commands/shape_command.h - initial - spivag/command_occ

commands/shape_command.h
392 строки13 KB
Степанов Никита
Запрос на слияние 'topology_iterators' (#3) из topology_iterators в initial
27 апр 2026, 21:55
27 апр 2026, 21:55c047a95
/// @file shape_command.h
/// @brief Моделирование тел
/// Проект occ_engine
/// @copyright  (c) Alexander Spivakov 2025.

#ifndef SHAPE_COMMAND_H
#define SHAPE_COMMAND_H

#include <command.h>
#include <geometry_types.h>
#include <topology.h>

#include <array>
#include <optional>
#include <variant>
#include <memory>

class ShapeVisitor;

/**
 * @brief Моделирование формы тела
 */
class IShapeBuilder : public ICommand
{
public:
  // получить форму тела
  std::shared_ptr< IShape > GetShape() const;

  // принять посещение
  virtual void Accept( ShapeVisitor& Visitor ) const = 0;

protected:
  std::shared_ptr< IShape > m_shape;
  bool m_isShapeValid{ false };
};

/**
 * @brief Создание трансформированного клона тела.
 */
class BuildTransformedClone : public IShapeBuilder
{
public:
  struct ByPlacement
  {
    ByPlacement() = default;
    ByPlacement( std::shared_ptr< IShapeBuilder > const& originalShape, R3::Placement const& cloneLocation );
    DECLARE_COPY_CTORS_DEFAULT( ByPlacement );
    std::shared_ptr< IShapeBuilder > m_originalShape{};
    R3::Placement m_placement{};
  };
  struct ByTransformation
  {
    ByTransformation() = default;
    ByTransformation( std::shared_ptr< IShapeBuilder > const& originalShape, R3::Transform const& transformation );
    DECLARE_COPY_CTORS_DEFAULT( ByTransformation );
    std::shared_ptr< IShapeBuilder > m_originalShape{};
    R3::Transform m_transform{};
  };
  using Parameters = std::variant<ByPlacement, ByTransformation>;
  

  //BuildTransformedClone( std::shared_ptr< IShapeBuilder > const& originalShape, gp_Trsf const& cloneLocation );
  //BuildTransformedClone( std::shared_ptr< IShapeBuilder > const& originalShape, gp_Trsf const& transformation );

  BuildTransformedClone( std::shared_ptr< IShapeBuilder > const& originalShape, R3::Placement const& cloneLocation );
  BuildTransformedClone( std::shared_ptr< IShapeBuilder > const& originalShape, R3::Transform const& transformation );

  Parameters GetParameters() const;

  void Execute() override;
  std::string ExecutionMessage() override;

  void Accept( ShapeVisitor& visitor ) const override;

private:
  Parameters m_originConstruction;
  std::string m_executionMessage{};
};

/**
 * @brief Создание параллелепипеда
 */
class BuildBlock : public IShapeBuilder
{
public:
  // Параметры создания параллелепипеда по двум точкам на главной диагонали
  struct PointsOnDiagonal;
  // Параметры создания параллелепипеда по заданным размерам и системе координат, размещенной в центре объёма
  struct OriginInMiddleVolume;
  // Параметры создания параллелепипеда по заданным размерам и системе координат, размещенной в левом ближнем нижнем
  // углу
  struct OriginInLeftBackBottomCorner;
  // Параметры создания параллелепипеда по заданным размерам и системе координат, размещенной в центре нижней грани
  struct OriginInMiddleBottomFace;

  using Parameters =
      std::variant< OriginInMiddleVolume, OriginInMiddleBottomFace, OriginInLeftBackBottomCorner, PointsOnDiagonal >;

  Parameters GetParameters() const;

  // конструктор параллелепипеда с центром в начале локальной СК
  explicit BuildBlock( OriginInMiddleVolume const& dimensions );

  // конструктор параллелепипеда расположенного в области положительных значений координат локалньной СК
  explicit BuildBlock( OriginInLeftBackBottomCorner const& dimensions );

  // конструктор параллелепипеда, центр нижней грани которого находится в начале локальной СК
  explicit BuildBlock( OriginInMiddleBottomFace const& dimensions );

  // конструктор параллелепипеда по двум точкам на диагонали
  explicit BuildBlock( R3::Point const& oneCorner, R3::Point const& otherCorner );

