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第07章：IFC 数据查询、过滤与 LINQ 检索

Xbim 给 .NET 开发者最舒适的体验之一，就是把 IFC 模型当成一棵”对象图 + LINQ”使用。本章系统讲解查询模式、性能要点与典型场景。

1. 三个核心入口

model.Instances                                  // IEntityCollection
model.Instances.OfType<TIfcType>()               // 按类型查询
model.Instances[entityLabel]                     // 按 #id 查询

它们组合起来就是 IFC 数据访问的全部基础。

2. 用 OfType 取出某类对象

var walls = model.Instances.OfType<IIfcWall>();
var doors = model.Instances.OfType<IIfcDoor>();
var spaces = model.Instances.OfType<IIfcSpace>();

2.1 注意继承关系

OfType<IIfcBuildingElement>() 会包括所有派生类：墙、板、柱、梁、门、窗、屋顶、楼梯……。这一行为与 IEnumerable<T>.OfType<T>() 一致。

如果只想要”恰好是 IfcWall，不包含 IfcWallStandardCase“——可以加显式过滤：

var pureWalls = model.Instances.OfType<IIfcWall>(false)   // false = 仅本类型
                       .Where(w => w.GetType() == typeof(Xbim.Ifc4.SharedBldgElements.IfcWall));

2.2 字符串重载

var entities = model.Instances.OfType("IfcWall");

适合需要在运行时动态决定类型的场景（例如配置文件驱动的导出器）。

3. 用 LINQ 表达复杂检索

Xbim 的实体集合对 IEnumerable<IPersistEntity> 友好，所有 LINQ 操作（Where、Select、GroupBy、Join、OrderBy）都可用。

3.1 过滤外墙

var externalWalls = model.Instances.OfType<IIfcWall>()
    .Where(w => w.IsExternal() == true);

IsExternal() 是 Xbim.Ifc.Extensions 提供的扩展方法，会去 Pset_WallCommon.IsExternal 中读 bool。

3.2 取所有楼层 + 楼层下的所有产品

foreach (var storey in model.Instances.OfType<IIfcBuildingStorey>())
{
    var elements = storey.ContainsElements
        .SelectMany(rel => rel.RelatedElements)
        .ToList();

    Console.WriteLine($"{storey.Name}: {elements.Count} 个构件");
}

ContainsElements 是反向引用：返回所有把 storey 作为 RelatingStructure 的 IfcRelContainedInSpatialStructure 集合。

3.3 按类型分组统计

var stat = model.Instances.OfType<IIfcProduct>()
    .GroupBy(p => p.ExpressType.Name)
    .OrderByDescending(g => g.Count());

foreach (var g in stat)
    Console.WriteLine($"{g.Key,-30} {g.Count(),8}");

3.4 关联查询：墙 + 门

// 找出某面墙上挂的所有门（通过 IfcRelVoidsElement + IfcRelFillsElement）
var wall = model.Instances.OfType<IIfcWall>().First();
var doorsInWall = wall.HasOpenings
    .SelectMany(rv => rv.RelatedOpeningElement.HasFillings)
    .Select(rf => rf.RelatedBuildingElement)
    .OfType<IIfcDoor>()
    .ToList();

这段路径展示了 IFC “关系实体” 的连接方式：墙 → IfcRelVoidsElement → IfcOpeningElement → IfcRelFillsElement → IfcDoor。

4. 反向引用（INVERSE）的速度问题

EXPRESS 的 INVERSE 在 Xbim 中是遍历模型实例反查实现的：

public IEnumerable<IfcRelContainedInSpatialStructure> ContainsElements
    => Model.Instances
        .Where<IfcRelContainedInSpatialStructure>(r => r.RelatingStructure == this);

对一份 100 万实体的模型反复访问反向属性会非常慢。Xbim 提供解决：

using (model.BeginInverseCaching())
{
    foreach (var p in model.Instances.OfType<IIfcProduct>())
    {
        var defByProps = p.IsDefinedBy.OfType<IIfcRelDefinesByProperties>();
        // ...
    }
}

BeginInverseCaching() 一次扫描全部关系实体并按 RelatingXxx / RelatedXxx 建立索引，循环结束后释放。任何会在循环里多次读 INVERSE 的代码都应该套上它。

5. 表达式树到 Esent 索引（v6+）

Xbim v6 在 EsentModel 上增加了基于 ExpressType 索引的”快速 OfType”：

  • 当查询是纯 OfType<T>() 时，Esent 后端会直接用类型索引，O(1) 拿到匹配 Label 列表，不用扫描全表。
  • 复合 LINQ 仍然是 LINQ-to-Objects。

因此尽量把 OfType<T>() 放在最前面，再 Where：

// 推荐
var t = model.Instances.OfType<IIfcDoor>().Where(d => d.OverallHeight > 2000);
// 不推荐：先扫整个模型
var t = model.Instances.Where(e => e is IIfcDoor d && d.OverallHeight > 2000);

