06_tensor

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0. 前言

上一篇基于 Vector 类讨论了一些代码细节，本文讨论 Tensor 类。

本文主要讨论

讨论 Tensor 类的部分代码实现
理解多类复杂库的编译和链接
编译运行 tensor 项目

1. Tensor 类

API 页面 https://api.openfoam.com/2506/classFoam_1_1Tensor.html

终端输入命令，本地查找

terminal

find $FOAM_SRC -iname tensor

终端输入命令，打开该类的文件夹

terminal

code $FOAM_SRC/OpenFOAM/primitives/Tensor

该类的文件结构如下

terminal

tree -L 1
.
├── floats
├── ints
├── lists
├── Tensor.H
└── TensorI.H

查看 Tensor/Tensor.H，可以看到该类的实现细节。这里不再逐条阅读。

我们还可以通过 API 或者终端查找阅读相关的类

dimensionedTensor
tensorField

Warning

暂不深究代码细节，大概了解成员函数的用法即可。

2. OFextension 插件

十分推荐在 vscode 中安装社区插件 OFextension。

2.1. 配置插件

点击 vscode 左下角小齿轮，打开 settings
搜索栏搜索 ofextension
在 Ofextension: OFpath 中设置正确的 OpenFOAM 路径
使用 vscode 打开用户的开发应用，使用 F1 输入 ofInit 初始化配置

2.2. 插件使用

在项目开发中，例如本文应用，在主源码中输入相关对象，vscode 会自动弹出可选的方法（成员函数）。

而且可以在主源码中选中头文件、类等，右键使用 Go to Definition ，Go to Declaration 等，直接跳转查看源代码。

非常推荐此插件，十分方便。注意避免在 OpenFOAM 源文件夹下初始化。

3. 项目构建

终端输入命令，建立本文项目

terminal

ofsp
mkdir ofsp_06_tensor
code ofsp_06_tensor

继续使用终端命令或者使用 vscode 界面创建其他文件，最终文件结构如下

terminal

tree
.
├── Aerosand
│   ├── class1
│   │   ├── class1.C
│   │   └── class1.H
│   ├── class2
│   │   ├── class2.C
│   │   └── class2.H
│   └── Make
│       ├── files
│       └── options
├── Make
│   ├── files
│   └── options
└── ofsp_06_tensor.C

注意，开发库的文件结构与前文稍有不同。我们在前文已经可以注意到 OpenFOAM 库下一般有多个子库/类。用户的开发库里同样可能也会由好几个类构成，开发库拥有自己的 Make 文件，用于管理多个类，比如这里 Aerosand 库有 class1 , class2 和 class3 三个类。

4. 开发库

4.1. class1

对于第一个类，我们依然使用之前的代码。

代码 class1.H 为

/Aerosand/class1/class1.H

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#pragma once

class class1
{
private:
    double localTime_;

public:
    void SetLocalTime(double t);
    double GetLocalTime() const;
};

代码 class1.C 为

/Aerosand/class1/class1.C

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#include "class1.H"

void class1::SetLocalTime(double t) {
    localTime_ = t;
}

double class1::GetLocalTime() const {
    return localTime_;
}

4.2. class2

对于第二个类，我们尝试通过继承来创建一个新类。

代码 class2.H 为

/Aerosand/class2/class2.H

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#pragma once

#include "vector.H"

namespace Foam
{

class class2 : public vector
{
public:
    // 继承构造函数
    using Foam::vector::vector;

    // 计算分量和
    Foam::scalar sum() const;
};

} // namespace Foam

代码 class2.C 为

/Aerosand/class2/class2.C

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#include "class2.H"

namespace Foam
{

Foam::scalar class2::sum() const
{
    return this->x() + this->y() + this->z();
}

} // namespace Foam

Tip

注意声明和定义中使用的 scalar 和 vector 都属于 Foam 命名空间，所以需要使用该命名空间。

4.3. class3

对于第三个类，我们写一些简单的内容。

代码 class3.H 为

/Aerosand/class3/class3.H

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#pragma once

class class3
{
public:
    void class3Info() const;
};

代码 class3.C 为

/Aerosand/class3/class3.C

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#include "class3.H"

#include <iostream>

void class3::class3Info() const 
{
    std::cout << "This is class3\n" << std::endl;
}

4.4. 库 Make

库 Make/files 为

/Aerosand/Make/files

class1/class1.C
class2/class2.C
class3/class3.C

LIB = $(FOAM_USER_LIBBIN)/libAerosand

本开发库没有其他依赖，库 Make/options 置空即可。

4.5. 库编译

终端输入命令，进行库的编译

terminal

wclean Aerosand
wmake Aerosand

5. 主项目

5.1. 主源码

代码 ofsp_06_tensor.C 为

/ofsp_06_tesnsor.C

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#include "tensor.H"
#include "dimensionedTensor.H"
#include "tensorField.H"
// 调用 OpenFOAM 的类

#include "class1.H"
#include "class2.H"
#include "class3.H"
// 调用开发库中的类

using namespace Foam;

int main()
{
    scalar s(3.14); // scalar类已经被间接包含在 tensor.H 中
    vector v1(1, 2, 3); // vector类已经被间接包含在 tensor.H 中
    vector v2(0.5, 1, 1.5);
    
