BambuStudio学习笔记：MeshBoolean类

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# MeshBoolean.hpp 代码分析

## 功能概述
本头文件提供三维网格布尔运算功能，支持差集、并集、交集操作。实现基于CGAL和Mcut两种底层库，包含数据结构转换、运算接口及辅助功能。

## 核心结构

### 数据结构
```cpp
using EigenMesh = std::pair<Eigen::MatrixXd, Eigen::MatrixXi>; // Eigen矩阵存储网格
struct CGALMesh; // CGAL网格抽象(使用PIMPL模式)
struct McutMesh;  // Mcut网格抽象

智能指针管理

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// CGAL网格指针(RAII管理)
using CGALMeshPtr = std::unique_ptr<CGALMesh, CGALMeshDeleter>;

// Mcut网格指针
using McutMeshPtr = std::unique_ptr<McutMesh, McutMeshDeleter>;

主要功能模块

数据转换接口

转换方向	函数
Eigen ↔ TriangleMesh	`eigen_to_triangle_mesh()` `triangle_mesh_to_eigen()`
TriangleMesh ↔ CGAL	`triangle_mesh_to_cgal()` `cgal_to_triangle_mesh()`
TriangleMesh ↔ Mcut	`triangle_mesh_to_mcut()` `mcut_to_triangle_mesh()`

布尔运算接口

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// 基础运算类型
void minus(A, B);    // 差集 A - B
void plus(A, B);     // 并集 A ∪ B 
void intersect(A, B);// 交集 A ∩ B

// 支持数据类型重载
• TriangleMesh
• indexed_triangle_set
• CGALMesh
• McutMesh

高级功能

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// 网格分割与合并
std::vector<TriangleMesh> segment(...); // 网格分割
TriangleMesh merge(...);               // 多网格合并

// 网格分析
bool does_self_intersect(...);    // 自相交检测
bool does_bound_a_volume(...);    // 闭合体积检查
bool empty(...);                  // 空网格检测

实现细节

双引擎架构

输入网格 CGAL引擎 Mcut引擎精确布尔运算高效大规模运算结果网格

CGAL引擎特点：

基于计算几何算法库
支持复杂拓扑结构
提供自相交检测等高级功能

Mcut引擎特点：

处理大规模网格高效
支持多体积布尔运算
单独make_boolean接口

关键设计模式

PIMPL模式：
- 隐藏CGAL/Mcut具体实现
- 减少头文件依赖
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```
struct CGALMesh; // 前置声明
struct CGALMeshDeleter; // 定制删除器
```

RAII资源管理：

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CGALMeshPtr ptr = triangle_mesh_to_cgal(...);
// 自动调用删除器释放资源

多态接口设计：

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// 统一接口支持不同数据结构
void minus(TriangleMesh&, const TriangleMesh&);
void minus(CGALMesh&, CGALMesh&);

性能优化

数据转换优化

避免深拷贝：转换函数直接操作原始网格数据
矩阵存储优化：Eigen矩阵列优先存储提升缓存利用率

运算选择策略

场景	推荐引擎
高精度要求	CGAL
大规模网格	Mcut
多体积运算	Mcut

使用示例

基本布尔差集

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TriangleMesh A, B;
MeshBoolean::minus(A, B); // A = A - B

多引擎运算

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// 使用CGAL检测自相交
if (!MeshBoolean::cgal::does_self_intersect(A)) {
    // 使用Mcut执行布尔运算
    McutMeshPtr mA = MeshBoolean::mcut::triangle_mesh_to_mcut(A);
    McutMeshPtr mB = MeshBoolean::mcut::triangle_mesh_to_mcut(B);
    MeshBoolean::mcut::do_boolean(*mA, *mB, "difference");
}

扩展接口

自定义网格处理

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// 添加网格光滑处理
void smooth(CGALMesh& mesh, double factor) {
    // 调用CGAL平滑算法
}

进阶分析

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// 计算网格体积
double calculate_volume(const CGALMesh& mesh) {
    // 使用CGAL体积计算功能
}

注意事项

精度控制：
- CGAL使用精确数值计算
- Mcut适合工程级精度
内存管理：
- 避免大规模网格多次转换
- 及时释放McutMesh资源

异常处理：

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try {
    MeshBoolean::minus(A, B);
} catch (const std::exception& e) {
    // 处理布尔运算失败
}