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#pragma once
#include "atyp_Vector4.h"
#include <memory>
#include <cmath>
/*
0, 4, 8, 12
1, 5, 9, 13
2, 6, 10, 14
3, 7, 11, 15
*/
class Matrix4
{
public:
union{
struct{
Vector4 XAxis;
Vector4 YAxis;
Vector4 ZAxis;
Vector4 Pos;
};
float data[4 * 4];
};
Matrix4() {
memset(data, 0, sizeof(float) * 16);
data[0] = data[5] = data[10] = data[15] = 1;
}
Matrix4(float m0, float m1, float m2, float m3,
float m4, float m5, float m6, float m7,
float m8, float m9, float m10, float m11,
float m12, float m13, float m14, float m15) {
data[0] = m0;
data[1] = m1;
data[2] = m2;
data[3] = m3;
data[4] = m4;
data[5] = m5;
data[6] = m6;
data[7] = m7;
data[8] = m8;
data[9] = m9;
data[10] = m10;
data[11] = m11;
data[12] = m12;
data[13] = m13;
data[14] = m14;
data[15] = m15;
}
Matrix4 operator*(const Matrix4& rhs) {
return Matrix4(
data[0] * rhs.data[0] + data[4] * rhs.data[1] + data[8] * rhs.data[2] + data[12] * rhs.data[3],
data[1] * rhs.data[0] + data[5] * rhs.data[1] + data[9] * rhs.data[2] + data[13] * rhs.data[3],
data[2] * rhs.data[0] + data[6] * rhs.data[1] + data[10] * rhs.data[2] + data[14] * rhs.data[3],
data[3] * rhs.data[0] + data[7] * rhs.data[1] + data[11] * rhs.data[2] + data[15] * rhs.data[3],
data[0] * rhs.data[4] + data[4] * rhs.data[5] + data[8] * rhs.data[6] + data[12] * rhs.data[7],
data[1] * rhs.data[4] + data[5] * rhs.data[5] + data[9] * rhs.data[6] + data[13] * rhs.data[7],
data[2] * rhs.data[4] + data[6] * rhs.data[5] + data[10] * rhs.data[6] + data[14] * rhs.data[7],
data[3] * rhs.data[4] + data[7] * rhs.data[5] + data[11] * rhs.data[6] + data[15] * rhs.data[7],
data[0] * rhs.data[8] + data[4] * rhs.data[9] + data[8] * rhs.data[10] + data[12] * rhs.data[11],
data[1] * rhs.data[8] + data[5] * rhs.data[9] + data[9] * rhs.data[10] + data[13] * rhs.data[11],
data[2] * rhs.data[8] + data[6] * rhs.data[9] + data[10] * rhs.data[10] + data[14] * rhs.data[11],
data[3] * rhs.data[8] + data[7] * rhs.data[9] + data[11] * rhs.data[10] + data[15] * rhs.data[11],
data[0] * rhs.data[12] + data[4] * rhs.data[13] + data[8] * rhs.data[14] + data[12] * rhs.data[15],
data[1] * rhs.data[12] + data[5] * rhs.data[13] + data[9] * rhs.data[14] + data[13] * rhs.data[15],
data[2] * rhs.data[12] + data[6] * rhs.data[13] + data[10] * rhs.data[14] + data[14] * rhs.data[15],
data[3] * rhs.data[12] + data[7] * rhs.data[13] + data[11] * rhs.data[14] + data[15] * rhs.data[15]
);
}
Vector4 operator*(const Vector4& rhs) {
return Vector4(
rhs.x * data[0] + rhs.y * data[4] + rhs.z * data[8] + rhs.w * data[12],
rhs.x * data[1] + rhs.y * data[5] + rhs.z * data[9] + rhs.w * data[13],
rhs.x * data[2] + rhs.y * data[6] + rhs.z * data[10] + rhs.w * data[14],
rhs.x * data[3] + rhs.y * data[7] + rhs.z * data[11] + rhs.w * data[15]
);
}
Vector4& operator[](int index) {
return *((Vector4*)(data + (index * 4)));
}
operator float* () {
return (float*)this;
}
Matrix4& setScale(float x, float y, float z) {
data[0] = x;
data[5] = y;
data[10] = z;
return *this;
}
Matrix4& setScale(Vector3 scale) {
data[0] = scale.x;
data[5] = scale.y;
data[10] = scale.z;
