Dqn/dqn_math.cpp

#if !defined(DQN_NO_MATH)
// =================================================================================================
// [$MATH] Math                 | DQN_NO_MATH                 | v2i, V2, V3, V4, Mat4, Rect, RectI32, Lerp
// =================================================================================================
DQN_API Dqn_V2I Dqn_V2ToV2I(Dqn_V2 a)
{
    Dqn_V2I result = Dqn_V2I(DQN_CAST(int32_t)a.x, DQN_CAST(int32_t)a.y);
    return result;
}

DQN_API Dqn_V2 Dqn_V2Min(Dqn_V2 a, Dqn_V2 b)
{
    Dqn_V2 result = Dqn_V2(DQN_MIN(a.x, b.x), DQN_MIN(a.y, b.y));
    return result;
}

DQN_API Dqn_V2 Dqn_V2Max(Dqn_V2 a, Dqn_V2 b)
{
    Dqn_V2 result = Dqn_V2(DQN_MAX(a.x, b.x), DQN_MAX(a.y, b.y));
    return result;
}

DQN_API Dqn_V2 Dqn_V2Abs(Dqn_V2 a)
{
    Dqn_V2 result = Dqn_V2(DQN_ABS(a.x), DQN_ABS(a.y));
    return result;
}

DQN_API Dqn_f32 Dqn_V2Dot(Dqn_V2 a, Dqn_V2 b)
{
    Dqn_f32 result = (a.x * b.x) + (a.y * b.y);
    return result;
}

DQN_API Dqn_f32 Dqn_V2LengthSq(Dqn_V2 a, Dqn_V2 b)
{
    Dqn_f32 x_side = b.x - a.x;
    Dqn_f32 y_side = b.y - a.y;
    Dqn_f32 result = DQN_SQUARED(x_side) + DQN_SQUARED(y_side);
    return result;
}

DQN_API Dqn_V2 Dqn_V2Normalise(Dqn_V2 a)
{
    Dqn_f32 length_sq = DQN_SQUARED(a.x) + DQN_SQUARED(a.y);
    Dqn_f32 length    = DQN_SQRTF(length_sq);
    Dqn_V2 result     = a / length;
    return result;
}

DQN_API Dqn_V2 Dqn_V2Perpendicular(Dqn_V2 a)
{
    Dqn_V2 result = Dqn_V2(-a.y, a.x);
    return result;
}

// NOTE: Dqn_V3 Implementation
// -------------------------------------------------------------------------------------------------
DQN_API Dqn_f32 Dqn_V3LengthSq(Dqn_V3 a)
{
    Dqn_f32 result = DQN_SQUARED(a.x) + DQN_SQUARED(a.y) + DQN_SQUARED(a.z);
    return result;
}

DQN_API Dqn_f32 Dqn_V3Length(Dqn_V3 a)
{
    Dqn_f32 length_sq = DQN_SQUARED(a.x) + DQN_SQUARED(a.y) + DQN_SQUARED(a.z);
    Dqn_f32 result    = DQN_SQRTF(length_sq);
    return result;
}

DQN_API Dqn_V3 Dqn_V3Normalise(Dqn_V3 a)
{
    Dqn_f32 length = Dqn_V3Length(a);
    Dqn_V3  result = a / length;
    return result;
}

// NOTE: Dqn_V4 Implementation
// -------------------------------------------------------------------------------------------------
DQN_API Dqn_f32 Dqn_V4Dot(Dqn_V4 a, Dqn_V4 b)
{
    Dqn_f32 result = (a.x * b.x) + (a.y * b.y) + (a.z * b.z) + (a.w * b.w);
    return result;
}

