着色语言

着色语言以豫言之常法书图形处理器之着色程序：着色之源经编译器之析文、解名、检类（佐以着色内建之声），乃译为 WGSL（网页图算着色语言），亦可译为 MSL（金属着色语言，见着九）或 PTX（统算，见着十）。WebGPU 造着色模块之时，复察其 WGSL（地址之域、一致之析等）。

诸条以“着”编号。译器在 库/编译器核心/编译步骤/着色翻译/，着色内建之声在「着色库」包（库/着色库/），命令之器为「着色器翻译」包（应用/开发工具/着色器翻译/，所成曰 yy着色器），试在「着色库测试」包（库/着色库/测试/）。

着一：文之缀

着二：寻模与构建之合

着色之文（前二缀）之 寻、观、诵，惟求 名。着色器。豫 与 名。着色器。接口。豫。皆不得则报“包内模块不存在：……（着色文件只能导入着色源「名。着色器。豫」与着色内建声明「名。着色器。接口。豫」）”，故着色之源导标准库、操作系统接口或常模皆报误。着色内建之声所须之「整数」「小数」「爻」「有」「元类型」，径取编译器之内建类名 「《《内建类型：…》》」。

余文（高级之代）依次求 名。豫、名。接口。豫、名。应用接口。豫、名。着色器。豫。得着色之源，则得构时由之所生之模（虚径 名。着色生成。豫），其所出者：

• 「着色源」：WGSL 之文；
• 「金属源」：MSL 之文（见着九）；MSL 译败则为一行注明其故，WGSL 照用；
• 「PTX源」：PTX 之文（见着十）；PTX 译败亦为一行注明其故；
• 每入口项一同名之字串常量，其值为入口之函之名（WGSL 与 MSL 同）；又有“入口项名PTX名”之常量，其值为 PTX 中改为 ASCII 之入口名。

如 寻「应用」之「加倍」之书。 之后，「加倍」之「着色源」 为 WGSL 之文，「加倍」之「加倍入口」 为 『加倍』，「加倍」之「加倍入口PTX名」 为 『yy_e5_8a_a0_e5_80_8d』。高级之代导着色内建之声则报误。

所生者成于编译器之中，应用之产惟载所生之字串：

1. 虚模之依赖分析返空列（所生之模无所导），惟备空之文件依赖缓存。
2. 词法之阶召译器。译器于内析着色之源及其所导之着色模（所依先析），不书阶段缓存，故并行编译之诸工不争书一缓存之文。所生豫言之源与旧词法缓存同则不复书，后阶与导之之文仍中其缓存；着色之源或着色内建有改，所生之源随之而变。
3. 阶段之境读虚模之源（如语言服务），取于其词法缓存；缓存之效以词法缓存之改时为源之时。
4. 虚模依其着色之源断所属之包与编译之模。

着三：着色内建

库/着色库/着色内建。着色器。接口。豫 声着色之源可用之名，「着色库」包无所依。着色之源书 寻观「着色库」之「着色内建」之书。，其所在之包须依「着色库」。

标量与定长之度：标量之宽与符之有无，以名义之类别之。「定长长度」即「元类型」，每度为一类：「定长一」「定长二」「定长三」「定长四」「定长八」「定长十六」「定长三十二」「定长六十四」「定长一百二十八」「定长二百五十六」「定长五百一十二」「定长一千零二十四」「定长二千零四十八」「定长四千零九十六」。「定长小数」「定长整数」「定长无符号」各由一度构成标量之类：「浮三二」即「定长小数」于「定长三十二」（f32），「浮十六」即「定长小数」于「定长十六」（f16），「整三二」即「定长整数」于「定长三十二」（i32），「无三二」即「定长无符号」于「定长三十二」（u32）；WGSL 所无之配（如「定长整数」于「定长十六」）译时报误。此皆异类，混用其宽或其符则类型之检报误。布尔用「爻」（bool）。

