尝试用大一统的计算几何库CGAL解决BIM的算法问题(二)——C#接口实现

本文介绍了如何通过P/Invoke在C#中封装计算几何库CGAL,以解决BIM开发中的算法挑战。文章详细阐述了项目结构,包括cgal_function项目(提供C语言接口)、CGALInterop(C#封装)和CGALConsoleTest(应用调用),并给出了接口示例。

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关于CGAL的介绍可以参考上一篇文章: 尝试用大一统的计算几何库CGAL解决BIM的算法问题(一)

通过高级程序开发语言调用CGAL

在了解如何新建C++项目使用CGAL之后,我们希望把CGAL的算法能力提供给开发效率更高的高级语言。由于我们在做BIM开发的时候总是无法绕开Revit和Autocad,所以需要考虑C#语言的封装。

CGAL的C#版本封装

把C++的函数封装成C#版本一般有两种做法,一种是通过C++/CLI封装,另外一种是通过P/Invoke进行封装。
C++/CLI是微软提供的一种胶水语言,允许用户通过类似于C++语法的进行C++库的调用,并提供一些托管类和接口给到C#进行调用。
而 P/Invoke是让程序通过C/C++的协议标准对底层库进行调用。
在这里我们选择了使用P/Invoke的方式,因为这种方式同样能用于Python/Java等别的高级语言。

项目结构

由于CGAL本身的设计稍稍还是有点面向对象的结构,因此P/Invoke无法直接对其进行调用,首先需要做的,是需要新建一个C++项目,提供一些面向过程的标准C语言接口,这里称之为cgal_functions项目。
有了C语言版本的统一出口后,需要新建一个C#版本的项目与之进行对接,这里可以称为CGALInterop。
有了这两个项目之后,再建一个上层C#应用项目CGALConsoleTest,对CGALInterop的接口进行调用。
在这里插入图片描述

接口示例

以CGAL提供的一个接口示例

cgal_function项目

cgal_function.cpp

// pch.cpp: 与预编译标头对应的源文件

#include "pch.h"

// 当使用预编译的头时,需要使用此源文件,编译才能成功。

#include <CGAL/Cartesian.h>
#include <CGAL/CORE_algebraic_number_traits.h>
#include <CGAL/Arr_conic_traits_2.h>
#include <CGAL/Arrangement_2.h>
typedef CGAL::CORE_algebraic_number_traits            
目录 ㈠ 点的基本运算 1. 平面上两点之间距离 1 2. 判断两点是否重合 1 3. 矢量叉乘 1 4. 矢量点乘 2 5. 判断点是否在线段上 2 6. 求一点饶某点旋转后的坐标 2 7. 求矢量夹角 2 ㈡ 线段及直线的基本运算 1. 点与线段的关系 3 2. 求点到线段所在直线垂线的垂足 4 3. 点到线段的最近点 4 4. 点到线段所在直线的距离 4 5. 点到折线集的最近距离 4 6. 判断圆是否在多边形内 5 7. 求矢量夹角余弦 5 8. 求线段之间的夹角 5 9. 判断线段是否相交 6 10.判断线段是否相交但不交在端点处 6 11.求线段所在直线的方程 6 12.求直线的斜率 7 13.求直线的倾斜角 7 14.求点关于某直线的对称点 7 15.判断两条直线是否相交及求直线交点 7 16.判断线段是否相交,如果相交返回交点 7 ㈢ 多边形常用算法模块 1. 判断多边形是否简单多边形 8 2. 检查多边形顶点的凸凹性 9 3. 判断多边形是否凸多边形 9 4. 求多边形面积 9 5. 判断多边形顶点的排列方向,方法一 10 6. 判断多边形顶点的排列方向,方法 10 7. 射线法判断点是否在多边形内 10 8. 判断点是否在凸多边形内 11 9. 寻找点集的graham算法 12 10.寻找点集凸包的卷包裹法 13 11.判断线段是否在多边形内 14 12.求简单多边形的重心 15 13.求凸多边形的重心 17 14.求肯定在给定多边形内的一个点 17 15.求从多边形外一点出发到该多边形的切线 18 16.判断多边形的核是否存在 19 ㈣ 圆的基本运算 1 .点是否在圆内 20 2 .求不共线的三点所确定的圆 21 ㈤ 矩形的基本运算 1.已知矩形三点坐标,求第4点坐标 22 ㈥ 常用算法的描述 22 ㈦ 补充 1.两圆关系: 24 2.判断圆是否在矩形内: 24 3.点到平面的距离: 25 4.点是否在直线同侧: 25 5.镜面反射线: 25 6.矩形包含: 26 7.两圆交点: 27 8.两圆公共面积: 28 9. 圆和直线关系: 29 10. 内切圆: 30 11. 求切点: 31 12. 线段的左右旋: 31 13.公式: 32
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