fixed instance loading forget to append basepath.. other path fixes (windows)
[csRadar.git] / csrMath.h
index c758afca1f66fa96f1e1615df7dc371282c8f29d..36ad62fe4583bb848e5d7ef90929594982ed3d23 100644 (file)
--- a/csrMath.h
+++ b/csrMath.h
+// Copyright (C) 2021 Harry Godden (hgn)
+
 // Util
 // ==================================================================================================================
 
-float csr_minf( float a, float b )
+#define CSR_INLINE static inline
+#define CSR_PIf 3.14159265358979323846264338327950288f
+
+// Simple min/max replacements
+CSR_INLINE float csr_minf( float a, float b )
 {
-       if( a < b )
-               return a;
-       return b;
+       return a < b? a: b;
 }
 
-float csr_maxf( float a, float b )
+CSR_INLINE float csr_maxf( float a, float b )
 {
-       if( a > b )
-               return a;
-       return b;
+       return a > b? a: b;
 }
 
-int csr_min( int a, int b )
+CSR_INLINE int csr_min( int a, int b )
 {
-       if( a < b )
-               return a;
-       return b;
+       return a < b? a: b;
 }
 
-int csr_max( int a, int b )
+CSR_INLINE int csr_max( int a, int b )
 {
-       if( a > b )
-               return a;
-       return b;
+       return a > b? a: b;
 }
 
-void v3d_v3f( double a[3], float b[3] )
+// Convert double precision vec3 into single
+CSR_INLINE void v3d_v3f( double a[3], float b[3] )
 {
        b[0] = a[0];
        b[1] = a[1];
        b[2] = a[2];
 }
 
+// Convert degrees to radians
+CSR_INLINE float csr_rad( float deg )
+{
+       return deg * CSR_PIf / 180.0f;
+}
+
 // Vector 2
 // ==================================================================================================================
 
-void v2_copy( v2f a, v2f b )
+CSR_INLINE void v2_copy( v2f a, v2f b )
 {
        b[0] = a[0]; b[1] = a[1];
 }
 
-void v2_minv( v2f a, v2f b, v2f dest ) 
+CSR_INLINE void v2_minv( v2f a, v2f b, v2f dest ) 
 {
        dest[0] = csr_minf(a[0], b[0]);
        dest[1] = csr_minf(a[1], b[1]);
 }
 
-void v2_maxv( v2f a, v2f b, v2f dest ) 
+CSR_INLINE void v2_maxv( v2f a, v2f b, v2f dest ) 
 {
        dest[0] = csr_maxf(a[0], b[0]);
        dest[1] = csr_maxf(a[1], b[1]);
 }
 
+CSR_INLINE void v2_sub( v2f a, v2f b, v2f d )
+{
+       d[0] = a[0]-b[0]; d[1] = a[1]-b[1];
+}
+
+CSR_INLINE float v2_cross( v2f a, v2f b )
+{
+       return a[0] * b[1] - a[1] * b[0];
+}
+
+CSR_INLINE void v2_add( v2f a, v2f b, v2f d )
+{
+       d[0] = a[0]+b[0]; d[1] = a[1]+b[1];
+}
+
+CSR_INLINE void v2_muls( v2f a, float s, v2f d )
+{
+       d[0] = a[0]*s; d[1] = a[1]*s;
+}
+
+CSR_INLINE void v2_mul( v2f a, v2f b, v2f d )
+{
+       d[0] = a[0]*b[0]; d[1] = a[1]*b[1];
+}
+
+CSR_INLINE void v2_div( v2f a, v2f b, v2f d )
+{
+       d[0] = a[0]/b[0]; d[1] = a[1]/b[1];
+}
+
 // Vector 3
 // ==================================================================================================================
 
-void v3_copy( v3f a, v3f b )
+CSR_INLINE void v3_zero( v3f a )
+{
+       a[0] = 0.f; a[1] = 0.f; a[2] = 0.f;
+}
+
+CSR_INLINE void v3_copy( v3f a, v3f b )
 {
        b[0] = a[0]; b[1] = a[1]; b[2] = a[2];
 }
 
-void v3_add( v3f a, v3f b, v3f d )
+CSR_INLINE void v3_add( v3f a, v3f b, v3f d )
 {
        d[0] = a[0]+b[0]; d[1] = a[1]+b[1]; d[2] = a[2]+b[2];
 }
 
