Step 14: DofManager

담당 역할과 필수 스킬

담당 역할: implementation-agent
필수 스킬: fesa-cpp-msvc-tdd
모든 C++ build/test와 최종 VERIFY는 MSVC x64 Debug 기준으로 수행한다.

읽어야 할 파일

/AGENTS.md
/docs/ARCHITECTURE.md
/docs/ADR.md
/docs/linear-static-3d-euler-beam/requirements.md
/docs/linear-static-3d-euler-beam/io.md
/docs/linear-static-3d-euler-beam/implementation-plan.md
/include/fesa/model/domain.hpp
/include/fesa/analysis/analysis_model.hpp
/src/fesa/analysis/analysis_model.cpp
/tests/unit/analysis/analysis_model_test.cpp
/src/fesa/CMakeLists.txt
/tests/CMakeLists.txt

소유 파일

Create: /include/fesa/fem/dof_manager.hpp
Create: /src/fesa/fem/dof_manager.cpp
Create: /tests/unit/fem/dof_manager_test.cpp
Modify: /src/fesa/CMakeLists.txt
Modify: /tests/CMakeLists.txt

작업

node별 여섯 DOF, prescribed constraints, full/free numbering, element scatter map와 sparse pattern을 단독 소유하는 DofManager를 구현하라.

enum class DofComponent : std::uint8_t { ux, uy, uz, urx, ury, urz };
struct SparsePattern { std::vector<std::size_t> rowOffsets;
                       std::vector<std::size_t> columnIndices; };
class DofManager {
public:
    static Result<DofManager> create(const AnalysisModel& model);
    std::size_t fullDofCount() const noexcept;
    std::size_t freeDofCount() const noexcept;
    std::size_t constrainedDofCount() const noexcept;
    std::size_t fullDof(EntityIndex node, DofComponent component) const;
    std::optional<std::size_t> freeEquation(std::size_t fullDof) const;
    const std::array<std::size_t, 12>& elementScatter(EntityIndex element) const;
    const std::vector<std::size_t>& freeDofs() const noexcept;
    const std::vector<std::size_t>& constrainedDofs() const noexcept;
    const Vector& prescribedValues() const noexcept;
    const SparsePattern& sparsePattern() const noexcept;
};

Node internal index와 fixed component 순서로 full DOF를 부여하고, free/constrained mapping도 stable하게 만든다. Boundary target expansion과 overlapping equal prescriptions를 처리하고, 서로 다른 prescribed value conflict는 diagnostic으로 거부한다. Sparse pattern은 active element scatter에서 생성하고 각 row column을 sorted unique로 유지한다. Node/Element model objects를 수정하지 않는다. prescribedValues()는 constrainedDofCount() 크기이며 constrainedDofs()와 동일 순서의 dc를 반환한다.

Tests는 6-DOF numbering, set expansion, zero/nonzero constraints, overlapping/conflicting BC, free equation mapping, 12-DOF element scatter, CSR pattern sorted uniqueness, full/reduced round-trip를 포함하고 DofManager regex로 등록한다.

Acceptance Criteria

cmake --build .harness/build --config Debug --target fesa_tests
ctest --test-dir .harness/build -C Debug -R DofManager --output-on-failure

위 command의 RED를 확인한 뒤 구현하고 다음 GREEN/VERIFY를 실행한다.

cmake -S . -B .harness/build -A x64 `
  -DFESA_GTEST_SOURCE_DIR=C:/git/googletest `
  "-DMKL_DIR=C:/Program Files (x86)/Intel/oneAPI/mkl/2026.1/lib/cmake/mkl" `
  "-DTBB_DIR=C:/Program Files (x86)/Intel/oneAPI/tbb/2023.1/lib/cmake/tbb" `
  "-DHDF5_DIR=C:/Program Files/HDF_Group/HDF5/2.1.1/cmake"
cmake --build .harness/build --config Debug
ctest --test-dir .harness/build -C Debug -R DofManager --output-on-failure
ctest --test-dir .harness/build -C Debug --show-only=json-v1
ctest --test-dir .harness/build -C Debug --output-on-failure

검증 절차

numbering/constraint/pattern tests를 먼저 작성하고 RED를 확인한다.
deterministic mapping에 필요한 최소 구현으로 GREEN을 만든다.
model objects에 equation ID가 추가되지 않았는지 review하고 full VERIFY를 수행한다.
/docs/linear-static-3d-euler-beam/implementation-report.md의 Step 14 section에 실제 RED/GREEN/VERIFY command, exit code, 핵심 output과 변경 파일을 기록한다.
Step 14를 completed로 갱신하고 numbering/pattern evidence를 summary에 기록한다.

금지사항

equation ID를 Node나 Element에 저장하지 마라. 이유: DofManager 단독 ownership 계약이다.
penalty method, MPC, RBE를 추가하지 마라. 이유: V0 essential elimination 범위 밖이다.
sparse numeric values를 저장하지 마라. 이유: assembly step 책임이다.
직접 commit하지 마라. 이유: Harness executor가 담당한다.

4.5 KiB Raw Blame History