mrDarker
2025-08-08 421c49432b4fec542d1ac941490dac867281237a
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
#ifndef VEC_H
#define VEC_H
 
#undef min
#undef max
 
#include <cmath>
#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
// Let gcc optimize conditional branches a bit better...
#ifndef likely
#  if !defined(__GNUC__) || (__GNUC__ == 2 && __GNUC_MINOR__ < 96)
#    define likely(x) (x)
#    define unlikely(x) (x)
#  else
#    define likely(x)   (__builtin_expect((x), 1))
#    define unlikely(x) (__builtin_expect((x), 0))
#  endif
#endif
 
 
// Boost-like compile-time assertion checking
template <bool X> struct VEC_STATIC_ASSERTION_FAILURE;
template <> struct VEC_STATIC_ASSERTION_FAILURE<true>
{
    void operator () () {}
};
#define VEC_STATIC_CHECK(expr) VEC_STATIC_ASSERTION_FAILURE<bool(expr)>()
 
 
template <int D, class T = float>
class Vec {
private:
    T v[D];
 
public:
 
    // Constructor for no arguments.  Everything initialized to 0.
    Vec() { for (int i = 0; i < D; i++) v[i] = T(0); }
 
    // Constructors for 2-4 arguments
    Vec(T x, T y)
    {
        VEC_STATIC_CHECK(D == 2); v[0] = x; v[1] = y;
    }
    Vec(T x, T y, T z)
    {
        VEC_STATIC_CHECK(D == 3); v[0] = x; v[1] = y; v[2] = z;
    }
    Vec(T x, T y, T z, T w)
    {
        VEC_STATIC_CHECK(D == 4); v[0] = x; v[1] = y; v[2] = z; v[3] = w;
    }
 
    // Constructor from anything that can be accessed using []
    // This one's pretty aggressive, so marked explicit
    template <class S> explicit Vec(const S &x)
    {
        for (int i = 0; i < D; i++) v[i] = T(x[i]);
    }
 
    // No destructor or assignment operator needed
 
    // Array reference and conversion to pointer - no bounds checking
    const T &operator [] (int i) const
    {
        return v[i];
    }
    T &operator [] (int i)
    {
        return v[i];
    }
    operator const T * () const
    {
        return v;
    }
    operator const T * ()
    {
        return v;
    }
    operator T * ()
    {
        return v;
    }
 
    bool operator == (const Vec& d) const { return ((v[0] == d.v[0]) && (v[1] == d.v[1]) && (v[2] == d.v[2])); }
    bool operator != (const Vec& d) const { return ((v[0] != d.v[0]) || (v[1] != d.v[1]) || (v[2] != d.v[2])); }
 
    // Member operators
    Vec<D, T> &operator += (const Vec<D, T> &x)
    {
        for (int i = 0; i < D; i++) v[i] += x[i];  return *this;
    }
    Vec<D, T> &operator -= (const Vec<D, T> &x)
    {
        for (int i = 0; i < D; i++) v[i] -= x[i];  return *this;
    }
    Vec<D, T> &operator *= (const Vec<D, T> &x)
    {
        for (int i = 0; i < D; i++) v[i] *= x[i];  return *this;
    }
    Vec<D, T> &operator *= (const T &x)
    {
        for (int i = 0; i < D; i++) v[i] *= x;     return *this;
    }
    Vec<D, T> &operator /= (const Vec<D, T> &x)
    {
        for (int i = 0; i < D; i++) v[i] /= x[i];  return *this;
    }
    Vec<D, T> &operator /= (const T &x)
    {
        for (int i = 0; i < D; i++) v[i] /= x;     return *this;
    }
 
    // Outside of class: + - * / % ^ << >>
 
    // Some partial compatibility with valarrays and vectors
    typedef T value_type;
    size_t size() const
    {
        return D;
    }
    T sum() const
    {
        T total = v[0];
        for (int i = 1; i < D; i++) total += v[i];
        return total;
    }
    T avg() const
    {
        return sum() / D;
    }
    T product() const
    {
        T total = v[0];
        for (int i = 1; i < D; i++) total *= v[i];
        return total;
    }
    T min() const
    {
        T m = v[0];
        for (int i = 0; i < D; i++)
            if (v[i] < m)  m = v[i];
        return m;
    }
    T max() const
    {
        T m = v[0];
        for (int i = 1; i < D; i++)
            if (v[i] > m)  m = v[i];
        return m;
    }
    T *begin() { return &(v[0]); }
    const T *begin() const { return &(v[0]); }
    T *end() { return begin() + D; }
    const T *end() const { return begin() + D; }
    void clear() { for (int i = 0; i < D; i++) v[i] = T(0); }
    bool empty() const
    {
        for (int i = 0; i < D; i++)
            if (v[i]) return false;
        return true;
    }
};
 
typedef Vec<3, float> vec;
typedef Vec<3, float> point;
typedef Vec<2, float> vec2;
typedef Vec<3, float> vec3;
typedef Vec<4, float> vec4;
typedef Vec<2, int> ivec2;
typedef Vec<3, int> ivec3;
typedef Vec<4, int> ivec4;
 
