CS50 pset4 filter(less comfortable) sepia函数输出异常原因咨询

问题复现 #

你编写了两个版本的sepia滤镜函数，第一段代码编译无报错，但输出图片未呈现正确的sepia效果，第二段代码运行正常。

第一段问题代码 #

void sepia(int height, int width, RGBTRIPLE image[height][width])
{
    for (int i = 0; i < height; i++)
    {
        for (int j = 0; j < width; j++)
        {
            RGBTRIPLE pixel={0,0,0};
            RGBTRIPLE pix = image[i][j];

            pixel.rgbtBlue = round(0.272 * pix.rgbtRed + 0.534 * pix.rgbtGreen + 0.131 * pix.rgbtBlue);
            pixel.rgbtGreen = round(0.349 * pix.rgbtRed + 0.686 * pix.rgbtGreen + 0.168 * pix.rgbtBlue);
            pixel.rgbtRed = round(0.393 * pix.rgbtRed + 0.769 * pix.rgbtGreen + 0.189 * pix.rgbtBlue);

            if(pixel.rgbtBlue > 255)
            {
                pixel.rgbtBlue = 255;
            }
             if(pixel.rgbtGreen > 255)
            {
                pixel.rgbtGreen = 255;
            }

             if(pixel.rgbtRed > 255)
            {
                pixel.rgbtRed = 255;
            }

            image[i][j] = pixel;
        }
    }
    return;
}

第一段代码输出效果：

第二段正常代码 #

void sepia(int height, int width, RGBTRIPLE image[height][width])
{
    for (int i = 0; i < height; i++)
    {
        for (int j = 0; j < width; j++)
        {
            int red = image[i][j].rgbtRed;
            int green = image[i][j].rgbtGreen;
            int blue = image[i][j].rgbtBlue;

            //calculate sepia values
            int sepiaRed = round(.393 * red + .769 * green + .189 * blue);
            if(sepiaRed > 255)
            {
                sepiaRed = 255;
            }

            int sepiaGreen = round(.349 * red + .686 * green + .168 * blue);
            if(sepiaGreen > 255)
            {
                sepiaGreen = 255;
            }

            int sepiaBlue = round(.272 * red + .534 * green + .131 * blue);
            if(sepiaBlue > 255)
            {
                sepiaBlue = 255;
            }

            image[i][j].rgbtRed  = sepiaRed;
            image[i][j].rgbtGreen = sepiaGreen;
            image[i][j].rgbtBlue = sepiaBlue;
        }
    }
    return;
}

第二段代码输出效果：

差异根本原因 #

CS50定义的RGBTRIPLE结构体中，rgbtRed、rgbtGreen、rgbtBlue三个成员均为8位无符号整数（uint8_t），合法取值范围固定为0~255。

第一段代码的问题 #

计算得到的sepia颜色值先直接赋值给了pixel的uint8_t类型成员：

1. 如果计算结果大于255，赋值给uint8_t类型变量时会直接发生溢出截断，仅保留低8位数值，比如计算结果为260，截断后会变成4，而非原值260
2. 后续判断pixel.rgbtRed > 255的逻辑永远不会触发，因为该变量已经被截断为0~255之间的值，超过范围的颜色值没有被正确限制为255，最终呈现异常颜色。

第二段代码正常的原因 #

计算得到的sepia颜色值先存储在int类型的临时变量中：

1. int类型取值范围远大于255，不会发生溢出截断，计算得到的原值会被完整保留
2. 判断值是否超过255的逻辑可以正常触发，超出范围的数值会被正确设置为255，最后再赋值给RGBTRIPLE的成员，结果符合sepia滤镜的预期。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Santhosh L