Open CASCADE Foundation Classes &ndash; Basics

本章主要介紹Open CASCADE的基本功能，如記憶體管理(memory management)、搖桿程式設計(programming with handles)、基本類型(primitive types)、異常處理(exception handling)、泛型程式設計(genericity by downcasting)、Plug-in的建立等……

一、資料類型 Data Types

1．1 基本類型 Primitive Types

基本類型是由語言定義的且他們是由值控制的。有些基本類型從類Storable繼承而來。這就意味着他們可以在持久性對象中使用，或者被包含在對象的方法中，或者作為對象内部的一部分。由類Standard_Storable派生的類有：

l Boolean: 用來表示邏輯資料。隻有兩種狀态：Standard_True和Standard_False;

l Character: 用來表示任意ASCII字元；

l ExtCharacter: 用來表示字元的擴充；

l Integer: 用來表示整數；

l Real: 用來表示實數；

l ShortReal: 用來表示實數的另一種選擇，精度要低；

也有非存儲類型，如：

l CString:

l ExtString:

l Address:

下表所示為Open CASCADE中基本類型與C++中基本類型對應表：

C++ Types

Open CASCADE Types

int

Standard_Integer

double

Standard_Real

float

Standard_ShortReal

unsigned int

Standard_Boolean

Standard_False = 0;

Standard_True = 1;

char

Standard_Character

short

Standard_ExtCharacter

char*

Standard_CString

void*

Standard_Address

short*

Standard_ExtString

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具體請參考《Open CASCADE Foundation Classes User's Guide》；

1．2 由值控制的類型

由值控制的變量類型分為三類：

l 基本類型；

l 枚舉類型；

l 不是由類Standard_Persistent直接或間接派生的類；

由值控制的變量比由搖桿控制的變量更直接，更快，就是不能儲存到檔案。

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1．3 由引用控制的類型

由搖桿控制的變量分為兩類：

l 由類Persistent派生的類，這種類可以儲存到檔案；

l 由類Transient派生的類；

1．4 屬性的結論

二、搖桿程式設計 Programming with Handles

2．1 搖桿定義 Handle Definition

搖桿與C++的指針(pointer)類似。幾個搖桿可以引用同一個對象，同樣地，一個搖桿也可以引用了幾個對象，但是一次隻能是一個對象。為了通路引用的對象，必須先解除引用(de-referenced)，就像使用C++的指針一樣。臨時變量和持久變量既可以是由值控制的也可以是由搖桿控制的。引用非持久性對象的搖桿稱為不可存儲搖桿。是以，持久性對象不能包含不可存儲搖桿。

類的組織：使用搖桿的類的對象可以是持久的也可是臨時的。從類Standard_Transient繼承的類的執行個體是臨時的，而從類Standard_Persistent繼承的類的執行個體是持久的。本章隻讨論臨時類及其相關的搖桿。持久類及其相關的搖桿的組織與此類似。

類Standard_Transient是Open CASCADE中由搖桿控制的類層次結構中的基類。它有引用計數部分，所有的子類都繼承此部分。當使用Handle()類時，就可知引搖桿引用執行個體的數量。

直接或間接由類Transient派生的類，CDL extractor将建立類的相應的搖桿Handle()，類名是相同的，隻是在類名前加上了“Handle_*”。Open CASCADE提供預處理器的宏定義Handle()，用來産生相應類的帶搖桿的類。

使用搖桿：在對臨時對象執行任何操作之前，你必須聲明搖桿。如：若點(Point)和線(Line)是從包Geom中定義的兩個臨時對象，代碼如下：

聲明搖桿建立了一個未指向任何對象的空搖桿。搖桿可以通過其方法IsNull()來驗證。使用搖桿無效，可使用方法Nullify()。

隻要類型相容，既可以從建立新的對象或通過指派來初始化搖桿。搖桿僅用于共享的對象。對于所有的本地操作，建議使用由值控制的類。

2．2 類型管理 Type Management

Open CASCADE提供一種描述資料類型層次的通用方式，并且可以運作時檢查對象類型，與C++的RTTI類似。對于從類Standard_Transient繼承的每個類，CDL extractor從類Standard_Type建立代碼。由類Standard_Transient派生的類的虛函數DynamicType()傳回一個執行個體。通過虛函數IsKind()來檢查給定的對象是不是指定的類型。

2．3 使用搖桿建立對象 Using Handles to Create Objects

建立由搖桿控制的對象，聲明搖桿并使用标準C++的new操作符，緊随其後調用構造函數。

與指針不同的是，搖桿不需要delete。因為當搖桿引用的對象為零時，對象将會被自動釋放。

2．4 方法調用 Invoking Methods

當你使用搖桿的時候，就跟使用C++的指針一樣。調用搖桿引用對象的方法使用操作符->。檢查或修改搖桿的狀态，通過操作符點.來實作。下例所示為通路一個點對象的坐标：

下例所示為如何檢查笛卡爾坐标點的類型：

當調用一個空Null搖桿時，NullObject異常将會産生。

調用類方法：類方法就是C++類中的靜态函數。即用類名加上“::”和方法名來調用。

2．5 搖桿釋放 Handle De-allocation

在删除一個對象之前，必須其沒有被引用。為了減少管理對象生命周期的程式設計工作量，Open CASCADE中對象的删除函數是由搖桿控制類的引用計數(reference counter)來確定。搖桿就是用來管理引用計數，當對象不再引用時将會調用delete将其删除。當是Standard_Transient的子類時，通常不需要直接使用delete操作符。當對相同的對象使用new時，引用計數将會增加。當搖桿被銷毀、置為空或重新指派，引用計數将會減少。當引用計數為0時對象将會自動調用delete操作符。記憶體配置設定的原理如下所示：