// NOTE: Dqn_M4 Implementation
// -------------------------------------------------------------------------------------------------
DQN_API Dqn_M4 Dqn_M4_Identity()
{
    Dqn_M4 result =
    {{
        {1, 0, 0, 0},
        {0, 1, 0, 0},
        {0, 0, 1, 0},
        {0, 0, 0, 1},
    }};

    return result;
}

DQN_API Dqn_M4 Dqn_M4_ScaleF(Dqn_f32 x, Dqn_f32 y, Dqn_f32 z)
{
    Dqn_M4 result =
    {{
        {x, 0, 0, 0},
        {0, y, 0, 0},
        {0, 0, z, 0},
        {0, 0, 0, 1},
    }};

    return result;
}

DQN_API Dqn_M4 Dqn_M4_Scale(Dqn_V3 xyz)
{
    Dqn_M4 result =
    {{
        {xyz.x, 0,     0,     0},
        {0,     xyz.y, 0,     0},
        {0,     0,     xyz.z, 0},
        {0,     0,     0,     1},
    }};

    return result;
}

DQN_API Dqn_M4 Dqn_M4_TranslateF(Dqn_f32 x, Dqn_f32 y, Dqn_f32 z)
{
    Dqn_M4 result =
    {{
        {1, 0, 0, 0},
        {0, 1, 0, 0},
        {0, 0, 1, 0},
        {x, y, z, 1},
    }};

    return result;
}

DQN_API Dqn_M4 Dqn_M4_Translate(Dqn_V3 xyz)
{
    Dqn_M4 result =
    {{
        {1,     0,     0,     0},
        {0,     1,     0,     0},
        {0,     0,     1,     0},
        {xyz.x, xyz.y, xyz.z, 1},
    }};

    return result;
}

DQN_API Dqn_M4 Dqn_M4_Transpose(Dqn_M4 mat)
{
    Dqn_M4 result;
    for (int col = 0; col < 4; col++)
        for (int row = 0; row < 4; row++)
            result.columns[col][row] = mat.columns[row][col];
    return result;
}

DQN_API Dqn_M4 Dqn_M4_Rotate(Dqn_V3 axis01, Dqn_f32 radians)
{
    DQN_ASSERTF(DQN_ABS(Dqn_V3Length(axis01) - 1.f) <= 0.01f,
                "Rotation axis must be normalised, length = %f",
                Dqn_V3Length(axis01));

    Dqn_f32 sin           = DQN_SINF(radians);
    Dqn_f32 cos           = DQN_COSF(radians);
    Dqn_f32 one_minus_cos = 1.f - cos;

    Dqn_f32 x  = axis01.x;
    Dqn_f32 y  = axis01.y;
    Dqn_f32 z  = axis01.z;
    Dqn_f32 x2 = DQN_SQUARED(x);
    Dqn_f32 y2 = DQN_SQUARED(y);
    Dqn_f32 z2 = DQN_SQUARED(z);

    Dqn_M4 result =
    {{
        {cos + x2*one_minus_cos,    y*x*one_minus_cos + z*sin, z*x*one_minus_cos - y*sin, 0}, // Col 1
        {x*y*one_minus_cos - z*sin, cos + y2*one_minus_cos,    z*y*one_minus_cos + x*sin, 0}, // Col 2
        {x*z*one_minus_cos + y*sin, y*z*one_minus_cos - x*sin, cos + z2*one_minus_cos,    0}, // Col 3
        {0,                         0,                         0,                         1}, // Col 4
    }};

    return result;
}

DQN_API Dqn_M4 Dqn_M4_Orthographic(Dqn_f32 left, Dqn_f32 right, Dqn_f32 bottom, Dqn_f32 top, Dqn_f32 z_near, Dqn_f32 z_far)
{
    // NOTE: Here is the matrix in column major for readability. Below it's
    // transposed due to how you have to declare column major matrices in C/C++.
    //
    // m = [2/r-l, 0,      0,     -1*(r+l)/(r-l)]
    //     [0,     2/t-b,  0,      1*(t+b)/(t-b)]
    //     [0,     0,     -2/f-n, -1*(f+n)/(f-n)]
    //     [0,     0,      0,      1            ]

    Dqn_M4 result =
    {{
         {2.f / (right - left),                     0.f,                                      0.f,                                          0.f},
         {0.f,                                      2.f / (top - bottom),                     0.f,                                          0.f},
         {0.f,                                      0.f,                                      -2.f / (z_far - z_near),                      0.f},
         {(-1.f * (right + left)) / (right - left), (-1.f * (top + bottom)) / (top - bottom), (-1.f * (z_far + z_near)) / (z_far - z_near), 1.f},
    }};

