| 1 | /* | 
|---|
| 2 | *   ORXONOX - the hottest 3D action shooter ever to exist | 
|---|
| 3 | *                    > www.orxonox.net < | 
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| 4 | * | 
|---|
| 5 | * | 
|---|
| 6 | *   License notice: | 
|---|
| 7 | * | 
|---|
| 8 | *   This program is free software; you can redistribute it and/or | 
|---|
| 9 | *   modify it under the terms of the GNU General Public License | 
|---|
| 10 | *   as published by the Free Software Foundation; either version 2 | 
|---|
| 11 | *   of the License, or (at your option) any later version. | 
|---|
| 12 | * | 
|---|
| 13 | *   This program is distributed in the hope that it will be useful, | 
|---|
| 14 | *   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of | 
|---|
| 15 | *   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the | 
|---|
| 16 | *   GNU General Public License for more details. | 
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| 17 | * | 
|---|
| 18 | *   You should have received a copy of the GNU General Public License | 
|---|
| 19 | *   along with this program; if not, write to the Free Software | 
|---|
| 20 | *   Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA. | 
|---|
| 21 | * | 
|---|
| 22 | *   Author: | 
|---|
| 23 | *      Fabian 'x3n' Landau | 
|---|
| 24 | *   Co-authors: | 
|---|
| 25 | *      ... | 
|---|
| 26 | * | 
|---|
| 27 | */ | 
|---|
| 28 |  | 
|---|
| 29 | /** | 
|---|
| 30 | @file | 
|---|
| 31 | @brief Declaration and implementation of several math-functions, typedefs of some Ogre::Math classes to the orxonox namespace. | 
|---|
| 32 | */ | 
|---|
| 33 |  | 
|---|
| 34 | #ifndef _Util_Math_H__ | 
|---|
| 35 | #define _Util_Math_H__ | 
|---|
| 36 |  | 
|---|
| 37 | #include "UtilPrereqs.h" | 
|---|
| 38 |  | 
|---|
| 39 | #include <string> | 
|---|
| 40 | #include <cmath> | 
|---|
| 41 |  | 
|---|
| 42 | #include <OgreMath.h> | 
|---|
| 43 | #include <OgreVector2.h> | 
|---|
| 44 | #include <OgreVector3.h> | 
|---|
| 45 | #include <OgreVector4.h> | 
|---|
| 46 | #include <OgreQuaternion.h> | 
|---|
| 47 | #include <OgreColourValue.h> | 
|---|
| 48 |  | 
|---|
| 49 | // Certain headers might define min and max macros | 
|---|
| 50 | #if defined(max) || defined(min) || defined(sgn) || defined(clamp) || defined(square) || defined(mod) | 
|---|
| 51 | #  error An inline math function was overridden by a macro | 
|---|
| 52 | #endif | 
|---|
| 53 |  | 
|---|
| 54 | namespace orxonox | 
|---|
| 55 | { | 
|---|
| 56 | _UtilExport std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const orxonox::Radian& radian); | 
|---|
| 57 | _UtilExport std::istream& operator>>(std::istream& in, orxonox::Radian& radian); | 
|---|
| 58 | _UtilExport std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const orxonox::Degree& degree); | 
|---|
| 59 | _UtilExport std::istream& operator>>(std::istream& in, orxonox::Degree& degree); | 
|---|
| 60 |  | 
|---|
| 61 | _UtilExport float getAngle(const orxonox::Vector3& myposition, const orxonox::Vector3& mydirection, const orxonox::Vector3& otherposition); | 
|---|
| 62 | _UtilExport orxonox::Vector2 get2DViewdirection(const orxonox::Vector3& myposition, const orxonox::Vector3& mydirection, const orxonox::Vector3& myorthonormal, const orxonox::Vector3& otherposition); | 
|---|
