如何用Boost.Spirit解析混合数据类型的OBJ文件？

我经常用Boost.Spirit处理这类结构化文本解析，针对你的OBJ文件需求，最高效的方式是利用Spirit Qi的声明式规则定义，直接和STL容器对接，几乎不需要额外的中间数据结构。它不仅代码简洁，性能也能媲美手写的解析器，非常适合处理这类规则明确的文本格式。

完整实现代码 #

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>
#include <cstdint>
#include <boost/spirit/include/qi.hpp>
#include <boost/spirit/include/phoenix.hpp>

namespace qi = boost::spirit::qi;
namespace phoenix = boost::phoenix;

int main(int argc, char **argv) {
    std::vector<double> positions;
    std::vector<double> texcoords;
    std::vector<double> normals;
    std::vector<uint32_t> faces;

    // 检查输入参数
    if (argc != 2) {
        std::cerr << "Usage: " << argv[0] << " <obj_file_path>" << std::endl;
        return 1;
    }

    // 读取文件内容
    std::ifstream file(argv[1]);
    if (!file.is_open()) {
        std::cerr << "Failed to open file: " << argv[1] << std::endl;
        return 1;
    }
    file.unsetf(std::ios::skipws);
    std::string content{std::istream_iterator<char>(file), std::istream_iterator<char>()};

    // 定义跳过规则：空白字符 + #开头的注释（整行）
    auto skip = qi::space 
              | (qi::lit("#") >> *(qi::char_ - qi::eol) >> qi::eol);

    // 定义各个OBJ记录的解析规则
    qi::rule<std::string::iterator, void(), decltype(skip)> position_rule, texcoord_rule, normal_rule, face_rule;

    // 解析v记录：三个double，依次存入positions
    position_rule = qi::lit("v") 
                  >> qi::double_[phoenix::push_back(phoenix::ref(positions), qi::_1)]
                  >> qi::double_[phoenix::push_back(phoenix::ref(positions), qi::_1)]
                  >> qi::double_[phoenix::push_back(phoenix::ref(positions), qi::_1)];

    // 解析vt记录：两个double，依次存入texcoords
    texcoord_rule = qi::lit("vt") 
                  >> qi::double_[phoenix::push_back(phoenix::ref(texcoords), qi::_1)]
                  >> qi::double_[phoenix::push_back(phoenix::ref(texcoords), qi::_1)];

    // 解析vn记录：三个double，依次存入normals
    normal_rule = qi::lit("vn") 
                >> qi::double_[phoenix::push_back(phoenix::ref(normals), qi::_1)]
                >> qi::double_[phoenix::push_back(phoenix::ref(normals), qi::_1)]
                >> qi::double_[phoenix::push_back(phoenix::ref(normals), qi::_1)];

    // 解析f记录：每组三个uint用/分隔，多组用空格分隔，所有uint依次存入faces
    face_rule = qi::lit("f") 
              >> (qi::uint_[phoenix::push_back(phoenix::ref(faces), qi::_1)]
                  >> '/' >> qi::uint_[phoenix::push_back(phoenix::ref(faces), qi::_1)]
                  >> '/' >> qi::uint_[phoenix::push_back(phoenix::ref(faces), qi::_1)])
              % qi::space;

    // 主解析规则：重复解析任意数量的合法记录
    qi::rule<std::string::iterator, void(), decltype(skip)> main_rule = 
        *(position_rule | texcoord_rule | normal_rule | face_rule);

    // 执行解析
    auto it = content.begin();
    bool success = qi::phrase_parse(it, content.end(), main_rule, skip);

    // 检查是否完全解析
    if (success && it == content.end()) {
        std::cout << "解析成功！" << std::endl;
        std::cout << "顶点数: " << positions.size() / 3 << std::endl;
        std::cout << "纹理坐标数: " << texcoords.size() / 2 << std::endl;
        std::cout << "法向量数: " << normals.size() / 3 << std::endl;
        std::cout << "面索引数: " << faces.size() << std::endl;
    } else {
        std::cerr << "解析失败，剩余未解析内容从这里开始: " << std::string(it, content.end()) << std::endl;
        return 1;
    }

    return 0;
}

关键部分解释 #

1. 跳过规则处理

   • 我们定义的skip规则会自动跳过所有空白字符（空格、制表符、换行），以及所有#开头的注释行，完全符合你的第5、6条需求。

2. 与STL容器的直接绑定

   • 利用Boost.Phoenix的push_back动作，每个解析出来的数值会直接存入对应的STL向量，无需手动处理中间存储，代码简洁且高效。
   • 比如position_rule中，每个qi::double_解析的结果都会通过phoenix::push_back添加到positions向量，最终positions会以[x1,y1,z1,x2,y2,z2,...]的形式存储所有顶点坐标。

3. 面记录的解析

   • 面记录的规则(uint_ >> '/' >> uint_ >> '/' >> uint_) % space表示：重复解析多组“整数/整数/整数”的结构，组与组之间用空格分隔。
   • 每组的三个整数会依次存入faces向量，比如f 1/1/1 2/2/2 21/4/3会被解析成[1,1,1,2,2,2,21,4,3]，完全匹配你的第4条需求。

4. 完整解析检查

   • 解析完成后，我们会检查迭代器是否到达文件末尾，确保整个文件都被正确解析，没有残留的非法内容。

注意事项 #

• OBJ文件的索引是从1开始的，如果你的渲染系统需要0-based索引，可以在解析uint_的时候添加一个减1的动作，比如把qi::uint_改成(qi::uint_ - 1)，这样存入faces的就是0-based索引了。
• 代码使用了Boost.Phoenix来处理动作，这是Spirit的标准配套库，确保了解析逻辑和动作的无缝集成。
• 编译时需要链接Boost的spirit和phoenix模块，比如使用GCC的话，编译命令可以是：g++ -std=c++17 obj_parser.cpp -o obj_parser -lboost_system -lboost_filesystem（根据你的Boost版本可能需要调整链接参数）。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Bobo Feugo