【学Rust写CAD】21 2D 点(point.rs)

源码

//matrix/point.rs
use std::ops::Mul;
use super::algebraic_units::{Zero, One};
use super::generic::Matrix;

/// 点坐标结构体
#[derive(Debug, Clone, Copy, PartialEq)]
pub struct Point<X, Y>(Matrix<X, Y, One, Zero, Zero, One>);

impl<X, Y> Point<X, Y> {
    /// 创建新点
    pub fn new(x: X, y: Y) -> Self {
        Point(Matrix { x, y, xx: One, xy: Zero, yx: Zero, yy: One })
    }

    /// 获取x坐标
    pub fn x(self) -> X {
        self.0.x
    }

    /// 获取y坐标
    pub fn y(self) -> Y {
        self.0.y
    }
}

// 点 * 矩阵
impl<X, Y, M> Mul<M> for Point<X, Y> 
where
    Matrix<X, Y, One, Zero, Zero, One>: Mul<M>,
{
    type Output = Point<<Matrix<X, Y, One, Zero, Zero, One> as Mul<M>>::Output>;

    fn mul(self, rhs: M) -> Self::Output {
        Point(self.0 * rhs)
    }
}

// 矩阵 * 点
impl<M, X, Y> Mul<Point<X, Y>> for M
where
    M: Mul<Matrix<X, Y, One, Zero, Zero, One>>,
{
    type Output = Point<<M as Mul<Matrix<X, Y, One, Zero, Zero, One>>>::Output>;

    fn mul(self, rhs: Point<X, Y>) -> Self::Output {
        Point(self * rhs.0)
    }
}

代码分析

这段代码定义了一个表示二维点的结构体 Point，并实现了一些基本功能。我来逐步解释：

1. 导入和依赖

use std::ops::{Add, Sub, Mul};
use super::algebraic_units::{Zero, One};
use super::generic::Matrix;

• 从标准库导入了加减乘的操作符 trait

• 从父模块导入了表示代数单位元的 Zero 和 One 类型

• 从父模块导入了通用的 Matrix 类型

2. Point 结构体定义

#[derive(Debug, Clone, Copy, PartialEq)]
pub struct Point<T>(Matrix<T, T, One, Zero, Zero, One>);

• 定义了一个泛型结构体 Point

• 使用了元组结构体的形式，内部包含一个 Matrix 类型

• 为 Point 自动派生了一些 trait：Debug（调试打印）、Clone（克隆）、Copy（拷贝语义）、PartialEq（部分相等比较）

• Matrix 的泛型参数表示这是一个 2D 变换矩阵，但只使用其平移部分（x, y），旋转和缩放部分固定为单位矩阵

3. 实现的方法

impl<T> Point<T> {
    /// 创建一个新点
    pub fn new(x: T, y: T) -> Self {
        Point(Matrix {
            x,
            y,
            xx: One,
            xy: Zero,
            yx: Zero,
            yy: One,
        })
    }

    /// 获取x坐标
    pub fn x(&self) -> &T {
        &self.0.x
    }

    /// 获取y坐标
    pub fn y(&self) -> &T {
        &self.0.y
    }
}

• new(x, y)：创建一个新点，初始化矩阵的平移部分为 (x,y)，其余部分为单位矩阵

• x()：返回 x 坐标的引用

• y()：返回 y 坐标的引用

设计特点

1. 使用矩阵来表示点，为了后续方便进行几何变换

2. 固定旋转和缩放部分为单位矩阵，确保只表示纯平移

3. 泛型设计使得可以支持多种数值类型

4. 提供了基本的构造和访问方法

这个 Point 类型适合在需要进行几何变换的场景中使用，因为它底层使用了矩阵表示，可以方便地与变换操作结合。