| 63 | _UtilExport orxonox::Vector2 get2DViewcoordinates(const orxonox::Vector3& myposition, const orxonox::Vector3& mydirection, const orxonox::Vector3& myorthonormal, const orxonox::Vector3& otherposition); | 
|---|
| 64 | _UtilExport orxonox::Vector3 getPredictedPosition(const orxonox::Vector3& myposition, float projectilespeed, const orxonox::Vector3& targetposition, const orxonox::Vector3& targetvelocity); | 
|---|
| 65 |  | 
|---|
| 66 | /** | 
|---|
| 67 | @brief Returns the sign of the given value. | 
|---|
| 68 | @param x The value | 
|---|
| 69 | @return 1 if the value is positive or zero, -1 if the value is negative | 
|---|
| 70 | */ | 
|---|
| 71 | template <typename T> | 
|---|
| 72 | inline T sgn(T x) | 
|---|
| 73 | { | 
|---|
| 74 | return (x >= 0) ? 1 : -1; | 
|---|
| 75 | } | 
|---|
| 76 |  | 
|---|
| 77 | /** | 
|---|
| 78 | @brief Returns the smaller of two values. | 
|---|
| 79 | */ | 
|---|
| 80 | template <typename T> | 
|---|
| 81 | inline T min(T a, T b) | 
|---|
| 82 | { | 
|---|
| 83 | return (a <= b) ? a : b; | 
|---|
| 84 | } | 
|---|
| 85 |  | 
|---|
| 86 | /** | 
|---|
| 87 | @brief Returns the greater of two values. | 
|---|
| 88 | */ | 
|---|
| 89 | template <typename T> | 
|---|
| 90 | inline T max(T a, T b) | 
|---|
| 91 | { | 
|---|
| 92 | return (a >= b) ? a : b; | 
|---|
| 93 | } | 
|---|
| 94 |  | 
|---|
| 95 | /** | 
|---|
| 96 | @brief Keeps a value between a lower and an upper limit. | 
|---|
| 97 | @param x The value | 
|---|
| 98 | @param min The lower limit | 
|---|
| 99 | @param max The upper limit | 
|---|
| 100 | */ | 
|---|
| 101 | template <typename T> | 
|---|
| 102 | inline T clamp(T x, T min, T max) | 
|---|
| 103 | { | 
|---|
| 104 | if (x < min) | 
|---|
| 105 | return min; | 
|---|
| 106 |  | 
|---|
| 107 | if (x > max) | 
|---|
| 108 | return max; | 
|---|
| 109 |  | 
|---|
| 110 | return x; | 
|---|
| 111 | } | 
|---|
| 112 |  | 
|---|
| 113 | /** | 
|---|
| 114 | @brief Returns the square value (x^2). | 
|---|
| 115 | */ | 
|---|
| 116 | template <typename T> | 
|---|
| 117 | inline T square(T x) | 
|---|
| 118 | { | 
|---|
| 119 | return x*x; | 
|---|
| 120 | } | 
|---|
| 121 |  | 
|---|
| 122 | /** | 
|---|
| 123 | @brief Returns the cube value (x^3). | 
|---|
| 124 | */ | 
|---|
| 125 | template <typename T> | 
|---|
| 126 | inline T cube(T x) | 
|---|
| 127 | { | 
|---|
| 128 | return x*x*x; | 
|---|
| 129 | } | 
|---|
| 130 |  | 
|---|
| 131 | /** | 
|---|
| 132 | @brief Rounds the value. | 
|---|
| 133 | */ | 
|---|
| 134 | template <typename T> | 
|---|
| 135 | inline int round(T x) | 
|---|
| 136 | { | 
|---|
| 137 | return (int)(x + 0.5); | 
|---|
| 138 | } | 
|---|
| 139 |  | 
|---|
| 140 | /** | 
|---|
| 141 | @brief The modulo operation, enhanced to work properly with negative values. | 
|---|
| 142 | @param x The value | 
|---|
| 143 | @param max The operand | 
|---|
| 144 | */ | 
|---|
| 145 | template <typename T> | 
|---|
| 146 | inline int mod(T x, int max) | 
|---|
| 147 | { | 
|---|
| 148 | if (x >= 0) | 
|---|
| 149 | return (x % max); | 
|---|
| 150 | else | 
|---|
| 151 | return ((x % max) + max); | 
|---|
| 152 | } | 
|---|
| 153 |  | 
|---|
| 154 | template <typename T> | 
|---|
| 155 | inline T zeroise() | 
|---|
| 156 | { | 
|---|
| 157 | // Default, raise a compiler error without including large boost header cascade. | 
|---|
| 158 | T temp(); | 
