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# 类设计
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## 目录
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1. [类关系总览](#1-类关系总览)
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2. [关键设计决策](#2-关键设计决策)
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3. [工厂模式](#3-工厂模式)
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4. [策略模式](#4-策略模式)
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5. [访问者模式](#5-访问者模式)
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## 1. 类关系总览
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几何实体层次：
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HalfedgeMesh ← 网格实体
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BezierCurve ← Bezier 曲线
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BSplineCurve ← B-Spline 曲线
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NurbsCurve ← NURBS 曲线
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BezierSurface ← Bezier 曲面
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BSplineSurface ← B-Spline 曲面
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Triangle / Polygon ← 基本图形
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空间索引层次：
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SpatialIndex<T> (抽象)
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├── BVH<T>
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├── Octree<T>
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├── KDTree<T>
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└── RTree<T>
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布尔运算层次：
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BooleanEngine<GeometryType> (抽象)
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├── 2D 多边形布尔
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└── 3D 网格布尔
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工具类：
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Transform3D ← 几何变换
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Tolerance ← 公差管理
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GeometryFactory ← 工厂方法
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## 2. 关键设计决策
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### 2.1 值与引用语义
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| 类型 | 策略 | 理由 |
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|------|------|------|
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| Point, Vector, AABB | 值语义 | 拷贝开销小（≤ 24 字节） |
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| HalfedgeMesh, BVH | 值语义 + 移动 | 大型数据移动比拷贝高效 |
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| SpatialIndex | 智能指针 | 多态集合需引用语义 |
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### 2.2 模板化策略
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- **曲线曲面族**：模板化 + 类型别名
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```cpp
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template <typename T, size_t Dim> class BezierCurve { ... };
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using BezierCurve3D = BezierCurve<double, 3>;
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```
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- **精确谓词**：非模板化，内部使用自适应精度
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- **虚函数**：仅在多态集合场景使用（空间索引接口）
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- **性能关键路径**：使用 CRTP 静态多态替代虚函数
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### 2.3 依赖方向
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foundation ← core ← curves
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← mesh
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← spatial ← boolean
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← spatial ← collision
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```
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## 3. 工厂模式
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```cpp
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class GeometryFactory {
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public:
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// 基本体生成
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static HalfedgeMesh create_box(double w, double h, double d);
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static HalfedgeMesh create_sphere(double radius, int segments);
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static HalfedgeMesh create_cylinder(double r, double h, int segments);
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static HalfedgeMesh create_torus(double R, double r, int segs);
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// 曲线生成
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static NurbsCurve create_circle(double radius);
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static NurbsCurve create_line(const Point3D& a, const Point3D& b);
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// 曲面生成
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static NurbsSurface create_ruled_surface(
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const NurbsCurve& c1, const NurbsCurve& c2);
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};
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```
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## 4. 策略模式
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```cpp
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// BVH 构建策略
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enum class BVHSplitStrategy {
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Middle, // 中点分割（最快）
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Equal, // 等数量分割
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SAH // 表面积启发式（质量最优）
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};
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class BVHBuilder {
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public:
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BVHBuilder& set_strategy(BVHSplitStrategy s);
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BVHBuilder& set_leaf_size(int max_primitives);
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BVHBuilder& set_max_depth(int depth);
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|
std::unique_ptr<BVH> build(const std::vector<Triangle3D>& primitives);
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|
};
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// 网格平滑策略
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enum class SmoothMethod { Laplacian, Taubin };
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```
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## 5. 访问者模式
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```cpp
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// 网格遍历
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class MeshVisitor {
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public:
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virtual void visit_vertex(size_t idx, const Point3D& p) = 0;
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virtual void visit_face(size_t idx,
|
|
const std::vector<size_t>& vertices) = 0;
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|
virtual void visit_edge(size_t idx, size_t v0, size_t v1) = 0;
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|
};
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// 使用方式
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|
mesh.traverse(visitor);
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```
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