Unity Shader 中的 if 分支：真相与最佳实践

1. if 分支的本质

• GPU 在执行像素着色时，会把多个像素线程打包成一个批次并行执行（PC 端常叫 warp，移动端常叫 wavefront 或者“执行束”）。

• 一个批次内的所有线程必须执行相同的指令。
  如果 if 条件在同一个批次里不一致，就会产生 分支发散（divergence），导致 GPU 分别执行两个分支并合并结果 → 性能下降。

2. 什么时候 if 很便宜

• 条件是 uniform（运行时常量）
  来自材质属性、C# SetFloat、MaterialPropertyBlock 等，每个物体绘制时该值一致。

• 批次内像素的条件一致
  即使不是 uniform，只要这个批次里的像素条件值相同，就不会发散。

• 分支内是重逻辑
  如果条件大部分为 false，可以避免大量无用计算，if 反而更省性能。

• 移动端也一样
  Mali、Adreno、PowerVR 等移动 GPU 也是 SIMD/SIMT 架构，原理一致。

3. 什么时候 if 会变慢

• 条件来自 per-pixel 数据（如贴图、屏幕空间计算结果），warp 内的像素条件可能不同。

• 分支两边都很轻，发散造成的执行两遍比直接算两边再 lerp 还慢。

• 分支嵌套复杂，引发额外的寄存器压力和指令调度开销。

4. 常见的三种条件来源

5. 优化策略

1. 条件尽量 uniform 化
   能在 CPU 端提前判断的逻辑，不要放到每像素去判断。

2. 效果分材质
   需要开启的效果直接用不同材质，而不是一个材质里用贴图 mask 去分支。

3. 重逻辑用 if，轻逻辑用 lerp

   • 重逻辑：避免不必要计算，用分支跳过。

   • 轻逻辑：直接两边算再 lerp，免得发散。

4. 分支层级浅化
   避免深层 if 嵌套带来的寄存器和调度开销。

6. 误区与澄清

• ❌ 误区 1：「GPU if 分支很耗性能，要避免」
  ✔ 真相：耗性能的是 分支发散，不是 if 本身。条件一致时 if 很便宜。

• ❌ 误区 2：「材质面板的属性不是常量」
  ✔ 真相：对 GPU 一个 draw call 来说，它就是 uniform 常量。

• ❌ 误区 3：「PC 和移动端差别很大」
  ✔ 真相：SIMD/SIMT 分支执行原理一致，区别在硬件规模和调度策略。

7. 简短结论

如果条件在一个 warp 内一致，if 分支几乎没有额外开销，反而能节省重逻辑计算；
如果条件在 warp 内不一致，就会引发分支发散，性能下降，轻逻辑建议用 lerp 替代。