v0.1.0: 初始工程骨架 — 7模块 40头文件 32源文件 17文档 Apache-2.0

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ViewDesignEngine
2026-07-23 05:27:51 +00:00
commit 02d0520aa5
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# 构建指南
## 目录
1. [环境要求](#1-环境要求)
2. [获取源码](#2-获取源码)
3. [构建步骤](#3-构建步骤)
4. [CMake 选项](#4-cmake-选项)
5. [作为依赖集成](#5-作为依赖集成)
6. [文档生成](#6-文档生成)
7. [故障排查](#7-故障排查)
---
## 1. 环境要求
| 依赖 | 最低版本 | 说明 |
|------|---------|------|
| CMake | 3.16+ | 构建系统 |
| C++ 编译器 | GCC 9+ / Clang 12+ / MSVC 2019+ | C++17 支持 |
| Eigen | 3.3+(自动下载) | 线性代数(header-only |
| Google Test | 自动下载 | 单元测试 |
| Doxygen | 1.9+ | API 文档生成(可选) |
---
## 2. 获取源码
```bash
git clone <仓库地址>
cd ViewDesignEngine
```
---
## 3. 构建步骤
### Linux / macOS
```bash
cmake -B build -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release \
-DBUILD_TESTS=ON \
-DBUILD_EXAMPLES=ON
cmake --build build -j$(nproc)
cd build && ctest --output-on-failure
```
### Windows
```powershell
cmake -B build -G "Visual Studio 17 2022"
cmake --build build --config Release
cd build && ctest --config Release
```
---
## 4. CMake 选项
| 选项 | 默认值 | 说明 |
|------|--------|------|
| `BUILD_TESTS` | ON | 构建单元测试 |
| `BUILD_EXAMPLES` | ON | 构建示例程序 |
| `BUILD_BENCHMARKS` | OFF | 构建性能测试 |
| `BUILD_SHARED_LIBS` | OFF | 构建共享库(默认静态库) |
| `ENABLE_SANITIZERS` | OFF | 启用 ASan/UBSan |
| `ENABLE_LTO` | ON | 启用链接时优化 |
---
## 5. 作为依赖集成
### CMake FetchContent
```cmake
include(FetchContent)
FetchContent_Declare(ViewDesignEngine
GIT_REPOSITORY <仓库地址>
GIT_TAG v0.1.0
)
FetchContent_MakeAvailable(ViewDesignEngine)
target_link_libraries(你的项目 PRIVATE vde)
```
### find_package(安装后)
```cmake
find_package(ViewDesignEngine REQUIRED)
target_link_libraries(你的项目 PRIVATE vde::engine)
```
---
## 6. 文档生成
```bash
cmake -B build -DVDE_BUILD_DOCS=ON
cmake --build build --target doc
# 输出:build/docs/html/index.html
```
---
## 7. 故障排查
| 问题 | 解决方案 |
|------|---------|
| Eigen 未找到 | 将自动通过 FetchContent 下载 |
| 编译时间过长 | 使用 `-j` 并行编译,关闭 LTO |
| 链接错误 | 确认 C++17 标准库链接正确 |
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# API 参考
## 目录
1. [命名空间](#1-命名空间)
2. [core 模块](#2-core-模块)
3. [curves 模块](#3-curves-模块)
4. [mesh 模块](#4-mesh-模块)
5. [spatial 模块](#5-spatial-模块)
6. [boolean 模块](#6-boolean-模块)
7. [collision 模块](#7-collision-模块)
8. [foundation 模块](#8-foundation-模块)
9. [错误码](#9-错误码)
---
## 1. 命名空间
```cpp
namespace vde::foundation { ... } // 基础设施
namespace vde::core { ... } // 几何核心
namespace vde::curves { ... } // 曲线曲面
namespace vde::mesh { ... } // 网格处理
namespace vde::spatial { ... } // 空间索引
namespace vde::boolean { ... } // 布尔运算
namespace vde::collision { ... } // 碰撞检测
```
---
## 2. core 模块
### 基本类型
| 类型 | 说明 |
|------|------|
| `Point2D`, `Point3D` | 二维/三维点 |
| `Vector2D`, `Vector3D` | 二维/三维向量 |
| `Line3Dd` | 三维无限直线 |
| `Ray3Dd` | 三维射线 |
| `Segment3Dd` | 三维线段 |
