1 C++类的知识

因为CGAL是用C++实现的,所以需要先了解一下C++编程。C++是面向对象的编程，这也是C++对C语言改进的最重要的部分。C++也被叫做是"带类的 C"。简单讲一下类的构成,成员函数以及对象的定义和使用。

1.1 C++类的构成

首先从C的结构体说起。C中的结构体我想大家已经熟悉了，不熟悉的朋友可以先了解一下，这将对你认识“类”有很好的帮助。C中的结构体存在缺点:1.main 函数中的任意赋值语句都可以访问结构体中的成员,但在实际应用中我们想保护自己的私密数据不被访问,因此C语言中的结构体的数据是不安全的;2.结构体中的数据和对该数据的操作是分离的,并不是一个被封装起来的整体,因此使程序难以重用,影响了软件生产效率。于是C++中引入了类的概念。

C++中类的一般格式为:

   class Kid{private:int age;    //私有成员char *name;char *sex;public:      //公有成员void setKid(int age,char *name,char *sex);void showKid();};

C++中规定如果没有对类的成员加私有private,保护protected,公有public,则默认为私有的。而对于 C++的结构体来说,成员可以是私有的,保护的或公有的,但默认为公有的;还有要注意的是不能在类的声明中给数据成员赋值。

一般情况下,一个类的数据成员应该声明为私有的,成员函数声明为共有的。这样,内部的数据隐藏在类中,在类的外部无法访问直接访问,使数据得到有效的保护。而公有的成员函数就成为一种与类外部沟通的接口。

1.2 C++中的成员函数

1) 普通的成员函数。
要注意几点:1.类名和函数名之间应加上作用域运算符::,用于声明这个成员函数是属于哪一个类的,如果在函数名前没有类名,或既无类名又无作用域运算符::,那么这个函数不属于任何类,不是成员函数,而是普通函数;2.在类的声明中,成员函数原型的参数表中可以不说明参数的名字,而只说明它的类型,但在类外定义时必须既要说明参数类型又要说明参数名;
2) 内联成员函数,它又分显式声明和隐式声明。

1.3 C++中的成员函数

类与对象的关系可以用数据类型int和整形变量i之间的关系来类比。int类型和类类型代表一种抽象的概念,而整形变量和类的对象代表具体的东西。C++把类的变量称为类的对象,对象也被称为类的实例;类的对象可以是: class Kid{...}kid1,kid2;也可以是声明了类后,使用时在定义对象: Kid kid1,kid2;(声明一个类后,它并不接受和存储具体的值,只作为生成具体对象的一种样板,只有定义了对象后,系统才为对象分配存储空间,以存放对象中的成员);

对对象中的成员的访问可以是:
1) 对象名.数据成员名/对象名.成员函数名(参数),比如

kid1.setKid(10,"rookie_j","男");

2) 指针访问对象中成员,比如:

class Kid{public: int age;}; 
Kid kid,*ptr; 
ptr=&kid;
cout << ptr->age //cout<<(*ptr).age;

3) 可以通过引用来访问对象中的成员

class Kid{public: int age;};
Kid kid;
Kid &ptr=kid;
cout << ptr.age   //cout<<kid.age;

因为接下来要讲解的运用CGAL库编写凸包的程序,其程序运用以上的 C++的知识就可以理解了,所以只讲解以上的 C++ 的知识,具体想了解 C++的话,推荐（注意了解某种语言，不在于你看了多少书，而是去尝试编写）

1.《C++ Primer中文版》（第4版）【原书名】 C++ Primer （4th Edition）【原出版社】 Addison Wesley/Pearson【作者】 （美）Stanley B.Lippman，Josée LaJoie，Barbara E.Moo【译者】 李师贤【丛书名】 图灵计算机科学丛书【出版社】人民邮电出版社
2.《C++ Primer Plus》（第四版）中文版【原书名】 C++ Primer Plus，Fourth Edition【原出版社】 Sams【作者】 （美）Stephen Prata【译者】 孙建春 韦强【丛书名】 Primer Plus 系列【出版社】 人民邮电出版社

2 CGAL库的应用

2.1 CGAL 中的 Kernel 和眼花缭乱的 typedef

看CGAL中演化缭乱的Kernel对我这个C++入门级的人来说是件痛苦的事。倘若有时间,我会认真去看看模板类,类模板什么的再去好好理解这些东西,但是我想大部分人在学习新的东西的时候是没有兴趣去看那么的多参考书。所以摸着石头过河时最好最有效的方法。以下说说这Kernel是个什么东西,为什么要有那么多的typedef。

CGAL的开发人员力图让这个程序包有较强的扩展性,要有扩展性,同时又要有一定的规则层次。这个层次的底层是代数结构,其上谈number type,再往上就是基本几何对象(线,面,点,射线,线段)和定义在基本几何对象上的基本算法,在往上就是各种复杂的几何算法(包围盒,搜索,网格化等),如下图所示。
CGAL层次图
<img src="htt://cgal_use.com/1.png" width="400" height="100">

所谓的Kernel就是Layer2的内容。CGAL将Layer2按照基本几何对象的表达方式(用欧式坐标表达还是其次坐标表达)进一步分成Cartesian和Homogeneous两种。简单的说,我们用Cartesian开始编程,以后的对象操作什么的都是用x , y , z三个坐标去表示点,线,面。

因为各个layer的东西在CGAL里都是以类模板的形式定义。CGAL的一开始,会有一大堆typedef,其实就是给这些类模板起一个简单而又好记的名字。看一例:

   typedef CGAL:: Exact_predicates_exact_constructions_kernel K;typedef K::Ray_3 Ray;typedef K::Line_3 Line;typedef K::Point_3 Point;typedef K::Triangle_3 Triangle;typedef std::list<Triangle>::iterator Iterator;typedef CGAL::AABB_triangle_primitive<K,Iterator> Primitive;

CGAL给出了一些预定义的东西,也就是把上面那个不断typedef的最初一部分给隐藏掉:

   Exact_predicates_exact_constructions_kernel;Exact_predicates_exact_constructions_kernel_with_sqrt;Exact_predicates_inexact_constructions_kernel;

这些预定义的东西默认使用Cartesian,数据类型支持double,还包括能实现精确的几何判断(exact predicate ),原来的代码可以写成:

   typedef CGAL:: Cartesian<double> K;// 使用Cartesian坐标描述几何体,坐标的数值时double型，以后用到 ray , line等几何体的时候都按照Cartesian方式给出double型坐标。typedef K::Ray_3 Ray;typedef K::Line_3 Line;typedef K::Point_3 Point;typedef K::Triangle_3 Triangle;typedef std::list<Triangle>::iterator Iterator;typedef CGAL::AABB_triangle_primitive<K,Iterator> Primitive;//这句话表示使用高级计算几何算法AABB时,所有的几何对象都是Cartesian表示的,坐标的数值都是double。