ETL/ETL/_angle.h

   1 /* ========================================================================
   2 ** Extended Template and Library
   3 ** Angle Abstraction Class Implementation
   4 ** $Id$
   5 **
   6 ** Copyright (c) 2002 Robert B. Quattlebaum Jr.
   7 ** Copyright (c) 2007 Chris Moore
   8 **
   9 ** This package is free software; you can redistribute it and/or
  10 ** modify it under the terms of the GNU General Public License as
  11 ** published by the Free Software Foundation; either version 2 of
  12 ** the License, or (at your option) any later version.
  13 **
  14 ** This package is distributed in the hope that it will be useful,
  15 ** but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16 ** MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17 ** General Public License for more details.
  18 **
  19 ** === N O T E S ===========================================================
  20 **
  21 ** This is an internal header file, included by other ETL headers.
  22 ** You should not attempt to use it directly.
  23 **
  24 ** ========================================================================= */
  25
  26 /* === S T A R T =========================================================== */
  27
  28 #ifndef __ETL__ANGLE_H
  29 #define __ETL__ANGLE_H
  30
  31 /* === H E A D E R S ======================================================= */
  32
  33 #include <cstdio>
  34 #include <cmath>
  35 #include <functional>
  36
  37 /* === M A C R O S ========================================================= */
  38
  39 #ifndef PI
  40 # define PI (3.1415926535897932384626433832795029L)
  41 # define HALF_PI (PI/2)
  42 #endif
  43
  44 #define ANGLE_EPSILON (1.0e-6)
  45
  46 /* === T Y P E D E F S ===================================================== */
  47
  48 /* === C L A S S E S & S T R U C T S ======================================= */
  49
  50 _ETL_BEGIN_NAMESPACE
  51
  52 // ========================================================================
  53 /*!     \class  angle   _angle.h        ETL/angle
  54 **      \brief  Abstraction of the concept of an angle
  55 **  \see angle::deg, angle::rad, angle::rot, angle::sin, angle::cos, angle::tan, fastangle
  56 **      \writeme
  57 */
  58 class angle
  59 {
  60 public:
  61         typedef float value_type;
  62
  63 protected:
  64         typedef value_type unit;
  65
  66         unit v; //! Stored in radians; positive values indicate counter-clockwise.
  67
  68 public:
  69
  70         /*
  71         ** Arithmetic Operators
  72         */
  73
  74         const angle     &
  75         operator+=(const angle &rhs)
  76         { v+=rhs.v; return *this; }
  77
  78         const angle     &
  79         operator-=(const angle &rhs)
  80         { v-=rhs.v; return *this; }
  81
  82         const angle     &
  83         operator*=(const unit &rhs)
  84         { v*=rhs; return *this; }
  85
  86         const angle     &
  87         operator/=(const unit &rhs)
  88         { v/=rhs; return *this; }
  89
  90         //! Angle Addition Operator
  91         angle
  92         operator+(const angle &rhs)const
  93         { return angle(*this)+=rhs; }
  94
  95         //! Angle Subtraction Operator
  96         /*! \sa angle dist(const angle &) */
  97         angle
  98         operator-(const angle &rhs)const
  99         { return angle(*this)-=rhs; }
 100
 101         //! Angle Scalar Multiplication Operator
 102         /*! This operator will multiply the given
 103                 angle by the given scalar value. */
 104         angle
 105         operator*(const unit &rhs)const
 106         { return angle(*this)*=rhs; }
 107
 108         angle
 109         operator/(const unit &rhs)const
 110         { return angle(*this)/=rhs; }
 111
 112         //! Angle Negation
 113         angle
 114         operator-()const
 115         {
 116                 angle ret;
 117                 ret.v=-v;
 118                 return ret;
 119         }
 120
 121 #ifdef ETL_NOT_USED
 122         //! 180 degree rotation operator
 123         /*! Returns the angle directly opposite of
 124                 the given angle, and will yield a result
 125                 between 0 and 2PI */
 126         angle
 127         operator~()const
 128         {
 129                 angle ret;
 130                 ret.v = v+PI;
 131                 return ret.mod();
 132         }
 133 #endif // ETL_NOT_USED
 134
 135 #ifdef ETL_WRAP_ANGLES
 136         /*! Returns true if the shortest
 137                 angle from the left-hand to the
