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1. 前言

occt中，最常用的布尔工具是BRepAlgoAPI_Fuse、BRepAlgoAPI_Cut和BRepAlgoAPI_Common，即所谓的并集、差集、交集，它们都属于标准的正则化布尔操作。
所有的布尔操作，都属于General Fuse Algorithm体系，也就是BRepAlgoAPI_BuilderAlgo，表示通用构建器：子类BRepAlgoAPI_BooleanOperation代表标准布尔，由它派生的即是上述三个工具以及BRepAlgoAPI_Section（交线提取器）；其它的子类还有BRepAlgoAPI_Splitter，表示通用分割器。

在GFA体系中，cell是一个绕不开的概念：所有输入形状经过求交分割后，产生的每一个最小不可再分的拓扑单元就是一个 Cell：

• 3D Cell = 最小实体块（Solid）
• 2D Cell = 最小面片（Face）
• 1D Cell = 最小线段（Edge）
• 0D Cell = 顶点（Vertex）

BRepAlgoAPI_Splitter就是Cell的生产工具，BRepAlgoAPI_BuilderAlgo及其子类就是融合Cell的工具。

2. 底层BOPAlgo算法工具

GFA 的真正引擎，所有 API 类最终都委托到这里执行。本文内容暂时不直接涉及这些底层对象。

3. 布尔基础概念

TODO

4. occt的标准布尔的高级工具

occt中标准布尔，可以分为BRepAlgoAPI_Fuse、BRepAlgoAPI_Cut、BRepAlgoAPI_Common和BRepAlgoAPI_Section四种，前三个主要针对的都是同维度的流形体。它们都是BRepAlgoAPI_BuilderAlgo的子类，所以它们也具备设置BuilderAlgo所支持的一些参数。本小结主要关注它们自身的能力和使用要点。

4.1 BRepAlgoAPI_Fuse工具

布尔并集；支持“多-多”组合：SetArguments和SetTools；要求模型是同维度的流形体；

voidSafeFuse(constTopoDS_Shape&shapeA,constTopoDS_Shape&shapeB,TopoDS_Shape&outResult){BRepAlgoAPI_Fuse fuseOp;// ✅ 使用 SetArguments/SetTools 而非构造函数传参TopTools_ListOfShape args,tools;args.Append(shapeA);tools.Append(shapeB);fuseOp.SetArguments(args);fuseOp.SetTools(tools);// ✅ 关键参数配置fuseOp.SetRunParallel(Standard_True);// 多线程加速fuseOp.SetFuzzyValue(1.0e-4);// 模糊容差，修复微小间隙fuseOp.SetGlue(BOPAlgo_GlueShift);// 装配体贴合面优化fuseOp.SetToFillHistory(Standard_True);// 启用历史追溯// 执行运算fuseOp.Build();// ✅ 结构化错误检查（替代旧版 ErrorStatus 枚举）if(!fuseOp.IsDone()||fuseOp.HasErrors()){constHandle(BOPAlgo_Report)&report=fuseOp.GetReport();std::cerr<<"Fuse failed with "<<report->GetAlerts(Message_Error).Extent()<<" errors:"<<std::endl;report->Dump(std::cerr);return;}// 警告信息（非致命，但值得关注）if(fuseOp.HasWarnings()){constHandle(BOPAlgo_Report)&report=fuseOp.GetReport();std::cout<<"Fuse completed with warnings:"<<std::endl;report->Dump(std::cout);}outResult=fuseOp.Shape();}

4.2 BRepAlgoAPI_Cut工具

布尔差集；支持“多-多”组合：SetArguments和SetTools；要求模型是同纬度的流形体；

4.3 BRepAlgoAPI_Common工具

布尔交集；支持“多-多”组合：SetArguments和SetTools；要求模型是同纬度的流形体；

4.4 BRepAlgoAPI_Section工具

仅提取两个输入对象相交的部分，其结果是一个由交线（TopoDS_Edge）和交点（TopoDS_Vertex）组成的复合体（TopoDS_Compound）。
除了两个Shape之间的操作，它还支持两个Geom_Surface之间的求交：

BRepAlgoAPI_Section(constocc::handle<Geom_Surface>&Sf1,constocc::handle<Geom_Surface>&Sf2,constboolPerformNow=true)

Section的另一个核心在于，可以计算交线在两个曲面上的PCurve，有一些局部边界工具需要依赖此，例如SplitShape。这里的PCurve被附加在了交线（TopoDS_Edge）上，可以通过BRep_Tool::CurveOnSurface来获取。

voidComputePCurveOn1(constboolB)；voidComputePCurveOn2(constboolB)；staticocc::handle<Geom2d_Curve>CurveOnSurface(constTopoDS_Edge&E,constTopoDS_Face&F,double&First,double&Last,bool*theIsStored=nullptr)