    return result;
}

DQN_API Dqn_M4 Dqn_M4_Perspective(Dqn_f32 fov /*radians*/, Dqn_f32 aspect, Dqn_f32 z_near, Dqn_f32 z_far)
{
    Dqn_f32 tan_fov = DQN_TANF(fov / 2.f);
    Dqn_M4 result =
    {{
         {1.f / (aspect * tan_fov), 0.f,           0.f,                                     0.f},
         {0,                        1.f / tan_fov, 0.f,                                     0.f},
         {0.f,                      0.f,           (z_near + z_far) / (z_near - z_far),    -1.f},
         {0.f,                      0.f,           (2.f * z_near * z_far)/(z_near - z_far), 0.f},
    }};

    return result;
}

DQN_API Dqn_M4 Dqn_M4_Add(Dqn_M4 lhs, Dqn_M4 rhs)
{
    Dqn_M4 result;
    for (int col = 0; col < 4; col++)
    {
        for (int it = 0; it < 4; it++)
            result.columns[col][it] = lhs.columns[col][it] + rhs.columns[col][it];
    }
    return result;
}

DQN_API Dqn_M4 Dqn_M4_Sub(Dqn_M4 lhs, Dqn_M4 rhs)
{
    Dqn_M4 result;
    for (int col = 0; col < 4; col++)
    {
        for (int it = 0; it < 4; it++)
            result.columns[col][it] = lhs.columns[col][it] - rhs.columns[col][it];
    }
    return result;
}

DQN_API Dqn_M4 Dqn_M4_Mul(Dqn_M4 lhs, Dqn_M4 rhs)
{
    Dqn_M4 result;
    for (int col = 0; col < 4; col++)
    {
        for (int row = 0; row < 4; row++)
        {
            Dqn_f32 sum = 0;
            for (int f32_it = 0; f32_it < 4; f32_it++)
                sum += lhs.columns[f32_it][row] * rhs.columns[col][f32_it];

            result.columns[col][row] = sum;
        }
    }
    return result;
}

DQN_API Dqn_M4 Dqn_M4_Div(Dqn_M4 lhs, Dqn_M4 rhs)
{
    Dqn_M4 result;
    for (int col = 0; col < 4; col++)
    {
        for (int it = 0; it < 4; it++)
            result.columns[col][it] = lhs.columns[col][it] / rhs.columns[col][it];
    }
    return result;
}

DQN_API Dqn_M4 Dqn_M4_AddF(Dqn_M4 lhs, Dqn_f32 rhs)
{
    Dqn_M4 result;
    for (int col = 0; col < 4; col++)
    {
        for (int it = 0; it < 4; it++)
            result.columns[col][it] = lhs.columns[col][it] + rhs;
    }
    return result;
}

DQN_API Dqn_M4 Dqn_M4_SubF(Dqn_M4 lhs, Dqn_f32 rhs)
{
    Dqn_M4 result;
    for (int col = 0; col < 4; col++)
    {
        for (int it = 0; it < 4; it++)
            result.columns[col][it] = lhs.columns[col][it] - rhs;
    }
    return result;
}

DQN_API Dqn_M4 Dqn_M4_MulF(Dqn_M4 lhs, Dqn_f32 rhs)
{
    Dqn_M4 result;
    for (int col = 0; col < 4; col++)
    {
        for (int it = 0; it < 4; it++)
            result.columns[col][it] = lhs.columns[col][it] * rhs;
    }
    return result;
}

DQN_API Dqn_M4 Dqn_M4_DivF(Dqn_M4 lhs, Dqn_f32 rhs)
{
    Dqn_M4 result;
    for (int col = 0; col < 4; col++)
    {
        for (int it = 0; it < 4; it++)
            result.columns[col][it] = lhs.columns[col][it] / rhs;
    }
    return result;
}

#if !defined(DQN_NO_FSTRING8)
DQN_API Dqn_FString8<256> Dqn_M4_ColumnMajorString(Dqn_M4 mat)
{
    Dqn_FString8<256> result = {};
    for (int row = 0; row < 4; row++) {
        for (int it = 0; it < 4; it++) {
            if (it == 0) Dqn_FString8_Append(&result, DQN_STRING8("|"));
            Dqn_FString8_AppendF(&result, "%.5f", mat.columns[it][row]);
            if (it != 3) Dqn_FString8_Append(&result, DQN_STRING8(", "));
            else         Dqn_FString8_Append(&result, DQN_STRING8("|\n"));
        }
    }

    return result;
}
#endif

// NOTE: Dqn_Rect
// -------------------------------------------------------------------------------------------------
DQN_API Dqn_Rect Dqn_Rect_InitFromPosAndSize(Dqn_V2 pos, Dqn_V2 size)
{
    Dqn_Rect result = {};
    result.min      = pos;
    if (size.x < 0) result.min.x -= size.x;
    if (size.y < 0) result.min.y -= size.y;
    result.max  = result.min + Dqn_V2Abs(size);
    return result;
}

