15.5.3 添加动画基元

15.5.3 添加动画基元

我们的目标是使构造动画的代码尽可能声明性和简单，为此，我们要提供专门为创建动画而设计的基元。我们已经看到，已经可以做需要的任何事情，只用现有的处理行为和绘图的函数，但是，如果我们可以使用专门的用于创建动画的基元，而不是显式使用提升，代码看起来会更优雅。让我们首先看一下处理绘图的函数。

创建用于动画的绘图基元

在清单 15.17 中，我们创建了 translate 基元，通过提升 Drawings.translate 函数处理动画。现在，我们需要做同样的事情，为其他绘图基元 circle 和 compose。清单 15.18 显示 F# 为创建一个动画的圆而声明的一个组合运算符和基元。还包括了组合的 C# 版本（ 这次是作为扩展方法），来演示如何在 C# 中使用提升。其他提升操作的 C# 实现本质上是一样的，因此，没有包含在这个列表中。

Listing 15.18 Creating animation primitives using lifting in F# and C#

// F# version
> let circle brush size =
Behavior.lift2 Drawings.circle brush size
let ( -- ) anim1 anim2 =
Behavior.lift2 Drawings.compose anim1 anim2
;;
val circle : Behavior<#Brush> -> Behavior<float32> -> Behavior<Drawing>
val (--) : Behavior<#Drawing> -> Behavior<#Drawing> -> Behavior<Drawing>

// C# version
public static class Anims {
public static Behavior<IDrawing> Compose
(this Behavior<IDrawing> anim1, Behavior<IDrawing> anim2) {
return Behavior.Lift<IDrawing, IDrawing, IDrawing>
(Drawings.Compose)(anim1, anim2);
}
}

在 F# 中使用提升是很容易的，由于其先进的类型推断。我们早些时候创建了 translate 基元，因此，在这个清单中，只添加了 circle 函数和一个自定义操作符，用于组合动画。它们都有两个参数，所以，可以使用 Behavior.lift2 函数，一个参数是处理的函数，另一个是把它转换成处理动画的变量。正如你从推导出的类型签名看到的，函数 （或运算符）的结果，是取两个行为作为参数，返回一个行为（更具体地说，是 Behavior<Drawing>，表示动画）。函数 circle 现在取画笔和大小都作为行为，因此，我们可以创建随时间改变颜色和大小的圆。

在 C# 版本中，我们为所有操作创建静态的 Anims 类。第 6 章中，我们比较过 C# 中的扩展方法和 F# 中的自定义运算符，建议应把 Compose 实现为扩展方法。在方法体中，使用提升，获得 Drawings.Compose 方法的提升版本。Lift 方法返回一个我们立即调用的函数，我们给它两个动画作为参数，并返回组合了的动画结果。在讨论如何使用新功能之前，做两个改进，让我们能够用行为做更有趣的事。

用行为计算

我们频繁使用的另一个操作，是为行为乘以或加上一个数字。在示例动画中，我们想为 wiggle 值乘以常量行为 100.0f.forever。没有显式使用提升，而是提供重载运算符，处理数字的行为，更加方便。清单 15.19 显示如何在 F# 中实现加法和乘法两个运算符。

Listing 15.19 Extension operators for calculating with behaviors (F#)

type Behavior<'T> with
static member (+) (a:Behavior<float32>, b) =
Behavior.lift2 (+) a b
static member (*) (a:Behavior<float32>, b) =
Behavior.lift2 (*) a b

在 F# 中，我们可以使用固有的类型扩展，为类型添加运算符。将为类型添加两个静态成员，每个成员都取两个类型为 Behavior<float32> 的参数。添加处理任何数值类型的泛型运算符，将更加困难，所以，我们在这一章中，只创建处理数值类型的运算符。运算符的实现很容易，因为，我们可以用适当的提升函数来表达。C# 的实现是几乎完全相同，所以，我们不谈论它。

我们已经把加法和乘法概念应用到位置，但是，我们的动画处理的其他维度是时间，我们可以做什么呢？好吧，我们可能要加快动画，或延迟一段时间。如果我们有两个旋转的圆，可能要使一个旋转的比另一个快两倍。我们可以创建一个新的基元行为，但是，有一种更优雅的方法，可以创建一个函数，取一个行为作为参数，并返回一个新的行为，它运行得更快，或延迟了指定的秒数。你可以在清单 15.20 中看到 F# 的版本。

Listing 15.20 Speeding up and delaying behaviors (F#)

let wait shift (BehaviorFunc bfunc) =
sample(fun t -> bfunc { t with Time = t.Time + shift })
let faster q (BehaviorFunc bfunc) =
sample(fun t -> bfunc { t with Time = t.Time * q })

清单 15.20 中的函数使用可以处理任何一种行为，而不仅仅是动画。每个函数取一个浮点数作为第一个参数，原始的行为作为第二个参数。为了创建一个新的行为，我们必须使用低级的 sample 基元。我们创建一个新的行为，它调用从原始行为中提取的函数，并把不同的时间给它作为参数。在第一种情况下，时间被推移了指定的秒数，第二种情况中，它乘上了提供的系数。为了解释其含义，让我们看一下第二个函数，假设我们将以两倍的速度运行一个行为。当实际时间为 3 秒，所返回的行为将用 6 秒的时间调用原来的行为，这意味着，动画做的动作，通常会执行 6 秒，只需 3 秒。

我们可以写一个完全通用的函数，用于操作时间。更一般的版本会用行为调整时间，即，取原始时间，返回调整的时间的函数。我们已经创建的 simple 函数的使用和理解将容易。

在最后的演示中，我们将创建太阳、月亮和地球的动画。它将使用我们迄今实现的所有功能，来创建一个复杂、有趣的动画，用它来演示如何组合和可重用解决方案。