【gmsh源码阅读】OCC对象绑定tag及获取几何与网格映射关系

一、Tag是什么？

gmsh中的几何模型相对于OCC的模型增加了id编号，也叫tag，在gmsh中可以显示出来。在gmsh中，点、线、面、体都有Tag，以方便对其查找定位查找。在OCC中TopoDS_Shape只有几何与拓扑结构，没有唯一id编号，所以gmsh导入OCC对象的第一步是打Tag。
在这里插入图片描述

二、gmsh中打Tag的源码

gmsh导入OCC对象有两种方式：
1. 将OCC对象写出step或brep文件，将gmsh作为单独程序使用，用geo文件引入几何文件
2. 将gmsh作为库使用时，可以用gmsh::model::occ::importShapesNativePointer直接导入

不管那种方式导入，最后都会调用OCC_Internals::importShapes方法：

bool OCC_Internals::importShapes(const TopoDS_Shape *shape, bool highestDimOnly,
                                 std::vector<std::pair<int, int> > &outDimTags)
{
  if(!shape) return false;
  // 打Tag
  _multiBind(*shape, -1, outDimTags, highestDimOnly, true);
  return true;
}

这里有个_multiBind方法就是给TopoDS_Shape绑定tag。打开其代码，发现其原理很简单，就是用OCC提供的对象拓扑遍历类TopExp_Explorer遍历体、面、边、点，给其一个唯一的Tag，并记录到对应的map中。

三、获取几何对象与网格映射关系

在CAE产品中，边界与载荷经常施加在几何对象上，但求解器最终使用的是节点、单元，所有需要根据几何查找其对应的节点或单元。所谓的几何与网格的映射关系指根据几何对象查找对应的网格对象（这种叫法是我个人理解，不清楚学界有没有专业术语）。如：几何点对应的节点，几何面有哪些节点组成，又由哪些面单元组成。
gmsh提供了专门的API获取这些数据：
1. gmsh::model::occ::getEntities：获取几何对象的tag及维度
2. gmsh::model::mesh::getNodes：获取几何实体对应的节点
3. gmsh::model::mesh::getElements：获取几何实体对应的单元

下面是一段这些API使用的demo：

gmsh::initialize();
gmsh::model::add("t1");
std::vector<std::pair<int, int> > v;
const TopoDS_Shape aShape = ...; // 改成你自己的shape
gmsh::model::occ::importShapesNativePointer(&aShape, v, false);
gmsh::model::occ::synchronize();
gmsh::option::setNumber("Mesh.MeshSizeMin", 0.1);
gmsh::option::setNumber("Mesh.MeshSizeMax", 1);
gmsh::model::mesh::generate(3);

gmsh::vectorpair entities;
gmsh::model::occ::getEntities(entities); // 获取occ的entities
for (auto entity : entities) {
	std::vector<std::size_t> nodeTags; // 节点的编号
	std::vector<double> coordinate; // 节点的坐标
	std::vector<double> pCoord;
	gmsh::model::mesh::getNodes(nodeTags, coordinate, pCoord, entity.first, entity.second, true);
	std::vector<int> elementTypes; // 存放单元类型
	std::vector<std::vector<std::size_t> > elementTags; // 存放单元编号
	std::vector<std::vector<std::size_t> > elementNodeTags; // 单元节点编号
	gmsh::model::mesh::getElements(elementTypes, elementTags, elementNodeTags, entity.first, entity.second);
}

gmsh::write("t1.vtk");
gmsh::finalize();