-void v3_sub( v3f a, v3f b, v3f d )
+CSR_INLINE void v3_sub( v3f a, v3f b, v3f d )
 {
        d[0] = a[0]-b[0]; d[1] = a[1]-b[1]; d[2] = a[2]-b[2];
 }
 
-void v3_mul( v3f a, v3f b, v3f d )
+CSR_INLINE void v3_mul( v3f a, v3f b, v3f d )
 {
        d[0] = a[0]*b[0]; d[1] = a[1]*b[1]; d[2] = a[2]*b[2];
 }
 
-void v3_div( v3f a, v3f b, v3f d )
+CSR_INLINE void v3_div( v3f a, v3f b, v3f d )
 {
        d[0] = a[0]/b[0]; d[1] = a[1]/b[1];     d[2] = a[2]/b[2];
 }
 
-void v3_muls( v3f a, float s, v3f d )
+CSR_INLINE void v3_muls( v3f a, float s, v3f d )
 {
        d[0] = a[0]*s; d[1] = a[1]*s; d[2] = a[2]*s;
 }
 
-void v3_divs( v3f a, float s, v3f d )
+CSR_INLINE void v3_divs( v3f a, float s, v3f d )
 {
        d[0] = a[0]/s; d[1] = a[1]/s; d[2] = a[2]/s;
 }
 
-void v3_muladds( v3f a, v3f b, float s, v3f d )
+CSR_INLINE void v3_muladds( v3f a, v3f b, float s, v3f d )
 {
        d[0] = a[0]+b[0]*s; d[1] = a[1]+b[1]*s; d[2] = a[2]+b[2]*s;
 }
 
-float v3_dot( v3f a, v3f b )
+CSR_INLINE float v3_dot( v3f a, v3f b )
 {
        return a[0] * b[0] + a[1] * b[1] + a[2] * b[2];
 }
 
-void v3_cross( v3f a, v3f b, v3f d )
+CSR_INLINE void v3_cross( v3f a, v3f b, v3f d )
 {
   d[0] = a[1] * b[2] - a[2] * b[1];
   d[1] = a[2] * b[0] - a[0] * b[2];
   d[2] = a[0] * b[1] - a[1] * b[0];
 }
 
-float v3_length2( v3f a )
+CSR_INLINE float v3_length2( v3f a )
 {
        return v3_dot( a, a );
 }
 
-float v3_length( v3f a )
+CSR_INLINE float v3_length( v3f a )
 {
        return sqrtf( v3_length2( a ) );
 }
 
-float v3_dist2( v3f a, v3f b )
+CSR_INLINE float v3_dist2( v3f a, v3f b )
 {
        v3f delta;
        v3_sub( a, b, delta );
        return v3_length2( delta );
 }
 
-float v3_dist( v3f a, v3f b )
+CSR_INLINE float v3_dist( v3f a, v3f b )
 {
        return sqrtf( v3_dist2( a, b ) );
 }
 
-void v3_normalize( v3f a )
+CSR_INLINE void v3_normalize( v3f a )
 {
        v3_muls( a, 1.f / v3_length( a ), a );
 }
 
-float csr_lerpf( float a, float b, float t )
+CSR_INLINE float csr_lerpf( float a, float b, float t )
 {
        return a + t*(b-a);
 }
 
-void v3_lerp( v3f a, v3f b, float t, v3f d )
+CSR_INLINE void v3_lerp( v3f a, v3f b, float t, v3f d )
 {
        d[0] = a[0] + t*(b[0]-a[0]);
        d[1] = a[1] + t*(b[1]-a[1]);
        d[2] = a[2] + t*(b[2]-a[2]);
 }
 
-void v3_minv( v3f a, v3f b, v3f dest ) 
+CSR_INLINE void v3_minv( v3f a, v3f b, v3f dest ) 
 {
        dest[0] = csr_minf(a[0], b[0]);
        dest[1] = csr_minf(a[1], b[1]);
        dest[2] = csr_minf(a[2], b[2]);
 }
 
-void v3_maxv( v3f a, v3f b, v3f dest ) 
+CSR_INLINE void v3_maxv( v3f a, v3f b, v3f dest ) 
 {
        dest[0] = csr_maxf(a[0], b[0]);
        dest[1] = csr_maxf(a[1], b[1]);
        dest[2] = csr_maxf(a[2], b[2]);
 }
 