字面：整、小数之字面，其类为「整数」「小数」，经构造「新浮三二」「新浮十六」「新整三二」「新无三二」而得标量之类：「新无三二」于「二」译为 2u，「新浮三二」于「0.5」译为 0.5f，「新整三二」于「三」译为 3i，「新浮十六」于「1.0」译为 f16(1.0)；实参非字面则译为类之转，如 u32(x)。不经构造之字面（如「读纹素」之层级）译为 WGSL 抽象字面。

向量与矩阵：向量为无名之组之别名，如「二维浮」（vec2<f32>）、「三维无」（vec3<u32>）、「四维整」（vec4<i32>）、「二维半」（vec2<f16>）、「三维爻」（vec3<bool>）；向量 中「零」 即 .x。矩阵「二阶浮」「三阶浮」「四阶浮」为列向量之组，矩阵 中「一」 为第二列。

内建入出之类：于类型之检为向量、标量之别名；书于入口之参、入口之返值或入口所用结构之项，译器依类名加 @builtin。

「片元颜色」即「四维浮」，依位次编号而出。

类之构造：「数组」于 T 为运行之数组 array<T>，「定长数组」于 T 于 L 为 array<T, N>（N 为定长之度 L 之数），「原子」于 T 为 atomic<T>，「纹理二维」于 T 为 texture_2d<T>，「采样器」为 sampler。资源「存储缓冲」「均匀缓冲」「工作组变量」惟用于顶层资源之声；存储缓冲之访问方式为「只读」或「读写」。

资源之绑：「绑定项」即「组类」【「组」乃「整数」也，「号」乃「整数」也，「访问」乃「访问方式」也】；「资源位」即「组类」【「组」乃「整数」也，「号」乃「整数」也】。「绑定」由绑定项得存储缓冲，「均匀绑定」「纹理绑定」「采样器绑定」由资源位得均匀缓冲、二维纹理、采样器，「工作组共享」于「元」得工作组变量。组号、绑号须为整数字面。

入口：「计算入口」「顶点入口」「片元入口」为入口项之类；「计算选项」即「组类」【「工作组大小」乃「整数」也】。「计算入口项」乃承「甲」而化（化「甲」而「有」）而化「计算选项」而「计算入口」也。；顶点、片元之入口项取一函，其入出之类随所指之函。

函：多态之函以 承 声之。下标（读数组、写数组、读共享数组、写共享数组、取元素与原子之操之序）为「无三二」，字面之下标书为「新无三二」于「零」（译为 0u）。

着四：顶层之定之分

译器读析文所得之定列（名未解，存源之名与类之别名），寻名依次察局部之名、此着色之程之顶层之名、着色内建。着色之源之顶层之定，依下规译之：

1. 即 定带项名之组类：译为 struct。结构用为入口之参或返类，则内建入出之类之项加 @builtin(…)，余项依出现之序编 @location(0)、@location(1)……；整类之项用为顶点之出或片元之入，又加 @interpolate(flat)。余 即 之定为类之别名，惟译时展之。
2. 乃 签之类为资源（存储缓冲、均匀缓冲、工作组变量、二维纹理、采样器）：其定须为召「绑定」等，译为 @group(g) @binding(b) var<storage, read_write> 名: T;（只读为 var<storage, read>，均匀缓冲为 var<uniform>，纹理与采样器为 var），工作组变量译为 var<workgroup> 名: T;。
3. 乃 签之类为计算、顶点或片元之入口：其定须为召相应之入口项，所指之函加 @compute @workgroup_size(n)、@vertex 或 @fragment。入口之函之参为内建入出之类则加 @builtin，为结构则不加，余依序编 @location（片元之整类之入加 @interpolate(flat)）；计算入口之参惟可为内建之入或其所成之结构。顶点、片元入口之返类为内建之类则书 -> @builtin(…) T，为结构则书 -> S，余书 -> @location(0) T。
4. 乃 签之类为函（化…而…）：译为 fn，参与返类取于签；类为「有」之参省之，返「有」之函无返类。
5. 余有签之定与无签之定译为 const（其值须为常量之式）。
6. 立、裸式、多态之函（承）与自召之顶层之函皆报误。