还有就是，Section支持追溯父级，当从 Section 的结果中拿到一条交线（Edge）时，可以使用HasAncestorFaceOn1或HasAncestorFaceOn2方法来反向查询：这条交线是由第一个输入形状的哪个面（Face）和第二个输入形状的哪个面相交生成的。

boolHasAncestorFaceOn1(constTopoDS_Shape&E,TopoDS_Shape&F)const；boolHasAncestorFaceOn2(constTopoDS_Shape&E,TopoDS_Shape&F)const；

4.5 BRepAlgoAPI_BooleanOperation

BRepAlgoAPI_BooleanOperation是上述BRepAlgoAPI_Fuse、BRepAlgoAPI_Cut、BRepAlgoAPI_Common和BRepAlgoAPI_Section的共同基类，支持通过枚举参数替代上述中的任一个。

voidSetOperation(constBOPAlgo_Operation theBOP)；enumBOPAlgo_Operation{BOPAlgo_COMMON,BOPAlgo_FUSE,BOPAlgo_CUT,BOPAlgo_CUT21,BOPAlgo_SECTION,BOPAlgo_UNKNOWN}

5. occt的布尔扩展工具

布尔扩展，主要指的就是能实现General Fuse效果的工具，类似于Cell布尔、非流行布尔的概念。在occt中，“General Fuse”在底层工具中有一个统一的概念：BOPAlgo，而到了上层工具中，主要有BRepAlgoAPI_BuilderAlgo、BRepAlgoAPI_Splitter两个。

5.1 BRepAlgoAPI_BuilderAlgo工具

BRepAlgoAPI_BuilderAlgo是底层BOPAlgo_Builder的 BRep 层简易封装，是通用相交、分割构建器。它用相交拓扑切割所有原始形体，仅输出全部被分割后的碎片拓扑，不会主动进行合并。
输出的Shape往往是Compound，也就是碎片集合，其中碎片的类型可以是solid、face等任意。其中，碎片之间的关系，是通过共用TShape体现的，例如：两个贴面的box做BuilderAlgo，所得结果是一个包含两个solid的Compound对象，但是它下面只有11个去重面，因为有两个face是相同的、仅Orientation方向不同。

BRepAlgoAPI_BuilderAlgo()；voidSetArguments(constNCollection_List<TopoDS_Shape>&theLS)；voidBuild(constMessage_ProgressRange&theRange=Message_ProgressRange())override；constTopoDS_Shape&Shape()override；

BRepAlgoAPI_BuilderAlgo支持一些参数控制。

voidSetNonDestructive(constbooltheFlag);voidSetGlue(constBOPAlgo_GlueEnum theGlue);voidSetCheckInverted(constbooltheCheck);voidSimplifyResult(constbooltheUnifyEdges=true,constbooltheUnifyFaces=true,constdoubletheAngularTol=Precision::Angular());voidSetToFillHistory(constbooltheHistFlag);

• NonDestructive：这是一个关于输入形状保护的开关。默认行为False：算法为了构建结果，可能会“复用”输入形状内部的拓扑结构，并且可能会改变其数据。注意，只是入参是否还可以继续使用，不代表是否存在“子拓扑原位复用”。
• Glue：粘合/缝合模式，用于处理相切但无体积干涉的情况。注意，前提是用户已知无体积干涉的情况，相当于跳过了求交环节，直接构建碎片。
• CheckInverted：检查是否存在面的方向发生了内翻的情况。
• Simplify：自动对结果简化，主要是消除缝合线，接口内部会一并处理History的，也可用自行使用ShapeUpgrade_UnifySameDomain来简化模型。
• FillHistory：默认是会记录History的，除非主动关闭了；

BRepAlgoAPI_BuilderAlgo是所有API级别布尔工具的基类，所以这些控制参数也同样适用于它们。下面以几个典型场景介绍一下Builder的碎片情况。

5.1.1 两体相交

两个存在相交干涉的box的BRepAlgoAPI_BuilderAlgo碎片：3个solid，去重后18个Face。

5.1.2 体面相交

一个face在一个Box的内部，它们的BRepAlgoAPI_BuilderAlgo碎片有两个：box多了一个空内腔shell，face还是原来的face。也就相当于，face将自己压印在box的内部。
一个face插入一个Box，它俩的BRepAlgoAPI_BuilderAlgo碎片有三个：一个box和两个face。也就是原来的face被分割成了两个，box也是多个一个内腔shell，且内腔shell与外壳shell还共享一个Edge，并且box外壳交界的那个face，会有一个内环wire。

5.2 BRepAlgoAPI_Splitter工具

BRepAlgoAPI_Splitter是BRepAlgoAPI_BuilderAlgo的子类，它是专门用Tool来分割指定目标对象的，它只关心目标对象被分割后的碎片。相当于，从BRepAlgoAPI_BuilderAlgo的碎片集合中，挑选出来源于指定对象的。

BRepAlgoAPI_Splitter()；voidSetArguments(constNCollection_List<TopoDS_Shape>&theLS)；voidSetTools(constNCollection_List<TopoDS_Shape>&theLS)；

