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c++ - 向更新其物理状态的对象添加数值积分

coder 2024-02-24 原文

我考虑过这种情况:大致如下所示的对象:

class PhyisicalObject
{
  private:
  virtual void Update() = 0;
  friend class PhysicsController;
  void DoUpdate() { this->Update(); }
};

有一个名为 PhysicsController 的 Controller 类，它通过调用它们的 DoUpdate() 方法来管理物理对象池的动态。就术语而言，此方法调用了 Update() 函数的重载版本，其中使用数值积分器逐步计算对象的位置、速度和加速度。我认为拥有一个暗示此功能的界面将是一个很好的起点:

class IIntegrator
{
  virtual void opertor() (const vec3& pos, const vec3& vel, vec3& outPos, vec3& outVel);
};

现在继承这个IIntegrator 抽象类并为各种方法提供实现是下一步(显式 Euler、RK4、Verlet、Midpoint、Symplectic Euler 以及一些半隐式/IMEX 或隐式方法)会很棒)。问题是我不清楚如何做以下两件事:

  1. 每个物理对象都以不同的方式计算其自身在其任意顶点处的加速度(考虑对象由通过 Spring 或某种约束对象连接的质点组成)。此函数必须传递给集成器，但它是特定于对象的。可以获取指向非静态方法的指针，但这如何适合 IIntegrator 接口(interface)？

  2. 当对象调用其 Update() 方法时，在幕后发生的是使用集成器来提供功能。也许我想即时切换集成方法。或者至少用不同的集成器实例化同一种对象。对我来说，这听起来像是一家工厂这样做，而且，对于即时集成商切换……也许是一种战略模式？在这种情况下，什么解决方案会非常优雅和高效？

最佳答案

在不深入实现细节的情况下，这里有一些可能适用于您的问题的设计模式

  • Factory 或 Prototype 分别在启动时从文件创建对象，或在运行时克隆它们。
  • Composite 这可用于为 PhysicalObjects 建模，无论是作为独立对象还是通过弦、 Spring 或重力连接的集合。
  • Iterator 或 Visitor 这可能被 PhysicsController 用来迭代所有物理对象(复合或独立)并应用函数在他们之上。
  • 策略在运行时选择不同的IIntegrator对象及其集成函数。

除了 GoF 书籍 ( Amazon )，一个很好的在线资源是 here

关于c++ - 向更新其物理状态的对象添加数值积分，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/11966100/

amp43codestrongsectionc++design-patternsnumerical-methods

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