| `Plane3D` | 三维平面 |
| `Triangle3D` | 三维三角形 |
| `AABB3D` | 轴对齐包围盒 |
### 变换
```cpp
Transform3D translate(double x, double y, double z);
Transform3D rotate(const Vector3D& axis, double rad);
Transform3D scale(double sx, double sy, double sz);
// 组合
Matrix4D m = rotate_x(90_deg) * translate(1, 0, 0);
Point3D p2 = m * p1;
```
### 凸包与距离
```cpp
// 2D 凸包(Graham Scan
std::vector<Point2D> convex_hull_2d(const std::vector<Point2D>& pts);
// 距离计算
double distance(const Point3D& a, const Point3D& b);
double distance(const Point3D& p, const Plane3D& plane);
double distance(const Point3D& p, const Triangle3D& tri);
Point3D closest_point(const Point3D& p, const Triangle3D& tri);
```
---
## 3. curves 模块
```cpp
// 曲线构造
BezierCurve bezier(control_points);
NurbsCurve nurbs(control_points, knots, weights, degree);
// 求值与求导
Point3D p = curve.evaluate(t);
Vector3D d1 = curve.derivative(t, 1);
// 曲面
NurbsSurface surface(grid, knots_u, knots_v, weights, deg_u, deg_v);
Point3D p = surface.evaluate(u, v);
// 离散化
auto [verts, tris] = tessellate(eval_func, res_u, res_v);
```
---
## 4. mesh 模块
```cpp
HalfedgeMesh mesh;
// 查询
size_t nv = mesh.num_vertices();
const Point3D& v = mesh.vertex(idx);
// Delaunay
auto [verts, tris] = delaunay_2d(points);
// 简化与平滑
auto simplified = simplify_mesh(mesh, {.target_ratio = 0.5});
auto smoothed = smooth_mesh(mesh, {.iterations = 10});
// 质量评估
auto quality = evaluate_mesh_quality(mesh);
```
---
## 5. spatial 模块
```cpp
BVH bvh;
bvh.build(triangles);
auto hits = bvh.query_ray(ray); // 所有命中
auto nearest = bvh.query_ray_nearest(ray); // 最近命中
auto in_box = bvh.query_range(aabb); // 范围查询
auto knn = bvh.query_knn(point, 5); // K 近邻
```
---
## 6. boolean 模块
```cpp
// 2D 多边形布尔
auto result = boolean_2d(poly_a, poly_b, BooleanOp::Union);
auto result = boolean_2d(poly_a, poly_b, BooleanOp::Intersection);
auto result = boolean_2d(poly_a, poly_b, BooleanOp::Difference);
```
---
## 7. collision 模块
```cpp
// GJK 碰撞检测
bool hit = gjk_intersect(convex_a, convex_b);
// 射线-三角形相交(Möller-Trumbore
auto hit = ray_triangle_intersect(ray, tri);
// hit->t, hit->point, hit->u, hit->v
// 三角形-三角形相交
bool hit = tri_tri_intersect(t1, t2);
```
---
## 8. foundation 模块
### 公差系统
```cpp
Tolerance tol(/* absolute */ 1e-6, /* relative */ 1e-8);
bool eq = tol.points_equal(a, b);
bool zero = tol.is_zero(value);
```
### 精确谓词
```cpp
auto orient = exact::orient_2d(a, b, c);
auto in = exact::in_circle(a, b, c, d);
```
### I/O
```cpp
auto mesh = read_obj("model.obj");
write_obj(mesh, "output.obj");
auto tris = read_stl("model.stl");
```
---
## 9. 错误码
| 错误码 | 说明 |
|--------|------|
| `kSuccess` | 操作成功 |
| `kInvalidArgument` | 非法参数 |
| `kInvalidGeometry` | 非法几何(退化/非流形) |
| `kDegenerateCase` | 退化情况 |
| `kNotImplemented` | 未实现 |
| `kNumericalError` | 数值计算错误 |
| `kOutOfMemory` | 内存不足 |