git.mutantstargoat.com Git - gph-math/blob - src/vector.h

   1 #ifndef GMATH_VEC_H_
   2 #define GMATH_VEC_H_
   3
   4 #include <math.h>
   5 #include "swizzle.h"
   6
   7 namespace gph {
   8
   9 // define the swizzle macros to emit function prototypes
  10 #define GPH_SWIZZLE2(T, a, b)           inline Vector2 a##b() const;
  11 #define GPH_SWIZZLE3(T, a, b, c)        inline Vector3 a##b##c() const;
  12 #define GPH_SWIZZLE4(T, a, b, c, d)     inline Vector4 a##b##c##d() const;
  13
  14 class Vector3;
  15 class Vector4;
  16 class Matrix4x4;
  17 class Quaternion;
  18
  19 class Vector2 {
  20 public:
  21         float x, y;
  22
  23         Vector2() : x(0), y(0) {}
  24         Vector2(float x_, float y_) : x(x_), y(y_) {}
  25         explicit Vector2(const Vector3 &v);
  26
  27         inline void normalize();
  28         inline float &operator[] (int idx);
  29         inline const float &operator[] (int idx) const;
  30
  31         GPH_VEC2_SWIZZLE
  32 };
  33
  34 class Vector3 {
  35 public:
  36         float x, y, z;
  37
  38         Vector3() : x(0), y(0), z(0) {}
  39         Vector3(float x_, float y_, float z_) : x(x_), y(y_), z(z_) {}
  40         explicit Vector3(const Vector4 &v);
  41
  42         inline void normalize();
  43         inline float &operator[] (int idx);
  44         inline const float &operator[] (int idx) const;
  45
  46         GPH_VEC3_SWIZZLE
  47 };
  48
  49
  50 class Vector4 {
  51 public:
  52         float x, y, z, w;
  53
  54         Vector4() : x(0), y(0), z(0), w(0) {}
  55         Vector4(float x_, float y_, float z_, float w_ = 1.0f) : x(x_), y(y_), z(z_), w(w_) {}
  56         explicit Vector4(const Vector3 &v);
  57
  58         inline void normalize();
  59         inline float &operator[] (int idx);
  60         inline const float &operator[] (int idx) const;
  61
  62         GPH_VEC4_SWIZZLE
  63 };
  64
  65 // ---- Vector3 functions ----
  66 inline Vector3 operator -(const Vector3 &v);
  67 inline Vector3 operator +(const Vector3 &a, const Vector3 &b);
  68 inline Vector3 operator -(const Vector3 &a, const Vector3 &b);
  69 inline Vector3 operator *(const Vector3 &a, const Vector3 &b);
  70 inline Vector3 operator /(const Vector3 &a, const Vector3 &b);
  71 inline Vector3 operator *(const Vector3 &v, float s);
  72 inline Vector3 operator *(float s, const Vector3 &v);
  73 inline Vector3 operator /(const Vector3 &v, float s);
  74 inline Vector3 operator /(float s, const Vector3 &v);
  75 inline Vector3 &operator +=(Vector3 &a, const Vector3 &b);
  76 inline Vector3 &operator -=(Vector3 &a, const Vector3 &b);
  77 inline Vector3 &operator *=(Vector3 &a, const Vector3 &b);
  78 inline Vector3 &operator /=(Vector3 &a, const Vector3 &b);
  79 inline Vector3 &operator *=(Vector3 &v, float s);
  80 inline Vector3 &operator /=(Vector3 &v, float s);
  81
  82 Vector3 operator *(const Vector3 &v, const Matrix4x4 &m);
  83 Vector3 operator *(const Matrix4x4 &m, const Vector3 &v);
  84
  85 inline bool operator ==(const Vector3 &a, const Vector3 &b);
  86 inline bool operator !=(const Vector3 &a, const Vector3 &b);
  87
  88 inline float dot(const Vector3 &a, const Vector3 &b);
  89 inline Vector3 cross(const Vector3 &a, const Vector3 &b);
  90 inline float length(const Vector3 &v);
  91 inline float length_sq(const Vector3 &v);
  92 inline Vector3 normalize(const Vector3 &v);
  93
  94 inline Vector3 reflect(const Vector3 &v, const Vector3 &n);
  95 inline Vector3 refract(const Vector3 &v, const Vector3 &n, float ior);
  96 inline Vector3 refract(const Vector3 &v, const Vector3 &n, float from_ior, float to_ior);
  97
  98 inline float distance(const Vector3 &a, const Vector3 &b);
