由于现在的引擎都比较完善，开发者无需关心引擎底层的技术，只负责写逻辑即可，比如Unity引擎和UE4引擎，它们的出现确实为开发者提供了便利，但是对开发者来说，笔者认为并不是好事情，它导致了大部分开发者只能做些没有任何科技含量的东西，请允许我这么说，因为我们只是在如何用好引擎方面大动脑筋，更要命的是我们使用的引擎都是国外开发的，人家是做底层的技术，换句话说，核心技术掌握在人家手里，作为程序员来说应该感到悲哀。因为现阶段我也在写自己的3D引擎，所以就花了一些时间研究了引擎底层的技术分享给大家，过程是艰苦的，但是我们还是应该坚持自己的追求。现将学习到的技术分享给读者，进而解开Shader在引擎底层的处理方式。这样读者在使用成熟引擎编写Shader脚本时，至少知道它们底层是如何处理的，中国的引擎技术振兴就靠大家了，下面我们进入主题。
我们编写Shader渲染模型材质和后处理渲染，只需要把编写好的Shader放到引擎指定的目录下面就可以了，后面的处理就教给引擎底层了。引擎底层它是如何处理的呢？先看看 引擎实时渲染架构图：
我们本篇博客主要介绍Shader在引擎中的加载，编译，申请缓冲区，利用DX提供的接口实现我们的功能。
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Shader脚本加载
首先我们要知道Shader的格式以及文件存放路径，就是我们常说的Shader脚本加载，在引擎中可以通过遍历文件夹中的文件即可获取到Shader文件，加载Shader脚本代码跟加载文件的处理方式类似，下面直接把实现函数给读者展示一下：
上面代码，我们将Shader脚本全部加载进来，Shader的加载可以通过遍历文件夹获取到。 -
Shader编译
下面看一下Shader的编译，在引擎中我们使用了Shader缓冲技术，就是说如果Shader已经被加载了，再使用时直接从缓存中加载即可，否则就重新创建，代码如下所示：
const std::string cacheFileName = DirectoryUtil::GetFileNameWithoutExtension(sourceFilePath) + ".hlsl.bin";
const std::string cacheFilePath = s_shaderCacheDirectory + "\\" + cacheFileName;
const bool bUseCachedShaders = DirectoryUtil::FileExists(cacheFilePath) && !IsCacheDirty(sourceFilePath, cacheFilePath);
if (bUseCachedShaders)
{
blobs.of[type] = CompileFromCachedBinary(cacheFilePath);
}
else
{
blobs.of[type] = CompileFromSource(sourceFilePath, type);
CacheShaderBinary(cacheFilePath, blobs.of[type]);
}
CreateShader(pDevice, type, blobs.of[type]->GetBufferPointer(), blobs.of[type]->GetBufferSize());
在上述代码中首先看一下缓存中是否存在，存在就直接编译，否则如果不存在就重新加载编译，然后创建Shader，注意这里只是把Shader进行了编译，先看看Shader是否有错误，使用过Unity引擎中Shader的开发者应该遇到过Shader书写错误，会报错的情况，这就是先被引擎编译的结果，它还没被应用到材质上或后处理上。我们先看看看从缓存中编译函数的实现。
在函数中，我们返回的参数选择了ID3D10Blob，它表示什么含义呢？查看微软提供的文档：
它可以存储顶点，材质信息，在函数中调用了函数D3DCreateBlob，该函数用于创建一个缓存Buffer。其他相信大家都能看得明白就不一一解释了。
再看上述函数中的另一个函数接口：CompileFromSource，这函数实现也比较简单：
再看看CreateShader函数的实现，我们把Shader编译后，要把Shader中顶点，片段，几何分离一下，至少让GPU知道如何执行。实现代码如下所示：
调用的也是DX提供的接口，讲到这里还没有完结，我们加载Shader的目的是让它帮我们渲染，我们要获取到已经编译好的Shader，DX为我们提供了一个反射接口：ID3D11ShaderReflection，用于访问Shader信息。为此我们定义了一个联合体，如下所示：
另外还需要一个函数帮我们处理，D3D11Reflect 获取指向反射接口的指针。对应的代码如下所示：
这样我们就建立了与Shader的关系，换句话说我们就可以访问编译的信息了，但是这个还没有结束，我们现在还不知道加载的信息都是啥？需要对Shader已经编译的信息进行分析处理。
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设置缓存区
我们编写的Shader会定义一些变量，纹理，数据或者定义常量等等，这些我们需要在引擎中对它们进行处理，这样你才可以通过可视化界面把纹理和数据以及矩阵传递进去。下面我们看看引擎怎么对它们进行处理的。 我们要将变量放到缓冲区中，这个缓存区是CPU和GPU共同拥有的，我们要为Shader中的需要存放的信息申请缓冲区，我们的实现函数如下所示：
最后一步要创建CPU和GPU缓冲区，CPU是为了存储要传送给GPU的数据，而GPU自身也有显存的，用于存放Shader定义的变量。 下面先创建CPU开辟内存代码如下所示：
就是把我们定义的变量放到对应的缓冲区中，下面再看看GPU的缓冲区，代码如下所示：
在这里大家可能有个疑问，在Unity中的DrawCall讲解时，CPU会开辟一块内存，用于连通CPU与GPU，那我们这个为什么开辟两块内存？二者并不矛盾，我们在CPU中大家可以看一下我们遍历时使用的for循环，二者时一致的，都是从同一块内存中共享数据。可以参考网上的代码，地址如下所示：
http://gamedev.stackexchange.com/a/62395/39920 -
总结
我们对于Shader的处理，首先是将它们加载到内存中，然后编译Shader，对Shader中的信息进行分类，找到顶点着色器，片段着色器和几何着色器，还有把Shader脚本定义的数据开辟一块内存存放。Shader在引擎中的处理就介绍完了，后面的渲染就比较顺利了，后面继续引擎底层分析。