libnest2d 庫的主頭文件，定義了一個用于 二維不規則形狀自動排樣（Nesting） 的C++接口。以下是詳細解析：

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1. 頭文件結構

(1) 防止重復包含

#ifndef LIBNEST2D_HPP
#define LIBNEST2D_HPP
// ...
#endif // LIBNEST2D_HPP

• 確保頭文件只被編譯一次。

(2) 依賴引入

#include <boost/mpl/assert.hpp>
#include <boost/type_traits.hpp>
#include "../libnest2d/backends/clipper/geometries.hpp"
#include <libnest2d/optimizers/nlopt/subplex.hpp>
#include <libnest2d/nester.hpp>
// ... 其他策略頭文件

• Boost：用于元編程和類型檢查（如 is_integral）。
• Clipper后端：默認幾何處理庫（多邊形布爾運算）。
• 優化器：NLopt庫的子模塊（遺傳算法、Subplex局部優化）。
• 核心模塊：排樣算法（nester.hpp）、放置策略（如 bottomleftplacer）、選擇策略（如 firstfit）。

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2. 核心類型定義

(1) 幾何類型

using Point = PointImpl;           // 點類型
using Coord = TCoord<PointImpl>;   // 坐標類型（如int/double）
using Box = _Box<PointImpl>;       // 矩形框
using Item = _Item<PolygonImpl>;   // 待排樣的多邊形項
using Rectangle = _Rectangle<PolygonImpl>; // 矩形項

• 基于模板的幾何抽象，支持不同后端（如Clipper）。

(2) 策略類型

using NfpPlacer = placers::_NofitPolyPlacer<PolygonImpl, Box>; // 基于NFP的放置
using BottomLeftPlacer = placers::_BottomLeftPlacer<PolygonImpl>; // 左下角放置
using FirstFitSelection = selections::_FirstFitSelection<PolygonImpl>; // 首次適應選擇

• Placer：決定如何放置形狀（如靠左、靠下或基于NFP）。
• Selector：決定選擇哪些形狀優先排樣。

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3. 靜態庫支持（LIBNEST2D_STATIC）

#ifdef LIBNEST2D_STATIC
extern template class _Nester<NfpPlacer, FirstFitSelection>;
// ... 顯式實例化聲明
#endif

• 顯式實例化模板以減少編譯時間（靜態庫場景）。

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4. 配置與控制結構

(1) 排樣配置 NestConfig

template<class Placer = NfpPlacer, class Selector = FirstFitSelection>
struct NestConfig {typename Placer::Config placer_config;  // 放置策略配置typename Selector::Config selector_config; // 選擇策略配置
};

• 允許用戶自定義策略參數（如遺傳算法的種群大小）。

(2) 排樣控制 NestControl

struct NestControl {ProgressFunction progressfn;  // 進度回調StopCondition stopcond;       // 終止條件
};

• 實時監控排樣進度（如GUI更新）。
• 支持提前終止（如超時或用戶中斷）。

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5. 核心排樣函數 nest()

(1) 迭代器版本

template<class Placer, class Selector, class Iterator>
std::size_t nest(Iterator from, Iterator to, const typename Placer::BinType& bin, ...);

• 輸入：形狀迭代器范圍、容器邊界、最小間距、配置。
• 輸出：使用的容器數量（Bin數量）。

(2) 容器版本

template<class Placer, class Selector, class Container>
std::size_t nest(Container&& cont, const typename Placer::BinType& bin, ...);

• 包裝迭代器版本，直接接受容器（如 std::vector<Item>）。

(3) 單位轉換工具

template<class T = double>
enable_if_t<std::is_arithmetic<T>::value, TCoord<PointImpl>> mm(T val = T(1));

• 將毫米值轉換為內部坐標單位（如 mm(10.5)）。

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6. 設計亮點

(1) 策略模式

• Placer 和 Selector 可自由組合（如 NfpPlacer + DJDHeuristic）。
• 用戶可通過 NestConfig 調整策略參數。

(2) 泛型編程

• 基于模板的幾何類型（PolygonImpl）和算法，支持不同后端。
• 使用SFINAE（如 enable_if_t）約束模板類型。

(3) 性能控制

• 支持顯式模板實例化（靜態庫優化）。
• 進度回調與終止條件實現異步控制。

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7. 使用示例

std::vector<libnest2d::Item> items = { /* 初始化多邊形... */ };
libnest2d::Box bin(100, 100); // 100x100的容器// 基本排樣（默認NfpPlacer + FirstFit）
auto bin_count = libnest2d::nest(items.begin(), items.end(), bin);// 自定義配置（遺傳算法優化）
libnest2d::NestConfig<libnest2d::NfpPlacer, libnest2d::DJDHeuristic> cfg;
cfg.placer_config.optimizer = libnest2d::opt::GeneticOptimizer{};
bin_count = libnest2d::nest(items, bin, 0, cfg);

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總結

該頭文件是 libnest2d 的入口，提供：

1. 幾何類型：點、多邊形、矩形等。
2. 策略接口：放置算法（Placer）與選擇邏輯（Selector）。
3. 用戶控制：配置參數、進度監控、終止條件。
4. 泛型設計：支持多種后端和優化算法。

適用于 工業排樣、板材切割、PCB布局 等需要高效二維空間優化的場景。