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# 架构概览
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## 1. 整体架构
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ViewDesignEngine 采用分层架构，从底层数学基础设施到高层领域建模，层层递进。v6.0 引入了插件系统，支持第三方扩展。
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
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│ 应用层 (Application) │
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│ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌────────────────┐ │
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│ │ C++ API │ │ Python绑定│ │ C API │ │ 插件系统 (v6) │ │
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│ │ (头文件) │ │(pybind11) │ │ (vde_capi)│ │ PluginManager │ │
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│ └─────┬─────┘ └─────┬────┘ └─────┬────┘ └───────┬────────┘ │
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│ │ │ │ │ │
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├────────┴──────────────┴─────────────┴───────────────┴────────────┤
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│ 领域建模层 (Domain) │
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│ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────────────┐ │
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│ │ B-Rep │ │ SDF │ │ Sketch │ │ CAM │ │
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│ │ 实体建模 │ │ 隐式建模 │ │ 草图约束 │ │ 加工策略 │ │
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│ └─────┬─────┘ └─────┬────┘ └─────┬────┘ └────────┬─────────┘ │
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│ │ │ │ │ │
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├────────┴──────────────┴─────────────┴───────────────┴────────────┤
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│ 几何处理层 (Geometry) │
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│ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────────────┐ │
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│ │ Curves │ │ Mesh │ │ Boolean │ │ Collision │ │
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│ │ 曲线曲面 │ │ 网格处理 │ │ 布尔运算 │ │ 碰撞检测 │ │
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│ └─────┬─────┘ └─────┬────┘ └─────┬────┘ └────────┬─────────┘ │
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│ │ │ │ │ │
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│ └──────────────┴──────┬──────┴───────────────┘ │
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│ │ │
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├──────────────────────────────┴────────────────────────────────────┤
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│ 空间索引层 (Spatial) │
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│ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────────────┐ │
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│ │ BVH │ │ Octree │ │ KD-Tree │ │ R-Tree │ │
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│ └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘ └──────────────────┘ │
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├───────────────────────────────────────────────────────────────────┤
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│ 基础设施层 (Foundation) │
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│ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────────────┐ │
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│ │ Eigen封装│ │ 公差系统 │ │ I/O │ │ 精确谓词 │ │
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│ │ 数学库 │ │Tolerance │ │格式读写 │ │ exact_predicates│ │
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│ └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘ └──────────────────┘ │
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└───────────────────────────────────────────────────────────────────┘
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## 2. 模块依赖图
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┌─────────────────────┐
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│ vde (聚合) │
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└──────────┬──────────┘
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┌───────────────────┼───────────────────┐
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│ │ │
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┌──────┴──────┐ ┌──────┴──────┐ ┌──────┴──────┐
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│ vde_capi │ │ vde_brep │ │ vde_plugin │
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│ (C 接口) │ │ (B-Rep) │ │ (插件系统) │
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└──────┬──────┘ └──────┬──────┘ └──────┬──────┘
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│ │ │
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┌──────┼──────────┬──────┼──────────┐ │
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│ │ │ │ │ │
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▼ ▼ ▼ ▼ ▼ │
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┌──────┐┌──────┐┌──────┐┌──────┐┌─────────┐ │
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│vde_ ││vde_ ││vde_ ││vde_ ││vde_ │ │
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│sdf ││sketch││mesh ││curves││collision│ │
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└──┬───┘└──┬───┘└──┬───┘└──┬───┘└────┬────┘ │
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│ │ │ │ │ │
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└───────┴───────┼───────┴─────────┘ │
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│ │
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┌────┴────┐ ┌─────┴──────┐
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│vde_core │ │vde_spatial │
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└────┬────┘ └─────┬──────┘
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│ │
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┌────┴──────────────────────────┘
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│
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┌────┴──────────┐
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│vde_foundation │
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└───────┬───────┘
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│
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┌─────┴─────┐
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│Eigen3 (外部)│
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└───────────┘
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vde_boolean 依赖: vde_mesh + vde_spatial + vde_core
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vde_collision 依赖: vde_core + vde_spatial
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vde_gpu (可选): vde_mesh + CUDA::cudart
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vde_plugin 依赖: vde_foundation (独立于其他模块)
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## 3. 数据流
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### 3.1 典型几何处理管线
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输入 (STEP/IGES/OBJ/STL)
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│
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┌──────────────┐
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│ Format I/O │ foundation::import_step / import_iges / load_obj / load_stl
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│ 格式解析 │
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└──────┬───────┘
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│
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┌──────────────┐
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│ 几何核心 │ core::Point3D, core::AABB3D, core::transform
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│ 类型系统 │
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└──────┬───────┘
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│
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├─────────────────────────────────────┐
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▼ ▼
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┌──────────────┐ ┌──────────────┐
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│ 曲线曲面建模 │ │ 网格处理 │
