一. Pass中的CG编译指令

在Unity Shader 中，ShaderLab语言只是起到阻止代码结构作用，而真正实现渲染效果的部分是用CG语言编写的。

1.1.编译指令

CG程序片段通过指令嵌入在Pass中，夹在指令CGPROGRAM和ENDCG之间，通常结构如下：

Pass
{
  // ...设置渲染状态...
  CGPROGAM
  //编译指令
  #pragma vertex vert
  # pragma fragment frag
  
  //CG代码
  ENDCG
}

在CG程序片段之前，通常需要先使用 #pragma声明编译指令，下面是总结出来的表格：

1.2. 着色器函数（本篇不扩展语义和结构体内容。）

下面是一个最简单的Shader代码片：

Shader "Custom/Simplest Shader"
{
  SubShader
  {
    Pass
    {
      // ...设置渲染状态...
      CGPROGAM
      //编译指令
      #pragma vertex vert //定义顶点着色器的名称
      # pragma fragment frag //定义片段着色器的名称
      //通常情况下，为了代码的可读性和易用性考虑，一般都会使用vert和frag来命名。
      
      //CG代码
      void vert (in float4 vertex : POSITION,
          out float4 position : SV_POSITION)
      {
        position = UnityObjectToClipPos(vertex);
      }
      void frag (in float4 vertex : SV_POSITION,
          out fixed4 color : SV_TARGET)
      {
        color = fixed4(1,0,0,1);
      }
      ENDCG
    }
  }
}

这是一个顶点-片段着色器（Simple Shader）。在这个Shader中只包含一Subshader中只包含一个Pass，最核心的CG程序嵌套在CGPROGAM和ENDCG之间。

在这个代码块主要是通过 顶点函数和片段函数来实现的。

1.2.A.无返回值函数

函数一般有无返回值和返回值，其中无返回值就是函数不会返回任何变量，而是通过out关键词将变量输出，上述Simple Shader中的顶点函数和片段函数使用的就是无返回值的函数，

无返回值函数的语法结构如下：

  void name (in 参数 ， out 参数)
  {
    //函数体
  }

关键词解释：

1）.void: 表示返回空值。

2）.name：定义函数的名称，后续可以通过这个名称调用函数。

3）.in：输入参数，语法：in + 数据类型 + 名称，一个函数可以有多个输入，关键词in可以省略。

4）.out ： 输出参数，语法为：out + 数据类型 + 名称，一个函数可以有多个输出。

v顶点函数）：来看下面这段：

      void vert (in float4 vertex : POSITION, out float4 position : SV_POSITION)
      {
        position = UnityObjectToClipPos(vertex);
      }

顶点着色器输入一个float4类型的数据，名称为vertex，经过Unity内置空间变换函数UnityObjectToClipPos把模型空间坐标转换到裁切空间坐标，然后输出为float4类型的position。

frag）：来看下面这段：

      void frag (in float4 vertex : SV_POSITION, out fixed4 color : SV_TARGET)
      {
        color = fixed4(1,0,0,1);
      }

顶点函数输出的顶点坐标输入到片段函数之后，最终输出float4类型的数据，名称为color。在函数内color变量被赋予值为(1,0,0,1)，红色。最终效果现实为红色。

1.2.B.有返回值的函数

有返回值的函数不在使用out关键词输出参数，而是会在最后通过return关键词返回一个变量，语法结构是这样的：

      type name (in 参数)
      {
        //函数体
        return 返回值；
      }

标准化向量：标准化向量指的是那些长度为1的向量，标准化向量也被称为归一化的向量或者单位向量。

下面是把Simplest Shader 中无返回值的函数改写为有返回值的函数，改写后的代码如下：

Shader "Custom/Simplest Shader"
{
  SubShader
  {
    Pass
    {
      CGPROGAM
      #pragma vertex vert //定义顶点着色器的名称
      # pragma fragment frag //定义片段着色器的名称
      //CG代码
      float4 vert (in float4 vertex : POSITION) : SV_POSITION
      {
        //返回裁切空间顶点坐标
        return UnituObjectToClipPos(vertex);
      }
      fixed4 frag (in float4 vertex : SV_POSITION) : SV_TARGET)
      {
        //返回颜色值
        return fixed4(1,0,0,1);
      }
      ENDCG
    }
  }
}

改写完后的两个Shader最终现实的效果是一样的。

1.2.C.结束

不论有没有返回值，在输入和输出的参数后面都会有一个冒号 ： ，然后跟一个全是大写的关键词，这些关键词就是语义。这里解释一下，这些是CG/HLSL提供的语义，它们是用来传递数据信息的。SV的含义是系统数值（system-value），其中POSITION和SV_POSITION的区别在于应用的平台不一样，例如在索尼PS4上必须使用SV_POSITION来修饰顶点着色器的输出，否则无法正常运行。同时也欢迎读者来补充。

关于语义部分，我会放在下一篇。