return *this;
}
Matrix4& setPosition(float x, float y, float z) {
data[12] = x;
data[13] = y;
data[14] = z;
return *this;
}
Matrix4& setPosition(Vector3 position) {
data[12] = position.x;
data[13] = position.y;
data[14] = position.z;
return *this;
}
void setRotateX(float radians) {
float cos = cosf(radians);
float sin = sinf(radians);
data[5] = cos;
data[6] = sin;
data[9] = -sin;
data[10] = cos;
}
void setRotateY(float radians) {
float cos = cosf(radians);
float sin = sinf(radians);
data[0] = cos;
data[8] = sin;
data[2] = -sin;
data[10] = cos;
}
void setRotateZ(float radians) {
float cos = cosf(radians);
float sin = sinf(radians);
data[0] = cos;
data[4] = -sin;
data[1] = sin;
data[5] = cos;
}
static Matrix4 FromScale(const Vector3& scale){
return Matrix4().setScale(scale);
}
static Matrix4 FromPosition(const Vector3& position){
return Matrix4().setPosition(position);
}
static Matrix4 Projection(float fov, float aspect, float near_p, float far_p){
Matrix4 m = Matrix4(0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0);
float f = 1.0f / tan(fov / 2.0f);
float nf = 1.0f / (near_p - far_p);
m.data[0] = f / aspect;
m.data[5] = f;
m.data[10] = (far_p + near_p) * nf;
m.data[11] = -1.0f;
m.data[14] = 2.0f * far_p * near_p * nf;
return m;
}
static Matrix4 Orthographic(float height, float width, float near_p, float far_p){
Matrix4 m = Matrix4(0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0);
m.data[0] = 2 / width;
m.data[5] = 2 / height;
m.data[10] = -2 / (far_p - near_p);
m.data[12] = -1;
m.data[13] = -1;
m.data[14] = -((far_p + near_p) / (far_p - near_p));
m.data[15] = 1;
return m;
}
static Matrix4 Invert(const Matrix4& v){
Matrix4 inverse;
inverse.data[0] =
v.data[5] * v.data[10] * v.data[15] -
v.data[5] * v.data[14] * v.data[11] -
v.data[6] * v.data[9] * v.data[15] +
v.data[6] * v.data[13] * v.data[11] +
v.data[7] * v.data[9] * v.data[14] -
v.data[7] * v.data[13] * v.data[10];
inverse.data[1] =
-v.data[1] * v.data[10] * v.data[15] +
v.data[1] * v.data[14] * v.data[11] +
v.data[2] * v.data[9] * v.data[15] -
v.data[2] * v.data[13] * v.data[11] -
v.data[3] * v.data[9] * v.data[14] +
v.data[3] * v.data[13] * v.data[10];
inverse.data[2] =
v.data[1] * v.data[6] * v.data[15] -
v.data[1] * v.data[14] * v.data[7] -
v.data[2] * v.data[5] * v.data[15] +
v.data[2] * v.data[13] * v.data[7] +
v.data[3] * v.data[5] * v.data[14] -
v.data[3] * v.data[13] * v.data[6];
inverse.data[3] =
-v.data[1] * v.data[6] * v.data[11]
+v.data[1] * v.data[10] * v.data[7]
+v.data[2] * v.data[5] * v.data[11]
-v.data[2] * v.data[9] * v.data[7]
-v.data[3] * v.data[5] * v.data[10]
+v.data[3] * v.data[9] * v.data[6];
inverse.data[4] =
-v.data[4] * v.data[10] * v.data[15] +
v.data[4] * v.data[14] * v.data[11] +
v.data[6] * v.data[8] * v.data[15] -
v.data[6] * v.data[12] * v.data[11] -
v.data[7] * v.data[8] * v.data[14] +
v.data[7] * v.data[12] * v.data[10];
inverse.data[5] =
v.data[0] * v.data[10] * v.data[15] -
v.data[0] * v.data[14] * v.data[11] -
v.data[2] * v.data[8] * v.data[15] +
v.data[2] * v.data[12] * v.data[11] +
v.data[3] * v.data[8] * v.data[14] -
v.data[3] * v.data[12] * v.data[10];
