ViewDesignEngine/include/vde/foundation/industrial_formats.h

#pragma once
/**
 * @file industrial_formats.h
 * @brief 工业 CAD 格式导入导出
 *
 * 支持的格式：
 * - JT (ISO 14306)        — Siemens PLM 轻量化/精确几何
 * - Parasolid XT          — Siemens 内核原生格式
 * - ACIS SAT              — Dassault Spatial 内核原生格式
 * - IFC (ISO 16739)       — BIM 交换格式
 * - STEP AP242            — 带 PMI 的产品制造信息
 * - PDF 3D                — 嵌入式 U3D/PRC
 *
 * @ingroup foundation
 */
#include "vde/brep/brep.h"
#include <string>
#include <vector>
#include <cstdint>

namespace vde::io {

// ═══════════════════════════════════════════════════════════════
//  JT (ISO 14306)
// ═══════════════════════════════════════════════════════════════

/**
 * @brief JT 文件段类型
 *
 * JT 文件由 LSG (Logical Scene Graph) 组织，包含多个段。
 */
enum class JTSegmentType : uint8_t {
    LogicalSceneGraph   = 1,   ///< LSG 根段
    Part                = 2,   ///< 零件段
    Instance            = 3,   ///< 实例引用段
    MeshLOD             = 4,   ///< 网格 LOD 段
    Brep                = 5,   ///< B-Rep 精确几何段
    MetaData            = 6,   ///< 元数据段
    PMI                 = 7,   ///< PMI 标注段
};

/**
 * @brief JT 导入选项
 */
struct JTOptions {
    bool load_brep = true;          ///< 是否加载精确 B-Rep 几何
    bool load_mesh = true;          ///< 是否加载三角网格
    int  max_lod   = 3;             ///< 最大 LOD 级别
    bool load_pmi  = false;         ///< 是否加载 PMI 标注
    bool load_meta = false;         ///< 是否加载元数据
};

/**
 * @brief JT TOC 条目 / 段头
 *
 * JT 文件通过 TOC (Table of Contents) 组织段数据，
 * 每个 TOC 条目定位一个段。
 */
struct JtSegmentHeader {
    uint32_t segment_type;    ///< 段类型 (JTSegmentType 枚举值)
    uint32_t segment_offset;   ///< 段数据偏移
    uint32_t segment_length;   ///< 段数据长度
    uint32_t attributes;       ///< 段属性标志
};

/**
 * @brief 从 JT 文件导入 B-Rep 模型
 *
 * 解析 ISO 14306 JT 文件格式，提取 B-Rep 段中的精确几何或
 * 将网格 LOD 转换为 BrepModel。
 *
 * JT 文件结构：TOC → Segment → Part/Mesh/B-Rep
 *
 * @param path JT 文件路径 (.jt)
 * @param opts 导入选项
 * @return 导入的 BrepModel
 *
 * @throws std::runtime_error 文件无效或无法解析
 */
[[nodiscard]] brep::BrepModel import_jt(const std::string& path,
                                         const JTOptions& opts = {});

/**
 * @brief 从内存解析 JT 二进制数据
 *
 * 直接解析 JT 二进制格式数据流，提取 B-Rep 段和网格 LOD。
 *
 * @param data 指向 JT 二进制数据的指针
 * @param size 数据大小（字节）
 * @param opts 导入选项
 * @return 导入的 BrepModel
 *
 * @throws std::runtime_error 数据无效
 */
[[nodiscard]] brep::BrepModel import_jt_binary(const uint8_t* data, size_t size,
                                                const JTOptions& opts = {});

/**
 * @brief 将 B-Rep 模型导出为 JT 文件
 *
 * 写入包含 B-Rep 段和网格 LOD 的 JT 文件。
 *
 * @param body B-Rep 模型
 * @param path 输出 JT 文件路径
 *
 * @throws std::runtime_error 写入失败
 */
void export_jt(const brep::BrepModel& body, const std::string& path);

// ═══════════════════════════════════════════════════════════════
//  Parasolid XT
// ═══════════════════════════════════════════════════════════════

/**
 * @brief Parasolid XT 格式类型
 */
enum class ParasolidFormat {
    Binary,   ///< 二进制 X_B / X_T 格式
    Text,     ///< 文本格式 (ASCII)
    Neutral,  ///< 可传输中性格式
};

// ═══════════════════════════════════════════════════════════════
//  Parasolid XT 二进制结构体
// ═══════════════════════════════════════════════════════════════

/**
 * @brief Parasolid XT 二进制文件头 (40 bytes)
 *
 * XT 二进制 (.x_b) 格式头部结构：
 * - magic: "PARA" 标识符
 * - version: 版本号
 * - 表统计和偏移
 */
struct XtBinaryHeader {
    char     magic[4];        ///< "PARA" 魔术字节
    uint32_t version;         ///< 架构版本
    uint32_t float_count;     ///< 浮点数表条目数
    uint32_t int_count;       ///< 整数表条目数
    uint32_t entity_count;    ///< 实体记录数
    uint32_t float_offset;    ///< 浮点表偏移
    uint32_t int_offset;      ///< 整数表偏移
    uint32_t entity_offset;   ///< 实体表偏移
    uint32_t endian_check;    ///< 字节序标记 (0x00000001 = LE)

