本篇文章給大家分享的是有關(guān)Shader中if和for的效率問題以及使用策略是什么，小編覺得挺實(shí)用的，因此分享給大家學(xué)習(xí)，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲，話不多說，跟著小編一起來看看吧。

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先放結(jié)論：

• if和for確實(shí)有效率問題（相比CPU下的情況），但是通常情況無法回避，也就無需處理。

• 用step代替if，大部分情況是無優(yōu)化或者負(fù)優(yōu)化，只在一些個(gè)別情況下有少量的提升。

• 可以用Shader變體來取代一些只和固定參數(shù)有關(guān)的if，但這只是為了減少if自身的成本（if和里面執(zhí)行的表達(dá)式畢竟也是指令）

if和for之所以比預(yù)想的要慢，是因?yàn)镚PU的“進(jìn)行計(jì)算的運(yùn)算單元”和“執(zhí)行指令的邏輯單元”并不是一對一對應(yīng)的，而是一對多的關(guān)系。

當(dāng)你執(zhí)行一條指令的時(shí)候，并不是操作一個(gè)像素，而是同時(shí)操作一組像素，并一條一條指令向下執(zhí)行。

如果你的代碼里出現(xiàn)了if，在這組像素中，可能有條件表達(dá)式返回true的，也可能有返回false的。但只要有一個(gè)返回true，下面那條代碼就必須執(zhí)行。而那些不需要執(zhí)行的像素點(diǎn)，雖然這次并不需要計(jì)算，但也沒有其他的邏輯單元可以與它們配對工作，所以也只能干等。

 

后面的else部分也是同理，即使只有一個(gè)像素需要計(jì)算，也需要占用全部資源。

所以，if的效率問題是會導(dǎo)致多個(gè)分支重復(fù)執(zhí)行。

而for的問題也和if類似，會導(dǎo)致循環(huán)邏輯必須以這組像素里最大循環(huán)次數(shù)的那一個(gè)為準(zhǔn)來執(zhí)行。

然而，也就僅此而已。

if的效率低，是因?yàn)樗鼤?dǎo)致多分支重復(fù)執(zhí)行，而不是它自身有多慢。如果你去掉了if，但是執(zhí)行的邏輯還是原本全部分支的總和，并不會有多少改善。step代替if的做法就是如此。

假如考慮是的是if本身這條指令的耗費(fèi)的話。雖然if本身并不算一個(gè)簡單指令，但如果要使用step來代替if，直譯則是這樣：fixed4 c = lerp(c * Color,Color,step(c.a,0.5));

這畢竟是兩條指令，未見得就比if本身要好多少。但如果在某些特定情況能省略掉那條lerp，確實(shí)有可能獲得一些優(yōu)勢（比如：if (x >= 1) x +=1 --> x += step(1,x)）

但是，使用if，也不是任何時(shí)候都會導(dǎo)致分支重復(fù)執(zhí)行的。

當(dāng)那組像素內(nèi)，如果所有c.a > 0.5的判斷都返回false的話，就意味著下面那條指令計(jì)算的結(jié)果全部都會拋棄。這種時(shí)候，GPU還是會正常的跳過這條語句。

所有分支都執(zhí)行只是無奈之舉。只要能夠避免，自然就會避免。

在實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中，一批像素內(nèi)全部c.a <= 0.5的情況可能并不那么常見，但只要出現(xiàn)一次，就會導(dǎo)致計(jì)算被跳過，這樣就可能比step的代替方案效率更高。所以，只有在我們基本確信這種情況99%都不會出現(xiàn)的情況，用step代替if才可能是一種“優(yōu)化”，而優(yōu)化幅度也未見得會高到能夠被結(jié)果體現(xiàn)出來。

但假如這種情況很常見，你將if替換成step，反而可能產(chǎn)生明顯的負(fù)優(yōu)化。

這里就有一個(gè)問題：我們應(yīng)該如何判斷，同一批像素全部c.a <= 0.5的概率呢？這就需要知道，什么才叫“同一批像素”。

事實(shí)上，“同一批像素”的分配方式，每種硬件的每一代都是不同的。有豎著掃的，也有和掃描線一樣橫著排的。移動平臺由于都是TBR，還會以一個(gè)方塊作為基礎(chǔ)分布。但不管怎么樣，至少是連續(xù)的。至于這一批像素到底有多少個(gè)……一般的說法是32，但這同樣也是不確定的。

我們能確定的是，假如是這樣一張透明圖片

它有這么大的體積，中間的部分還是實(shí)心的，那么它的像素被分配到同一批次的可能性就很高，也就邊緣會出現(xiàn)兩條分支都執(zhí)行的情況。

但是，像文本這樣的，鏤空較多，概率就比較低，也就可以考慮用step代替if。但是并不保險(xiǎn)，你看，其實(shí)連續(xù)不透明部分還是滿多的樣子的嘛，搞不好在某些單個(gè)批次像素?cái)?shù)量較少的機(jī)器上……

適合step代替if的情況，其實(shí)非常有限，大概只有網(wǎng)點(diǎn)圖能算一個(gè)了。

而我在下圖的情景下使用step，與其說是了為避免if，不如說是為了減少指令。

 

說白了，就是正確使用step代替if收益太少，錯誤使用step代替if代價(jià)太大。如果你沒有絕對的信心，不要用step代替if，尤其是取代分支下有大量復(fù)雜計(jì)算的if。

如果一定要這樣用的話，根據(jù)情況，最好做測試驗(yàn)證下是否會導(dǎo)致性能的下降。

這里有一個(gè)特例

如果和if有關(guān)的參數(shù)是一個(gè)外部變量(Uniform)的話，由于在一個(gè)Pass里它的值是一定不變的，所以同一批次下，也一定會走同一條分支，走多條分支的情況100%不會出現(xiàn)。這時(shí)候還使用step，就是愚蠢至極的做法。

但是，假如是這種情況，則更傾向于用Shader變體的做法，用條件編譯來直接切換不同分支。

這樣可以將那條if語句本身的成本（據(jù)說算上else是4個(gè)時(shí)鐘周期），還有表達(dá)式的成本給消除掉。雖然優(yōu)化幅度不大，但是在frag單元任何一條指令的節(jié)省都是值得的。

但是不做……

其實(shí)也沒什么大礙，Shader變體太多也可能存在內(nèi)存和加載時(shí)間的問題，變體切換也有成本，要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇了。

以上就是Shader中if和for的效率問題以及使用策略是什么，小編相信有部分知識點(diǎn)可能是我們?nèi)粘９ぷ鲿姷交蛴玫降?。希望你能通過這篇文章學(xué)到更多知識。更多詳情敬請關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道。