  /// @brief Параметры создания параллелепипеда по заданным размерам и системе координат, размещенной в центре объёма
  struct OriginInMiddleVolume
  {
    OriginInMiddleVolume( double sizeX, double sizeY, double sizeZ, R3::Placement const& = R3::Placement::World() );
    [[nodiscard]] bool AreParametersValid() const;

    std::array< double, 3 > m_dimensions{};
    R3::Placement m_location{};

    DECLARE_COPY_CTORS_DEFAULT( OriginInMiddleVolume );
  };

  /// @brief Параметры создания параллелепипеда по заданным размерам и системе координат, размещенной в центре объёма
  struct OriginInMiddleBottomFace
  {
    OriginInMiddleBottomFace( double sizeX, double sizeY, double sizeZ, R3::Placement const& = R3::Placement::World() );
    [[nodiscard]] bool AreParametersValid() const;

    std::array< double, 3 > m_dimensions{};
    R3::Placement m_location{};

    DECLARE_COPY_CTORS_DEFAULT( OriginInMiddleBottomFace );
  };

  /// @brief Параметры создания параллелепипеда по заданным размерам и системе координат, размещенной в левом ближнем
  /// нижнем углу
  struct OriginInLeftBackBottomCorner
  {
    OriginInLeftBackBottomCorner( double sizeX,
                                  double sizeY,
                                  double sizeZ,
                                  R3::Placement const& = R3::Placement::World() );
    [[nodiscard]] bool AreParametersValid() const;

    DECLARE_COPY_CTORS_DEFAULT( OriginInLeftBackBottomCorner );

    std::array< double, 3 > m_dimensions{};
    R3::Placement m_location{};
  };

  /// @brief Параметры создания параллелепипеда по заданным точкам на главной диагонали
  struct PointsOnDiagonal
  {
    PointsOnDiagonal( R3::Point const& one, R3::Point const& other );
    [[nodiscard]] bool AreParametersValid() const;

    R3::Point m_oneCorner{};
    R3::Point m_otherCorner{};

    PointsOnDiagonal( PointsOnDiagonal const& ) = default;
    PointsOnDiagonal( PointsOnDiagonal&& ) = default;
    PointsOnDiagonal& operator=( PointsOnDiagonal const& ) = default;
  };

  // проверить корректность входных данных
  bool validateBlockParameters() const;

  void Execute() override;
  std::string ExecutionMessage() override;

  void Accept( ShapeVisitor& visitor ) const override;

private:
  void setErrorText( std::string const& errorText );

  std::string m_errorText{};
  Parameters m_originConstruction;
};

/**
 * @brief Создание цилиндра
 */
class BuildCylinder : public IShapeBuilder
{
public:
  /// @brief Конструктор цилиндра выше плоскости OXY.
  BuildCylinder( double radius,
                 const R1::ForwardDistance& positiveHeight,
                 R3::Placement const& pl = R3::Placement::World() );

  /// @brief Конструктор цилиндра ниже плоскости OXY.
  BuildCylinder( double radius,
                 const R1::BackwardDistance& negativeHeight,
                 R3::Placement const& pl = R3::Placement::World() );

  /// @brief Конструктор цилиндра по обе стороны плоскости OXY.
  BuildCylinder( double radius,
                 const R1::ForwardDistance& positiveHeight,
                 const R1::BackwardDistance& negativeHeight,
                 R3::Placement const& pl = R3::Placement::World() );

  struct Parameters
  {
    double m_radius{ 0.0 };
    std::optional< R1::ForwardDistance > m_heightPositiveZSide{};
    std::optional< R1::BackwardDistance > m_heightNegativeZSide{};
    R3::Placement m_position{};

    Parameters( double radius, const R1::ForwardDistance& positiveHeight, R3::Placement const& pl );
    Parameters( double radius, const R1::BackwardDistance& negativeHeight, R3::Placement const& pl );
    Parameters( double radius,
                R1::ForwardDistance const& positiveHeight,
                R1::BackwardDistance const& negativeHeight,
                R3::Placement const& pl );

    DECLARE_COPY_CTORS_DEFAULT( Parameters )
  };

  Parameters GetParameters() const;

  // проверить корректность входных данных
  bool validateCylinderParameters();

  void Execute() override;
  std::string ExecutionMessage() override;

  void Accept( ShapeVisitor& visitor ) const override;

private:
  Parameters m_originConstruction;
  std::string m_errorText{};
  void setErrorText( std::string errorText );
};

