用c++开发一款商业产品,需要哪些规范

本文介绍了在Windows环境下,使用C++开发商业产品时的一系列规范,包括文件系统目录结构、解决方案目录、代码编写规范、命名规则、注释规则、日志管理和线程锁的使用。规范旨在提高代码质量、稳定性和可维护性,如禁用全局变量、禁止多重继承、合理使用智能指针等,并提供了详细的日志和线程管理建议。

最近开始接手项目组的开发管理工作,项目组开发的产品一期功能基本开发完成,进入内部测试及小渠道发布阶段,然而产品的稳定性还存在很大问题。

先做一下背景介绍,项目组开发的是一款面向C端的互联刚产品,运行操作系统为windows。整个项目使用c++开发,总体代码量大概在数十万行。

c++是一门很复杂的语言,有很多强大的特性,然而当用其开发一款商业产品时,这些特性可能会带来麻烦。所以当设计c++的使用规范时,更多的是对其做减法。

本文的规范针对VC++开发环境,开发工具为Visual Studio。

文件系统目录规范

一款完整的商业产品开发通常会涉及到很多模块,这其中包括可执行程序(.exe),项目组开发的库(静态库或动态库),第三方的库(静态库或动态库),测试程序,这么多的模块和代码,需要一个良好组织的目录结够。
这里假设项目名称为XXProject

  • XXProject
    • XXProject.sln
    • Bin
      • Debug
      • Release
    • TestBin
      • Debug
      • Release
    • Src
    • Document

其中Bin存放需要发布的可执行程序,TestBin存放测试程序的可执行文件,Src存放项目的工程文件和源代码,Document存放项目相关的开发文档(如项目说明,代码规范等)。

接下来假设项目包括如下工程:XXMain(发布的主程序),XXUpdate(升级程序),XXSdk(自己开发的基础库),XXThird(第三方库), XXTest(测试程序)