|---|
| 159 | *********temp; // If you reach this code, you abused zeroise()! | 
|---|
| 160 | return temp; | 
|---|
| 161 | } | 
|---|
| 162 |  | 
|---|
| 163 | template <> inline char                 zeroise<char>()                 { return 0; } | 
|---|
| 164 | template <> inline unsigned char        zeroise<unsigned char>()        { return 0; } | 
|---|
| 165 | template <> inline short                zeroise<short>()                { return 0; } | 
|---|
| 166 | template <> inline unsigned short       zeroise<unsigned short>()       { return 0; } | 
|---|
| 167 | template <> inline int                  zeroise<int>()                  { return 0; } | 
|---|
| 168 | template <> inline unsigned int         zeroise<unsigned int>()         { return 0; } | 
|---|
| 169 | template <> inline long                 zeroise<long>()                 { return 0; } | 
|---|
| 170 | template <> inline unsigned long        zeroise<unsigned long>()        { return 0; } | 
|---|
| 171 | template <> inline long long            zeroise<long long>()            { return 0; } | 
|---|
| 172 | template <> inline unsigned long long   zeroise<unsigned long long>()   { return 0; } | 
|---|
| 173 | template <> inline float                zeroise<float>()                { return 0; } | 
|---|
| 174 | template <> inline double               zeroise<double>()               { return 0; } | 
|---|
| 175 | template <> inline long double          zeroise<long double>()          { return 0; } | 
|---|
| 176 | template <> inline bool                 zeroise<bool>()                 { return 0; } | 
|---|
| 177 | template <> inline void*                zeroise<void*>()                { return 0; } | 
|---|
| 178 | template <> inline std::string          zeroise<std::string>()          { return ""; } | 
|---|
| 179 | template <> inline orxonox::Radian      zeroise<orxonox::Radian>()      { return orxonox::Radian(0.0f); } | 
|---|
| 180 | template <> inline orxonox::Degree      zeroise<orxonox::Degree>()      { return orxonox::Degree(0.0f); } | 
|---|
| 181 | template <> inline orxonox::Vector2     zeroise<orxonox::Vector2>()     { return orxonox::Vector2    (0, 0)      ; } | 
|---|
| 182 | template <> inline orxonox::Vector3     zeroise<orxonox::Vector3>()     { return orxonox::Vector3    (0, 0, 0)   ; } | 
|---|
| 183 | template <> inline orxonox::Vector4     zeroise<orxonox::Vector4>()     { return orxonox::Vector4    (0, 0, 0, 0); } | 
|---|
| 184 | template <> inline orxonox::ColourValue zeroise<orxonox::ColourValue>() { return orxonox::ColourValue(0, 0, 0, 0); } | 
|---|
| 185 | template <> inline orxonox::Quaternion  zeroise<orxonox::Quaternion>()  { return orxonox::Quaternion (0, 0, 0, 0); } | 
|---|
| 186 |  | 
|---|
| 187 | //! Provides zero value symbols that can be returned as reference | 
|---|
| 188 | template <typename T> | 
|---|
| 189 | struct NilValue | 
|---|
| 190 | { | 
|---|
| 191 | inline operator const T&() const | 
|---|
| 192 | { | 
|---|
| 193 | return value; | 
|---|
| 194 | } | 
|---|
| 195 | static T value; | 
|---|
| 196 | }; | 
|---|
| 197 | template <typename T> | 
|---|
| 198 | T NilValue<T>::value = zeroise<T>(); | 
|---|
| 199 |  | 
|---|
| 200 | /** | 
|---|
| 201 | @brief Interpolates between two values for a time between 0 and 1. | 
|---|