 138                 right-hand side is counter-clockwise */
 139         bool
 140         operator<(const angle &rhs)const
 141         { return dist(rhs).v<(value_type)0.0; }
 142
 143         /*! Returns true if the shortest
 144                 angle from the left-hand to the
 145                 right-hand side is clockwise */
 146         bool
 147         operator>(const angle &rhs)const
 148         { return dist(rhs).v>(value_type)0.0; }
 149
 150         /*! Returns true if the shortest
 151                 angle from the left-hand to the
 152                 right-hand side is counter-clockwise,
 153                 or if the angles are refer to the same
 154                 point on the unit circle. */
 155         bool
 156         operator<=(const angle &rhs)const
 157         { return dist(rhs).v<=(value_type)0.0; }
 158
 159         /*! Returns true if the shortest
 160                 angle from the left-hand to the
 161                 right-hand side is clockwise,
 162                 or if the angles are refer to the same
 163                 point on the unit circle. */
 164         bool
 165         operator>=(const angle &rhs)const
 166         { return dist(rhs).v>=(value_type)0.0; }
 167
 168         /*! Returns true if the angles
 169                 are refer to the same point
 170                 on the unit circle. */
 171         bool
 172         operator==(const angle &rhs)const
 173         { return std::abs(dist(rhs).v)<ANGLE_EPSILON; }
 174
 175         /*! Returns false if the angles
 176                 are refer to the same point
 177                 on the unit circle. */
 178         bool
 179         operator!=(const angle &rhs)const
 180         { return std::abs(dist(rhs).v)>ANGLE_EPSILON; }
 181 #else // ETL_WRAP_ANGLES
 182         /*! Returns true if the left-hand
 183                 side is less than the
 184                 right-hand side */
 185         bool
 186         operator<(const angle &rhs)const
 187         { return v < rhs.v; }
 188
 189         /*! Returns true if the left-hand
 190                 side is greater than the
 191                 right-hand side */
 192         bool
 193         operator>(const angle &rhs)const
 194         { return v > rhs.v; }
 195
 196         /*! Returns true if the left-hand
 197                 side is less or equal to the
 198                 right-hand side */
 199         bool
 200         operator<=(const angle &rhs)const
 201         { return v <= rhs.v; }
 202
 203         /*! Returns true if the left-hand
 204                 side is greater than or equal
 205                 to the right-hand side */
 206         bool
 207         operator>=(const angle &rhs)const
 208         { return v >= rhs.v; }
 209
 210         /*! Returns true if the angles
 211                 are the same, or close */
 212         bool
 213         operator==(const angle &rhs)const
 214         { return std::abs(v - rhs.v)<ANGLE_EPSILON; }
 215
 216         /*! Returns false if the angles
 217                 are different */
 218         bool
 219         operator!=(const angle &rhs)const
 220                 { return std::abs(v - rhs.v)>ANGLE_EPSILON; }
 221 #endif // ETL_WRAP_ANGLES
 222
 223         //! Absolute Angle Function
 224         /*! This function will return the
 225                 absolute value of the angle. */
 226         angle
 227         abs()const
 228         {
 229                 angle ret;
 230                 ret.v=std::abs(v);
 231                 return ret;
 232         }
 233
 234 #ifdef ETL_WRAP_ANGLES
 235         //! Angle Difference Function
 236         /*! This function will return the
 237                 shortest physical distance between
 238                 two angles, from -PI/2 to PI/2
 239                 \sa angle operator-(const angle &) */
 240         angle
 241         dist(const angle &rhs)const
 242         {
 243                 angle ret;
 244                 ret.v=v-rhs.v;
 245                 ret.v-=rot_floor(ret.v+PI);
 246                 return ret;
 247         }
 248
 249         //! Rotation Modulus
 250         /*! This function will return the
 251                 value of the angle between 0 and 2PI */
 252         angle
 253         mod()const
 254         {
 255                 angle ret(*this);
 256                 ret.v-=rot_floor(ret.v);
 257                 return ret;
 258         }
 259 #else // ETL_WRAP_ANGLES
 260         //! Angle Difference Function
 261         /*! This function will return the
