3. Değişkenler ve İfadeler

---

§7 Variable and Value Declarations

WGSL'de veri iki temel yolla tanımlanır:

• Value declarations (const, override, let): Değeri sabitlenen veya bir kez atanan, değiştirilemeyen (immutable) bildirimler.
• Variable declarations (var): Bellekte yer tutan, değeri değiştirilebilen (mutable) bildirimler.

Her bildirim bir ad (identifier), isteğe bağlı bir tip belirtici (type specifier) ve isteğe bağlı bir başlatıcı (initializer) ifadesinden oluşur.

7.1 Variables vs Values

Temel kural: Bir value declaration'ın adı kullanıldığında doğrudan değer elde edilir. Bir variable'ın adı kullanıldığında ise o değişkene ait bir referans (memory view) elde edilir; değer elde etmek için load rule uygulanır.

7.2 Value Declarations

7.2.1 const Declarations

const bildirimi, shader-creation zamanında (derleme zamanı) sabitlenen bir değer tanımlar.

Kurallar:

• Her zaman bir başlatıcı gerektirir.
• Başlatıcı bir const-expression olmalıdır.
• Module scope veya function scope'ta bildirilebilir.
• Effective-value-type concrete veya abstract olabilir.
• Tip belirtilmezse, başlatıcının tipi aynen korunur (abstract kalabilir).
• Tip belirtilirse, başlatıcı o tipe dönüştürülür.

const PI: f32 = 3.14159265;       // Concrete tip: f32
const WORKGROUP_SIZE = 256u;       // Concrete tip: u32 (suffix sayesinde)
const HALF = 0.5;                  // Abstract tip: AbstractFloat
const COUNT = 42;                  // Abstract tip: AbstractInt

Abstract tiplerin avantajı: const bildirimleri abstract kalabildiğinden, kullanıldıkları bağlamda en uygun somut tipe otomatik dönüştürülürler. Bu, daha esnek ve taşınabilir kod yazmaya olanak tanır.

7.2.2 override Declarations

override bildirimi, pipeline-creation zamanında sabitlenen ve API aracılığıyla değiştirilebilen sabitler tanımlar.

Kurallar:

• Yalnızca module scope'ta bildirilebilir.
• Başlatıcı isteğe bağlıdır (API ile değer sağlanabilir).
• Effective-value-type concrete scalar olmalıdır (i32, u32, f32, f16, bool).
• @id(n) attribute'u ile API'den erişim için benzersiz bir kimlik atanabilir.

@id(0) override block_size: u32 = 64;       // Pipeline'da override edilebilir
@id(1) override use_hdr: bool = false;       // Boolean override
override intensity: f32 = 1.0;               // @id olmadan da kullanılabilir
override scale = 2.0;                        // Tip f32'ye dönüştürülür

API etkileşimi: Pipeline oluşturulurken @id ile belirtilen sabitlerin değerleri API aracılığıyla değiştirilebilir. Eğer API bir değer sağlamaz ve başlatıcı da yoksa, pipeline-creation error oluşur.

7.2.3 let Declarations

let bildirimi, çalışma zamanında (runtime) değeri belirlenen ancak bir kez atandıktan sonra değiştirilemeyen değerler tanımlar.

Kurallar:

• Yalnızca function scope'ta bildirilebilir.
• Başlatıcı zorunludur.
• Effective-value-type concrete constructible veya pointer tipinde olmalıdır.
• Abstract tipler otomatik olarak concrete'e dönüştürülür (overload resolution ile).
• Her kontrol akışı bildirimi geçtiğinde başlatıcı yeniden değerlendirilir.

let idx = global_invocation_id.x;             // u32 (runtime değer)
let doubled = idx * 2u;                       // Runtime hesaplama
let p: ptr<function, f32> = &some_var;        // Pointer tipi de kabul edilir
let minint = -2147483648;                     // AbstractInt → i32'ye dönüştürülür

const vs let farkı:

• const: Derleme zamanında değer belirlenir, abstract kalabilir, her yerde kullanılabilir.
• let: Çalışma zamanında değer belirlenir, her zaman concrete'tir, sadece fonksiyon içinde geçerlidir.

7.3 var Declarations

var bildirimi, bellekte yer tutan ve değeri değiştirilebilen (mutable) bir değişken tanımlar.