-float v3_minf( v3f a )
+CSR_INLINE float v3_minf( v3f a )
 {
        return csr_minf( csr_minf( a[0], a[1] ), a[2] );
 }
 
-float v3_maxf( v3f a )
+CSR_INLINE float v3_maxf( v3f a )
 {
        return csr_maxf( csr_maxf( a[0], a[1] ), a[2] );
 }
 
-void v3_fill( v3f a, float v )
+CSR_INLINE void v3_fill( v3f a, float v )
 {
        a[0] = v;
        a[1] = v;
        a[2] = v;
 }
 
+// Vector 4
+// ==================================================================================================================
+
+CSR_INLINE void v4_copy( v4f a, v4f b )
+{
+       b[0] = a[0]; b[1] = a[1]; b[2] = a[2]; b[3] = a[3];
+}
+
+CSR_INLINE void v4_zero( v4f a )
+{
+       a[0] = 0.f; a[1] = 0.f; a[2] = 0.f; a[3] = 0.f;
+}
+
+// Matrix 3x3
+//======================================================================================================
 
+CSR_INLINE void m3x3_inv_transpose( m3x3f src, m3x3f dest )
+{
+       float a = src[0][0], b = src[0][1], c = src[0][2],
+                       d = src[1][0], e = src[1][1], f = src[1][2],
+                       g = src[2][0], h = src[2][1], i = src[2][2];
+
+       float det =    1.f / 
+                                       (+a*(e*i-h*f)
+                -b*(d*i-f*g)
+                +c*(d*h-e*g));
+                
+       dest[0][0] =  (e*i-h*f)*det;
+       dest[1][0] = -(b*i-c*h)*det;
+       dest[2][0] =  (b*f-c*e)*det;
+       dest[0][1] = -(d*i-f*g)*det;
+       dest[1][1] =  (a*i-c*g)*det;
+       dest[2][1] = -(a*f-d*c)*det;
+       dest[0][2] =  (d*h-g*e)*det;
+       dest[1][2] = -(a*h-g*b)*det;
+       dest[2][2] =  (a*e-d*b)*det;
+}
+
+CSR_INLINE void m3x3_mulv( m3x3f m, v3f v, v3f d )
+{
+       v3f res;
+       
+       res[0] = m[0][0]*v[0] + m[1][0]*v[1] + m[2][0]*v[2];
+       res[1] = m[0][1]*v[0] + m[1][1]*v[1] + m[2][1]*v[2];
+       res[2] = m[0][2]*v[0] + m[1][2]*v[1] + m[2][2]*v[2];
+       
+       v3_copy( res, d );
+}
 
 // Matrix 4x3
 // ==================================================================================================================
@@ -191,7 +278,28 @@ void v3_fill( v3f a, float v )
                                                                { 0.0f, 0.0f, 1.0f, },\
                                                                { 0.0f, 0.0f, 0.0f }}
 
