ETL/trunk/ETL/_angle.h

   1 #include <stdio.h>
   2 /* ========================================================================
   3 ** Extended Template and Library
   4 ** Angle Abstraction Class Implementation
   5 ** $Id$
   6 **
   7 ** Copyright (c) 2002 Robert B. Quattlebaum Jr.
   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 <cmath>
  34 #include <functional>
  35
  36 /* === M A C R O S ========================================================= */
  37
  38 #ifndef PI
  39 # define PI (3.1415926535897932384626433832795029L)
  40 # define HALF_PI (PI/2)
  41 #endif
  42
  43 /* === T Y P E D E F S ===================================================== */
  44
  45 /* === C L A S S E S & S T R U C T S ======================================= */
  46
  47 _ETL_BEGIN_NAMESPACE
  48
  49 // ========================================================================
  50 /*!     \class  angle   _angle.h        ETL/angle
  51 **      \brief  Abstraction of the concept of an angle
  52 **  \see angle::deg, angle::rad, angle::rot, angle::sin, angle::cos, angle::tan, fastangle
  53 **      \writeme
  54 */
  55 class angle
  56 {
  57 public:
  58         typedef float value_type;
  59
  60 protected:
  61         typedef value_type unit;
  62
  63         unit v; //! Stored in radians
  64
  65 public:
  66
  67         /*
  68         ** Arithmetic Operators
  69         */
  70
  71         const angle     &
  72         operator+=(const angle &rhs)
  73         { v+=rhs.v; return *this; }
  74
  75         const angle     &
  76         operator-=(const angle &rhs)
  77         { v-=rhs.v; return *this; }
  78
  79         const angle     &
  80         operator*=(const unit &rhs)
  81         { v*=rhs; return *this; }
  82
  83         const angle     &
  84         operator/=(const unit &rhs)
  85         { v/=rhs; return *this; }
  86
  87         //! Angle Addition Operator
  88         angle
  89         operator+(const angle &rhs)const
  90         { return angle(*this)+=rhs; }
  91
  92         //! Angle Subtraction Operator
  93         /*! \sa angle dist(const angle &) */
  94         angle
  95         operator-(const angle &rhs)const
  96         { return angle(*this)-=rhs; }
  97
  98         //! Angle Scalar Multiplication Operator
  99         /*! This operator will multiply the given
 100                 angle by the given scalar value. */
 101         angle
 102         operator*(const unit &rhs)const
 103         { return angle(*this)*=rhs; }
 104
 105         angle
 106         operator/(const unit &rhs)const
 107         { return angle(*this)/=rhs; }
 108
 109         //! Angle Negation
 110         angle
 111         operator-()const
 112         {
 113                 angle ret;
 114                 ret.v=-v;
 115                 return ret;
 116         }
 117
 118         //! 180 degree rotation operator
 119         /*! Returns the angle directly opposite of
 120                 the given angle, and will yield a result
 121                 between 0 and 2PI */
 122         angle
 123         operator~()const
 124         {
 125                 angle ret;
 126                 ret.v = v+PI;
 127                 return ret.mod();
 128         }
 129
 130         /*! Returns true if the shortest
 131                 angle between the left-hand and
 132                 right-hand side is clockwise */
 133         bool
 134         operator<(const angle &rhs)const
 135         { return dist(rhs).v<(value_type)0.0; }
 136
 137         /*! Returns true if the shortest
 138                 angle between the left-hand and
 139                 right-hand side is counter-clockwise */
 140         bool
 141         operator>(const angle &rhs)const
 142         { return dist(rhs).v>(value_type)0.0; }
 143
 144         /*! Returns true if the shortest
 145                 angle between the left-hand and
 146                 right-hand side is clockwise,
 147                 or if the angles are refer to the same
 148                 point on the unit circle. */
 149         bool
 150         operator<=(const angle &rhs)const
 151         { return dist(rhs).v<=(value_type)0.0; }
 152
 153         /*! Returns true if the shortest
 154                 angle between the left-hand and
 155                 right-hand side is counter-clockwise,
 156                 or if the angles are refer to the same
 157                 point on the unit circle. */
 158         bool
 159         operator>=(const angle &rhs)const
 160         { return dist(rhs).v>=(value_type)0.0; }
 161
 162         /*! Returns true if the angles
 163                 are refer to the same point
 164                 on the unit circle. */
 165         bool
 166         operator==(const angle &rhs)const