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│ curves │ │ mesh │
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│ Bezier/NURBS │ │ Delaunay/MC │
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└──────┬───────┘ └──────┬───────┘
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│ │
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├──────────────┬──────────────────────┘
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▼ ▼
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┌──────────────┐┌──────────────┐
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│ 空间索引 ││ 布尔运算 │
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│ spatial ││ boolean │
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│ BVH/Octree ││ CSG │
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└──────┬───────┘└──────┬───────┘
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│ │
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▼ ▼
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┌──────────────┐┌──────────────┐
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│ 碰撞检测 ││ B-Rep 建模 │
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│ collision ││ brep │
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│ GJK/SAT ││ 抽壳/倒圆 │
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└──────┬───────┘└──────┬───────┘
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│ │
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└───────┬───────┘
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▼
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┌──────────────┐
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│ Format I/O │ foundation::export_step / export_gltf / export_stl
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│ 格式导出 │
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└──────┬───────┘
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▼
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输出 (STEP/glTF/STL/OBJ)
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### 3.2 插件系统数据流 (v6.0)
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┌─────────────────────────────────────────────────────┐
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│ PluginManager │
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│ │
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│ load_plugin_dir("/usr/lib/vde/plugins") │
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│ │ │
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│ ▼ │
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│ ┌─────────────────────────────────────┐ │
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│ │ 扫描 .so/.dylib/.dll 文件 │ │
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│ │ dlopen → dlsym(create_plugin) │ │
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│ │ → PluginInterface* │ │
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│ └──────────────┬──────────────────────┘ │
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│ │ │
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│ ▼ │
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│ ┌─────────────────────────────────────┐ │
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│ │ PluginRegistry (name → Plugin*) │ │
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│ │ io_exporters / io_importers │ │
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│ │ geometry_filters │ │
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│ │ custom_tools │ │
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│ └─────────────────────────────────────┘ │
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│ │
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│ 调用: manager.get_plugin("io.export.gltf") │
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│ → PluginInterface::execute(...) │
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└─────────────────────────────────────────────────────┘
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### 3.3 可微分几何管线 (SDF)
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参数化形状 (SdfNode)
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│ SDF 求值 │ sdf::evaluate(node, point)
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│ (CSG 树遍历) │
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└────────┬─────────┘
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│
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┌──────────────────┐
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│ 自动微分 │ sdf::gradient(node, point)
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│ (正向/反向模式) │
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└────────┬─────────┘
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│
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│ 梯度优化 │ sdf::optimize::fit_to_point_cloud
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│ (Adam/SGD) │
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└────────┬─────────┘
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┌──────────────────┐
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│ SDF → Mesh │ sdf::marching_cubes → HalfedgeMesh
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│ (Marching Cubes) │
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└────────┬─────────┘
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│
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▼
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┌──────────────────┐
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│ 导出 GLB │ foundation::export_gltf_binary
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└──────────────────┘
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## 4. 线程模型
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- **单线程默认**: 所有 API 默认线程安全，内部无全局可变状态
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- **OpenMP 并行**: 在 B-Rep 布尔、网格处理等热点路径启用 (`VDE_USE_OPENMP=ON`)
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- **CUDA 加速**: 独立 GPU 库 `vde_gpu`，不阻塞 CPU 路径
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- **插件线程安全**: 插件需自行保证线程安全，PluginManager 提供读写锁
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## 5. 内存模型
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│ 内存分配策略 │
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│ ┌──────────────┐ ┌─────────────────┐ │
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│ │ ObjectPool │ │ std::unique_ptr │ │
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│ │ (mesh顶点/面) │ │ (B-Rep 实体) │ │
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│ │ 连续内存块 │ │ RAII 所有权 │ │
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│ └──────────────┘ └─────────────────┘ │
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│ ┌──────────────┐ ┌─────────────────┐ │
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│ │ SoA 布局 │ │ 小对象栈分配 │ │
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│ │ (AoS→SoA) │ │ (Point3D/AABB) │ │
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│ │ 缓存友好 │ │ 零堆开销 │ │
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│ └──────────────┘ └─────────────────┘ │
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└─────────────────────────────────────────┘
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## 6. 版本演进
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| 版本 | 关键里程碑 | 日期 |
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| v0.1 - v0.9 | 核心模块建立 | 2026-07-23 |
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| v1.0 | 首个稳定版本 | 2026-07-24 |
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| v2.0 | B-Rep 完善 + STEP | 2026-07-24 |
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| v3.0 - v3.5 | SDF/IGES/装配/CAM | 2026-07-24 |
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| v4.x | 工业强化 (GDT/PMI/特征识别) | 计划中 |
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| v5.x | 性能优化 + 反向工程 | 计划中 |
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| v6.0 | 插件系统 + 开发者生态 | 计划中 |
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