    /// 解析头部字节
    static XtBinaryHeader parse(const uint8_t* data, size_t size);
    /// 编码头部为 40 字节
    void encode(std::string& buf) const;
};

/**
 * @brief Parasolid XT 二进制实体记录
 */
struct XtBinaryEntity {
    uint32_t type;                  ///< 实体类型编码
    uint32_t float_start, float_len; ///< 浮点表索引范围
    uint32_t int_start, int_len;     ///< 整数表索引范围
    std::vector<uint32_t> refs;      ///< 引用实体索引
};

/**
 * @brief 从 Parasolid XT 文件导入 B-Rep 模型
 *
 * 支持二进制 (.x_b) 和文本 (.x_t) 两种格式。
 * 自动检测 magic bytes 选择解析路径。
 * 解析 body 实体，包括：
 * - lump → shell → face → loop → edge → vertex 拓扑链
 * - surface (plane, cylinder, cone, sphere, torus, NURBS)
 * - curve (line, circle, ellipse, NURBS)
 *
 * @param path XT 文件路径 (.x_t / .x_b)
 * @return 导入的 BrepModel
 *
 * @throws std::runtime_error 解析失败
 */
[[nodiscard]] brep::BrepModel import_parasolid_xt(const std::string& path);

/**
 * @brief 从内存解析 Parasolid XT 二进制数据
 *
 * @param data 指向二进制 XT 数据的指针
 * @param size 数据大小（字节）
 * @return 导入的 BrepModel
 *
 * @throws std::runtime_error 数据无效
 */
[[nodiscard]] brep::BrepModel import_parasolid_xt_binary(const uint8_t* data, size_t size);

/**
 * @brief 将 B-Rep 模型导出为 Parasolid XT 文本格式
 *
 * @param body B-Rep 模型
 * @param path 输出 XT 文件路径
 */
void export_parasolid_xt(const brep::BrepModel& body, const std::string& path);

/**
 * @brief 将 B-Rep 模型导出为 Parasolid XT 二进制格式（文件）
 *
 * @param body B-Rep 模型
 * @param path 输出 XB 文件路径 (.x_b)
 */
void export_parasolid_xt_binary(const brep::BrepModel& body, const std::string& path);

/**
 * @brief 将 B-Rep 模型导出为 Parasolid XT 二进制字符串
 *
 * @param body B-Rep 模型
 * @return XT 二进制数据字符串
 */
[[nodiscard]] std::string export_parasolid_xt_binary_str(const brep::BrepModel& body);

// ═══════════════════════════════════════════════════════════════
//  ACIS SAT
// ═══════════════════════════════════════════════════════════════

/**
 * @brief ACIS SAT 版本
 */
enum class ACISVersion {
    V7   = 700,
    V16  = 1600,
    V21  = 2100,
    V27  = 2700,
    R2024 = 2900,
};

/**
 * @brief ACIS SAB 二进制文件头
 */
struct SabHeader {
    char     magic[4];        ///< "SAB " 魔术字节
    uint32_t data_size;       ///< 数据块大小
    uint32_t version;         ///< ACIS 版本
    uint32_t str_table_size;  ///< 字符串表大小
};

/**
 * @brief 从 ACIS SAT 文件导入 B-Rep 模型
 *
 * 解析 SAT (Save As Text) 格式，支持：
 * - body → lump → shell → face → loop → coedge → edge → vertex
 * - surface: plane, cone, sphere, torus, spline
 * - curve: straight, ellipse, intcurve
 *
 * @param path SAT 文件路径 (.sat 或 .sab)
 * @return 导入的 BrepModel
 *
 * @throws std::runtime_error 解析失败
 */
[[nodiscard]] brep::BrepModel import_acis_sat(const std::string& path);

/**
 * @brief 从内存解析 ACIS SAB 二进制数据
 *
 * SAB (Standard ACIS Binary) 格式：
 * - Header: "SAB " + data_size + version + str_table_size
 * - 字符串表 + 浮点数表 + 整数表 + 实体记录
 *
 * @param data 指向二进制 SAB 数据的指针
 * @param size 数据大小（字节）
 * @return 导入的 BrepModel
 *
 * @throws std::runtime_error 数据无效
 */
[[nodiscard]] brep::BrepModel import_acis_sat_binary(const uint8_t* data, size_t size);

/**
 * @brief 将 B-Rep 模型导出为 ACIS SAT 文本格式
 *
 * @param body B-Rep 模型
 * @param path 输出 SAT 文件路径
 * @param version ACIS 版本号
 */
void export_acis_sat(const brep::BrepModel& body, const std::string& path,
                     ACISVersion version = ACISVersion::V27);

// ═══════════════════════════════════════════════════════════════
//  IFC (ISO 16739)
// ═══════════════════════════════════════════════════════════════

