在着色器中除以0会发生什么？

Question

已知分支在OpenGL ES着色器中的计算成本特别高。在这样的着色器中，我在除以之前检查值是否为null，例如：

if(value == 0.0)
    other_value = 0.0;
else
    other_value = 1.0 / value;

为了加快速度，我想通过直接做法来避免if：

other_value = 1.0 / value;

我想知道如果value碰巧等于0会发生什么，这在我的治疗中有点罕见，这就是为什么测试它并不容易。着色器是否会崩溃？应用程序崩溃了吗？

Answer 1

确实未定义。

在iPad模拟器上，将红色分量除以0.0得0（所有红色都从此图片中消失）。

在iPad硬件上，将r分量除以0.0会使其饱和为全​​红色（即+无限制钳位）。

所以不，你根本不能依赖未定义的行为来产生一致的结果，但除了0 in和of之外没什么不好的。

在我的着色器中，我将rgb值除以alpha。碰巧的是，如果alpha值为0，则无论如何都不会出现像素，所以我不会出现任何一个分区的问题（给0或+ inf）。

Answer 2

这样的分支通常不贵。它们通常使用预测来实现。也就是说，GPU计算两个分支但仅实际存储预测条件为真的指令的结果。因此，不使用跳转指令。这是汇编代码的样子：

cmp_eq p0, r0, 0.0   // predicate = (value == 0.0)
(p0) mov r1, 0.0     // other_value = 0.0, if predicate true
(!p0) rcp r1, r0     // other_value = 1.0 / value, if predicate false

请注意，在这种情况下，实际上不必预测第二条指令。无论如何，正如其他人所指出的，当分母为零时，除法的结果（倒数）是不确定的。但正如你所看到的那样，你应该能够以几个便宜的指令为代价获得明确定义的行为（划分通常很慢）。据我所知，所有支持真实分支（跳转指令）的GPU也支持预测。着色器编译器将评估是使用预测还是跳转，并且通常会做正确的事情。

当然，如果你真的不关心除零的结果，那么你可以节省任何和所有预测成本。

Answer 3

如果您想限制自己使用iPhone，为什么不尝试看看会发生什么？但是，无法保证将来运行iPhone应用程序的硬件会发生什么。它可能会崩溃。它无能为力。它可以显示奇怪的像素。它可以叫你婆婆。 （因为它是未定义的行为。）

Answer 4

我从来没有见过这样的着色器。它很可能会导致垃圾值（如nan）并搞乱您对结果执行的任何其他计算。除此之外我不会担心它（并且绝对不会添加分支代码来防止它）。

Answer 5

而不是

float invert_value(in float value)
{
if(value == 0.0)
    return 0.0;
else
    return 1.0 / value;
}

你可以写

float invert_value_ifless(in float value)
{
float sign_value = sign(value);
float sign_value_squared = sign_value*sign_value;
return sign_value_squared / ( value + sign_value_squared - 1.0);
}

这将完全返回您想要的内容

1. no ifs
2. 没有划分0

我不确定这在预测的近期硬件上是否真的更快。

Answer 6

在旧的图形硬件上，除零会产生浮点无穷大的值，这实际上是正确的答案。然而，这可能不是你想要的，因为你可能只是将无穷大（或从它衍生的东西）存储在帧缓冲区中，这可能是像RGBA8这样的格式，无法区分无穷大和0或者1。

在较新的桌面硬件上，有可能有一个浮点帧缓冲区，在这种情况下无限是一个有效的东西存储在那里 - 但仍然不太可能是你想要的，除非你的浮点功夫相当先进。