Sözdizimi:

var<address_space, access_mode> name: type = initializer;

Kurallar:

• Store type bir concrete constructible veya fixed-footprint tip olmalıdır (adres uzayına bağlı).
• Module scope'ta: private, workgroup, uniform, storage, handle adres uzayları kullanılabilir.
• Function scope'ta: Varsayılan adres uzayı function'dır.

// Function scope (varsayılan: function address space)
var count: u32;                              // Başlatıcı yok → zero value
var delta: i32;                              // Zero value: 0
var sum: f32 = 0.0;                          // Başlatıcı ile
var pi = 3.14159;                            // Tip çıkarımı: f32

// Module scope
var<private> counter: u32 = 0u;              // Private address space
var<workgroup> shared_data: array<f32, 256>; // Workgroup address space

// Resource bindings (module scope, API ile bağlanır)
@group(0) @binding(0)
var<uniform> params: Params;                 // Uniform buffer (read-only)

@group(0) @binding(1)
var<storage, read_write> data: array<f32>;   // Storage buffer (read/write)

@group(0) @binding(2)
var<storage, read> input: array<vec2<f32>>;  // Storage buffer (read-only)

@group(0) @binding(3)
var my_texture: texture_2d<f32>;             // Handle address space (texture)

@group(0) @binding(4)
var my_sampler: sampler;                     // Handle address space (sampler)

Adres Uzayları ve Erişim Modları

Başlangıç Değerleri (Default Initial Values)

Başlatıcı belirtilmezse değişkenler zero value ile başlatılır:

• function adres uzayı: Başlatıcı yoksa zero value; varsa çalışma zamanında değerlendirilir.
• private adres uzayı: Başlatıcı yoksa zero value; varsa override-expression olmalı, pipeline-creation zamanında değerlendirilir.
• workgroup adres uzayı: Her zaman zero value. Başlatıcı kullanılamaz. Constructible olmayan tipler (ör. atomic) için özyinelemeli kurallar uygulanır.
• Diğer adres uzayları: (uniform, storage, handle) kaynak bağlamaları (bindings) ile belirlenir.

var i: i32;                 // Başlangıç değeri: 0
loop {
  var twice: i32 = 2 * i;   // Her iterasyonda yeniden değerlendirilir
  i++;
  if i == 5 { break; }
}
// i: 0,1,2,3,4,5 — twice: 0,2,4,6,8

7.4 Variable and Value Declaration Grammar Summary

variable_or_value_statement :
  | variable_decl
  | variable_decl '=' expression
  | 'let' optionally_typed_ident '=' expression
  | 'const' optionally_typed_ident '=' expression

variable_decl :
  | 'var' _disambiguate_template template_list? optionally_typed_ident

optionally_typed_ident :
  | ident ( ':' type_specifier )?

global_variable_decl :
  | attribute* variable_decl ( '=' expression )?

global_value_decl :
  | 'const' optionally_typed_ident '=' expression
  | attribute* 'override' optionally_typed_ident ( '=' expression )?

---

§8 Expressions

İfadeler (expressions), değerlerin nasıl hesaplandığını belirler. WGSL'de ifadeler üç zamanlama kategorisine ayrılır:

Temel prensip: Değerlendirme ne kadar erken yapılırsa, ifade o kadar kısıtlı ama o kadar çok yerde kullanılabilir.

8.1 Early Evaluation Expressions

8.1.1 const Expressions

Shader-creation zamanında değerlendirilebilen ifadeler const-expression olarak adlandırılır. Bir ifadenin const-expression olması için tüm tanımlayıcılarının şunlara çözümlenmesi gerekir:

• const bildirimleri
• const-fonksiyonlar (built-in fonksiyonların const-evaluable alt kümesi)
• Tip takma adları (type aliases)
• Yapı (struct) adları

Değerlendirme kuralları:

1. E bir üst-düzey ifade (top-level expression) ise 2. E başka bir ifadenin alt ifadesi ise ve o üst ifadenin değerlendirilmesi E'yi gerektiriyorsa 3. E'nin değerlendirilmesi bir üst ifadenin statik tipini belirlemek için gerekli ise 4. E'nin değerlendirilmesi bir shader-creation error üretmek için gerekli ise

• Bir const-expression E yalnızca şu koşullarda değerlendirilir:

Kısa devre (short-circuiting): && ve || operatörleri, sağ tarafın tip belirleme gerektirmediği durumlarda sağ tarafı değerlendirmeyebilir.

