openfoam学习心得——openfoam编程进阶
openfoam学习心得——openfoam编程重新学
1、OpenFOAM编程入门：setRootCase都干了些啥？
setRootCase都干了些啥
2、blockMesh > log.blockMesh
运行blockMesh这个命令，并将其output写进log文件里面
可以看blockMesh源代码学习数据的写入
3、mesh.boundaryMesh() 返回polyBoundaryMesh类
polyBoundaryMesh类输出结果
(movingWall{type wall;inGroups List<word> 1(wall);nFaces 20;startFace 760;}fixedWalls{type wall;inGroups List<word> 1(wall);nFaces 60;startFace 780;}frontAndBack{type patch;nFaces 800;startFace 840;}
)
**polyPatch类：**
type wall;
inGroups List<word> 1(wall);
nFaces 20;
startFace 760;**fvboundarymesh类****fvPatch类：**polyPatch可以理解为fvPatch的一个总和，fvpatch用来计算面中心等
4、openfoam Workshop
5、The openfoam technology primer–边界条件与几何场如何结合的
6、 TypeName (“base”)与defineTypeNameAndDebug(AlgorithmBase,0)-必须写类全名
展开为:
ClassName("base");
virtual const word& type() const {return typeName}
再展开：
ClassNameNoDebug("base");
static int debug
virtual const word& type() const {return typeName}
再展开：char*可以指向一个字符串TypeName ("base")最终展开
static const char* typeName_(){return "base"} //返回classname
virtual const word& type() const {return typeName} //返回typename-虚函数，可被覆盖
static const ::Foam::word typeName
static int debug
这里初始化了两个变量但是没有赋值，下面来看赋值：
defineTypeNameAndDebug(AlgorithmBase,0)
展开为：
defineTypeName（AlgorithmBase）
defineDebugSwitch（AlgorithmBase,0）--debug有关，不深究
展开为：
defineTypeNameWithName（AlgorithmBase，AlgorithmBase：：typeName_()）；
defineDebugSwitch（AlgorithmBase,0）
最后展开为：
const Foam::word AlgorithmBase::TypeName(AlgorithmBase：：typeName_())
defineDebugSwitch（AlgorithmBase,0）
咋一看，对于此类类对象，其typeName_()与type()返回值是一样的，但是注意type() 方法是虚函数，固当用指针时，将产生奇效，如下：
autoPtr< incompressible::turbulenceModel > turbulence
turbulence->typeName_() --返回turbulenceModel
turbulence->type() --返回kOmega
7、 RTS机制相关宏函数展开
完整代码请移步：openfoam RTS机制分析
第一个要学习的宏函数如下，顺带学习下如何展开宏函数：
#define declareRunTimeSelectionTable(autoPtr,baseType,argNames,argList,parList)\\/* Construct from argList function pointer type */ \typedef autoPtr<baseType> (*argNames##ConstructorPtr)argList; \\/* Construct from argList function table type */ \typedef HashTable<argNames##ConstructorPtr, word, string::hash> \argNames##ConstructorTable; \\/* Construct from argList function pointer table pointer */ \static argNames##ConstructorTable* argNames##ConstructorTablePtr_; \\/* Table constructor called from the table add function */ \static void construct##argNames##ConstructorTables(); \\/* Table destructor called from the table add function destructor */ \static void destroy##argNames##ConstructorTables(); \\/* Class to add constructor from argList to table */ \template<class baseType##Type> \class add##argNames##ConstructorToTable \{ \public: \\static autoPtr<baseType> New argList \{ \return autoPtr<baseType>(new baseType##Type parList); \} \\add##argNames##ConstructorToTable \( \const word& lookup = baseType##Type::typeName \) \{ \construct##argNames##ConstructorTables(); \if (!argNames##ConstructorTablePtr_->insert(lookup, New)) \{ \std::cerr<< "Duplicate entry " << lookup \<< " in runtime selection table " << #baseType \<< std::endl; \error::safePrintStack(std::cerr); \} \} \\~add##argNames##ConstructorToTable() \{ \destroy##argNames##ConstructorTables(); \} \}; \\/* Class to add constructor from argList to table */ \/* Remove only the entry (not the table) upon destruction */ \template<class baseType##Type> \class addRemovable##argNames##ConstructorToTable \{ \/* retain lookup name for later removal */ \const word& lookup_; \\public: \\static autoPtr<baseType> New argList \{ \return autoPtr<baseType>(new baseType##Type parList); \} \\addRemovable##argNames##ConstructorToTable \( \const word& lookup = baseType##Type::typeName \) \: \lookup_(lookup) \{ \construct##argNames##ConstructorTables(); \argNames##ConstructorTablePtr_->set(lookup, New); \} \\~addRemovable##argNames##ConstructorToTable() \{ \if (argNames##ConstructorTablePtr_) \{ \argNames##ConstructorTablePtr_->erase(lookup_); \} \} \};