 262                 difference between
 263                 two angles, just like
 264                 \sa angle operator-(const angle &) */
 265         angle
 266         dist(const angle &rhs)const
 267         { return angle(*this)-=rhs; }
 268
 269         //! Rotation Modulus
 270         /*! This function will return the
 271                 value of the angle */
 272         angle
 273         mod()const
 274         {
 275                 angle ret(*this);
 276                 return ret;
 277         }
 278 #endif // ETL_WRAP_ANGLES
 279
 280         //! Zero Rotation (0 degrees)
 281         static angle
 282         zero()
 283         {
 284                 angle ret;
 285                 ret.v=0;
 286                 return ret;
 287         }
 288
 289         //! One Complete Rotation (360 degrees)
 290         static angle
 291         one()
 292         {
 293                 angle ret;
 294                 ret.v=PI*2;
 295                 return ret;
 296         }
 297
 298         //! One Half Rotation (180 degrees)
 299         static angle
 300         half()
 301         {
 302                 angle ret;
 303                 ret.v=PI;
 304                 return ret;
 305         }
 306
 307         bool operator!()const { return std::abs(mod().v) < ANGLE_EPSILON; }
 308
 309 private:
 310
 311 #ifdef ETL_WRAP_ANGLES
 312         static value_type rot_floor(value_type x)
 313         { return static_cast<value_type>(std::floor(x/(PI*2))*PI*2); }
 314 #endif // ETL_WRAP_ANGLES
 315
 316 public:
 317         /*
 318         ** Conversion Classes
 319         */
 320
 321         class rad;
 322         class deg;
 323         class rot;
 324
 325         /*
 326         ** Trigonometric Classes
 327         */
 328
 329         class sin;
 330         class cos;
 331         class tan;
 332
 333         /*
 334         ** Friend classes
 335         */
 336
 337         friend class rad;
 338         friend class deg;
 339         friend class rot;
 340         friend class sin;
 341         friend class cos;
 342         friend class tan;
 343
 344         /*
 345         ** Deprecated
 346         */
 347
 348 #ifndef ETL_NO_DEPRECATED
 349         typedef rad             radians;
 350         typedef deg             degrees;
 351         typedef rot             rotations;
 352 #endif
 353 }; // END of class angle
 354
 355 // ========================================================================
 356 /*!     \class  angle::rad      _angle.h        ETL/angle
 357 **      \brief  Angle representation in radians
 358 **      \see angle
 359 **      \writeme
 360 */
 361 class angle::rad : public angle
 362 {
 363 public:
 364         explicit rad(const value_type &x) { v=x; }
 365         rad(const angle &a):angle(a) { }
 366         rad     mod()const { return angle::mod(); }
 367         rad dist(const angle &rhs)const { return angle::dist(rhs); }
 368         value_type get()const { return v; }
 369 #ifndef ETL_NO_DEPRECATED
 370         // operator value_type()const ETL_DEPRECATED_FUNCTION;
 371 #endif
 372 }; // END of class angle::radians
 373 // inline angle::rad::operator angle::value_type()const { return get(); }
 374
 375 // ========================================================================
 376 /*!     \class  angle::deg      _angle.h        ETL/angle
 377 **      \brief  Angle representation in degrees
 378 **      \see angle
 379 **      \writeme
 380 */
 381 class angle::deg : public angle
 382 {
 383 public:
 384         explicit deg(const value_type &x) { v=x*((PI*2)/360); }
 385         deg(const angle &a):angle(a) { }
 386         deg     mod()const { return angle::mod(); }
 387         deg dist(const angle &rhs)const { return angle::dist(rhs); }
 388         value_type get()const { return v*360/(PI*2); }
 389 #ifndef ETL_NO_DEPRECATED
 390         // operator value_type()const ETL_DEPRECATED_FUNCTION;
 391 #endif
 392 }; // END of class angle::degrees
 393 // inline angle::deg::operator angle::value_type()const { return get(); }
 394
 395 // ========================================================================
 396 /*!     \class  angle::rot      _angle.h        ETL/angle
 397 **      \brief  Angle representation in rotations
 398 **      \see angle
 399 **      \writeme
 400 */
 401 class angle::rot : public angle
 402 {
 403 public:
 404         explicit rot(const value_type &x) { v=x*(PI*2); }
 405         rot(const angle &a):angle(a) { }
 406         rot mod()const { return angle::mod(); }
 407         rot dist(const angle &rhs)const { return angle::dist(rhs); }