 167         { return std::abs(dist(rhs).v)<epsilon; }
 168
 169         /*! Returns false if the angles
 170                 are refer to the same point
 171                 on the unit circle. */
 172         bool
 173         operator!=(const angle &rhs)const
 174         { return std::abs(dist(rhs).v)>epsilon; }
 175
 176         //! Angle Difference Function
 177         /*! This function will return the
 178                 shortest physical distance between
 179                 two angles, from -PI/2 to PI/2
 180                 \sa angle operator-(const angle &) */
 181         angle
 182         dist(const angle &rhs)const
 183         {
 184                 angle ret;
 185                 ret.v=v-rhs.v;
 186                 ret.v-=rot_floor(ret.v+PI);
 187                 return ret;
 188         }
 189
 190         //! Rotation Modulus
 191         /*! This function will return the
 192                 value of the angle between 0 and 2PI */
 193         angle
 194         mod()const
 195         {
 196                 angle ret(*this);
 197                 ret.v-=rot_floor(ret.v);
 198                 return ret;
 199         }
 200
 201         static angle
 202         zero()
 203         {
 204                 angle ret;
 205                 ret.v=0;
 206                 return ret;
 207         }
 208
 209         static angle
 210         one()
 211         {
 212                 angle ret;
 213                 ret.v=PI;
 214                 return ret;
 215         }
 216
 217         static angle
 218         half()
 219         {
 220                 angle ret;
 221                 ret.v=PI*0.5;
 222                 return ret;
 223         }
 224
 225         bool operator!()const { return v==0; }
 226
 227 private:
 228
 229         static value_type rot_floor(value_type x)
 230         { return static_cast<value_type>(std::floor(x/(PI*2))*PI*2); }
 231
 232         static const value_type epsilon = 1.0e-6;
 233
 234 public:
 235         /*
 236         ** Conversion Classes
 237         */
 238
 239         class rad;
 240         class deg;
 241         class rot;
 242
 243         /*
 244         ** Trigonometric Classes
 245         */
 246
 247         class sin;
 248         class cos;
 249         class tan;
 250
 251         /*
 252         ** Friend classes
 253         */
 254
 255         friend class rad;
 256         friend class deg;
 257         friend class rot;
 258         friend class sin;
 259         friend class cos;
 260         friend class tan;
 261
 262         /*
 263         ** Deprecated
 264         */
 265
 266 #ifndef ETL_NO_DEPRECATED
 267         typedef rad             radians;
 268         typedef deg             degrees;
 269         typedef rot             rotations;
 270 #endif
 271 }; // END of class angle
 272
 273 // ========================================================================
 274 /*!     \class  angle::rad      _angle.h        ETL/angle
 275 **      \brief  Angle representation in radians
 276 **      \see angle
 277 **      \writeme
 278 */
 279 class angle::rad : public angle
 280 {
 281 public:
 282         explicit rad(const value_type &x) { v=x; }
 283         rad(const angle &a):angle(a) { }
 284         rad     mod()const { return angle::mod(); }
 285         rad dist(const angle &rhs)const { return angle::dist(rhs); }
 286 #ifndef ETL_NO_DEPRECATED
 287         operator value_type()const ETL_DEPRECATED_FUNCTION;
 288 #endif
 289         value_type get()const { return v; }
 290 }; // END of class angle::radians
 291 inline angle::rad::operator angle::value_type()const { return get(); }
 292
 293 // ========================================================================
 294 /*!     \class  angle::deg      _angle.h        ETL/angle
 295 **      \brief  Angle representation in degrees
 296 **      \see angle
 297 **      \writeme
 298 */
 299 class angle::deg : public angle
 300 {
 301 public:
 302         explicit deg(const value_type &x) { v=x*((PI*2)/360); }
 303         deg(const angle &a):angle(a) { }
 304         deg     mod()const { return angle::mod(); }
 305         deg dist(const angle &rhs)const { return angle::dist(rhs); }
 306         value_type get()const { return v*360/(PI*2); }
 307 #ifndef ETL_NO_DEPRECATED
 308         operator value_type()const ETL_DEPRECATED_FUNCTION;
 309 #endif
 310 }; // END of class angle::degrees
 311 inline angle::deg::operator angle::value_type()const { return get(); }
 312
 313 // ========================================================================
 314 /*!     \class  angle::rot      _angle.h        ETL/angle
 315 **      \brief  Angle representation in rotations
 316 **      \see angle
 317 **      \writeme
 318 */
 319 class angle::rot : public angle
 320 {