declareRunTimeSelectionTable--一次声明对应一个构造函数(autoPtr, AlgorithmBase, Word, argNames--word构造、copy构造等(const word& algorithmName argList-此构造函数形参数),(algorithmName))
展开后如下：
上面宏中###是为了区分开参数与非参数
typedef autoPtr< AlgorithmBase > (*WordConstructorPtr)( const word& algorithmName );
函数指针--WordConstructorPtr理解成一个类，其对象就是函数指针
string::hash默认参数，word是key，value是WordConstructorPtr类（或叫函数指针）
typedef HashTable< WordConstructorPtr, word, string::hash > WordConstructorTable;
初始化哈希表指针-静态的，父类、子类对象均可访问此表-所有对象访问的都是同一张表
static WordConstructorTable* WordConstructorTablePtr_;
函数声明
static void constructWordConstructorTables();
static void destroyWordConstructorTables();
template< class AlgorithmBaseType >--类中类
class addWordConstructorToTable --将构造函数添加到Hash表中
{public:static autoPtr< AlgorithmBase > New ( const word& algorithmName ){给指向基类的指针动态分配内存-指向由word构造生成的基类对象return autoPtr< AlgorithmBase >(new AlgorithmBaseType (algorithmName));}找类中的typename静态名称addWordConstructorToTable ( const word& lookup = AlgorithmBaseType::typeName ){调用前面声明的函数constructWordConstructorTables();New函数是一个前面指定好的函数指针类型if (!WordConstructorTablePtr_->insert(lookup, New)){std::cerr<< "Duplicate entry "<< lookup << " in runtime selection table "<< "AlgorithmBase" << std::endl;error::safePrintStack(std::cerr);}}析构函数，因为前面的函数中一旦调用将产生有动态分配的内存~addWordConstructorToTable(){destroyWordConstructorTables();}
};
类中类
template< class AlgorithmBaseType >
class addRemovableWordConstructorToTable
{const word& lookup_; 私有成员public:静态函数：返回一个基类指针，其指向的可能是别的对象======植入进哈希表的是一个函数static autoPtr< AlgorithmBase > New ( const word& algorithmName ){return autoPtr< AlgorithmBase >(new AlgorithmBaseType (algorithmName));}======植入进哈希表的是一个函数addRemovableWordConstructorToTable ( const word& lookup = AlgorithmBaseType::typeName ): lookup_(lookup){constructWordConstructorTables();WordConstructorTablePtr_->set(lookup, New);}=======删除某个哈希表元素~addRemovableWordConstructorToTable(){if (WordConstructorTablePtr_){WordConstructorTablePtr_->erase(lookup_);}}
};
上面声明了一个静态数据成员-一张哈希表，key-typename；value是一个函数：此函数的功能是为基类指针复制基类或子类对象。下面的宏将上述静态变量与函数展开。
defineRunTimeSelectionTable(AlgorithmBase, Word)展开后如下：
初始化
AlgorithmBase::WordConstructorTable* AlgorithmBase::WordConstructorTablePtr_ = __null;不至于变成野指针void AlgorithmBase::constructWordConstructorTables() {static bool constructed = false;if (!constructed) {constructed = true;初始化哈希表指针-分配了内存AlgorithmBase::WordConstructorTablePtr_ = new AlgorithmBase::WordConstructorTable; }};如果这个指针不为空指针，就删除堆内存的对象，并设置为空指针void AlgorithmBase::destroyWordConstructorTables() {if (AlgorithmBase::WordConstructorTablePtr_) {delete AlgorithmBase::WordConstructorTablePtr_;AlgorithmBase::WordConstructorTablePtr_ = __null;}};
至此，上述的类变定义完成了，我们也搞清楚了类中每个函数的意思，下面还有一个宏来使用上面定义好的类。
addToRunTimeSelectionTable(AlgorithmBase, AlgorithmBase, Word)展开为：
这里告诉我们如何调用类中类
AlgorithmBase::addWordConstructorToTable< AlgorithmBase > addAlgorithmBaseWordConstructorToAlgorithmBaseTable_;
上面初始化一个类中类对象，在初始化过程中，为基类的哈希表中插入了key-value对，这说明这个表会一直存在。即时再用别的基类对象访问这个表，此表仍然存在相同的数据。第一个AlgorithmBase表示addWordConstructorToTable方法位于基类中，第二个参数AlgorithmBase，代表了插入的key-value的typename函数以及New函数的功能，其返回的是一个基类还是子类对象有此参数指定。可能有点难理解，我们来看其子类。