    // 下面使用tensor类的成员函数
    
    Info<< s << " * " << v1 << " = "  << s * v1 << nl 
        << "pos(s): " << pos(s) << nl
        << "asinh(s): " << Foam::asinh(s) << nl
        << endl;

    tensor T(11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33);
    Info<< "T: " << T << nl 
        << "Txy: " << T.xy() << nl
        << endl;

    tensor T1(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9);
    tensor T2(1, 2, 3, 1, 2, 3, 1, 2, 3);
    tensor T3 = T1 + T2;
    Info<< "T3: " << T3 << nl << endl;

    tensor T4(3, -2, 1, -2, 2, 0, 1, 0, 4);
    Info<< "T4': " << inv(T4) << nl
        << "T4' * T4: " << (inv(T4) & T4) << nl
        << "T4.x(): " << T4.x() << nl
        << "T4.y(): " << T4.y() << nl
        << "T4.z(): " << T4.z() << nl
        << "T4^T: " << T4.T() << nl
        << "det(T4): " << det(T4) << nl
        << endl;

	// 下面使用dimensionedTensor类的成员函数
	
    dimensionedTensor sigma
    (
        "sigma",
        dimensionSet(1, -2, -2, 0, 0, 0, 0),
        tensor(1e6, 0, 0, 0, 1e6, 0, 0, 0, 1e6)
    );
    Info<< "sigma: " << sigma << nl 
        << "sigma name: " << sigma.name() << nl
        << "sigma dimension: " << sigma.dimensions() << nl
        << "sigma value: " << sigma.value() << nl
        << "sigma yy value: " << sigma.value().yy() << nl
        << endl;

	// 下面使用tensorField类的成员函数
	
    tensorField tf(2, tensor::one);
    Info<< "tf: " << tf << endl;
    tf[0] = tensor(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9);
    tf[1] = T2;
    Info << "tf: " << tf << nl
        << "2.0 * tf" << 2.0 * tf << nl
        << endl;

	label a = 1;
    scalar pi = 3.1415926;
    Info<< "Hi, OpenFOAM!" << " Here we are." << nl
	    << a << " + " << pi << " = " << a + pi << nl
	    << a << " * " << pi << " = " << a * pi << nl
	    << endl;

	// class1 构造和输出
    class1 mySolver;
    mySolver.SetLocalTime(0.2);
    Info<< "\nCurrent time step is : " << mySolver.GetLocalTime() << endl;
	
	// class2 构造和输出
	class2 v3(2,4,6); // class2继承了vector的构造函数
    Info<< "Sum of vector components: " << v3.sum() << endl;

	// class3 构造和输出
    class3 myMessage;
    myMessage.class3Info();

    return 0;
}

5.2. 项目 Make

项目 Make/files 为

/Make/files

ofsp_06_tensor.C

EXE = $(FOAM_USER_APPBIN)/ofsp_06_tensor

项目 Make/options 为

/Make/options

EXE_INC = \
    -IAerosand/lnInclude

EXE_LIBS = \
    -L$(FOAM_USER_LIBBIN) \
    -lAerosand

同样的，$FOAM_SRC/OpenFOAM 库已经自动依赖，其中类的使用均无需用户再次链接。

6. 编译运行

终端输入命令，编译运行该项目

terminal

wclean
wmake
ofsp_06_tensor

运行结果如下

terminal

3.14 * (1 2 3) = (3.14 6.28 9.42)
pos(s): 1
asinh(s): 1.86181

T: (11 12 13 21 22 23 31 32 33)
Txy: 12

T3: (2 4 6 5 7 9 8 10 12)

T4': (1.33333 1.33333 -0.333333 1.33333 1.83333 -0.333333 -0.333333 -0.333333 0.333333)
T4' * T4: (1 0 0 1.66533e-16 1 0 -5.55112e-17 0 1)
T4.x(): (3 -2 1)
T4.y(): (-2 2 0)
T4.z(): (1 0 4)
T4^T: (3 -2 1 -2 2 0 1 0 4)
det(T4): 6

sigma: sigma [1 -2 -2 0 0 0 0] (1e+06 0 0 0 1e+06 0 0 0 1e+06)
sigma name: sigma
sigma dimension: [1 -2 -2 0 0 0 0]
sigma value: (1e+06 0 0 0 1e+06 0 0 0 1e+06)
sigma yy value: 1e+06

tf: 2{(1 1 1 1 1 1 1 1 1)}
tf: 2((1 2 3 4 5 6 7 8 9) (1 2 3 1 2 3 1 2 3))
2.0 * tf2((2 4 6 8 10 12 14 16 18) (2 4 6 2 4 6 2 4 6))

Hi, OpenFOAM! Here we are.
1 + 3.14159 = 4.14159
1 * 3.14159 = 3.14159


Current time step is : 0.2
Sum of vector components: 12
This is class3

7. 小结

本文完成讨论

讨论 Tensor 类的部分代码实现
理解多类复杂库的编译和链接
编译运行 tensor 项目

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Last updated on February 4, 2026

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