opencascade TopoDS_Builder 源码学习 原创

opencascade TopoDS_Builder

前言

构建器（Builder）用于创建拓扑数据结构。它是构建器类层次结构的根。
构建器中包含三组方法：

1. Make 方法用于创建形状（Shapes）。
2. Add 方法用于将一个形状包含到另一个形状中。
3. Remove 方法用于从一个形状中移除另一个形状。

构建器中的方法不是静态的，它们可以在继承的构建器中被重新定义。
此构建器不提供用于创建顶点（Vertices）、边（Edges）、面（Faces）、壳（Shells）或实体（Solids）的 Make 方法。这些方法在继承的构建器中提供，因为它们必须提供几何形状信息。
Add 方法遵循以下规则：
任何形状（SHAPE）都可以被添加到复合形状（COMPOUND）中。
只有实体（SOLID）可以被添加到复合实体（COMPSOLID）中。
只有壳（SHELL）、边（EDGE）和顶点（VERTEX）可以被添加到实体（SOLID）中。边和顶点可以是内部的或外部的。
只有面（FACE）可以被添加到壳（SHELL）中。
只有线框（WIRE）和顶点（VERTEX）可以被添加到面（FACE）中。顶点可以是内部的或外部的。
只有边（EDGE）可以被添加到线框（WIRE）中。
只有顶点（VERTEX）可以被添加到边（EDGE）中。
顶点（VERTEX）中不能添加任何内容。

方法

1

创建一个空的线框（Wire）。
void MakeWire (TopoDS_Wire& W) const;

2

创建一个空的壳（Shell）。
void MakeShell (TopoDS_Shell& S) const;

3

创建一个覆盖整个3D空间的实体（Solid）。
void MakeSolid (TopoDS_Solid& S) const;

4

创建一个空的复合实体（Composite Solid）。
void MakeCompSolid (TopoDS_CompSolid& C) const;

5

创建一个空的组合体（Compound）。
void MakeCompound (TopoDS_Compound& C) const;

6

将形状C添加到形状S中。
异常如果S不是自由状态且无法被修改，则抛出TopoDS_FrozenShape异常。
如果S和C不兼容，则抛出TopoDS__UnCompatibleShapes异常。
void Add (TopoDS_Shape& S, const TopoDS_Shape& C) ;

7

从形状S中移除形状C。
异常如果S被冻结且无法被修改，则抛出TopoDS_FrozenShape异常。
void Remove (TopoDS_Shape& S, const TopoDS_Shape& C)

用法用例

在OpenCASCADE（OCCT）中，TopoDS_Builder 是一个用于构建复杂拓扑结构的类，它允许用户按照自定义的方式构建 TopoDS_Shape 对象，例如顶点、边、面或实体等。下面是一个简单的示例，展示如何使用 TopoDS_Builder 类来构建一个简单的几何体，并添加顶点、边和面。

示例：使用 TopoDS_Builder 构建几何体

#include <iostream>
#include <TopoDS.hxx>
#include <TopoDS_Builder.hxx>
#include <TopoDS_Vertex.hxx>
#include <TopoDS_Edge.hxx>
#include <TopoDS_Face.hxx>

int main() {
    // 创建一个空的 TopoDS_Shape 对象
    TopoDS_Shape shape;
    TopoDS_Builder builder;
    builder.MakeCompound(shape); // 创建一个复合体

    // 添加一个顶点
    TopoDS_Vertex vertex;
    builder.MakeVertex(vertex, gp_Pnt(0.0, 0.0, 0.0)); // 在原点创建一个顶点
    builder.Add(shape, vertex); // 将顶点添加到复合体中

    // 添加一条边
    TopoDS_Edge edge;
    builder.MakeEdge(edge, gp_Pnt(0.0, 0.0, 0.0), gp_Pnt(1.0, 0.0, 0.0)); // 创建一条连接两个顶点的边
    builder.Add(shape, edge); // 将边添加到复合体中

    // 添加一个面
    TopoDS_Face face;
    builder.MakeFace(face); // 创建一个空面
    builder.Add(shape, face); // 将面添加到复合体中

    // 输出复合体中包含的元素数量
    std::cout << "Number of elements in the compound shape: " << shape.NbChildren() << std::endl;

    return 0;
}

示例说明：

1. 包含头文件：

   • <TopoDS.hxx>：包含了 TopoDS_Shape 及其相关类型的定义。
   • <TopoDS_Builder.hxx>：定义了 TopoDS_Builder 类，用于构建拓扑结构。
   • <TopoDS_Vertex.hxx>、<TopoDS_Edge.hxx>、<TopoDS_Face.hxx>：定义了分别用于顶点、边和面的 TopoDS 类型。

2. 创建 TopoDS_Shape 对象：

   • 使用 TopoDS_Builder builder; 创建一个 TopoDS_Builder 实例。
   • 使用 builder.MakeCompound(shape); 创建一个空的复合体 TopoDS_Shape 对象。

3. 添加顶点、边和面：

   • 使用 builder.MakeVertex(vertex, gp_Pnt(0.0, 0.0, 0.0)); 创建一个位于原点的顶点，并将其添加到复合体中。
   • 使用 builder.MakeEdge(edge, gp_Pnt(0.0, 0.0, 0.0), gp_Pnt(1.0, 0.0, 0.0)); 创建一条从原点到 (1, 0, 0) 的边，并将其添加到复合体中。
   • 使用 builder.MakeFace(face); 创建一个空的面，并将其添加到复合体中。

4. 输出：

   • 使用 shape.NbChildren() 获取复合体中包含的子元素数量，并输出结果。

示例的运行结果：

如果一切顺利，该示例将输出复合体中包含的元素数量，应该是 3（一个顶点、一条边和一个面）。

这个示例展示了如何使用 TopoDS_Builder 类来逐步构建复杂的拓扑结构。在实际应用中，可以根据需要添加更复杂的拓扑实体，并使用OpenCASCADE提供的各种工具和算法进行更高级的操作和分析。

参考