// Örnek: -2147483648 analizi
const minint = -2147483648;
// 1. "2147483648" → AbstractInt değeri 2147483648
// 2. "-" uygulanır → AbstractInt değeri -2147483648
// 3. const bildirimi abstract tipe izin verir → minint: AbstractInt

// Örnek: let ile fark
let minint2 = -2147483648;
// 1. Aynı AbstractInt değeri -2147483648
// 2. let concrete tip gerektirir → overload resolution
// 3. En düşük rank: i32 → minint2: i32 değeri -2147483648

// Örnek: Kısa devre davranışı
// false && (10i < i32(5 * 1000 * 1000 * 1000))
// Sol taraf false → sağ taraf değerlendirilmez
// i32(5000000000) değerlendirilseydi taşma hatası oluşurdu

Hassasiyet: Const-expression'lar CPU tarafından değerlendirilebildiğinden, AbstractFloat işlemleri için hassasiyet gereksinimleri WebAssembly ve ECMAScript ortamlarından daha katı değildir. Concrete float tipleri (f32) için ise §15.7.4.1'deki hassasiyet kuralları geçerlidir.

8.1.2 override Expressions

Pipeline-creation zamanında değerlendirilebilen ifadeler override-expression olarak adlandırılır. Bir override-expression, const-expression koşullarına ek olarak override bildirimlerine de referans verebilir.

Override-expression'lar yalnızca pipeline-creation zamanında doğrulanır ve değerlendirilir, API tarafından sağlanan değer atamaları sonrasında.

override a: i32 = 0;
override b = 1 / a;   // Pipeline-creation error (a=0 ise)

// b, frag1 shader'ının parçası. Pipeline oluşturulurken:
// - b override edilirse → hata yok
// - a sıfırdan farklı override edilirse → hata yok
// - a=0 ve b override edilmezse → pipeline-creation error
@fragment
fn frag1() {
  _ = b;
}

// b, frag2'nin parçası değil → hiçbir zaman hata oluşmaz
@fragment
fn frag2() { }

// override ile tip dönüşümü
override x = 42;               // 42 → AbstractInt → i32 (override concrete gerektirir)
let y = x + 1;                 // override-expression, pipeline-creation zamanında değerlendirilir
let v = vec3(x, x, x);         // Tip: vec3<i32>

8.2 Indeterminate Values

Sınırlı durumlarda, bir runtime-expression'ın alt ifadesi için desteklenmeyen değerlerle değerlendirilmesi gerekebilir. Bu durumda sonuç, ifadenin statik tipine ait belirsiz bir değer (indeterminate value) olur.

Özellikler:

• Her benzersiz dynamic context (ör. döngü iterasyonu) için farklı bir belirsiz değer üretilebilir.
• Floating-point tipler için belirsiz değer NaN olabilir (uygulama destekliyorsa).
• Belirsiz bir değer kendisiyle karşılaştırıldığında bile sonuç tahmin edilemez (NaN ≠ NaN).

fn fun() {
  const v = vec2<i32>(0, 1);
  for (var i: i32 = 0; i < 2; i++) {
    let extract = v[i + 5];      // Sınır dışı → indeterminate value
    // extract herhangi bir i32 değeri olabilir

    if extract == extract {
      // Bu her zaman çalıştırılır (i32 için NaN yok)
    }
  }
}

fn float_fun(runtime_index: u32) {
  const v = vec2<f32>(0, 1);
  let float_extract: f32 = v[runtime_index + 5]; // Indeterminate, NaN olabilir

  if float_extract == float_extract {
    // NaN == NaN daima false olduğundan bu çalıştırılMAYABİLİR
  }
}

8.3 Literal Value Expressions

Literal değerlerin tip kuralları:

8.4 Parenthesized Expressions

Parantez ifadesi (e), e ifadesinin tipini ve değerini aynen korur. Operatör önceliğini kontrol etmek veya ifadeyi çevreleyen bağlamdan izole etmek için kullanılır.

let a = (2 + 3) * 4;   // 20 (parantez önceliği belirler)
let b = 2 + 3 * 4;     // 14

8.5 Composite Value Decomposition Expressions

Bileşik (composite) değerlerin bileşenlerine erişmek için iki yol vardır:

1. Named component expression (. operatörü): Vektör ve yapı (struct) bileşenlerine isimle erişim. 2. Indexing expression ([] operatörü): Vektör, matris ve dizi elemanlarına indeksle erişim.