  • Src
    • XXMain
      • XXMain.v
<think>我们正在讨论使用C++开发CAD软件,之前已经介绍了Vulkan在CAD开发中的应用。现在用户询问具体的开发步骤和技术。根据用户提供的引用,特别是引用[1]和引用[2],我们可以结合之前关于Vulkan的讨论,给出一个全面的开发步骤。 注意:用户提供的引用[1]是关于CAD二次开发的例子(如AutoCAD插件开发),引用[2]则是关于搭建C++开发环境(以Creo二次开发为例)。但用户现在的问题是关于开发一个完整的CAD软件,而不是二次开发。因此,我们需要调整重点,将二次开发的内容作为参考,但主要围绕独立CAD软件开发开发一个完整的CAD软件是一个庞大的工程,需要多方面的技术。以下步骤将结合我们之前讨论的Vulkan渲染引擎,并参考二次开发中的环境搭建和API使用经验,但重点放在独立开发上。 步骤1:需求分析与架构设计 - 明确CAD软件的目标(如2D绘图、3D建模、参数化设计等)。 - 设计软件架构:通常包括用户界面层、核心逻辑层、图形渲染层、文件IO层等。 - 选择技术栈:C++作为核心语言,配合图形API(如Vulkan、OpenGL)和界面框架(如Qt)。 步骤2:搭建开发环境 - 安装C++编译器(如GCC、MSVC)和构建工具(CMake)。 - 设置集成开发环境(IDE),如Visual Studio(参考引用[2])。 - 配置必要的库:图形库(Vulkan SDK)、界面库(Qt)、数学库(Eigen)等。 步骤3:实现核心功能模块 - 几何内核:开发或集成几何引擎(如OpenCASCADE)处理几何建模、布尔运算、约束求解等。 - 图形渲染:使用Vulkan(或OpenGL)实现高性能渲染。参考之前讨论的Vulkan应用: - 创建Vulkan实例和设备(多线程支持)。 - 实现着色器(SPIR-V)处理光照和变换(如模型视图矩阵 $M$ 和投影矩阵 $P$)。 - 管理命令缓冲区和内存,确保大规模模型的高效渲染[^1]。 - 用户交互:通过Qt实现界面,并处理鼠标/键盘事件以操作模型。 步骤4:实现CAD特定功能 - 2D绘图:支持基本图元(点、线、圆)的创建和编辑(参考引用[1]中的二次开发示例)。 - 3D建模:实现拉伸、旋转、扫掠等特征操作,以及参数化设计(如通过变量驱动模型)。 - 文件导入导出:支持标准格式(如DXF、DWG、STEP)的解析和生成。 步骤5:性能优化与测试 - 优化渲染性能:使用Vulkan的多线程渲染减少CPU开销(参考之前讨论)。 - 内存管理:显式控制资源(如Vulkan中的显存分配),避免大型模型的内存泄漏。 - 测试:单元测试(如Google Test)和交互测试,确保稳定性和正确性。 步骤6:高级功能扩展 - 插件系统:允许第三方扩展(参考二次开发思想)。 - 多平台支持:跨平台(Windows、Linux、macOS)构建。 - 云集成:如协作设计或远程渲染。 所需关键技术: - 编程语言:C++(核心)、可能的脚本语言(如Python用于脚本扩展)。 - 图形API:Vulkan(推荐高性能场景)或OpenGL(易于上手)。 - 界面框架:Qt(跨平台且成熟)。 - 几何引擎:OpenCASCADE(开源CAD内核)或商业引擎(如ACIS、Parasolid)。 - 数学库:Eigen或GLM用于线性代数计算(如矩阵变换 $T \cdot v$)。 - 文件格式处理:使用开源库(如LibDXF、OCCT的STEP处理)。 注意事项: - 开发难度极高,建议从简化原型开始(如先实现2D绘图)。 - 参考开源CAD项目(如FreeCAD)学习架构设计。 - 性能关键部分(如约束求解)可能需要并行计算(多线程或GPU加速)。 相关问题: 1. CAD软件中如何实现参数化设计? 2. 如何选择适合的几何引擎(如OpenCASCADE vs ACIS)? 3. 在CAD开发中如何处理大型装配体的渲染性能? 注意:由于用户提供的引用主要是关于二次开发,而我们的回答是独立开发,因此引用需谨慎。我们主要参考了引用[1]中提到的C++和API使用,以及引用[2]的环境搭建,但独立开发步骤是全新的。</think>### 使用 C++ 开发 CAD 软件的步骤与技术指南 开发完整的 CAD 软件需要系统性的工程规划,以下是基于 C++ 技术栈的核心步骤和关键技术: #### 一、开发步骤 1. **需求分析与架构设计** - 明确软件定位(2D/3D CAD、机械/建筑领域) - 设计模块化架构: ```mermaid graph LR A[用户界面层] --> B[核心逻辑层] B --> C[几何内核层] B --> D[图形渲染层] C --> E[文件IO层] ``` - 参考标准:ISO 10303 (STEP) 等工业规范[^1] 2. **开发环境搭建** - **IDE**:Visual Studio(Windows)或 Qt Creator(跨平台) - **依赖库**: - Vulkan SDK 或 OpenGL - Qt 框架(界面开发) - Eigen/GLM(数学计算) - OpenCASCADE(几何内核) 3. **核心模块实现** - **几何内核开发**(关键难点): ```cpp // 示例:使用 OpenCASCADE 创建圆柱体 #include <BRepPrimAPI_MakeCylinder.hxx> TopoDS_Shape cylinder = BRepPrimAPI_MakeCylinder(10.0, 30.0).Shape(); ``` - 实现布尔运算、曲面建模等核心算法 - **图形渲染引擎**: - 使用 Vulkan 实现高性能渲染管线 - 着色器处理光照计算: $$ I = k_d \cdot (L \cdot N) + k_s \cdot (R \cdot V)^\alpha $$ ($I$=光照强度,$L$=光方向,$N$=法向量) 4. **功能扩展与优化** - 添加约束求解器(如参数化设计) - 实现文件格式支持(DXF/DWG 导入导出) - 多线程优化:分离 UI 线程与渲染线程 5. **测试与部署** - 几何精度验证(容差 < 0.001mm) - 性能压测(万级零件装配体) - 打包跨平台安装包(Windows/Linux/macOS) #### 二、关键技术栈 | 技术类别 | 推荐方案 | 关键作用 | |----------------|-----------------------------------|------------------------------| | **编程语言** | C++17/20 | 高性能核心逻辑 | | **图形API** | Vulkan(高性能)或 OpenGL(兼容) | 3D 渲染加速 | | **界面框架** | Qt | 跨平台 UI 及交互处理 | | **几何内核** | OpenCASCADE(开源)或 ACIS(商业)| CAD 专用几何算法库 | | **数学计算** | Eigen + GLM | 矩阵运算/坐标变换 | | **开发范式** | RAII + 多线程 | 资源管理与性能优化 | #### 三、关键挑战与解决方案 1. **几何精度问题** - 使用 **自适应浮点精度算法**,避免累积误差 - 重要坐标变换采用齐次矩阵: $$ \begin{bmatrix} x' \\ y' \\ z' \\ 1 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} a & b & c & t_x \\ d & e & f & t_y \\ g & h & i & t_z \\ 0 & 0 & 0 & 1 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} x \\ y \\ z \\ 1 \end{bmatrix} $$ 2. **大规模装配体性能** - Vulkan 多线程命令缓冲区提交 - GPU 实例化渲染(单 Drawcall 绘制重复零件) - LOD(Level of Detail)动态细节控制 3. **跨平台兼容性** - 使用 CMake 构建系统 - Qt 抽象平台差异 - Vulkan SPIR-V 着色器跨平台运行 > **提示**:建议从 2D CAD 原型开始(如实现 DXF 解析器),再逐步扩展 3D 功能。参考开源项目 [FreeCAD](https://github.com/FreeCAD/FreeCAD) 的架构设计。 #### 四、学习资源推荐 1. 几何算法:《Computational Geometry in C》 2. Vulkan 渲染:《Vulkan Programming Guide》 3. OpenCASCADE 官方文档[^2]
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