向更新其物理状态的对象添加数值积分

Question

我考虑过这种情况：对象大致如下：

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

有一个称为PhysicsController 的控制器类，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接口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 抽象类并提供各种方法的实现是下一步（显式欧拉、RK4、Verlet、中点、辛欧拉，也许一些半隐式/IMEX 或隐式的会很好）。问题是我看不清楚如何做以下两件事：

1. 每个物理对象以不同的方式计算其任何顶点处的加速度（考虑到对象由通过弹簧或某种约束对象连接的质点组成）。此函数必须传递给积分器，但它是特定于对象的。可以获得指向非静态方法的指针，但这如何适应IIntegratorinterface？

2. 当一个对象调用它的Update() 方法时，幕后发生的事情是使用了一个积分器来提供功能。也许我想即时切换集成方法。或者至少用不同的积分器实例化同一种对象。对我来说，这听起来像是一个工厂在做这件事，而且对于即时集成商切换……也许是一种策略模式？在这种情况下，哪种解决方案会非常优雅和高效？

Answer 1

在不讨论实现细节的情况下，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。
• 复合 这可用于对 PhysicalObjects 建模，可以作为独立对象或通过字符串、弹簧或重力连接的集合。
• Iterator 或 Visitor 这可能被PhysicsController 用来迭代所有物理对象（复合或独立）并对其应用函数。
• 策略 在运行时选择不同的IIntegrator 对象及其集成函数。

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