| 202 | @param time The time is a value between 0 and 1 - the function returns start if time is 0 and end if time is 1 and interpolates if time is between 0 and 1. | 
|---|
| 203 | @param start The value at time = 0 | 
|---|
| 204 | @param end The value at time = 1 | 
|---|
| 205 | @return The interpolation at a given time | 
|---|
| 206 | */ | 
|---|
| 207 | template <typename T> | 
|---|
| 208 | inline T interpolate(float time, const T& start, const T& end) | 
|---|
| 209 | { | 
|---|
| 210 | return time * (end - start) + start; | 
|---|
| 211 | } | 
|---|
| 212 |  | 
|---|
| 213 | /** | 
|---|
| 214 | @brief Interpolates smoothly between two values for a time between 0 and 1. The function starts slowly, increases faster and stops slowly again. | 
|---|
| 215 | @param time The time is a value between 0 and 1 - the function returns start if time is 0 and end if time is 1 and interpolates if time is between 0 and 1. | 
|---|
| 216 | @param start The value at time = 0 | 
|---|
| 217 | @param end The value at time = 1 | 
|---|
| 218 | @return The smoothed interpolation at a given time | 
|---|
| 219 | */ | 
|---|
| 220 | template <typename T> | 
|---|
| 221 | inline T interpolateSmooth(float time, const T& start, const T& end) | 
|---|
| 222 | { | 
|---|
| 223 | return (-2 * (end - start) * cube(time)) + (3 * (end - start) * square(time)) + start; | 
|---|
| 224 | } | 
|---|
| 225 |  | 
|---|
| 226 | /** | 
|---|
| 227 | @brief Returns a random number between 0 and almost 1: 0 <= rnd < 1. | 
|---|
| 228 | */ | 
|---|
| 229 | inline float rnd() | 
|---|
| 230 | { | 
|---|
| 231 | return rand() / (RAND_MAX + 1.0f); | 
|---|
| 232 | } | 
|---|
| 233 |  | 
|---|
| 234 | /** | 
|---|
| 235 | @brief Returns a random number between 0 and almost max: 0 <= rnd < max. | 
|---|
| 236 | @param max The maximum | 
|---|
| 237 | */ | 
|---|
| 238 | inline float rnd(float max) | 
|---|
| 239 | { | 
|---|
| 240 | return rnd() * max; | 
|---|
| 241 | } | 
|---|
| 242 |  | 
|---|
| 243 | /** | 
|---|
| 244 | @brief Returns a random number between min and almost max: min <= rnd < max. | 
|---|
| 245 | @param min The minimum | 
|---|
| 246 | @param max The maximum | 
|---|
| 247 | */ | 
|---|
| 248 | inline float rnd(float min, float max) | 
|---|
| 249 | { | 
|---|
| 250 | return rnd(max - min) + min; | 
|---|
| 251 | } | 
|---|
| 252 |  | 
|---|
| 253 | /** | 
|---|
| 254 | @brief Returns randomly 1 or -1 with equal probability. | 
|---|
| 255 | */ | 
|---|
| 256 | inline float rndsgn() | 
|---|
| 257 | { | 
|---|
| 258 | return static_cast<float>((rand() & 0x2) - 1); // rand() & 0x2 is either 2 or 0 | 
|---|
| 259 | } | 
|---|
| 260 |  | 
|---|
| 261 | _UtilExport unsigned long getUniqueNumber(); | 
|---|
| 262 |  | 
|---|
| 263 | class IntVector2 | 
|---|
| 264 | { | 
|---|
| 265 | public: | 
|---|
| 266 | IntVector2() : x(0), y(0) { } | 
|---|
| 267 | IntVector2(int _x, int _y) : x(_x), y(_y) { } | 
|---|
| 268 | int x; | 
|---|
| 269 | int y; | 
|---|
| 270 | }; | 
|---|
| 271 |  | 
|---|
| 272 | class IntVector3 | 
|---|
| 273 | { | 
|---|
| 274 | public: | 
|---|
| 275 | IntVector3() : x(0), y(0), z(0) { } | 
|---|
| 276 | IntVector3(int _x, int _y, int _z) : x(_x), y(_y), z(_z) { } | 
|---|
| 277 | int x; | 
|---|
| 278 | int y; | 
|---|
| 279 | int z; | 
|---|
| 280 | }; | 
|---|
| 281 | } | 
|---|
| 282 |  | 
|---|
| 283 | #endif /* _Util_Math_H__ */ | 
|---|