Cg语言概述

Cg（C for Graphcis）语言，是NVIDIA 与Microsoft 合作研发，旨在为开发
人员提供一套方便、跨平台（良好的兼容性），控制可编程图形硬件的高级语言。
Cg 语言的语法结构与C 语言非常类似，使用Cg 编写的着色程序默认的文件后
缀是*. Cg。

开启cg之旅

在NVIDIA 的http://developer.nvidia.com/object/cg_toolkit.html 网页上下载Cg
Toolkit ，截止到2009 年10 月，Cg 语言的版本为2.2。下载之后直接安装即可。
在安装目录的bin 目录下一个可执行程序：cgc.exe。这是NVIDIA 提供的Cg 程
序编译器。
Cg 语言规范是公开和开放的，并且 NVIDIA 开放了Cg 编译器技术的源代
码，使用无限制的、免费的许可证。
目前还没有一个主流的专门为编写着色程序而开发的IDE，很多人都是直接
在文本中写好程序后，然后将文件后缀改为.cg。在网上有一个名为NShader
（http://nshader.codeplex.com/）的Visual Studio2008 插件，安装之后可以支持编
写着色程序

cg特性

Cg 同时被OpenGL 与Direct3D 两种编程API 所支持。这一点不但对开发人
员而言非常方便，而且也赋予了Cg 程序良好的跨平台性。一个正确编写的Cg
应用程序可以不做任何修改的同时工作在OpenGL 和Direct3D 之上。

cg编译

cg编译原理

计算机只能理解和执行由0、1 序列（电压序列）构成的机器语言，所以汇
编语言和高级语言程序都需要进行翻译才能被计算机所理解，担负这一任务的程
序称为语言处理程序，通常也被称为编译程序。例如C 或者C++ 编写的程序，
需要首先编译成可执行文件（.exe 文件），然后才能在GPU 上运行，且一旦编译
后，除非改变程序代码，否则不需要重新编译，这种方式称为静态编译（static
coompilation）。静态编译最重要的特征是：一旦编译为可执行文件，在可执行文
件运行期间不再需要源码信息。而动态编译（dynamic compilation）与之相反，
编译程序和源码都要参与到程序的运行过程中。

Cg 语言通常采用动态编译的方式，即，在宿主程序运行时利用Cg 运行库( Cg
Runtime library)动态编译Cg 代码，使用动态编译的方式，可以将Cg 程序当作一
个脚本，随时修改随时运行，节省大量的时间，在OGRE 图形引擎中就是采用
这样的方法。Cg 语言同样支持静态编译方式，即，Cg 源码编译成汇编代码后，这部分目标代码被链接到宿主程序最后的可执行程序中。使用静态编译的好处是只要发布可执行文件即可，源码不会被公开。

Cg 编译器首先将Cg 程序翻译成可被图形API（OpenGL 和Direct3D）所接
受的形式，然后应用程序使用适当的OpenGL 和Direct3D 命令将翻译后的Cg 程
序传递给图形处理器，OpenGL 和Direct3D 驱动程序最后把它翻译成图形处理器
所需要的硬件可执行格式。NVIDIA 提供的Cg 编译器为cgc.exe。

Cg 程序的编译不但依赖于宿主程序所使用的三维编程接口，而且依赖于图
形硬件环境，因为图形硬件自身的限制，不一定支持某种Cg 语句，例如，如果
你所使用的GPU 并不支持循环控制指令，那么在Cg 程序中编写的循环控制语
句将无法通过编译。被特定的图形硬件环境或AIP 所支持的Cg 语言子集，被称
为Cg Profiles。需要注意的是： profile 分为顶点程序的profile 和片段程序的
profile，这是因为顶点着色器和片段着色器原本就不是工作在同一个硬件。

Cg Profiles 是Cg 语言的重要组成部分，在使用Cg 语言编写着色程序时，
首先要考虑的一点就是“当前的图形硬件环境支持那个Cg Profile”，这直接关系
到您所编写的着色程序是否可以在当前的图形硬件上运行。

基于GPU 编程，最令人崩溃的一点是：无法跟踪调试着色程序！这一点目
前还没有解决方案出现。对于一个着色程序，语法错误可以通过编译器发现，而
代码逻辑错误只能是人为查找。常会遇到这种情况，一段代码编译通过，但是运
行结果不在预期之中，如果是C++\JAVA 程序就可以进行跟踪调试，但是着色程
序不能被调试，只能一行代码一行代码的进行逻辑分析。
所以，编译着色程序要非常注意逻辑的严密性，和代码的组织结构，这是为
了更加容易的暴露错误和维护代码。一个良好的习惯是加入注释语句。

cg profiles

Profile 在英文中的意思是“侧面、轮廓”，一个Cg profile 定义了一个“被特定图
形硬件或API 所支持的Cg 语言子集”，从前面的分析我们可以知道，任意一种
shader language 都是基于可编程图形硬件的（寄存器、指令集等），这也就意味
着:不同的图形硬件对应着不同的功能子集。Profile 按照功能可以划分为顶点
Profile 和片断Profile，而顶点profile 和片段profile 又基于OpenGL 和DirectX 的
不同版本或扩展，划分为各种版本。从某种意义上而言，OpenGL 和DirectX 的
发展历程成就了Cg 语言。