Cycles

本段内容不清楚，具體内容請參考原文。

2．6 不使用CDL建立類 Creating Transient Classes without CDL

盡管可用CDL extractor生成搖桿類及其相關C++代碼，然而也可不用CDL管理搖桿。為此，在檔案Standard_DefineHandle.hxx中提供了幾個宏定義：

DECLARE_STANDARD_HANDLE(class_name, ancestor_name) 這個宏定義了以class_name為類名并繼承類ancestor_name的搖桿類。這個宏必須放在頭檔案中，且基類必須是可用的。

IMPLEMENT_STANDARD_HANDLE(class_name, ancestor_name) 這個宏實作了轉換方法DownCast()，應該在C++檔案中使用。

DEFINE_STANDARD_RTTI(class_name) 這個宏聲明方法需要RTTI支援，應該在類的public中使用。

IMPLEMENT_STANDARD_RTTIEXT(class_name, ancestor_name) 實作上面的方法。

注：在使用這些宏的時候，必須確定參數的正确性，特别是父類的名字。否則定義将會不正确，且編譯也不會報錯。

三、記憶體管理 Memory Management in Open CASCADE

在幾何模組化的過程中，程式建立和删除相當數量的C++對象在動态記憶體中，也就是堆中(heap)。在這種情況下，标準函數管理記憶體的性能可能不足夠。是以，Open CASCADE在标準包中實作了記憶體的管理。

3．1 用法 Usage

使用Open CASCADE記憶體管理隻需要在C中使用malloc()的地方使用Standard::Allocate()；在使用free()的地方使用Standard::Free()；在使用realloc()的地方使用Standard::Reallocate()。

在C++中，類的操作符new()和delete()已經定義了在申請記憶體時使用Standard::Allocate()并在釋放時使用Standard::Free()。是以，類所有的對象的記憶體都将由Open CASCADE的記憶體管理器來管理。

CDL extractor為所有的類定義了new()和delete()。是以，所有的Open CASCADE的類（小部分除外）都使用Open CASCADE的記憶體管理器。

由于操作符new()和delete()被繼承，是以，所有從Open CASCADE派生的類，所有從Standard_Transient類派生的類都是由記憶體管理器管理。

注：若重載了部分從Standard_Transient類派生類的new()和delete()，盡管不推薦這樣做，方法Delete()必須重定義，以便對這樣的指針使用delete操作。這将確定合适的delete()函數将會被調用，即使是由搖桿控制的對象。

3．2 配置記憶體管理器 Configuring Memory Manager

Open CASCADE記憶體管理器可以被配置以便對不同的記憶體區域使用不同的優化技術，或者根本不使用任何優化而直接使用C的malloc()和free()函數。配置方法為修改環境變量的值：

l MMGT_OPT：

l MMGT_CLEAR：

l MMGT_CELLSIZE:

l MMGT_NBPAGES:

l MMGT_THRESHOLD:

l MMGT_REENTRANT:

3．3 實作細節 Implementation details

本段内容請參考原文。

四、異常處理 Exception Handling

異常處理提供了一種從指定點轉換到其他點的一種方法。一個方法可能會産生一個異常，将程式從正常執行處轉換到捕捉異常處。Open CASCADE提供了異常類的層次，其基類是包Standard中的Standard_Failure。CDL extractor使用标準接口生成異常類。

Open CASCADE也提供将系統信号的轉換成異常的支援，如數除0這樣所有的情況都可以用安全、統一的方法來處理了。但是為了支援不同的平台，也使用了一些特殊的方法。

如下内容為在Open CASCADE中使用異常處理的推薦方法。

4．1 産生異常 Raising an Exception

類C++的文法：産生适當的異常将需要調用指定類型的Raise()方法。

産生了一個DomainError類型的異常并可附上相關資訊“Cannot cope with this condition”，資訊字元串是可選的。這個異常可以被捕捉DomainError類型的Handler捕捉到：

正常使用異常處理：異常不能被當作程式設計技巧來替代“goto”，但可作為防止方法被誤用的一種方法。

五、Plug-In管理

六、結論

本章内容介紹了一些C++程式設計的知識及Open CASCADE對C++的包裝。其中，搖桿程式設計是C++中常見的方法，這種引用計數的方式使記憶體的管理更友善。

<a href="mailto:[email protected]">eryar@163.com</a>

Pudongxin Shanghai China

2012-8-23

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