Sınır kontrolü (bounds checking): İndeks değeri i aralık dışındaysa:

• const-expression ise → shader-creation error
• override-expression ise → pipeline-creation error
• Runtime ise → indeterminate value döner veya invalid memory reference oluşur.

8.5.1 Vector Access Expression

Vektör bileşenlerine iki yolla erişilebilir:

a) İndeksleme:

var v: vec3<f32> = vec3<f32>(1.0, 2.0, 3.0);
let e: f32 = v[1];           // e = 2.0

b) Swizzle (convenience letters):

İki set convenience name tanımlıdır:

• Dimensional set: x, y, z, w → bileşen 0, 1, 2, 3
• Color set: r, g, b, a → bileşen 0, 1, 2, 3

var a: vec3<f32> = vec3<f32>(1., 2., 3.);
var b: f32 = a.y;               // b = 2.0 (tek bileşen seçimi)
var c: vec2<f32> = a.bb;        // c = (3.0, 3.0) (swizzle, tekrar olabilir)
var d: vec3<f32> = a.zyx;       // d = (3.0, 2.0, 1.0) (sıralama değişebilir)
var e: f32 = a[1];              // e = 2.0 (indeksleme)

Kurallar:

• İki set karıştırılamaz: .rybw geçersizdir.
• Harf sayısı 1–4 arası olmalıdır.
• Harfler vektörün boyutunu aşmamalıdır (z yalnızca vec3/vec4, w yalnızca vec4).
• Tek harf swizzle skaler sonuç üretir, çoklu harf swizzle vektör üretir.

8.5.1.1 Vector Single Component Selection

8.5.1.2 Vector Multiple Component Selection

Çoklu harf swizzle, kaynak vektörün bileşenlerinden yeni bir vektör oluşturur:

// e: vecN<T> için
e.xy   → vec2<T>     // İlk iki bileşen
e.rrr  → vec3<T>     // İlk bileşeni 3 kez tekrarla
e.wzyx → vec4<T>     // Ters sıra (N=4 gerektirir)

8.5.1.3 Component Reference from Vector Memory View

Bir vektör değişkeninin memory view'ından tek bir bileşene referans elde edilebilir:

var v: vec3<f32> = vec3<f32>(1.0, 2.0, 3.0);
v.y = 5.0;               // v'nin ikinci bileşenine yazma (referans üzerinden)
v[0] = 10.0;              // İndeksle bileşen referansı

Önemli: Bir vektör bileşenine yazma, o vektörün tüm bellek konumlarına erişebilir. Farklı invocation'lar aynı vektörün farklı bileşenlerine yazıyorsa senkronizasyon gereklidir.

8.5.2 Matrix Access Expression

Matris erişimi, sütun vektörü indekslemesi ile yapılır:

var m: mat2x3<f32> = mat2x3<f32>(1., 2., 3., 4., 5., 6.);
let col: vec3<f32> = m[0];       // İlk sütun vektörü: (1, 2, 3)
let elem: f32 = m[1][2];         // İkinci sütun, üçüncü satır: 6.0

İndeks sınır kontrolü: i değeri [0, C-1] aralığı dışındaysa aynı hata kuralları geçerlidir (shader-creation error, pipeline-creation error veya indeterminate value).

8.5.3 Array Access Expression

var arr: array<f32, 3> = array<f32, 3>(10., 20., 30.);
let val: f32 = arr[1];           // 20.0

// Runtime-sized array (storage buffer)
@group(0) @binding(0)
var<storage> data: array<f32>;
let x = data[global_id.x];       // Runtime indeksleme

• Sabit-boyutlu diziler: İndeks sınır dışıysa → hata veya indeterminate value.
• Runtime-sized diziler: Sınır dışı indeks → invalid memory reference.
• Negatif işaretli indeks const/override-expression ise derleme/pipeline hatası.