所出依源之序，所导之着色之源在前；用 f16 则首加 enable f16;。

着五：函体之译

函体之值为返值。

名原样书为 WGSL 之标识（WGSL 许中文之标识）；遇 WGSL 之关键字、保留字，或首为阿拉伯数字，则冠以 豫_。一函之中局部之名重者，依次缀 _2、_3……。

他种递归（局部递归之函不于尾处自召、顶层之函自召）、闭包与无名之函、以函为值、鉴、字串与模之投影（之）皆报误，报误附其文与顶层之定名。

着六：例

计算之着色：

寻观「着色库」之「着色内建」之书。

「数据」乃「存储缓冲」于（「数组」于「无三二」）也。
「数据」者「绑定」于（「组值」【「组」者「零」也，「号」者「零」也，「访问」者「读写」也】）也。

「加倍」乃化「全局调用号」而「有」也。
「加倍」者会「号」而
  虑「序」者「号」中「零」而
  「写数组」于「数据」于「序」于（「乘」于（「读数组」于「数据」于「序」）于（「新无三二」于「二」））
也。

「加倍入口」乃「计算入口」也。
「加倍入口」者「计算入口项」于「加倍」于（「组值」【「工作组大小」者「四」也】）也。

译为：

@group(0) @binding(0) var<storage, read_write> 数据: array<u32>;

@compute @workgroup_size(4)
fn 加倍(@builtin(global_invocation_id) 号: vec3<u32>) {
  let 序 = 号.x;
  数据[序] = 数据[序] * 2u;
}

他例（顶点与片元、局部尾递归、格、二种「若」、均匀缓冲、纹理、原子、定长数组）及所期之 WGSL，见 库/着色库/测试/样例/。

着七：器与试

• node 豫言操作系统/宿主/节点/宿主.cjs yy着色器.wasm 译 <文件>：译着色之源为 WGSL，书于标准之出，入口之表（入口项、函名、阶）书于标准之误；金属 <文件> 同译为 MSL；统算 <文件> 同译为 PTX（入口之表载 PTX 之入口名）；检查 <文件> 惟析其语法、检其类型；生成 <文件> 书高级之代导之时构建所得之模之豫言源。器于今目录索诸包，为文所属之包启其上下文，故于仓之根行之。
• 库/着色库/测试/着色翻译。测试。豫 于样例之目，每着色之源核所期之 WGSL（名.wgsl）、所期之误辞（名.错误）、所期之 MSL（名.金属）、所期之 PTX（名.统算）或所生之模之源（名.生成）；库/着色库/测试/着色导入-1。豫 为构建之合之金样；库/着色库/测试/金属运行。测试。豫 导样例之着色源，经「金属」之库编所生之 MSL、派发而核其读回之数（无金属则书“跳过”）；库/着色库/测试/统算运行。测试。豫 亦经「统算」之库载所生之 PTX、发射而核之（无统算之器则书“跳过”）。四者皆由全树之试自行之。

着八：所限

• 隐式类参惟由变量或定义之引之实参与所期之类推之：实参为投影、召等复式而无所期之类，则报“函数应用的隐式参数无法完全确定”。此时先以 虑 绑其子式，或以 也 标其类；惟见于返类之类参（如「转换」）以 授以 给之。
• 组之字面，其最右一项为括中之组则被摊平（甲 与（乙 与 丙） 得三元之组），故矩阵之诸列先定为常量或绑为变量。
• WGSL 常量之求不许非数与无穷：bitcast 一常量之位型而得非数或无穷，建模即报误。须用非数或无穷者，借运行之值依位合成之（如 库/张量内核/公用。着色器。豫 之「成非数」「成正无穷」）。
• 定长之度惟识着色内建所列之名；欲用他度，须先补于着色内建与译器（定长长度值）。
• 定长数组惟于工作组变量可逐元书之；局部之变与缓冲中之定长数组逐元书之，待办事项。
• 点积、长度、距离返浮三二；整向量之点积、按模取名（之）、诸着色模块间重名之察，皆待办事项。

着九：金属之的（MSL）

着色之源亦可译为 MSL（金属着色语言），以供金属运行之时编之（如经诺节之 node:ffi 召 newLibraryWithSource）。金属之的惟支计算之入口；顶点、片元之入口书一行注而略之（待办事项）。类型之检与着四、着五之规，二的共之；下惟列 MSL 之异书。

