（本文根據我部落格上的文章跨平台shader編譯的過去、現在和未來改寫。知乎編輯器不支援多個級別的標題，以至於我只能用加粗不加粗來區分了。。。）
很多跨平台遊戲引擎都有統一shader的需求。比如klayge從建立伊始，就強調乙份**跨多個平台，shader**也不例外。如果需要對不同平台都分別寫一遍shader，那樣的工作量和可維護性都很糟糕。
既然有這樣的需求，就必然會在技術上遇到乙個問題，如何把乙份**編譯成不同api上的shader。從目前的api上，我們至少需要應對hlsl/glsl/essl，以後還有vulkan加入戰團。這裡就打算**一下跨平台shader編譯的情況，希望對大家有啟發意義。
剛有shader高階語言的時候，cg是幾乎唯一的shader語言。後來才在d3d9時代衍生出了hlsl，再往後有了glsl和essl。所以自然而然一開始都會從cg入手。在klayge發展的過程中，這還分為兩個階段。
因為早期的cg和hlsl幾乎一樣，我的做法是用hlsl寫shader，在d3d上用hlsl編譯器編譯，opengl上用cg編譯器編譯。遇到cg不支援的個別語法，就用#ifdef隔開。一開始這個做法工作得還不錯，得益於cg的跨平台，windows和linux都能用全套cg runtime來跑。不管是編譯還是設定狀態還是渲染，都通過cg來實現。這樣的系統工作流如下。
這個做法的缺點也很明顯。
既然用全套cg runtime有諸多問題，那麼能不能把cg編譯器離線使用呢？在某個版本的cg裡，加了glslv這樣的profile，可以把cg**編譯成glsl。那麼就可以在載入cg**後，立刻編譯成glsl儲存下來。之後執行過程中完全不需要跟cg打交道了。這麼做解決了之前的問題1和2。因為用的都是glsl和opengl，其他廠商的卡也能跑，因為cg runtime造成的效能損失也不存在了。改進後的系統工作流如下。
另外又多了乙個新問題：
正因為有這些問題，大概在2023年的時候，我才會有放棄cg，自己搞一套編譯或轉換系統的想法，從hlsl連到glsl/essl。
碰巧在打算放棄cg的時候，看到了mesa的乙個神奇commit，d3d1x for linux。這個commit是再給mesa增加d3d10/11的原生支援。雖然這個專案最後掛了，但給人們留下了乙個叫d3d1xshader的庫。這是第乙個非官方的完整dx shader位元組碼（dxbc）解析的庫。用它可以很容易做出來乙個反彙編工具。以這個為基礎，我們可以實現我設想的轉換系統。
有了這麼個系統，跨平台shader編譯工作流就變成了這樣。
同時期還有個功能相同的庫，叫hlslcc。也是從d3d1xshader發展而來。
說到底，造成這些問題的原因在於沒有乙個通用並開放的中間格式。否則用hlsl的前端，接到不同的後端生成不同的目標**就解決了。ue4的做法是自己寫了乙個hlsl解析。這麼做可以避免問題5，但因為hlsl經常會變，作為個人專案的klayge如果這麼做會花很多時間在相容性上。
這時候，vulkan來了。不但有新api，還帶來了乙個新的shader中間格式，spir-v。而我認為這正是通往統一的跨平台shader編譯路上最更要的一級台階。
spir-v和dxbc類似，都是乙個shader的二進位制中間語言。但比起dxbc，spir-v的標準是開放的，有相應的生態系統，解析起來容易得多。根據之前的工作流，我們可以設想一下用到了spir-v的話，未來的新工作流會是什麼樣子。
這個圖景就好象乙個巨大的拼圖，但目前為止，我們還缺了幾塊沒介紹。需要把它們湊齊。
hlsl->spir-v編譯器
這件事情，已經有khronos的人在做了complete hlsl -> spir-v translator · issue #362 · khronosgroup/glslang，但終歸不是最好的方法，進度和發展速度都缺乏管理。而因為現在微軟開源的hlsl編譯器microsoft/directxshadercompiler已經發布，我們可以在那基礎上做乙個spir-v的後端，解決hlsl編譯的問題。
spir-v->glsl/essl
這有khronosgroup/spirv-cross，是乙個已經解決的問題。
除了前面提到的工作流，我們其實還有一些可能的選項。
dxbc->spir-v
除了前面提到的從hlsl直接編譯成spir-v，其實還可以從dxbc生成spir-v。這個難度比直接搞編譯器小得多，但很可能做完之後發現hlsl->spir-v已經完善了。
spir-v->dxbc/dxil
這個就更徹底了，連d3d上都用hlsl->spir-v，然後從spir-v轉成d3d的dxbc或未來的dxil。但這麼做好處實在有限，並且損失了dxbc/dxil的高效。換句話說，並沒有什麼原先不能解決的通過這樣解決了，也沒有什麼原先能解決的通過這樣解決得更好。
用glsl/essl
這樣就能都編譯到spir-v，然後轉成dxbc/dxil。但問題和前面的一樣，好處有限。
vulkan取代opengl/opengles
在未來某個時候，vulkan一定會取代opengl和opengles。到那時候，跨平台shader編譯變得更簡單了。
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