8.5.4 Structure Access Expression

Yapı üyelerine . operatörü ile erişilir:

struct Light {
  position: vec3<f32>,
  intensity: f32,
}

var light: Light;
let pos = light.position;       // vec3<f32> değeri
light.intensity = 2.0;          // Üyeye yazma (referans üzerinden)

8.6 Logical Expressions

Tekli (Unary) Mantıksal İşlemler

İkili (Binary) Mantıksal İşlemler

Kısa devre vs Normal: || ve && yalnızca skaler bool üzerinde çalışır ve kısa devre yapar. | ve & vektör booleanlar üzerinde de çalışır ama kısa devre yapmaz (her iki taraf da değerlendirilir).

8.7 Arithmetic Expressions

Tekli Aritmetik

İkili Aritmetik

S: AbstractInt, AbstractFloat, i32, u32, f32, f16 T: S veya vecN<S>

Tamsayı Bölme Kuralları (İşaretli):

• e2 = 0 → hata (const/override/runtime bağlamına göre farklı davranış)
• e1 en küçük negatif ve e2 = -1 → hata (taşma)
• Diğer durumlar → truncate(e1 ÷ e2) (sıfıra doğru yuvarlama)

Tamsayı Bölme Kuralları (İşaretsiz):

• e2 = 0 → hata; runtime'da e1 döner
• Normal → e1 = q × e2 + r ve 0 ≤ r < e2

Tamsayı Kalan Kuralları:

• Sıfıra bölme ve taşma kuralları bölme ile aynıdır.
• Sıfır olmayan sonuç, e1 ile aynı işareti taşır.

Karışık Skaler-Vektör Aritmetiği

Bir skaler ile bir vektör arasında aritmetik yapıldığında, skaler otomatik olarak vektöre broadcast edilir:

let v = vec3<f32>(1.0, 2.0, 3.0);
let s: f32 = 2.0;

let r1 = v * s;    // vec3(2.0, 4.0, 6.0) — v * vec3(s)
let r2 = s + v;    // vec3(3.0, 4.0, 5.0) — vec3(s) + v

Matris Aritmetiği

T: AbstractFloat, f32, f16

8.8 Comparison Expressions

S: AbstractInt, AbstractFloat, bool, i32, u32, f32, f16 T: S veya vecN<S> TB: vecN<bool> (T vektörse), bool (T skalerse)

Vektör karşılaştırma sonucu: Vektörlerde karşılaştırma bileşen-bazlı yapılır ve sonuç vecN<bool> tipindedir (skaler bool değil).

8.9 Bit Expressions

Tekli Bitwise

İkili Bitwise

S: AbstractInt, i32, u32; T: S veya vecN<S>

Bit Kaydırma (Shift)

Kaydırma kuralları:

• Kaydırma miktarı e2 modulo e1'in bit genişliğidir.
• e2 ≥ bit genişliği ise → const/override bağlamında hata.
• Sola kaydırmada, const/override bağlamında taşma kontrolü yapılır:
• İşaretli: Kaydırılan ve sonucun aynı işaret bitine sahip olması gerekir.
• İşaretsiz: Kaydırılan bitlerden hiçbiri 1 olmamalıdır.

8.10 Function Call Expression

Fonksiyon çağrısı ifadesi, dönüş tipi olan bir fonksiyonu çalıştırır ve sonucu bir değer olarak üretir.

let d = dot(v1, v2);              // Built-in fonksiyon çağrısı
let r = my_function(a, b, c);     // Kullanıcı tanımlı fonksiyon
let v = vec3<f32>(1.0, 2.0, 3.0); // Değer yapıcısı (value constructor)

Fonksiyon dönüş değeri yoksa, function call statement (§9.5) kullanılmalıdır.