• 首书 #include <metal_stdlib> 与 using namespace metal;，次结构、常量、函依源之序；资源不另书。
• 类：f32、f16、i32、u32、bool 书为 float、half、int、uint、bool；向量书为 float4 等，矩阵书为 float4x4（列×行）；原子书为 atomic_uint、atomic_int；定长数组书为 array<T, N>；二维纹理书为 texture2d<float>，采样器书为 sampler。结构之项书为 T 名;，不带属。
• 资源：MSL 无模之资源，资源皆为函之参。存储缓冲之运行数组书为 device T*（只读为 const device T*），余存储缓冲书为 device T&，均匀缓冲书为 constant T&，纹理、采样器照书其类，工作组变量书为 threadgroup T&。常函以其直用或经召所用之资源依次附于原参之后，召处依次传之。
• 计算之入口书为 kernel void，前加 [[max_total_threads_per_threadgroup(N)]]（N 为工作组之大；宿主派发，每组之线宜取 N，可由计算管线之 maxTotalThreadsPerThreadgroup 读之）。其参依次为内建之入与所用之资源；内建之入所成之结构依项展为名“参名_项名”之参，函体之首复拼为结构。内建之入之属：全局调用号 [[thread_position_in_grid]]，局部调用号 [[thread_position_in_threadgroup]]，局部调用序 [[thread_index_in_threadgroup]]，工作组号 [[threadgroup_position_in_grid]]，工作组数 [[threadgroups_per_grid]]。工作组变量于函体之首声为 threadgroup T 名;，不为参。
• 绑之序：存储缓冲与均匀缓冲加 [[buffer(n)]]，纹理加 [[texture(n)]]，采样器加 [[sampler(n)]]，n＝组号×16＋绑号（三类各有其序之域）。宿主依此序置其缓冲，如组 0 号 2 置于序 2，组 1 号 0 置于序 16。金属一函至多三十一缓冲，故组号惟可用 0 与 1（未察，待办事项）。
• 句：let 书为 const auto 名 = 值;，var 名: T = 值; 书为 T 名 = 值;，loop 书为 while (true)，_ = 值; 书为 (void)(值);，select(乙, 甲, 条件) 书为 (条件 ? 甲 : 乙)，结构之造书为 S{…}，顶层之常量书为 constant T 名 = 值;。
• 字面：小数之字面加 f；「新浮十六」于「1.0」书为 1.0h，「新整三二」于「三」书为 int(3)，「新无三二」于「二」仍书 2u。
• 内建之函：多与 WGSL 同名；逆平方根为 rsqrt，四舍五入为 rint（舍入于偶，同 WGSL 之 round），浮之取余为 fmod，位转换为 as_type<T>(x)；半精之解包、打包为 float2(as_type<half2>(x))、as_type<uint>(half2(v))；工作组屏障为 threadgroup_barrier(mem_flags::mem_threadgroup)，存储屏障为 threadgroup_barrier(mem_flags::mem_device)，舍弃为 discard_fragment()；原子之操为 atomic_fetch_add_explicit(&a[i], v, memory_order_relaxed)、atomic_fetch_max_explicit、atomic_fetch_min_explicit、atomic_load_explicit、atomic_store_explicit；采样纹理、读纹素、纹理尺寸书为纹理对象之 sample、read、get_width() 与 get_height()。抽象之字面与具体之值共算，则先化为其类（如 max(x, uint(1))）。
• 名同 WGSL 之的（中文之标识照书）；二的共一保留字之表，故入口之函于二的同名。

所限（待办事项）：顶点与片元之入口；「数组长度」（MSL 无运行数组之长，须宿主另传）；结构与缓冲之存布与 WGSL 不尽同（如 float3 占十六字节）；函名与金属内建之函同者未改。

着十：统算之的（PTX）

着色之源亦可译为 PTX（英伟达统算之虚指令之集），由 库/统算 付驱动即时编之（「载入统算模块」），不经 C++ 与 NVRTC。统算之的惟支计算之入口；顶点、片元之入口书一行注而略之（待办事项）。类型之检与着四、着五之规，诸的共之；下惟列 PTX 之书。