inverse.data[6] =
-v.data[0] * v.data[6] * v.data[15] +
v.data[0] * v.data[14] * v.data[7] +
v.data[2] * v.data[4] * v.data[15] -
v.data[2] * v.data[12] * v.data[7] -
v.data[3] * v.data[4] * v.data[14] +
v.data[3] * v.data[12] * v.data[6];
inverse.data[7] =
v.data[0] * v.data[6] * v.data[11] -
v.data[0] * v.data[10] * v.data[7] -
v.data[2] * v.data[4] * v.data[11] +
v.data[2] * v.data[8] * v.data[7] +
v.data[3] * v.data[4] * v.data[10] -
v.data[3] * v.data[8] * v.data[6];
inverse.data[8] =
v.data[4] * v.data[9] * v.data[15] -
v.data[4] * v.data[13] * v.data[11] -
v.data[5] * v.data[8] * v.data[15] +
v.data[5] * v.data[12] * v.data[11] +
v.data[7] * v.data[8] * v.data[13] -
v.data[7] * v.data[12] * v.data[9];
inverse.data[9] =
-v.data[0] * v.data[9] * v.data[15] +
v.data[0] * v.data[13] * v.data[11] +
v.data[1] * v.data[8] * v.data[15] -
v.data[1] * v.data[12] * v.data[11] -
v.data[3] * v.data[8] * v.data[13] +
v.data[3] * v.data[12] * v.data[9];
inverse.data[10] =
v.data[0] * v.data[5] * v.data[15] -
v.data[0] * v.data[13] * v.data[7] -
v.data[1] * v.data[4] * v.data[15] +
v.data[1] * v.data[12] * v.data[7] +
v.data[3] * v.data[4] * v.data[13] -
v.data[3] * v.data[12] * v.data[5];
inverse.data[11] =
-v.data[0] * v.data[5] * v.data[11] +
v.data[0] * v.data[9] * v.data[7] +
v.data[1] * v.data[4] * v.data[11] -
v.data[1] * v.data[8] * v.data[7] -
v.data[3] * v.data[4] * v.data[9] +
v.data[3] * v.data[8] * v.data[5];
inverse.data[12] =
-v.data[4] * v.data[9] * v.data[14] +
v.data[4] * v.data[13] * v.data[10] +
v.data[5] * v.data[8] * v.data[14] -
v.data[5] * v.data[12] * v.data[10] -
v.data[6] * v.data[8] * v.data[13] +
v.data[6] * v.data[12] * v.data[9];
inverse.data[13] =
v.data[0] * v.data[9] * v.data[14] -
v.data[0] * v.data[13] * v.data[10] -
v.data[1] * v.data[8] * v.data[14] +
v.data[1] * v.data[12] * v.data[10] +
v.data[2] * v.data[8] * v.data[13] -
v.data[2] * v.data[12] * v.data[9];
inverse.data[14] =
-v.data[0] * v.data[5] * v.data[14] +
v.data[0] * v.data[13] * v.data[6] +
v.data[1] * v.data[4] * v.data[14] -
v.data[1] * v.data[12] * v.data[6] -
v.data[2] * v.data[4] * v.data[13] +
v.data[2] * v.data[12] * v.data[5];
inverse.data[15] =
v.data[0] * v.data[5] * v.data[10] -
v.data[0] * v.data[9] * v.data[6] -
v.data[1] * v.data[4] * v.data[10] +
v.data[1] * v.data[8] * v.data[6] +
v.data[2] * v.data[4] * v.data[9] -
v.data[2] * v.data[8] * v.data[5];
float determinant =
v.data[0] * inverse.data[0] + v.data[4] * inverse.data[1] + v.data[8] * inverse.data[2] + v.data[12] * inverse.data[3];
if (determinant == 0)
return Matrix4();
float determinantInverse = 1.0f / determinant;
for (int i = 0; i < 16; i++)
{
inverse.data[i] *= determinantInverse;
}
return inverse;
}
static Matrix4 Transpose(const Matrix4& v){
return Matrix4(v.data[0], v.data[4], v.data[8], v.data[12],
v.data[1], v.data[5], v.data[9], v.data[13],
v.data[2], v.data[6], v.data[10], v.data[14],
v.data[3], v.data[7], v.data[11], v.data[15]);
}
void Print(){
for(int i = 0; i < 16; ++i){
if(i != 0 && (i % 4) == 0)printf("\n");
printf("%.2f ", data[i]);
}
printf("\n");
}
};