Metal Shading Language中获取数组长度异常问题求助

问题根源 #

当你把数组作为参数传递给函数时，MSL会和C/C++一样，将数组隐式转换为指向第一个元素的指针。这时候在函数内部，arr不再是数组类型，而是指针类型，所有依赖数组类型的长度计算都会失效。

为什么你的两种方法都不对 #

1. sizeof(arr)/sizeof(arr[0])：在64位Metal平台上，指针大小是8字节，uint类型是4字节，8/4=2——你计算的是指针大小和单个元素大小的比值，而非数组实际长度，这就是结果为2的原因。
2. *(&arr +1)-arr：这里的arr是指针，&arr是指向指针的指针，&arr+1跳过的是一个指针的内存空间，解引用后和原指针相减结果必然是0，完全和数组长度无关。

可行解决方案 #

方案1：显式传递数组长度

在调用函数时，直接把数组长度作为参数传入——因为在数组定义的函数（testFrag）里，sizeof能正确获取数组的总大小，计算出长度后传递给目标函数：

float4 testSize(uint arr[], size_t length, float2 uv) {
    // 直接使用传入的length
    return float4(fract(uv.x * length), 0, 0, 1);
}

fragment float4 testFrag(VertexOut input[[stage_in]]) {
    float2 uv = input.textureCoordinate;
    uint text[] = {4, 3, 8, 5, 3, 32, 5, 7, 8};
    size_t textLength = sizeof(text)/sizeof(text[0]);
    float4 col = testSize(text, textLength, uv);
    return col;
}

方案2：使用模板函数自动推导数组长度

利用MSL对模板的支持，让编译器在编译期自动推导数组的大小，避免手动传递长度：

template <size_t N>
float4 testSize(uint (&arr)[N], float2 uv) {
    // N就是编译期推导的数组长度
    return float4(fract(uv.x * N), 0, 0, 1);
}

fragment float4 testFrag(VertexOut input[[stage_in]]) {
    float2 uv = input.textureCoordinate;
    uint text[] = {4, 3, 8, 5, 3, 32, 5, 7, 8};
    // 直接传数组，编译器自动推导N=9
    float4 col = testSize(text, uv);
    return col;
}

方案3：使用固定大小数组（适合长度固定的场景）

如果你的数组长度是固定不变的，可以直接定义固定大小的数组，函数参数也指定相同的大小，这样sizeof就能正确计算数组长度：

// 参数指定固定大小的数组
float4 testSize(uint arr[9], float2 uv) {
    size_t size = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]); // 此时sizeof(arr)是9*4=36，计算结果为9
    return float4(fract(uv.x * size), 0, 0, 1);
}

fragment float4 testFrag(VertexOut input[[stage_in]]) {
    float2 uv = input.textureCoordinate;
    uint text[9] = {4, 3, 8, 5, 3, 32, 5, 7, 8}; // 定义固定大小数组
    float4 col = testSize(text, uv);
    return col;
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Nimrod7