【学Rust写CAD】14线性插值函数（加入color.rs）

lerp 函数源码

/// 颜色线性插值/// t 取值范围 0..256，0 表示完全使用当前颜色(self)，256 表示完全使用目标颜色(end)#[inline]pub fn lerp(self, end: Color, t: u32) -> Color {let mask = 0xff00ff;// 提取目标颜色的蓝色和红色分量let brb = end.0 & 0xff00ff;// 提取目标颜色的alpha和绿色分量let bag = (end.0 >> 8) & 0xff00ff;// 提取当前颜色的蓝色和红色分量let arb = self.0 & 0xff00ff;// 提取当前颜色的alpha和绿色分量let aag = (self.0 >> 8) & 0xff00ff;// 计算分量差值let drb = brb.wrapping_sub(arb);let dag = bag.wrapping_sub(aag);// 应用插值系数let drb = drb.wrapping_mul(t) >> 8;let dag = dag.wrapping_mul(t) >> 8;// 计算最终分量值let rb = arb + drb;let ag = aag + dag;// 组合并返回结果颜色Color((rb & mask) | ((ag << 8) & !mask))}

颜色线性插值（Lerp）解释

这段代码实现了两个颜色之间的线性插值（linear interpolation），通常称为lerp。这是一种在两个值之间进行平滑过渡的技术，在这里用于颜色过渡。

工作原理

输入参数：

self: 起始颜色
end: 目标颜色
t: 插值系数，范围0-256（0=完全使用起始颜色，256=完全使用目标颜色）

颜色分量分离：

将颜色值拆分为蓝色/红色分量和alpha/绿色分量

使用掩码0xff00ff来提取这些分量（因为颜色通常以ARGB格式存储）

差值计算：

计算目标颜色和起始颜色在各分量上的差值

使用wrapping_sub处理可能的溢出

应用插值系数：

将差值乘以插值系数t，然后右移8位（相当于除以256）
这实现了按比例混合两个颜色

组合结果：

将插值后的分量重新组合成最终颜色
使用掩码确保各分量在正确的位置

为什么这样实现

这种实现方式有几个优点：

使用位操作而不是浮点运算，效率更高
同时处理两个颜色分量（蓝色/红色和alpha/绿色），减少操作次数
使用包装算术（wrapping）避免溢出检查，提高性能

示例

如果起始颜色是红色(0xFF0000)，目标颜色是蓝色(0x0000FF)，当t=128时：

结果会是紫色(0x800080)，正好在红色和蓝色中间

这种技术广泛应用于图形渲染、动画过渡和颜色渐变等场景。

测试代码

测试代码包括多种边界情况和典型场景的测试：

#[cfg(test)]
mod tests {use super::Color;#[test]fn test_lerp() {// 测试相同颜色插值let white = Color(0xFFFFFFFF);for i in 0..=256 {assert_eq!(white.lerp(white, i).0, 0xFFFFFFFF, "相同颜色插值失败，i={}", i);}// 测试从黑到白插值let black = Color(0xFF000000);let white = Color(0xFFFFFFFF);assert_eq!(black.lerp(white, 0).0, 0xFF000000, "t=0应返回起始颜色");assert_eq!(black.lerp(white, 256).0, 0xFFFFFFFF, "t=256应返回目标颜色");assert_eq!(black.lerp(white, 128).0, 0xFF7F7F7F, "中间值不正确");// 测试红色到蓝色插值let red = Color(0xFFFF0000);let blue = Color(0xFF0000FF);assert_eq!(red.lerp(blue, 0).0, 0xFFFF0000);assert_eq!(red.lerp(blue, 256).0, 0xFF0000FF);assert_eq!(red.lerp(blue, 128).0, 0xFF7F007F);// 测试透明度变化let opaque = Color(0xFF123456);let transparent = Color(0x00123456);assert_eq!(opaque.lerp(transparent, 128).0, 0x7F123456);// 测试边界情况let color1 = Color(0x12345678);let color2 = Color(0x87654321);assert_eq!(color1.lerp(color2, 0).0, color1.0);assert_eq!(color1.lerp(color2, 256).0, color2.0);// 测试所有分量同时变化let start = Color(0x00000000);let end = Color(0x01020304);assert_eq!(start.lerp(end, 64).0, 0x00404040); // 1/4 of end color}#[test]fn test_lerp_edge_cases() {// 测试t值超出范围的情况(虽然参数是u32，但实际只使用低9位)let c1 = Color(0x00000000);let c2 = Color(0xFFFFFFFF);assert_eq!(c1.lerp(c2, 257).0, c1.lerp(c2, 1).0); // 257 & 0xFF = 1assert_eq!(c1.lerp(c2, 512).0, c1.lerp(c2, 0).0); // 512 & 0xFF = 0// 测试颜色值溢出情况let low = Color(0x00000000);let high = Color(0xFFFFFFFF);assert_eq!(low.lerp(high, 255).0, 0xFFFEFEFE);}
}