• 首书 .version 8.0、.target sm_80、.address_size 64：算力八点零以上（安培以降）之卡皆可即时编之，于 RTX 5090 驱动编为 sm_120a。所出惟含 ASCII 之字（ptxas 遇非 ASCII 之字即报误，注中亦然）。
• 名：中文之名定而改为 ASCII。名之 UTF-8 字节中，ASCII 之字母与数原样存之，余每字节（兼下划线）书为下划线加二位十六进制，前冠以前缀。入口之 PTX 名由其于 WGSL 之函名改之、冠 yy，如『加倍』得 yy_e5_8a_a0_e5_80_8d；工作组变量冠 ys；寄存器惟用编号（%p 谓词、%h 十六位、%r 三十二位、%rd 六十四位）。所生之模为每入口项另出“入口项名PTX名”之常量（着二）。
• 入口：每计算入口书一 .visible .entry，以 .reqntid N, 1, 1 定每块之线为工作组之大 N，宿主发射之时块之维须恰为 (N, 1, 1)，网格之维即所派工作组之数。内建之入由特寄存器算之：全局调用号 = %ctaid × %ntid + %tid（逐维），局部调用号 = %tid，局部调用序 = tid.x + ntid.x × (tid.y + ntid.y × tid.z)，工作组号 = %ctaid，工作组数 = %nctaid；内建之入所成之结构依项各算之。
• 参：入口（直或经召）所用之存储缓冲与均匀缓冲，依（组号，绑号）升序，各为一 .param .u64 之器之指，名曰 p_g组号_b绑号；均匀缓冲亦以器之指传之，宿主先书其容于一小块显存。无标量之参。入口之首以 ld.param.u64 取其参，复以 cvta.to.global.u64 化为全局之址。宿主经 库/统算 发射，参列依次为诸缓之「统算显存参」。
• 工作组变量于入口体中声为 .shared .align A .b8 名[字数]，以 ld.shared、st.shared 读写之；工作组屏障与存储屏障皆译为 bar.sync 0。
• 存之布依 WGSL 存储缓冲之规：f16 齐二，余标量齐四；二维向量之齐倍其元，三维、四维四之；矩阵依列向量；结构取项齐之最大；数组之步为元之大进至其齐。均匀缓冲亦依此布（WGSL 均匀缓冲另须齐于十六字，待办事项）。布尔惟于共享之存依四字存之。
• 值：每值依其分置于寄存器（向量依分，矩阵依列，结构依项之序）；格为一组可重书之寄存器，「读格」则抄之。立即之数径书于令中（f32 带小数之点）；半精之立即之数先依 f32 搬入寄存器而后转之（PTX 不收 f16 之立即之数）。
• 控之流：「若」译为条件之跳与标，于值处二支搬其值入同一组果之寄存器；局部尾递归展为带标之环，尾自召先算新实参入临时之寄存器，复搬入参之寄存器，乃跳回环首；用户之函与顶层之常量于用处内联，不另书 .func。
• 算：算术、位之算、移位、比（浮之不等用无序之比 neu）与逻辑之算，逐分译为 PTX 之令；f32 之除用 div.rn，浮之取余为 x − trunc(x/y)·y。数学之函用 PTX 之令：sqrt.rn、rsqrt.approx、ex2.approx、lg2.approx、sin.approx、cos.approx、tanh.approx，指数与对数换其底，幂为 ex2(y·lg2 x)，取整用 cvt.rmi、cvt.rpi、cvt.rni、cvt.rzi，饱和用 cvt.sat；半精之除与数学之函以 f32 算之。原子加、最大、最小用 atom.global，原子读、原子存用 ld.relaxed.gpu、st.relaxed.gpu。位转换于三十二位之类之间不易其位，二维半精与 u32 之间以 mov.b32 包之或析之。

所限（待办事项）：顶点与片元之入口；纹理与采样器；「数组长度」（须宿主另传）；反三角之函（反正弦、反余弦、反正切、反正切二）与半精之平滑阶跃；越界之访不察。