Vim.Math3D：高效、安全的3D数学库

Vim.Math3D：高效、安全的3D数学库

Math3D A .NET Standard 2.0 library for simple and efficient 3D math that is a feature-rich replacement for System.Numerics https://vimaec.github.io/Math3D 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/mat/Math3D

项目介绍

Vim.Math3D 是由 VIM 开发的一款便携、安全且高效的3D数学库，采用C#编写，目标为.NET Standard 2.0，无任何外部依赖。该项目旨在作为System.Numerics的丰富功能替代品，确保跨平台的一致性序列化，强制不可变性，并提供许多额外的结构和功能。Math3D与Unity兼容，并在多种平台上（如Windows、Android、iOS、WebGL和Magic Leap）的生产环境中得到了广泛应用。

项目技术分析

设计目标

1. 可移植性：纯C#实现，无unsafe代码，固定内存布局，支持双精度和单精度。
2. 鲁棒性：通过单元测试覆盖大部分功能，代码易于阅读和验证。
3. 易用性和可发现性：遵循Microsoft编码风格，API与System.Numerics一致，支持流畅语法。
4. 性能：在保证可读性和可发现性的前提下，提供卓越的性能。

历史背景

VIM公司开发高性能3D应用程序，核心开发语言为C#。最初使用System.Numerics，但遇到不同平台结构布局不一致等问题。Math3D由此诞生，通过fork System.Numerics并结合MonoGame的算法和结构，解决了这些问题。

项目及技术应用场景

Vim.Math3D 适用于需要高性能3D数学计算的场景，特别是在跨平台开发中。以下是一些典型应用场景：

• 游戏开发：Unity集成，适用于各种平台上的游戏开发。
• 虚拟现实（VR）和增强现实（AR）：在Windows、Android、iOS等平台上进行高效的3D计算。
• 科学计算：提供丰富的数学结构和功能，适用于科学研究和工程计算。
• CAD/CAM软件：在设计和制造过程中进行精确的3D几何计算。

项目特点

丰富的数据结构

• 向量：包括单精度和双精度向量，以及整数和字节向量。
• 旋转和变换：支持四元数、欧拉角、矩阵等。
• 几何结构：平面、三角形、四边形等。
• 边界结构：轴对齐包围盒、球体等。
• 坐标表示：球坐标、极坐标、柱坐标等。
• 运动：线性和角运动。

通用功能

所有结构提供以下功能：

• 从值元组构造
• 相等性检查
• 近似相等性检查
• 哈希码生成
• 字符串表示
• 创建方法
• 解构方法
• 相等和不等操作符
• 隐式转换
• 静态属性（零值、最小值、最大值）

扩展功能

• 向量操作：一元否定、算术运算、比较运算、点积、近似零检查等。
• 区间操作：范围、合并、交集等。
• System.Math扩展：所有System.Math函数作为扩展方法，支持流畅语法。

代码生成

使用T4文本模板引擎自动生成高效的样板代码，减少维护开销。

测试覆盖

使用NUnit进行测试，代码覆盖率约为50%，大部分未覆盖的功能通过T4模板自动生成。

结语

Vim.Math3D 是一款功能强大、易于使用的3D数学库，适用于各种高性能计算需求。无论你是游戏开发者、VR/AR开发者，还是科学计算专家，Math3D都能为你提供稳定、高效的数学支持。立即访问GitHub仓库，开始你的3D数学之旅吧！

Math3D A .NET Standard 2.0 library for simple and efficient 3D math that is a feature-rich replacement for System.Numerics https://vimaec.github.io/Math3D 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/mat/Math3D