ViewDesignEngine/include/vde/gpu/gpu_acceleration.h

#pragma once
/// @defgroup gpu GPU 加速模块
/// CUDA 加速的 SDF 网格化、QEM 简化与布尔运算。
/// 无 CUDA 环境自动退化为 CPU 实现，API 行为一致。
/// @{

#include "vde/mesh/halfedge_mesh.h"
#include "vde/core/aabb.h"
#include <functional>
#include <vector>

// ── CUDA 可用性宏（由 CMake 传入） ────────────────────────────
#ifndef VDE_USE_CUDA
#  define VDE_USE_CUDA 0
#endif

namespace vde::gpu {

using core::AABB3D;
using core::Point3D;
using core::Vector3D;
using mesh::HalfedgeMesh;

// ======================================================================
//  API
// ======================================================================

/**
 * @brief 检测 GPU（CUDA）运行时是否可用
 *
 * 运行时检测 CUDA 驱动 + 至少 1 个设备。
 * 编译时通过 VDE_USE_CUDA 宏控制是否链接 CUDA 库。
 *
 * @return true  若 CUDA 环境就绪且编译时已开启支持
 * @return false 否则
 */
[[nodiscard]] bool gpu_available() noexcept;

// ── Marching Cubes ─────────────────────────────────────────────────

/**
 * @brief GPU 加速 Marching Cubes（SDF → 三角网格）
 *
 * 将包围盒划分为 res³ 个体素。CUDA 路径：每线程一个体素，
 * 共享内存缓存相邻 SDF 值，原子计数器收集三角形。
 * 无 CUDA 时自动回退到 vde::mesh::marching_cubes() 等效实现。
 *
 * @param sdf    有符号距离函数  f(x,y,z) → double
 * @param bounds 包围盒（轴对齐）
 * @param res    每轴分辨率，总 voxel 数 = res³（默认 64）
 * @return HalfedgeMesh 三角网格，内部使用 HalfedgeMesh::build_from_triangles
 */
[[nodiscard]] HalfedgeMesh gpu_marching_cubes(
    const std::function<double(double, double, double)>& sdf,
    const AABB3D& bounds,
    int res = 64);

// ── Mesh Simplify (QEM) ────────────────────────────────────────────

/**
 * @brief GPU 加速 QEM 网格简化
 *
 * CUDA 路径：
 *   - 并行计算每条边的塌缩代价（quadric error）
 *   - 多 pass 逐步塌缩直到达到 target_ratio
 *   - 每 pass 内独立边集并行塌缩
 * 无 CUDA 时自动回退到 vde::mesh::simplify_mesh()。
 *
 * @param mesh        输入三角网格
 * @param target_ratio 目标面数比例 (0, 1]
 * @return 简化后的网格
 */
[[nodiscard]] HalfedgeMesh gpu_mesh_simplify(
    const HalfedgeMesh& mesh,
    float target_ratio = 0.5f);

// ── Boolean Intersect ──────────────────────────────────────────────

/**
 * @brief GPU 加速布尔交集运算
 *
 * CUDA 路径：
 *   - 空间哈希网格对三角形分组
 *   - GPU 并行三角形-三角形求交
 *   - 输出交集区域的重构网格
 * 无 CUDA 时自动回退到 vde::mesh 布尔运算。
 *
 * @param mesh_a 网格 A
 * @param mesh_b 网格 B
 * @return 交集网格（A ∩ B）
 */
[[nodiscard]] HalfedgeMesh gpu_boolean_intersect(
    const HalfedgeMesh& mesh_a,
    const HalfedgeMesh& mesh_b);

// ======================================================================
//  CUDA 内核声明（仅在 CUDA 编译单元可见）
// ======================================================================
#if VDE_USE_CUDA

/// CUDA 内核：Marching Cubes 体素处理
void launch_mc_kernel(const double* sdf_grid, int res,
                      const Point3D& origin, double cell_size,
                      int* tri_count, int* tri_indices,
                      double* tri_verts);

/// CUDA 内核：QEM 边代价计算
void launch_qem_cost_kernel(const double* vertices, int num_verts,
                            const int* tri_indices, int num_tris,
                            double* edge_costs, int* collapse_targets);

/// CUDA 内核：三角形-三角形求交
void launch_tri_intersect_kernel(const double* verts_a, const int* tris_a, int ntri_a,
                                 const double* verts_b, const int* tris_b, int ntri_b,
                                 const int* hash_bins, const int* hash_offsets,
                                 int* intersect_flags);

/// CUDA 错误检查宏
#define CUDA_CHECK(call)                                                 \
    do {                                                                 \
        cudaError_t err_ = call;                                         \
        if (err_ != cudaSuccess) {                                       \
            fprintf(stderr, "CUDA error %s:%d: %s\n",                    \
                    __FILE__, __LINE__, cudaGetErrorString(err_));       \
            std::abort();                                                \
        }                                                                \
    } while (0)

#endif // VDE_USE_CUDA

} // namespace vde::gpu

/** @} */ // end of gpu group