction。不含这些qualifier的函数不能直接对应 MTLFunction，但可以被shader中的其它函数调用
library 中的MTLFunction可以通过以下source创建：
为了更好的性能，建议app在xcode build阶段，将metal shading language编译成library，这样就避免了运行时编译function source。调用MTLDevice的以下方法，通过library binary创建一个MTLLibrary。
通过 MTLDevice 的下列函数，根据一个可能包含多个function的metal shading language source code string创建一个 MTLLibrary。在创建library的时候会编译source code。设置 MTLCompileOptions的属性来指定编译选项。
MTLLibrary 的 newFunctionWithName: 方法会根据name返回一个 MTLFunction。如果在library中没有找到使用 metal shading language function qualifier的 function name，则返回nil
下面代码将通过 MTLDevice的 newLibraryWithFile:error: 方法根据路径指定一个library，并根据该library的内容创建一个包含一饿或者多个 MTLFunction 的 MTLLibrary。在loading过程中的任何error都将在error参数中返回。然后通过 MTLLibrary的 newFunctionWithName: 方法创建一个 MTLFunction 来表示 source code中 function name为my_func的funtion。然后返回的function my_func 将可以在app中使用
NSError *errors;
id <.MTLLibrary> library = [device newLibraryWithFile:@"myarchive.metallib"
error:&errors];
id <.MTLFunction> myFunc = [library newFunctionWithName:@"my_func"];
由于MTLFunction的实际内容（graphic shader or compute function）可能在MTLFunction被创建之前都已经编译过了，所以app中可能没有其source code。在runtime可以查询 MTLFunction 的如下属性
MTLFunction 不提供接口获取function argument。在创建pipeline state的时候可以获取到一个reflection object（MTLComputePipelineReflection/MTLRenderPipelineReflection）表示shader/compute function的function arguments。如果不使用的话，避免获取reflection data。
一个reflection object包含一个用于command ecoder支持的function type 的 MTLArgument 数组。比如 MTLComputeCommandEncoder 中 MTLComputePipelineReflection 通过 arguments 属性包含一个 MTLArgument数组，对应compute function的参数。MTLRenderCommandEncoder中，MTLRenderPipelineReflection包含2个属性， vertexArguments 和 fragmentArguments ，是两个数组，分别对应 vertex function argument和fragment function argument
并非所有的function argument都会反映在 reflection object中。reflection object只包含有关联resource的argument，而不包含带有 stage_in 修饰符（VertexDescriptor 以及 vs->ps的varying）或者build-in vertex_id\attribute_id 修饰符的argument
下面代码描述了如何获取一个relfection object（MTLComputePipelineReflection），以及根据arguments属性获取 MTLArgument
MTLComputePipelineReflection* reflection;
id <.MTLComputePipelineState> computePS = [device
newComputePipelineStateWithFunction:func
options:MTLPipelineOptionArgumentInfo
reflection:&reflection error:&error];
for (MTLArgument *arg in reflection.arguments) {
// process each MTLArgument
}
MTLArgument 的属性描述了shading language function argument的detail
如果buffer argument是一个结构体（也就是说 bufferDataType 是 MTLDataTypeStruct），则 bufferStructType 属性包含一个 MTLStructType 来表示该struct， bufferDataSize 包含struct的尺寸，单位为bytes。如果buffer argument是一个数组（或者一个指向数组的指针），则 bufferDataType 表示一个元素的数据类型，bufferDataSize 为一个数组元素的尺寸，单位为bytes
下面例子将深入讲述一个 MTLStructType object 以及其 struct member的detail，每个member 都是一个 MTLStructMember。一个struct member可能是一个simple type、一个数组或者一个嵌套的struct。如果member是一个嵌套的结构体，则通过 MTLStructMember 的 structType 方法来获取一个 MTLStructType object来表示 struct，然后递归分析下去。如果member是一个数组，则使用 MTLStructMember 的 arrayType 方法来获取一个 MTLArrayType 来表示它，然后分析它的 elementType 属性。如果 elementType 是一个 MTLDataTypeStruct，则调用 elementStructType 方法来表示这个结构体，然后继续研究其 member。如果 elementType是一个 MTLDataTypeArray，则调用 elementArrayType 来表示该 subarray，并继续分析它
MTLStructType *structObj = [arg.bufferStructType];
for (MTLStructMember *member in structObj.members) {
// process each MTLStructMember
if (member.dataType == MTLDataTypeStruct) {
MTLStructType *nestedStruct = member.structType;
// recursively drill down into the nested struct
}
else if (member.dataType == MTLDataTypeArray) {
MTLArrayType *memberArray = member.arrayType;
// examine the elementType and drill down, if necessary
}
else {
// member is neither struct nor array
// analyze it; no need to drill down further
}
}
本节教程就到此结束,希望大家继续阅读我之后的教程。
谢谢大家,再见!
原创技术文章，撰写不易，转载请注明出处：电子设备中的画家|王烁 于 2022 年 4 月 24 日发表，原文链接(http://geekfaner.com/shineengine/blog49_MetalProgrammingGuide_4.html)