6. 通过 EntityLabel 直查

每条 STEP21 行 #42 = ... 中的 42 在 Xbim 内部就是 EntityLabel。可以直接：

var entity = model.Instances[42];

适合外部参考（如校验报告里报”#1234 不合规”，直接拿来定位）。

7. 表达式构建：Linq 结合 ExpressMetaData

下面是一段把”任何实体的某个属性等于某值”封装成通用查询的代码，体现 Xbim 元模型的反射威力：

public static IEnumerable<IPersistEntity> Where(IModel model, string ifcType, string propName, object value)
{
    var et = model.Metadata.ExpressType(ifcType.ToUpper());
    if (et == null) yield break;

    var prop = et.Properties.Values.FirstOrDefault(p =>
        string.Equals(p.Name, propName, StringComparison.OrdinalIgnoreCase));
    if (prop == null) yield break;

    foreach (var e in model.Instances.OfType(ifcType))
    {
        var v = prop.PropertyInfo.GetValue(e);
        if (Equals(v, value)) yield return e;
    }
}

这是写 IFC 通用导出器、规则引擎、IDS 校验器的基础模式。

8. 常见查询食谱

8.1 项目根

var project = model.Instances.OfType<IIfcProject>().Single();

每份 IFC 文件有且仅有一个 IfcProject，可以放心用 Single()。

8.2 楼层树

foreach (var site in project.Sites())
foreach (var bldg in site.Buildings())
foreach (var storey in bldg.BuildingStoreys())
{
    Console.WriteLine($"{site.Name} / {bldg.Name} / {storey.Name} (Elev={storey.Elevation})");
}

Sites()、Buildings()、BuildingStoreys() 是 Xbim.Ifc.Extensions 中按 IfcRelAggregates 解析的扩展方法。

8.3 所有空间及其所属楼层

foreach (var sp in model.Instances.OfType<IIfcSpace>())
{
    var storey = sp.Decomposes
        .Select(d => d.RelatingObject)
        .OfType<IIfcBuildingStorey>()
        .FirstOrDefault();
    Console.WriteLine($"{storey?.Name} - {sp.Name}");
}

8.4 所有外墙的总长度（按 BaseQuantity）

double totalLen = 0;
foreach (var wall in model.Instances.OfType<IIfcWall>())
{
    if (wall.IsExternal() != true) continue;
    var len = wall.GetQuantitySetValue<double>("Qto_WallBaseQuantities", "Length");
    totalLen += len;
}
Console.WriteLine($"外墙总长 = {totalLen / 1000:F2} m");   // mm 转 m

8.5 计算每个空间内的家具数量

var furnByRoom = (from rel in model.Instances.OfType<IIfcRelContainedInSpatialStructure>()
                  where rel.RelatingStructure is IIfcSpace
                  from f in rel.RelatedElements.OfType<IIfcFurnishingElement>()
                  group f by (IIfcSpace)rel.RelatingStructure into g
                  select new { Space = g.Key, Count = g.Count() });

foreach (var x in furnByRoom)
    Console.WriteLine($"{x.Space.Name} : {x.Count}");

9. 投影到自定义 DTO

很多业务最终需要把 IFC 转成业务 DTO：

public record WallDto(string Id, string Name, double Length, bool External);

var dtos = model.Instances.OfType<IIfcWall>()
    .Select(w => new WallDto(
        w.GlobalId,
        w.Name?.ToString() ?? "",
        w.GetQuantitySetValue<double>("Qto_WallBaseQuantities", "Length"),
        w.IsExternal() == true))
    .ToList();

之后再写到数据库或 JSON。

10. 按 GlobalId 查询

var byGuid = model.Instances.OfType<IIfcRoot>()
    .FirstOrDefault(r => r.GlobalId == "1xS3BCk291UvhgP2dvNsgp");

GUID 比 EntityLabel 更稳定（保存/加载之后 EntityLabel 可能改变，但 GUID 不变），是模型对比、增量更新的首选键。

11. 性能最佳实践清单

  • 大模型务必 BeginInverseCaching() / BeginEntityCaching()；
  • 尽早用 OfType<T>() 限定类型；
  • 不要用 model.Instances.Count() 频繁触发全扫描，缓存到变量；
  • 避免在循环中重复创建 Where 谓词；
  • 对关系实体的字段建立局部字典：
var spaceByElement = model.Instances.OfType<IIfcRelContainedInSpatialStructure>()
    .Where(r => r.RelatingStructure is IIfcSpace)
    .SelectMany(r => r.RelatedElements.Select(e => (e, r.RelatingStructure)))
    .ToDictionary(t => t.e.GlobalId, t => (IIfcSpace)t.RelatingStructure);

12. 小结

Xbim.Ifc4.Interfaces.IIfc* + LINQ + INVERSE 缓存 + 扩展方法，构成了 Xbim 查询能力的”黄金四件套”。掌握它们后，绝大多数”提取信息 / 出报表 / 写检查器”的需求都能在几十行代码内完成。

下一章我们从”读”切到”写”：如何用 Xbim 创建合法、合规、可被其他软件读懂的 IFC 实体。

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