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系统架构设计
目录
1. 整体架构
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 公开 API 层 │
│ （C++ 头文件，稳定 ABI，Doxygen 文档） │
├─────────────────────────────────────────────────────────┤
│ ┌─────────┐ ┌──────────┐ ┌────────┐ ┌──────────────┐ │
│ │ 几何 │ │ 曲线曲面 │ │ 网格 │ │ 空间索引 │ │
│ │ 核心 │ │ 建模 │ │ 处理 │ │ │ │
│ └────┬────┘ └────┬─────┘ └───┬────┘ └──────┬───────┘ │
│ │ │ │ │ │
│ ┌────┴───────────┴───────────┴──────────────┴───────┐ │
│ │ CSG 布尔引擎 │ │
│ └────────────────────────┬──────────────────────────┘ │
│ ┌────────────────────────┴──────────────────────────┐ │
│ │ 碰撞检测层 │ │
│ └────────────────────────────────────────────────────┘ │
├─────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 基础设施层 │
│ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ │
│ │ 数学库 │ │ 公差系统 │ │ I/O │ │ 内存管理 │ │
│ │ (Eigen) │ │ │ │(OBJ/STL) │ │ │ │
│ └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘ │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
2. 模块层次
| 层级 | 模块 | 命名空间 | 职责 |
|---|---|---|---|
| L0 基础设施 | foundation | vde::foundation |
数学库封装、精确谓词、内存管理、I/O |
| L1 几何核心 | core | vde::core |
基本几何类型、变换、距离计算、凸包 |
| L2 曲线曲面 | curves | vde::curves |
Bezier/B-Spline/NURBS 曲线与曲面 |
| L3 网格处理 | mesh | vde::mesh |
网格数据结构、剖分、简化、平滑 |
| L4 空间索引 | spatial | vde::spatial |
BVH、Octree、KD-Tree、R-Tree |
| L5 布尔运算 | boolean | vde::boolean |
2D/3D CSG 布尔运算 |
| L5 碰撞检测 | collision | vde::collision |
GJK、SAT、射线相交 |
依赖规则：
- 上层可依赖下层，下层不依赖上层
- 同层模块间通过接口抽象解耦
- L5 层（布尔运算/碰撞检测）依赖 L1-L4
3. 数据流
输入数据 (OBJ/STL/STEP)
│
▼
[ I/O 解析 ] ──► 几何核心（基本实体）
│
▼
[ 曲线曲面建模 ] ──► 离散化 ──► [ 网格处理 ]
│ │
▼ ▼
[ CSG 布尔 ] ◄──────────── [ 空间索引 ]
│
▼
输出数据 (OBJ/STL/B-Rep)
4. 设计原则
- 零开销抽象：模板与编译期多态，不引入不必要的虚函数开销
- 数据驱动：使用 SoA（数组结构体）布局优化缓存命中率
- 不可变优先：几何实体默认不可变，变换操作返回新实体
- RAII 资源管理：所有资源由智能指针管理
- 异常安全：提供基本保证以上，核心路径提供强保证
- 单一依赖：仅依赖 Eigen，不引入 Boost 等重型库