class AlgorithmNew
:public AlgorithmBase
{public: // Declare the static variable typeName of the class AlgorithmNew.TypeName ("new");// Empty constructor. AlgorithmNew () {};// Word constructor.AlgorithmNew (const word& algorithmName) {};// Make the class callable (function object) virtual void operator()(){Info << "AlgorithmNew::operator()()" << endl;}
};
defineTypeNameAndDebug(AlgorithmNew, 0);
addToRunTimeSelectionTable(AlgorithmBase, AlgorithmNew , Word);
此时基类的static成员，哈希表中应该是这样的：
AlgorithmBase – New函数–返回基类指针，指针指向的是以word构造生成的AlgorithmBase类对象
AlgorithmNew – New函数–返回基类指针，指针指向的是以word构造生成的AlgorithmNew类对象
再来一个继承：
class AlgorithmAdditional
:public AlgorithmNew
{public: // Declare the static variable typeName of the class AlgorithmAdditional.TypeName ("additional");// Empty constructor. AlgorithmAdditional () {};// Word constructor.AlgorithmAdditional (const word& algorithmName) {};// Make the class callable (function object) virtual void operator()(){// Call base operator explicitly.AlgorithmNew::operator()();// Perform additional operations.Info << "AlgorithmAdditional::operator()()" << endl;}
};defineTypeNameAndDebug(AlgorithmAdditional, 0);
addToRunTimeSelectionTable(AlgorithmBase, AlgorithmAdditional , Word)
此时基类的static成员，哈希表中应该是这样的：
AlgorithmBase – New函数–返回基类指针，指针指向的是以word构造生成的AlgorithmBase类对象
AlgorithmNew – New函数–返回基类指针，指针指向的是以word构造生成的AlgorithmNew类对象
AlgorithmAdditional – New函数–返回基类指针，指针指向的是以word构造生成的AlgorithmAdditional 类对象
这个表在编译的时候就已经永恒存在了，可以发现都是以word构造生成的对象，要是我有别的构造呢？如copy构造，原理相同。
注意，表中的New函数是定义在addWordConstructorToTable类中-此类为基类中的类的，在基类中同样有一个New函数，充当selector
static autoPtr< AlgorithmBase > New (const word& algorithmName){输入一个typename--也就是keyWordConstructorTable::iterator cstrIter =WordConstructorTablePtr_->find(algorithmName);找不到就报错// If the Factory Method was not found. if (cstrIter == WordConstructorTablePtr_->end()){FatalErrorIn("AlgorithmBase::New(const word&)") << "Unknown AlgorithmBase type "<< algorithmName << nl << nl<< "Valid AlgorithmBase types are :" << endl<< WordConstructorTablePtr_->sortedToc()<< exit(FatalError);}cstrIter()--返回key对应的value，也就是new函数，并传参定义基类指针。return cstrIter()(algorithmName);}
从上面代码我们可以学习到，哈希表类中有个迭代器的类中类，（）运算符被重载，用来返回key对应的value。
综上学习完毕，RTS机制说直接点就是在基类中生成一个静态的哈希表，基类和子类每编译一次，就往哈希表中加入一个值，其加入值的方法也很精妙，竟然是初始化类中类对象，这个值是永恒的，与求解器运行与否无关，同时基类中还会有一个静态的New函数，用来做选择，看看到底调用哈希表中的哪个函数指针，生成什么类型的对象赋予基类指针。可以猜想定义湍流模型肯定是需要往哈希表中加值的。
8、湍流模型中的RTS分析
1. turbulenceModel 类中
declareRunTimeNewSelectionTable宏-–生成一个哈希表，同时生成往哈希表中插值的类，此时的类中类New函数–也就是此类中哈希表的value返回的是key值所对应类的New函数–选择器：
defineRunTimeSelectionTable宏–这个宏是定义declareRunTimeNewSelectionTable宏中所声明的函数用的
2.RASModel类中
declareRunTimeSelectionTable宏–生成一个哈希表，同时生成往哈希表中插值的类，这个返回的是基类或子类对象。
defineRunTimeSelectionTable(RASModel, dictionary)宏–说明是哈希表中New函数返回的对象是由字典构造生成的。
addToRunTimeSelectionTable(turbulenceModel, RASModel, turbulenceModel)宏–说明将RASModel类添加到turbulenceModel类的哈希表中：
也就是RASModel(类的typename) New—这个函数返回RASModel::New
3、kEpsilon类中
addToRunTimeSelectionTable(RASModel, kEpsilon, dictionary)宏–说明将kEpsilon类添加到RASModel的哈希表中，采用字典构造生成kEpsilon类对象，返回给基类指针。
把类添加到哈希表等同于key=类的typename，value=New函数（属于类中类的New函数），其返回此类对象。某一个类中存在哈希表，则存在select（属于基类的New函数），可以在哈希表中用迭代器来选择函数执行。
故而我们在文件中指定的都是typename–可能与类名相同，也可能不同，一般是一样的。
综上，autoPtr< incompressible::turbulenceModel > turbulence
(
incompressible::turbulenceModel::New(U, phi, laminarTransport)
);运行过程为，turbulenceModel::New根据字典选择RASModel，则调用RASModel中的RASModel::New函数，然后根据字典选择kEpsilon，则在生成kEpsilon对象。
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