8.11 Variable Identifier Expression

Bir var değişkeninin adı bir ifadede kullanıldığında, sonuç o değişkenin belleğine ait bir referans (reference) olur:

v: ref<AS, T, AM>

burada AS adres uzayı, T store type, AM erişim modudur.

var x: f32 = 1.0;
// "x" ifadesi → ref<function, f32, read_write>
let y = x;   // Load rule uygulanır → f32 değeri 1.0
x = 2.0;     // Referans üzerinden yazma

8.12 Formal Parameter Expression

Fonksiyon parametresi olan bir tanımlayıcı, çağrı noktasında (call site) sağlanan değeri üretir.

fn add(a: f32, b: f32) -> f32 {
  return a + b;     // a ve b → formal parameter expression
}

8.13 Address-Of Expression

& (address-of) operatörü, bir referansı (reference) karşılık gelen pointer değerine dönüştürür:

var x: f32 = 1.0;
let p: ptr<function, f32> = &x;   // ref → ptr dönüşümü
// p: ptr<function, f32, read_write>

Kısıtlamalar:

• handle adres uzayındaki değişkenler için pointer alınamaz → shader-creation error
• Vektör bileşeni referansından pointer alınamaz → shader-creation error

8.14 Indirection Expression

* (indirection) operatörü, bir pointer'ı karşılık gelen referansa dönüştürür:

var x: f32 = 1.0;
let p: ptr<function, f32> = &x;
let val = *p;          // *p → ref<function, f32, read_write>, load rule → 1.0
*p = 3.0;              // Pointer üzerinden yazma

Invalid memory reference olan bir pointer'ın indirection'ı da invalid memory reference üretir.

8.15 Identifier Expressions for Value Declarations

const, override ve let ile tanımlanmış tanımlayıcılar kullanıldığında doğrudan değer üretirler:

8.16 Enumeration Expressions

Önceden tanımlanmış (predeclared) numaralandırma değerlerine tanımlayıcıları ile erişilir:

// Bağımsız kullanım (fully qualified)
let fmt = rgba8unorm;         // texel_format numaralandırması

// Template parametresi olarak kullanım
var<storage, read_write> buf: array<f32>;
// "read_write" → access_mode numaralandırma değeri

8.17 Type Expressions

Tip ifadeleri, WGSL'de bir tipi temsil eden ifadelerdir:

// Predeclared type
let x: f32 = 1.0;

// Type alias
alias Color = vec4<f32>;
let c: Color = Color(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);

// Structure type
struct Vertex { pos: vec3<f32> }
let v = Vertex(vec3(0.0));

// Type-generator (template parameters ile)
let v: vec2<f32> = vec2<f32>(1.0, 2.0);
let m: mat4x4<f32> = mat4x4<f32>(1.0, ...);

8.18 Expression Grammar Summary

WGSL ifade grameri, operatör önceliği ve ilişkilendirme (associativity) kurallarını kodlar:

primary_expression :
  | template_elaborated_ident
  | call_expression
  | literal
  | paren_expression

call_expression : call_phrase
call_phrase : template_elaborated_ident argument_expression_list

paren_expression : '(' expression ')'

singular_expression : primary_expression component_or_swizzle_specifier?

unary_expression :
  | singular_expression
  | '-' unary_expression
  | '!' unary_expression
  | '~' unary_expression
  | '*' unary_expression
  | '&' unary_expression

multiplicative_expression :
  | unary_expression
  | multiplicative_expression ('*'|'/'|'%') unary_expression

additive_expression :
  | multiplicative_expression
  | additive_expression ('+'|'-') multiplicative_expression

shift_expression :
  | additive_expression
  | unary_expression '<<' unary_expression
  | unary_expression '>>' unary_expression

relational_expression :
  | shift_expression
  | shift_expression ('<'|'>'|'<='|'>='|'=='|'!=') shift_expression

expression :
  | relational_expression
  | short_circuit_or_expression '||' relational_expression
  | short_circuit_and_expression '&&' relational_expression
  | bitwise_expression

8.19 Operator Precedence and Associativity

Operatör önceliği tablosu (güçlüden zayıfa):

Önemli kısıtlamalar:

• Birbirleriyle ilişkilendirilemeyen gruplar: Short-circuit OR/AND, Binary OR/AND/XOR. Bu grupları bir arada kullanmak için parantez gerekir.
• Kendileriyle ilişkilendirilemeyen gruplar: Shift ve Relational. Bunları zincirleme kullanmak için parantez gerekir.

// Geçersiz ifadeler (parantez gerektirir):
// x & y ^ z | w      → let a = x & (y ^ (z | w));
// x + y << z >= w     → let b = (x + y) << (z >= w);
// x < y > z           → let c = x < (y > z);
// x && y || z         → let d = x && (y || z);

---