两个存在相交干涉的box的BRepAlgoAPI_BuilderAlgo碎片：2个solid，去重后12个Face

6. BOPAlgo算法工具

BOPAlgo_Builder是通用相交切割器，BOPAlgo_BOP是标准布尔的算子基类（Fuse/Cut/Common/Section父类），BOPAlgo_CellsBuilder是单元提取器。整体使用逻辑就是先分割成碎片单元，然后再自定义提取。

6.1 BOPAlgo_CellsBuilder

BOPAlgo_CellsBuilder是BOPAlgo_Builder的子类，在Builder分割出所有Cell碎片的基础上，增加了提取特定Cell的能力。BOPAlgo_Builder的能力完全可以参考BRepAlgoAPI_BuilderAlgo，下面就仅补充一下CellBuilder的提取能力。
CellBuilder支持材料概念。

constTopoDS_Shape&GetAllParts()const；//相当于直接获取BRepAlgoAPI_BuilderAlgo的结果voidAddAllToResult(constinttheMaterial=0,constbooltheUpdate=false)；//将所有cell加入结果集//如果theMaterial非0，则将所有cell都定义成指定的材料；“0”表示无材料属性。//如果theUpdate为true，则主动调用RemoveInternalBoundaries消除相邻同材料cell的内部边界voidRemoveAllFromResult()；//清空结果集voidAddToResult(constNCollection_List<TopoDS_Shape>&theLSToTake,constNCollection_List<TopoDS_Shape>&theLSToAvoid,constinttheMaterial=0,constbooltheUpdate=false)；//取Take中的公共的、且不是来自于Void中的任一个的cell，加入结果集//To be taken into result the part must be IN for all shapes from the list <theLSToTake> and must be OUT of all shapes from the list <theLSToAvoid>voidRemoveFromResult(constNCollection_List<TopoDS_Shape>&theLSToTake,constNCollection_List<TopoDS_Shape>&theLSToAvoid)；voidRemoveInternalBoundaries()；//融合相邻的相同材料的单元voidMakeContainers()；//构建容器，对已经选入结果的分片单元，按维度自动封装成符合 OCCT 拓扑层级的强类型容器

除了碎片单元（VERTEX、EDGE、FACE或SOLID），还有一个“容器”的概念，类型有Wire：WIRES for EDGE，Shell：SHELLS for FACES，CompSolid：COMPSOLIDS for SOLIDS，其实就是对碎片进行归类。
默认情况，结果Shape是一个Compound，下一级就是碎片，结构形如：Compound { Solid1, Solid2, Face1, Face2, Edge1 … }。
如果构建了容器（MakeContainers），那么Compound下一级是容器，容器再一级才是碎片，结构形如：Compound { CompSolid1, CompSolid2, Shell1, Shell2, Wire1… }。注意，只能满足共享face的Solid才能进入同一个CompSolid，否则就每个独立装入一个CompSolid，Face和Edge也是类似的道理。
CellBuilder也具备融合能力，主要体现在RemoveInternalBoundaries接口。

6.1.1 AddAllToResult 分析

源码如下。其中，重点关注theMaterial的取值影响。若theMaterial取值为0，则表示不为cell定义材料，并不是材料取为0。这对RemoveInternalBoundaries影响很大，结合RemoveInternalBoundaries的源码可以看出，它仅处理定义了材料属性的cell。

voidBOPAlgo_CellsBuilder::AddAllToResult(constStandard_Integer theMaterial,constStandard_Boolean theUpdate){myShapeMaterial.Clear();myMaterials.Clear();myMapModified.Clear();//myShape=myAllParts;//if(theMaterial!=0){TopTools_ListOfShape*pLSM=myMaterials.Bound(theMaterial,TopTools_ListOfShape());//TopoDS_IteratoraIt(myAllParts);for(;aIt.More();aIt.Next()){constTopoDS_Shape&aPart=aIt.Value();myShapeMaterial.Bind(aPart,theMaterial);pLSM->Append(aPart);}}//if(!theUpdate){PrepareHistory(Message_ProgressRange());}else{RemoveInternalBoundaries();}}voidBOPAlgo_CellsBuilder::RemoveInternalBoundaries(){if(myMaterials.IsEmpty()){return;}......}

6.1.2 RemoveInternalBoundaries 分析

关于RemoveInternalBoundaries的效果，删除【相同 material 标记、同维度两个 Cell 之间互相配对的共享边界】；不同 material、不同维度、外边界完全不动。目前观察到的现象是，需要区分Sheet和Solid两种。
Sheet并集时，可以去除Face间的内部Edge，效果如下图所示。
提醒一些：针对此场景，SimplifyResult是无效的，虽然是共面的平面，但可能Face底层并未共享同一个Surface对象。

Solid并集时，只能消除Solid之间的共享Face，却无法去除共面Face间的公共Edge。这也很好理解，RemoveInternalBoundaries处理的对象是cell，而针对Solid Cell，关注的是共享Face，不关注共享Edge的问题。可以考虑使用UnifySameDomain来清理内部Edge。

标准的Fuse工具，默认不会消除Face间的碎片边界，却默认自动消除solid碎片间的边界，效果如下图所示。