 321 public:
 322         explicit rot(const value_type &x) { v=x*(PI*2); }
 323         rot(const angle &a):angle(a) { }
 324         rot mod()const { return angle::mod(); }
 325         rot dist(const angle &rhs)const { return angle::dist(rhs); }
 326         value_type get()const { return v/(PI*2); }
 327 #ifndef ETL_NO_DEPRECATED
 328         operator value_type()const ETL_DEPRECATED_FUNCTION;
 329 #endif
 330 }; // END of class angle::rotations
 331 inline angle::rot::operator angle::value_type()const { return get(); }
 332
 333 // ========================================================================
 334 /*!     \class  angle::sin      _angle.h        ETL/angle
 335 **      \brief  Angle representation as a sine function
 336 **      \see angle
 337 **      \writeme
 338 */
 339 class angle::sin : public angle
 340 {
 341 public:
 342         explicit sin(const value_type &x) { v=static_cast<value_type>(std::asin(x)); }
 343         sin(const angle &a):angle(a) { }
 344         sin     mod()const { return angle::mod(); }
 345         sin dist(const angle &rhs)const { return angle::dist(rhs); }
 346         value_type get()const { return static_cast<value_type>(std::sin(v)); }
 347 #ifndef ETL_NO_DEPRECATED
 348         operator value_type()const ETL_DEPRECATED_FUNCTION;
 349 #endif
 350 }; // END of class angle::sin
 351 inline angle::sin::operator angle::value_type()const { return get(); }
 352
 353 // ========================================================================
 354 /*!     \class  angle::cos      _angle.h        ETL/angle
 355 **      \brief  Angle representation as a cosine function
 356 **      \see angle
 357 **      \writeme
 358 */
 359 class angle::cos : public angle
 360 {
 361 public:
 362         explicit cos(const value_type &x)       { v=(value_type)(std::acos(x)); }
 363         cos(const angle &a):angle(a) { }
 364         cos     mod()const { return angle::mod(); }
 365         cos dist(const angle &rhs)const { return angle::dist(rhs); }
 366         operator value_type()const ETL_DEPRECATED_FUNCTION;
 367 #ifndef ETL_NO_DEPRECATED
 368         value_type get()const { return (value_type)std::cos(v); }
 369 #endif
 370 }; // END of class angle::cos
 371 inline angle::cos::operator angle::value_type()const { return get(); }
 372
 373 // ========================================================================
 374 /*!     \class  angle::tan      _angle.h        ETL/angle
 375 **      \brief  Angle representation as a tangent function
 376 **      \see angle
 377 **      \writeme
 378 */
 379 class angle::tan : public angle
 380 {
 381 public:
 382         explicit tan(const value_type &x)       { v=(value_type)(std::atan(x)); }
 383         tan(const value_type &y,const value_type &x) { v=(value_type)(std::atan2(y,x)); }
 384         tan(const angle &a):angle(a) { }
 385         tan     mod()const { return angle::mod(); }
 386         tan dist(const angle &rhs)const { return angle::dist(rhs); }
 387 #ifndef ETL_NO_DEPRECATED
 388         operator value_type()const ETL_DEPRECATED_FUNCTION;
 389 #endif
 390         value_type get()const { return (value_type)std::tan(v); }
 391 }; // END of class angle::tan
 392 inline angle::tan::operator angle::value_type()const { return get(); }
 393
 394 _ETL_END_NAMESPACE
 395
 396 //#include <iostream>
 397
 398 template <typename T>
 399 struct affine_combo<etl::angle, T>
 400 {
 401         typedef T time_type;
 402
 403         //affine_combo() { std::cerr<<"affine_combo<etl::angle,float>: I was created!"<<std::endl; }
 404         //~affine_combo() { std::cerr<<"affine_combo<etl::angle,float>: I was DELETED!"<<std::endl; }
 405
 406         etl::angle operator()(const etl::angle &a,const etl::angle &b,const time_type &t)const
 407         {
 408                 return b.dist(a)*(float)t+a;
 409         }
 410
 411         etl::angle reverse(const etl::angle &x, const etl::angle &b, const time_type &t)const
 412         {
 413                 return x.dist(b*(float)t)*(float)(time_type(1)/(time_type(1)-t));
 414         }
 415 };
 416
 417 template <>
 418 struct distance_func<etl::angle> : public std::binary_function<etl::angle, etl::angle, etl::angle>
 419 {
 420         etl::angle operator()(const etl::angle &a,const etl::angle &b)const
 421         {
 422                 etl::angle delta=b.dist(a);
 423                 //if(delta<etl::angle::zero())
 424                 //      return delta+etl::angle::one();
 425                 return delta;
 426         }
 427
 428         etl::angle cook(const etl::angle &x)const { return x; }
 429         etl::angle uncook(const etl::angle &x)const { return x; }
 430 };
 431
 432 /* === E N D =============================================================== */
 433
 434 #endif