  99 inline float distance_sq(const Vector3 &a, const Vector3 &b);
 100 inline Vector3 faceforward(const Vector3 &n, const Vector3 &vi, const Vector3 &ng);
 101
 102 inline Vector3 major(const Vector3 &v);
 103 inline int major_idx(const Vector3 &v);
 104 inline Vector3 proj_axis(const Vector3 &v, const Vector3 &axis);
 105
 106 inline Vector3 rotate(const Vector3 &v, const Quaternion &q);
 107 inline Vector3 rotate(const Vector3 &v, const Vector3 &axis, float angle);
 108 inline Vector3 rotate(const Vector3 &v, const Vector3 &euler);
 109
 110
 111 // ---- Vector4 functions ----
 112 inline Vector4 operator -(const Vector4 &v);
 113 inline Vector4 operator +(const Vector4 &a, const Vector4 &b);
 114 inline Vector4 operator -(const Vector4 &a, const Vector4 &b);
 115 inline Vector4 operator *(const Vector4 &a, const Vector4 &b);
 116 inline Vector4 operator /(const Vector4 &a, const Vector4 &b);
 117 inline Vector4 operator *(const Vector4 &v, float s);
 118 inline Vector4 operator *(float s, const Vector4 &v);
 119 inline Vector4 operator /(const Vector4 &v, float s);
 120 inline Vector4 operator /(float s, const Vector4 &v);
 121 inline Vector4 &operator +=(Vector4 &a, const Vector4 &b);
 122 inline Vector4 &operator -=(Vector4 &a, const Vector4 &b);
 123 inline Vector4 &operator *=(Vector4 &a, const Vector4 &b);
 124 inline Vector4 &operator /=(Vector4 &a, const Vector4 &b);
 125 inline Vector4 &operator *=(Vector4 &v, float s);
 126 inline Vector4 &operator /=(Vector4 &v, float s);
 127
 128 Vector4 operator *(const Vector4 &v, const Matrix4x4 &m);
 129 Vector4 operator *(const Matrix4x4 &m, const Vector4 &v);
 130
 131 inline bool operator ==(const Vector4 &a, const Vector4 &b);
 132 inline bool operator !=(const Vector4 &a, const Vector4 &b);
 133
 134 inline float dot(const Vector4 &a, const Vector4 &b);
 135 inline Vector4 cross(const Vector4 &a, const Vector4 &b, const Vector4 &c);
 136 inline float length(const Vector4 &v);
 137 inline float length_sq(const Vector4 &v);
 138 inline Vector4 normalize(const Vector4 &v);
 139
 140 inline Vector4 reflect(const Vector4 &v, const Vector4 &n);
 141 inline Vector4 refract(const Vector4 &v, const Vector4 &n, float ior);
 142 inline Vector4 refract(const Vector4 &v, const Vector4 &n, float from_ior, float to_ior);
 143
 144 inline float distance(const Vector4 &a, const Vector4 &b);
 145 inline float distance_sq(const Vector4 &a, const Vector4 &b);
 146 inline Vector4 faceforward(const Vector4 &n, const Vector4 &vi, const Vector4 &ng);
 147
 148 inline Vector4 major(const Vector4 &v);
 149 inline int major_idx(const Vector4 &v);
 150 inline Vector4 proj_axis(const Vector4 &v, const Vector4 &axis);
 151
 152 inline Vector4 rotate(const Vector4 &v, const Quaternion &q);
 153 inline Vector4 rotate(const Vector4 &v, const Vector4 &axis, float angle);
 154 inline Vector4 rotate(const Vector4 &v, const Vector4 &euler);
 155
 156 // include definitions of all the inline functions above
 157 #include "vector2.inl"
 158 #include "vector3.inl"
 159 #include "vector4.inl"
 160
 161 // change the swizzle macros to spit out the function definitions and invoke them
 162 #undef GPH_SWIZZLE2
 163 #undef GPH_SWIZZLE3
 164 #undef GPH_SWIZZLE4
 165 #define GPH_SWIZZLE2(T, a, b)           inline Vector2 T::a##b() const { return Vector2(a, b); }
 166 #define GPH_SWIZZLE3(T, a, b, c)        inline Vector3 T::a##b##c() const { return Vector3(a, b, c); }
 167 #define GPH_SWIZZLE4(T, a, b, c, d)     inline Vector4 T::a##b##c##d() const { return Vector4(a, b, c, d); }
 168 GPH_VEC2_SWIZZLE
 169 GPH_VEC3_SWIZZLE
 170 GPH_VEC4_SWIZZLE
 171
 172 }
 173
 174 #endif  /* GMATH_VEC_H_ */