-void m4x3_mul( m4x3f a, m4x3f b, m4x3f d ) 
+CSR_INLINE void m4x3_to_3x3( m4x3f a, m3x3f b )
+{
+       v3_copy( a[0], b[0] );
+       v3_copy( a[1], b[1] );
+       v3_copy( a[2], b[2] );
+}
+
+CSR_INLINE void m4x3_copy( m4x3f a, m4x3f b )
+{
+       v3_copy( a[0], b[0] );
+       v3_copy( a[1], b[1] );
+       v3_copy( a[2], b[2] );
+       v3_copy( a[3], b[3] );
+}
+
+CSR_INLINE void m4x3_identity( m4x3f a )
+{
+       m4x3f id = M4X3_IDENTITY;
+       m4x3_copy( id, a );
+}
+
+CSR_INLINE void m4x3_mul( m4x3f a, m4x3f b, m4x3f d ) 
 {
        float 
        a00 = a[0][0], a01 = a[0][1], a02 = a[0][2],
@@ -202,22 +310,22 @@ void m4x3_mul( m4x3f a, m4x3f b, m4x3f d )
        b10 = b[1][0], b11 = b[1][1], b12 = b[1][2],
        b20 = b[2][0], b21 = b[2][1], b22 = b[2][2],
        b30 = b[3][0], b31 = b[3][1], b32 = b[3][2];
-
-       d[0][0] = a00*b00 + a10*b01 + a20*b02 + a30;
-       d[0][1] = a01*b00 + a11*b01 + a21*b02 + a31;
-       d[0][2] = a02*b00 + a12*b01 + a22*b02 + a32;
-       d[1][0] = a00*b10 + a10*b11 + a20*b12 + a30;
-       d[1][1] = a01*b10 + a11*b11 + a21*b12 + a31;
-       d[1][2] = a02*b10 + a12*b11 + a22*b12 + a32;
-       d[2][0] = a00*b20 + a10*b21 + a20*b22 + a30;
-       d[2][1] = a01*b20 + a11*b21 + a21*b22 + a31;
-       d[2][2] = a02*b20 + a12*b21 + a22*b22 + a32;
+       
+       d[0][0] = a00*b00 + a10*b01 + a20*b02;
+       d[0][1] = a01*b00 + a11*b01 + a21*b02;
+       d[0][2] = a02*b00 + a12*b01 + a22*b02;
+       d[1][0] = a00*b10 + a10*b11 + a20*b12;
+       d[1][1] = a01*b10 + a11*b11 + a21*b12;
+       d[1][2] = a02*b10 + a12*b11 + a22*b12;
+       d[2][0] = a00*b20 + a10*b21 + a20*b22;
+       d[2][1] = a01*b20 + a11*b21 + a21*b22;
+       d[2][2] = a02*b20 + a12*b21 + a22*b22;
        d[3][0] = a00*b30 + a10*b31 + a20*b32 + a30;
        d[3][1] = a01*b30 + a11*b31 + a21*b32 + a31;
        d[3][2] = a02*b30 + a12*b31 + a22*b32 + a32;
 }
 
-void m4x3_mulv( m4x3f m, v3f v, v3f d ) 
+CSR_INLINE void m4x3_mulv( m4x3f m, v3f v, v3f d ) 
 {
        v3f res;
   
@@ -230,21 +338,21 @@ void m4x3_mulv( m4x3f m, v3f v, v3f d )
 
 // Affine transforms
 
-void m4x3_translate( m4x3f m, v3f v )
+CSR_INLINE void m4x3_translate( m4x3f m, v3f v )
 {
        v3_muladds( m[3], m[0], v[0], m[3] );
        v3_muladds( m[3], m[1], v[1], m[3] );
        v3_muladds( m[3], m[2], v[2], m[3] );
 }
 
-void m4x3_scale( m4x3f m, float s )
+CSR_INLINE void m4x3_scale( m4x3f m, float s )
 {
        v3_muls( m[0], s, m[0] );
        v3_muls( m[1], s, m[1] );
        v3_muls( m[2], s, m[2] );
 }
 
-void m4x3_rotate_x( m4x3f m, float angle )
+CSR_INLINE void m4x3_rotate_x( m4x3f m, float angle )
 {
        m4x3f t = M4X3_IDENTITY;
        float c, s;
@@ -260,7 +368,7 @@ void m4x3_rotate_x( m4x3f m, float angle )
        m4x3_mul( m, t, m );
 }
 
-void m4x3_rotate_y( m4x3f m, float angle )
+CSR_INLINE void m4x3_rotate_y( m4x3f m, float angle )
 {
        m4x3f t = M4X3_IDENTITY;
        float c, s;
@@ -276,7 +384,7 @@ void m4x3_rotate_y( m4x3f m, float angle )
        m4x3_mul( m, t, m );
 }
 
-void m4x3_rotate_z( m4x3f m, float angle )
+CSR_INLINE void m4x3_rotate_z( m4x3f m, float angle )
 {
        m4x3f t = M4X3_IDENTITY;
        float c, s;
@@ -292,10 +400,51 @@ void m4x3_rotate_z( m4x3f m, float angle )
        m4x3_mul( m, t, m );
 }
 