/**
 * @brief IFC 实体类型（常用）
 */
enum class IfcEntityType {
    Unknown,
    IfcProject,
    IfcSite,
    IfcBuilding,
    IfcBuildingStorey,
    IfcWall,
    IfcSlab,
    IfcBeam,
    IfcColumn,
    IfcDoor,
    IfcWindow,
    IfcRoof,
    IfcStair,
    IfcRailing,
    IfcPlate,
    IfcMember,
    IfcBuildingElementProxy,
    IfcProductDefinitionShape,
    IfcShapeRepresentation,
    IfcExtrudedAreaSolid,
    IfcFacetedBrep,
    IfcPolyLoop,
    IfcFaceOuterBound,
    IfcFace,
    IfcClosedShell,
    IfcCartesianPoint,
    IfcDirection,
    IfcAxis2Placement3D,
    IfcLocalPlacement,
    IfcPolyline,
    IfcArbitraryClosedProfileDef,
    IfcRectangleProfileDef,
    IfcCircleProfileDef,
    IfcMaterial,
    IfcRelAssociatesMaterial,
    IfcOwnerHistory,
    IfcPerson,
    IfcOrganization,
    IfcApplication,
    IfcUnitAssignment,
    IfcSIUnit,
    IfcGeometricRepresentationContext,
    IfcGeometricRepresentationSubContext,
};

/**
 * @brief 从 IFC 文件导入 B-Rep 模型列表
 *
 * 解析 IFC-SPF (ISO 10303-21) 格式，提取 IfcProduct 实体：
 * - IfcWall, IfcSlab, IfcBeam, IfcColumn
 * - IfcDoor, IfcWindow, IfcPlate, IfcMember
 * - 支持 IfcExtrudedAreaSolid 和 IfcFacetedBrep
 *
 * @param path IFC 文件路径 (.ifc)
 * @return 导入的 BrepModel 列表（每个产品一个元素）
 *
 * @throws std::runtime_error 解析失败
 */
[[nodiscard]] std::vector<brep::BrepModel> import_ifc(const std::string& path);

// ═══════════════════════════════════════════════════════════════
//  STEP AP242
// ═══════════════════════════════════════════════════════════════

/**
 * @brief STEP AP242 PMI 标注类型
 */
struct StepPMIAnnotation {
    std::string type;             ///< 标注类型（linear_dimension, angular_dimension, etc.）
    std::string id;               ///< 标注 ID
    std::string description;      ///< 描述文本
    double nominal_value = 0.0;   ///< 名义尺寸
    double upper_tolerance = 0.0; ///< 上偏差
    double lower_tolerance = 0.0; ///< 下偏差
    std::string datum_system;     ///< 基准系统引用
};

/**
 * @brief STEP AP242 导出选项
 */
struct StepAP242Options {
    bool include_pmi      = true;   ///< 是否包含 PMI 标注
    bool include_tolerance = true;  ///< 是否包含公差信息
    bool include_material  = true;  ///< 是否包含材料信息
    bool include_validation = true; ///< 是否包含验证属性
};

/**
 * @brief 将 B-Rep 模型导出为 STEP AP242 字符串
 *
 * 在 AP214 基础上扩展，新增：
 * - PRODUCT_MANUFACTURING_INFORMATION (PMI)
 * - DIMENSIONAL_CHARACTERISTIC_REPRESENTATION
 * - SHAPE_DIMENSION_REPRESENTATION
 * - GEOMETRIC_TOLERANCE
 * - DATUM_SYSTEM
 *
 * @param bodies B-Rep 体列表
 * @param annotations PMI 标注列表（可为空）
 * @param opts 导出选项
 * @return STEP AP242 格式字符串
 */
[[nodiscard]] std::string export_step_ap242(
    const std::vector<brep::BrepModel>& bodies,
    const std::vector<StepPMIAnnotation>& annotations = {},
    const StepAP242Options& opts = {});

/**
 * @brief 将 B-Rep 模型导出为 STEP AP242 文件
 *
 * @param path 输出文件路径 (.stp / .step)
 * @param bodies B-Rep 体列表
 * @param annotations PMI 标注
 * @param opts 导出选项
 */
void export_step_ap242_file(const std::string& path,
                            const std::vector<brep::BrepModel>& bodies,
                            const std::vector<StepPMIAnnotation>& annotations = {},
                            const StepAP242Options& opts = {});

// ═══════════════════════════════════════════════════════════════
//  PDF 3D
// ═══════════════════════════════════════════════════════════════

/**
 * @brief 将 B-Rep 模型导出为 PDF 3D (U3D 嵌入)
 *
 * 生成包含 U3D 模型嵌入的 PDF 文件。
 * U3D 是 ECMA-363 标准，支持精确几何和三角网格。
 *
 * @param body B-Rep 模型
 * @return PDF 文件二进制数据
 */
[[nodiscard]] std::vector<uint8_t> export_pdf3d(const brep::BrepModel& body);

/**
 * @brief 将 B-Rep 模型导出为 PDF 3D 文件
 *
 * @param path 输出 PDF 文件路径
 * @param body B-Rep 模型
 */
void export_pdf3d_file(const std::string& path, const brep::BrepModel& body);

} // namespace vde::io