git.mutantstargoat.com Git - summerhack/blob - tools/curve_draw/vmath/matrix.h

   1 /*
   2 This file is part of XRay, a photorealistic 3D rendering library.
   3 Copyright (C) 2005 John Tsiombikas
   4
   5 XRay is free software; you can redistribute it and/or modify
   6 it under the terms of the GNU General Public License as published by
   7 the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   8 (at your option) any later version.
   9
  10 XRay is distributed in the hope that it will be useful,
  11 but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12 MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13 GNU General Public License for more details.
  14
  15 You should have received a copy of the GNU General Public License
  16 along with XRay; if not, write to the Free Software
  17 Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
  18 */
  19
  20 /**
  21  * @file matrix.h
  22  * @author John Tsiombikas
  23  * @date 28 June 2005
  24  *
  25  * Matrix math.
  26  */
  27
  28 #ifndef MATRIX_H_
  29 #define MATRIX_H_
  30
  31 #include <iostream>
  32 #include "vmath_types.h"
  33
  34 /** 3x3 matrix */
  35 class Matrix3x3 {
  36 private:
  37         scalar_t m[3][3];
  38 public:
  39
  40         static Matrix3x3 identity_matrix;
  41
  42         Matrix3x3();
  43         Matrix3x3(      scalar_t m11, scalar_t m12, scalar_t m13,
  44                                 scalar_t m21, scalar_t m22, scalar_t m23,
  45                                 scalar_t m31, scalar_t m32, scalar_t m33);
  46
  47         Matrix3x3(const Matrix4x4 &mat4x4);
  48
  49         // binary operations matrix (op) matrix
  50         friend Matrix3x3 operator +(const Matrix3x3 &m1, const Matrix3x3 &m2);
  51         friend Matrix3x3 operator -(const Matrix3x3 &m1, const Matrix3x3 &m2);
  52         friend Matrix3x3 operator *(const Matrix3x3 &m1, const Matrix3x3 &m2);
  53
  54         friend void operator +=(Matrix3x3 &m1, const Matrix3x3 &m2);
  55         friend void operator -=(Matrix3x3 &m1, const Matrix3x3 &m2);
  56         friend void operator *=(Matrix3x3 &m1, const Matrix3x3 &m2);
  57
  58         // binary operations matrix (op) scalar and scalar (op) matrix
  59         friend Matrix3x3 operator *(const Matrix3x3 &mat, scalar_t scalar);
  60         friend Matrix3x3 operator *(scalar_t scalar, const Matrix3x3 &mat);
  61
  62         friend void operator *=(Matrix3x3 &mat, scalar_t scalar);
  63
  64         inline scalar_t *operator [](int index);
  65         inline const scalar_t *operator [](int index) const;
  66
  67         inline void reset_identity();
  68
  69         void translate(const Vector2 &trans);
  70         void set_translation(const Vector2 &trans);
  71
  72         void rotate(scalar_t angle);                                            // 2d rotation
  73         void rotate(const Vector3 &euler_angles);                       // 3d rotation with euler angles
  74         void rotate(const Vector3 &axis, scalar_t angle);       // 3d axis/angle rotation
  75         void set_rotation(scalar_t angle);
  76         void set_rotation(const Vector3 &euler_angles);
  77         void set_rotation(const Vector3 &axis, scalar_t angle);
  78
  79         void scale(const Vector3 &scale_vec);
  80         void set_scaling(const Vector3 &scale_vec);
  81
  82         void set_column_vector(const Vector3 &vec, unsigned int col_index);
  83         void set_row_vector(const Vector3 &vec, unsigned int row_index);
  84         Vector3 get_column_vector(unsigned int col_index) const;
  85         Vector3 get_row_vector(unsigned int row_index) const;
  86
  87         void transpose();
  88         Matrix3x3 transposed() const;
  89         scalar_t determinant() const;
  90         Matrix3x3 inverse() const;
  91
  92         friend std::ostream &operator <<(std::ostream &out, const Matrix3x3 &mat);
  93 };
  94
  95 /** 4x4 matrix */
  96 class Matrix4x4 {
  97 private:
  98         scalar_t m[4][4];
  99         mutable float *glmatrix;
 100 public:
 101
 102         static Matrix4x4 identity_matrix;
 103
 104         Matrix4x4();
 105         Matrix4x4(      scalar_t m11, scalar_t m12, scalar_t m13, scalar_t m14,
 106                                 scalar_t m21, scalar_t m22, scalar_t m23, scalar_t m24,
 107                                 scalar_t m31, scalar_t m32, scalar_t m33, scalar_t m34,
 108                                 scalar_t m41, scalar_t m42, scalar_t m43, scalar_t m44);
 109
 110         Matrix4x4(const Matrix3x3 &mat3x3);
 111         ~Matrix4x4();
 112
 113         // binary operations matrix (op) matrix
 114         friend Matrix4x4 operator +(const Matrix4x4 &m1, const Matrix4x4 &m2);
 115         friend Matrix4x4 operator -(const Matrix4x4 &m1, const Matrix4x4 &m2);
 116         friend Matrix4x4 operator *(const Matrix4x4 &m1, const Matrix4x4 &m2);
 117
 118         friend void operator +=(Matrix4x4 &m1, const Matrix4x4 &m2);
 119         friend void operator -=(Matrix4x4 &m1, const Matrix4x4 &m2);
 120         friend void operator *=(Matrix4x4 &m1, const Matrix4x4 &m2);
 121
 122         // binary operations matrix (op) scalar and scalar (op) matrix
 123         friend Matrix4x4 operator *(const Matrix4x4 &mat, scalar_t scalar);
 124         friend Matrix4x4 operator *(scalar_t scalar, const Matrix4x4 &mat);
 125
 126         friend void operator *=(Matrix4x4 &mat, scalar_t scalar);
 127
 128         inline scalar_t *operator [](int index);
 129         inline const scalar_t *operator [](int index) const;
 130
 131         inline void reset_identity();
 132
 133         void translate(const Vector3 &trans);
 134         void set_translation(const Vector3 &trans);
 135
 136         void rotate(const Vector3 &euler_angles);                       // 3d rotation with euler angles
 137         void rotate(const Vector3 &axis, scalar_t angle);       // 3d axis/angle rotation
 138         void set_rotation(const Vector3 &euler_angles);
 139         void set_rotation(const Vector3 &axis, scalar_t angle);
 140
 141         void scale(const Vector4 &scale_vec);
 142         void set_scaling(const Vector4 &scale_vec);
 143
 144         void set_column_vector(const Vector4 &vec, unsigned int col_index);
 145         void set_row_vector(const Vector4 &vec, unsigned int row_index);
 146         Vector4 get_column_vector(unsigned int col_index) const;
 147         Vector4 get_row_vector(unsigned int row_index) const;
 148
 149         void transpose();
 150         Matrix4x4 transposed() const;
 151         scalar_t determinant() const;
 152         Matrix4x4 adjoint() const;
 153         Matrix4x4 inverse() const;
 154
 155         const scalar_t *opengl_matrix() const;
 156
 157         friend std::ostream &operator <<(std::ostream &out, const Matrix4x4 &mat);
 158 };
 159
 160 #include "matrix.inl"
 161
 162 #endif  // MATRIX_HPP_