DQN_API Dqn_V2 Dqn_Rect_Center(Dqn_Rect rect)
{
    Dqn_V2 size   = rect.max - rect.min;
    Dqn_V2 result = rect.min + (size * 0.5f);
    return result;
}

DQN_API bool Dqn_Rect_ContainsPoint(Dqn_Rect rect, Dqn_V2 p)
{
    bool result = (p.x >= rect.min.x && p.x <= rect.max.x && p.y >= rect.min.y && p.y <= rect.max.y);
    return result;
}

DQN_API bool Dqn_Rect_ContainsRect(Dqn_Rect a, Dqn_Rect b)
{
    bool result = (b.min >= a.min && b.max <= a.max);
    return result;
}

DQN_API Dqn_V2 Dqn_Rect_Size(Dqn_Rect rect)
{
    Dqn_V2 result = rect.max - rect.min;
    return result;
}

DQN_API Dqn_Rect Dqn_Rect_Move(Dqn_Rect src, Dqn_V2 move_amount)
{
    Dqn_Rect result = src;
    result.min += move_amount;
    result.max += move_amount;
    return result;
}

DQN_API Dqn_Rect Dqn_Rect_MoveTo(Dqn_Rect src, Dqn_V2 dest)
{
    Dqn_V2 move_amount = dest - src.min;
    Dqn_Rect result    = src;
    result.min += move_amount;
    result.max += move_amount;
    return result;
}

DQN_API bool Dqn_Rect_Intersects(Dqn_Rect a, Dqn_Rect b)
{
    bool result = (a.min.x <= b.max.x && a.max.x >= b.min.x) &&
                     (a.min.y <= b.max.y && a.max.y >= b.min.y);
    return result;
}

DQN_API Dqn_Rect Dqn_Rect_Intersection(Dqn_Rect a, Dqn_Rect b)
{
    Dqn_Rect result  = {};
    if (Dqn_Rect_Intersects(a, b))
    {
        result.min.x = DQN_MAX(a.min.x, b.min.x);
        result.min.y = DQN_MAX(a.min.y, b.min.y);
        result.max.x = DQN_MIN(a.max.x, b.max.x);
        result.max.y = DQN_MIN(a.max.y, b.max.y);
    }

    return result;
}

DQN_API Dqn_Rect Dqn_Rect_Union(Dqn_Rect a, Dqn_Rect b)
{
    Dqn_Rect result  = {};
    result.min.x = DQN_MIN(a.min.x, b.min.x);
    result.min.y = DQN_MIN(a.min.y, b.min.y);
    result.max.x = DQN_MAX(a.max.x, b.max.x);
    result.max.y = DQN_MAX(a.max.y, b.max.y);
    return result;
}

DQN_API Dqn_Rect Dqn_Rect_FromRectI32(Dqn_RectI32 a)
{
    Dqn_Rect result = Dqn_Rect(a.min, a.max);
    return result;
}

DQN_API Dqn_V2I Dqn_RectI32_Size(Dqn_RectI32 rect)
{
    Dqn_V2I result = rect.max - rect.min;
    return result;
}

// NOTE: Math Utils
// -------------------------------------------------------------------------------------------------
DQN_API Dqn_V2 Dqn_Lerp_V2(Dqn_V2 a, Dqn_f32 t, Dqn_V2 b)
{
    Dqn_V2 result = {};
    result.x  = a.x + ((b.x - a.x) * t);
    result.y  = a.y + ((b.y - a.y) * t);
    return result;
}

DQN_API Dqn_f32 Dqn_Lerp_F32(Dqn_f32 a, Dqn_f32 t, Dqn_f32 b)
{
    Dqn_f32 result = a + ((b - a) * t);
    return result;
}
#endif // !defined(DQN_NO_MATH)