 408         value_type get()const { return v/(PI*2); }
 409 #ifndef ETL_NO_DEPRECATED
 410         // operator value_type()const ETL_DEPRECATED_FUNCTION;
 411 #endif
 412 }; // END of class angle::rotations
 413 // inline angle::rot::operator angle::value_type()const { return get(); }
 414
 415 // ========================================================================
 416 /*!     \class  angle::sin      _angle.h        ETL/angle
 417 **      \brief  Angle representation as a sine function
 418 **      \see angle
 419 **      \writeme
 420 */
 421 class angle::sin : public angle
 422 {
 423 public:
 424         explicit sin(const value_type &x) { v=static_cast<value_type>(std::asin(x)); }
 425         sin(const angle &a):angle(a) { }
 426         sin     mod()const { return angle::mod(); }
 427         sin dist(const angle &rhs)const { return angle::dist(rhs); }
 428         value_type get()const { return static_cast<value_type>(std::sin(v)); }
 429 #ifndef ETL_NO_DEPRECATED
 430         // operator value_type()const ETL_DEPRECATED_FUNCTION;
 431 #endif
 432 }; // END of class angle::sin
 433 // inline angle::sin::operator angle::value_type()const { return get(); }
 434
 435 // ========================================================================
 436 /*!     \class  angle::cos      _angle.h        ETL/angle
 437 **      \brief  Angle representation as a cosine function
 438 **      \see angle
 439 **      \writeme
 440 */
 441 class angle::cos : public angle
 442 {
 443 public:
 444         explicit cos(const value_type &x)       { v=(value_type)(std::acos(x)); }
 445         cos(const angle &a):angle(a) { }
 446         cos     mod()const { return angle::mod(); }
 447         cos dist(const angle &rhs)const { return angle::dist(rhs); }
 448         value_type get()const { return (value_type)std::cos(v); }
 449 #ifndef ETL_NO_DEPRECATED
 450         // operator value_type()const ETL_DEPRECATED_FUNCTION;
 451 #endif
 452 }; // END of class angle::cos
 453 // inline angle::cos::operator angle::value_type()const { return get(); }
 454
 455 // ========================================================================
 456 /*!     \class  angle::tan      _angle.h        ETL/angle
 457 **      \brief  Angle representation as a tangent function
 458 **      \see angle
 459 **      \writeme
 460 */
 461 class angle::tan : public angle
 462 {
 463 public:
 464         explicit tan(const value_type &x)       { v=(value_type)(std::atan(x)); }
 465         tan(const value_type &y,const value_type &x) { v=(value_type)(std::atan2(y,x)); }
 466         tan(const angle &a):angle(a) { }
 467         tan     mod()const { return angle::mod(); }
 468         tan dist(const angle &rhs)const { return angle::dist(rhs); }
 469         value_type get()const { return (value_type)std::tan(v); }
 470 #ifndef ETL_NO_DEPRECATED
 471         // operator value_type()const ETL_DEPRECATED_FUNCTION;
 472 #endif
 473 }; // END of class angle::tan
 474 // inline angle::tan::operator angle::value_type()const { return get(); }
 475
 476 _ETL_END_NAMESPACE
 477
 478 //#include <iostream>
 479
 480 template <typename T>
 481 struct affine_combo<etl::angle, T>
 482 {
 483         typedef T time_type;
 484
 485         //affine_combo() { std::cerr<<"affine_combo<etl::angle,float>: I was created!"<<std::endl; }
 486         //~affine_combo() { std::cerr<<"affine_combo<etl::angle,float>: I was DELETED!"<<std::endl; }
 487
 488         etl::angle operator()(const etl::angle &a,const etl::angle &b,const time_type &t)const
 489         {
 490                 return b.dist(a)*(float)t+a;
 491         }
 492
 493         etl::angle reverse(const etl::angle &x, const etl::angle &b, const time_type &t)const
 494         {
 495                 return x.dist(b*(float)t)*(float)(time_type(1)/(time_type(1)-t));
 496         }
 497 };
 498
 499 template <>
 500 struct distance_func<etl::angle> : public std::binary_function<etl::angle, etl::angle, etl::angle>
 501 {
 502         etl::angle operator()(const etl::angle &a,const etl::angle &b)const
 503         {
 504                 etl::angle delta=b.dist(a);
 505                 //if(delta<etl::angle::zero())
 506                 //      return delta+etl::angle::one();
 507                 return delta;
 508         }
 509
 510         etl::angle cook(const etl::angle &x)const { return x; }
 511         etl::angle uncook(const etl::angle &x)const { return x; }
 512 };
 513
 514 /* === E N D =============================================================== */
 515
 516 #endif