14.2.1 F# 中的颜色计算

14.2.1  F# 中的颜色计算

 

    若要实现图形效果，比如模糊或灰阶化，我们需要执行颜色的计算。我们可以使用 System.Drawing 中标准的 Color 类型，但是，我们可能需要把它分开成红色、绿色和蓝色的组件处理，这并不总是很方便。

    有一种更自然的方式，在 F# 和 C# 中执行这些计算。我们可以使用运算符重载，实现我们自己的颜色类型。当我们在后面模糊图像时，可以简单地把颜色加到一起，并把结果颜色以几个像素为单位分开。你可能已经知道，如何在 C# 中实现，可以在本书的网站下载源代码中找到这个实现。清单 14.9 展示了 F# 版本。

 

Listing 14.9 Implementing color type with operators (F#)

 

[<Struct>] 
type SimpleColor(r:int, g:int, b:int) = 
  member x.R = r 
  member x.G = g 
  member x.B = b 
  member x.ClipColor() = 
    let check(c) = min 255 (max 0 c) 
    SimpleColor(check(r), check(g), check(b)) 
  static member (+) (c1:SimpleColor, c2:SimpleColor) = 
    SimpleColor(c1.R + c2.R, c1.G + c2.G, c1.B + c2.B) 
  static member (*) (c1:SimpleColor, n) = 
    SimpleColor(c1.R * n, c1.G * n, c1.B * n) 
  static member DivideByInt (c1:SimpleColor, n) = 
    SimpleColor(c1.R / n, c1.G / n, c1.B / n) 
  static member Zero = SimpleColor(0, 0, 0)

 

    类型使用 .NET 的属性 Struct 注释，这是一个专门属性，用于指示 F# 编译器把类型编译为值类型，与之对应的 C# 关键字是 struct。在此示例中，使用值类型是重要的，因为我们将创建一个这些值的数组，并在堆上为每个像素分配一个新的对象，将是非常低效的。

    类型提供一个构造函数，它取颜色的红色、绿色和蓝色组件，并通过成员公开它们。注意，声明值类型时，我们要显式提供所有参数的类型。这些参数指定类型的字段，定义值类型的结构，因此，看到它们是很有用的。然后，类型提供一个成员，如果他们是小于 0 或超过 255，组件的值会被剪辑。这可用于创建有效的颜色，使所有组件的值在 0-255 的范围内。下一步，类型提供了运算符的重载，为组件按位（component-wise ） 颜色加法，和组件乘以一个整数。

    就像在 C# 中，重载的运算符实现为该类型的静态成员。我们已经看到另一种方式在 F# 实现运算符（在第 6 章），我们用 let 绑定声明，像函数一样。重载的运算符是更适合的，如果运算符是这个类型的一个固有部分。管道运算符（|&gt;）逻辑上不属于任何类型，而我们的运算符是专门给 SimpleColor 的。

    有些 F# 的库函数可以处理任何提供基本运算符和成员的类型。这也是为什么我们提供 Zero 成员的原因，它返回黑颜色。当一个类型有加号运算符和 Zero 成员时，对于任何 clr，clr = clr + T.Zero 应该是 true。我们可以看到，对于我们的类型，它是 true。DivideByInt 成员是某些 F# 库函数所预期的另一个名字，马上就会看到。它执行颜色值的整数除法。我们可以提供这种功能，比如 / 运算符，但是，/ 运算符有相同类型的操作数，更常见的，所以，如果我们想要实现除法，取两种颜色作为其参数值，我们将会使用它。

    这个类型的另一个重要方面是不可变性。任何操作都不能修改已有的值，而是返回新的颜色（实例成员 ClipColor）。即使你不以函数风格编程，当你写自己的值类型时，这仍是好的做法。在各种微妙的方式中，可变的值类型可能令人头痛。

    现在，我们已经有一个类型，表示颜色，让我们看看如何表示图形滤镜，以及如何运行它们。我们还没有并行化这种操作，在尝试并行化之前，写可以正常工作的代码，以顺序运行，通常是值得的，同时铭记并行化。