14.2.6 实现模糊效果

14.2.6 实现模糊效果

我们最终的效果不只是一个颜色滤镜。模糊图像的过程依赖于计算新的像素值，基于多个原始像素。我们仍然可以执行逐个像素转换图像。不过，转型需要访问整个图像，以及我们想要转换的像素坐标。

我们把 RunEffect 和 RunEffectParallel 的实现留下作为练习，但它是相当简单的；这是只需改变循环的具体内容，给转换函数更多的信息。从序列到并行形式的转换，与这个至于效果颜色滤镜是相同的。如果你被卡住，去本书的网站上看看完整的源代码。

模糊转型本身是很有趣，如清单 14.19 中所示。它并不特别困难，它提供了一个很好的声明性编程的示范。

Listing 14.19 Implementing the Blur effect (F#)

let blur(arr:SimpleColor[,], x, y) =
let height, width = arr.GetLength(0) - 1, arr.GetLength(1) – 1
let checkW x = max 0 (min width x)
let checkH y = max 0 (min height y)

[ for dy in -2 .. 2 do
for dx in -2 .. 2 do
yield arr.[checkH(y + dy), checkW(x + dx)] ]
|> List.average

blur 函数取三个参数，指定的图像，我们想要计算像素的 X，Y 坐标。如果以命令式风格实现 blur，就需要创建一个变量，将其初始化为 0，把附近所有的像素的颜色加起来，再把结果除以像素数，以获得平的均颜色。

在 F# 中，我们可以使用更加声明式的方法，来写平均颜色的计算。我们首先声明一些工具函数，用来检查该索引在数组的范围中。接下来，要使用序列表达式，来创建一个列表，包含所有邻近像素的颜色， 用 List.average 计算平均值。

探索 List.average

要计算值的平均值，List.average 函数需要知道三件事：

■ 对于特定的类型，"零"值是什么。

■ 如何将值相加。

■ 如何将特定类型的值除以整数。

前两项对于计算这个列表的和是足够的。然后，需要把结果除以列表中的元素的个数，就是这里的第三项。在我们的效果中，我们将处理 SimpleColor 类型的值，这个类型实现了加法运算符。我们还添加了特殊成员，Zero 和 DivideByInt。average 函数使用这些成员，它是一个泛型函数，但它需要这个类型实现适当的成员。像这样的约束并不能用 .NET 的泛型表示。可用于泛型类型的约束，可能要求无参数构造函数或接口，但不是特定的成员。

为此，F# 实现了自己的编译时成员约束的机制。在这种情况下，该约束由 F# 编译器在编译时解决（相对于 .NET 泛型的约束，也是由 .NET 的运行时检查）。下面的示例演示了如何使用此功能，来定义一个函数，计算任何值的一半，这个值支持除以整数：

> let inline half (num: ^a) : ^a =
LanguagePrimitives.DivideByInt< (^a) > num 2
;;
val inline half : ^a -> ^a
when ^a : (static member DivideByInt : ^a * int -> ^a)

> half(42.0);;
val it : float = 21.0

> half(SimpleColor(255, 128, 0));;
val it : SimpleColor = SimpleColor {B = 0; G = 64; R = 127;}

> half("hello");;
error FS0001: The type 'string' does not
support any operators named 'DivideByInt'

这个函数叫 half，我们使用显式类型注释，来指定参数 num 的类型，结果的类型是泛型参数 ^a。注意，我们将使用的类型参数，以（^） 开头，而不是使用惯常的撇号（'）。在函数体中，我们调用来自 LanguagePrimitives 模块的 DivideByInt 函数。这是一个有成员约束的基元函数，它把数值类型除以整数，或者，使用 DivideByInt 成员，如果可用的话。

正如你所看到的，成员约束表现为推导出的类型签名。现在，我们有了这个函数，可以将它用于各种数值类型，而且，也可以处理我们的 SimpleColor 类型。如果我们尝试调用它，用不支持 DivideByInt 操作的参数值，就会发生编译时错误。

在这个示例中，我们已经研究了一个大型应用程序的关键部分。可以从本书的网站上获得完整的源代码，看到我们这一章中实现的部分如何相连。虽然这个应用程序的最重要的部分使用了可变数组，但是，设计的整个应用程序还是函数式的，包括第 11 章中所述的以函数式风格使用数组。这种方法让我们轻松和安全地并行化核心算法。

这是一个以行为为中心的应用程序的示例。我们主要关心的是如何并行化单独的行为。并行化以行为为中心的应用程序的另一种方式，是以并行的方式运行不同的行为。我们可能想要批处理一系列的图像，并每个图像应用多个效果。在下一节中，我们会把注意力转向以数据为中心的应用程序。