/**
 * @brief Создание конуса
 */
class BuildCone : public IShapeBuilder
{
public:
  struct CreateByRadiaHeight;
  struct CreateByRadiaAngle;

  using Parameters = std::variant< CreateByRadiaHeight, CreateByRadiaAngle >;

  // конструктор
  explicit BuildCone( CreateByRadiaHeight const& rrh );
  // конструктор
  explicit BuildCone( CreateByRadiaAngle const& rra );

  struct CreateByRadiaHeight
  {
    CreateByRadiaHeight( double bottomRadius,
                         double topRadius,
                         double height,
                         R3::Placement const& location = R3::Placement::World() );
    [[nodiscard]] bool AreParametersValid() const;

    CreateByRadiaHeight( const CreateByRadiaHeight& ) = default;
    CreateByRadiaHeight( CreateByRadiaHeight&& ) = default;
    CreateByRadiaHeight& operator=( const CreateByRadiaHeight& ) = default;

    R3::Placement m_baseLocation{};
    double m_bottomRadius{};
    double m_topRadius{};
    double m_height{};
  };

  struct CreateByRadiaAngle
  {
    CreateByRadiaAngle( double bottomRadius,
                        double topRadius,
                        R1::AngleModPi2 angle,
                        R3::Placement const& = R3::Placement::World() );
    [[nodiscard]] bool AreParametersValid() const;

    CreateByRadiaAngle( const CreateByRadiaAngle& ) = default;
    CreateByRadiaAngle( CreateByRadiaAngle&& ) = default;
    CreateByRadiaAngle& operator=( const CreateByRadiaAngle& ) = default;
    R3::Placement m_baseLocation{};
    double m_bottomRadius{};
    double m_topRadius{};
    R1::AngleModPi2 m_angle{};
  };

  void Accept( ShapeVisitor& visitor ) const override;

  Parameters GetParameters() const;

  void Execute() override;
  std::string ExecutionMessage() override;

  // проверить корректность входных данных
  bool validateConeParameters();

private:
  void setErrorText( std::string errorText );
  std::string m_errorText{};
  Parameters m_originConstruction;
};

/**
 * @brief Создание тора
 */
class BuildTorus : public IShapeBuilder
{
public:
  enum class Shape
  {
    donut,
    apple,
    lemon
  };

  struct Parameters
  {
    Parameters( double majorRadius, double minorRadius, R3::Placement const& location, Shape torusType );
    DECLARE_COPY_CTORS_DEFAULT( Parameters )
    double m_majorRadius{};
    double m_minorRadius{};
    R3::Placement m_location{};
    Shape m_torusType;
  };

  // конструктор
  BuildTorus( double majorRadius, double minorRadius, R3::Placement const& location, Shape torusType );

  void Execute() override;
  std::string ExecutionMessage() override;

  void Accept( ShapeVisitor& visitor ) const override;

  Parameters GetParameters() const;

  // проверить корректность входных данных
  bool validateTorusParameters();

private:
  Parameters m_originConstruction;
  std::string m_errorText{};

  void setErrorText( std::string errorText );
};

/**
 * @brief Выполнение булевой операции над телами
 */
class BooleanOperation : public IShapeBuilder
{
public:
  enum class Operation
  {
    unite,
    intersect,
    difference
  };

  struct Parameters
  {
    Parameters( const std::shared_ptr< IShapeBuilder >& firstSolid,
                const std::shared_ptr< IShapeBuilder >& secondSolid,
                Operation operationType );
    DECLARE_COPY_CTORS_DEFAULT( Parameters )
    std::shared_ptr< IShapeBuilder > m_firstSolid{};
    std::shared_ptr< IShapeBuilder > m_secondSolid{};
    Operation m_booleanOperationType;
  };

  // конструктор
  BooleanOperation( const std::shared_ptr< IShapeBuilder >& firstSolid,
                    const std::shared_ptr< IShapeBuilder >& secondSolid,
                    Operation operationType );

  void Execute() override;
  std::string ExecutionMessage() override;

  void Accept( ShapeVisitor& visitor ) const override;

  Parameters GetParameters() const;

  bool checkBooleanOperationResult();

private:
  Parameters m_originConstruction;
  std::string m_errorText{};

  void setErrorText( std::string errorText );
};

#endif // SHAPE_COMMAND_H