+// Warning: These functions are unoptimized..
+CSR_INLINE void m4x3_expand_aabb_point( m4x3f m, boxf box, v3f point )
+{
+       v3f v;
+       m4x3_mulv( m, point, v );
+
+       v3_minv( box[0], v, box[0] );
+       v3_maxv( box[1], v, box[1] );
+}
+
+CSR_INLINE void box_concat( boxf a, boxf b )
+{
+       v3_minv( a[0], b[0], a[0] );
+       v3_maxv( a[1], b[1], a[1] );
+}
+
+CSR_INLINE void box_copy( boxf a, boxf b )
+{
+       v3_copy( a[0], b[0] );
+       v3_copy( a[1], b[1] );
+}
+
+CSR_INLINE void m4x3_transform_aabb( m4x3f m, boxf box )
+{
+       v3f a; v3f b;
+       
+       v3_copy( box[0], a );
+       v3_copy( box[1], b );
+       v3_fill( box[0],  INFINITY );
+       v3_fill( box[1], -INFINITY );
+
+       m4x3_expand_aabb_point( m, box, a );
+       m4x3_expand_aabb_point( m, box, (v3f){ a[0], b[1], a[2] } );
+       m4x3_expand_aabb_point( m, box, (v3f){ b[0], a[1], a[2] } );
+       m4x3_expand_aabb_point( m, box, (v3f){ b[0], b[1], a[2] } );
+       m4x3_expand_aabb_point( m, box, b );
+       m4x3_expand_aabb_point( m, box, (v3f){ a[0], b[1], b[2] } );
+       m4x3_expand_aabb_point( m, box, (v3f){ b[0], a[1], b[2] } );
+       m4x3_expand_aabb_point( m, box, (v3f){ b[0], b[1], b[2] } );
+}
+
 // Planes (double precision)
 // ==================================================================================================================
 
-void tri_to_plane( double a[3], double b[3], double c[3], double p[4] )
+CSR_INLINE void tri_to_plane( double a[3], double b[3], double c[3], double p[4] )
 {
        double edge0[3];
        double edge1[3];
@@ -321,7 +470,7 @@ void tri_to_plane( double a[3], double b[3], double c[3], double p[4] )
        p[2] = p[2] / l;
 }
 
-int plane_intersect( double a[4], double b[4], double c[4], double p[4] )
+CSR_INLINE int plane_intersect( double a[4], double b[4], double c[4], double p[4] )
 {
        double const epsilon = 1e-8f;
        
@@ -355,64 +504,10 @@ int plane_intersect( double a[4], double b[4], double c[4], double p[4] )
        return 1;
 }
 
-double plane_polarity( double p[4], double a[3] )
+CSR_INLINE double plane_polarity( double p[4], double a[3] )
 {
        return 
        (a[0] * p[0] + a[1] * p[1] + a[2] * p[2])
        -(p[0]*p[3] * p[0] + p[1]*p[3] * p[1] + p[2]*p[3] * p[2])
        ;
 }
-
-// Raycasting
-// ==================================================================================================================
-
-int csr_slabs( v3f box[2], v3f o, v3f id )
-{
-       v3f t0; v3f t1;
-       v3f tmin; v3f tmax;
-       
-       v3_sub( box[0], o, t0 );
-       v3_sub( box[1], o, t1 );
-       v3_mul( t0, id, t0 );
-       v3_mul( t1, id, t1 );
-       
-       v3_minv( t0, t1, tmin );
-       v3_maxv( t0, t1, tmax );
-       
-       return v3_maxf( tmin ) <= v3_minf( tmax );
-}
-
-float csr_ray_tri( v3f o, v3f d, v3f v0, v3f v1, v3f v2, float *u, float *v )
-{
-       float const k_cullEpsilon = 0.0001f;
-
-       v3f v0v1;
-       v3f v0v2;
-       v3f p;
-       float det, inv;
-       
-       v3f tv;
-       v3f qv;
-       
-       v3_sub( v1, v0, v0v1 );
-       v3_sub( v2, v0, v0v2 );
-       v3_cross( d, v0v2, p );
-       
-       det = v3_dot( v0v1, p );
-       
-       if( det < k_cullEpsilon ) return INFINITY;
-       
-       inv = 1.f / det;
-       
-       v3_sub( o, v0, tv );
-       *u = v3_dot( tv, p ) * inv;
-       
-       if( *u < 0.f || *u > 1.f ) return INFINITY;
-       
-       v3_cross( tv, v0v1, qv );
-       *v = v3_dot( d, qv ) * inv;
-       
-       if( *v < 0.f || *u + *v > 1.f ) return INFINITY;
-       
-       return v3_dot( v0v2, qv ) * inv;
-}