 
// Nonmember operators that take two Vecs
template <int D, class T>
static inline const Vec<D, T> operator + (const Vec<D, T> &v1, const Vec<D, T> &v2)
{
    return Vec<D, T>(v1) += v2;
}
 
template <int D, class T>
static inline const Vec<D, T> operator - (const Vec<D, T> &v1, const Vec<D, T> &v2)
{
    return Vec<D, T>(v1) -= v2;
}
 
template <int D, class T>
static inline const Vec<D, T> operator * (const Vec<D, T> &v1, const Vec<D, T> &v2)
{
    return Vec<D, T>(v1) *= v2;
}
 
template <int D, class T>
static inline const Vec<D, T> operator / (const Vec<D, T> &v1, const Vec<D, T> &v2)
{
    return Vec<D, T>(v1) /= v2;
}
 
template <int D, class T>
static inline const T operator ^ (const Vec<D, T> &v1, const Vec<D, T> &v2)
{
    T sum = v1[0] * v2[0];
    for (int i = 1; i < D; i++)
        sum += v1[i] * v2[i];
    return sum;
}
#define DOT ^
 
template <class T>
static inline const Vec<3, T> operator % (const Vec<3, T> &v1, const Vec<3, T> &v2)
{
    return Vec<3, T>(v1[1] * v2[2] - v1[2] * v2[1],
        v1[2] * v2[0] - v1[0] * v2[2],
        v1[0] * v2[1] - v1[1] * v2[0]);
}
#define CROSS %
 
 
// Component-wise equality and inequality (#include the usual caveats
// about comparing floats for equality...)
template <int D, class T>
static inline bool operator == (const Vec<D, T> &v1, const Vec<D, T> &v2)
{
    for (int i = 0; i < D; i++)
        if (v1[i] != v2[i])
            return false;
    return true;
}
 
template <int D, class T>
static inline bool operator != (const Vec<D, T> &v1, const Vec<D, T> &v2)
{
    for (int i = 0; i < D; i++)
        if (v1[i] != v2[i])
            return true;
    return false;
}
 
 
// Unary operators
template <int D, class T>
static inline const Vec<D, T> &operator + (const Vec<D, T> &v)
{
    return v;
}
 
template <int D, class T>
static inline const Vec<D, T> operator - (const Vec<D, T> &v)
{
    Vec<D, T> result(v);
    for (int i = 0; i < D; i++)
        result[i] = -result[i];
    return result;
}
 
template <int D, class T>
static inline bool operator ! (const Vec<D, T> &v)
{
    return v.empty();
}
 
 
// Vec/scalar operators
template <int D, class T>
static inline const Vec<D, T> operator * (const T &x, const Vec<D, T> &v)
{
    Vec<D, T> result(v);
    for (int i = 0; i < D; i++)
        result[i] = x * result[i];
    return result;
}
 
template <int D, class T>
static inline const Vec<D, T> operator * (const Vec<D, T> &v, const T &x)
{
    return Vec<D, T>(v) *= x;
}
 
template <int D, class T>
static inline const Vec<D, T> operator / (const T &x, const Vec<D, T> &v)
{
    Vec<D, T> result(v);
    for (int i = 0; i < D; i++)
        result[i] = x / result[i];
    return result;
}
 
template <int D, class T>
static inline const Vec<D, T> operator / (const Vec<D, T> &v, const T &x)
{
    return Vec<D, T>(v) /= x;
}
 
 
// iostream operators
template <int D, class T>
static inline std::ostream &operator << (std::ostream &os, const Vec<D, T> &v)
 
{
    os << "(";
    for (int i = 0; i < D - 1; i++)
        os << v[i] << ", ";
    return os << v[D - 1] << ")";
}
 
template <int D, class T>
static inline std::istream &operator >> (std::istream &is, Vec<D, T> &v)
{
    char c1 = 0, c2 = 0;
 
    is >> c1;
    if (c1 == '(' || c1 == '[') {
        is >> v[0] >> std::ws >> c2;
        for (int i = 1; i < D; i++) {
            if (c2 == ',')
                is >> v[i] >> std::ws >> c2;
            else
                is.setstate(std::ios::failbit);
        }
    }
 
    if (c1 == '(' && c2 != ')')
        is.setstate(std::ios::failbit);
    else if (c1 == '[' && c2 != ']')
        is.setstate(std::ios::failbit);
 
    return is;
}
 
 
// Utility functions for square and cube, to go along with sqrt and cbrt
template <class T>
static inline T sqr(const T &x)
{
    return x*x;
}
 
template <class T>
static inline T cube(const T &x)
{
    return x*x*x;
}
 
 
// Utility functions based on GLSL
template <class T>
static inline T fract(const T &x)
{
    return x - floor(x);
}
 
template <class T>
static inline T clamp(const T &x, const T &a, const T &b)
{
    return x > a ? x < b ? x : b : a;  // returns a on NaN
}
 
template <class T, class S>
static inline T mix(const T &x, const T &y, const S &a)
{
    return (S(1) - a) * x + a * y;
}
 
template <class T>
static inline T step(const T &x, const T &a)
{
    return x < a ? T(0) : T(1);
}
 
template <class T>
static inline T smoothstep(const T &x, const T &a, const T &b)
{
    if (b <= a) return step(x, a);
    T t = (x - a) / (b - a);
    return t <= T(0) ? T(0) : t >= T(1) ? T(1) : t * t * (T(3) - T(2) * t);
}
 
// Area-weighted triangle face normal
template <class T>
static inline T trinorm(const T &v0, const T &v1, const T &v2)
{
    return (typename T::value_type) 0.5 * ((v1 - v0) CROSS(v2 - v0));
}
 
// Sign of a scalar
template <class T>
static inline T sgn(const T &x)
{
    return (x < T(0)) ? T(-1) : T(1);
}
 
 
// Functions on Vecs
template <int D, class T>
static inline const T len2(const Vec<D, T> &v)
{
    T l2 = v[0] * v[0];
    for (int i = 1; i < D; i++)
        l2 += v[i] * v[i];
    return l2;
}
 
template <int D, class T>
static inline const T len(const Vec<D, T> &v)
{
    return sqrt(len2(v));
}
 
template <int D, class T>
static inline const T dist2(const Vec<D, T> &v1, const Vec<D, T> &v2)
{
    T d2 = sqr(v2[0] - v1[0]);
    for (int i = 1; i < D; i++)
        d2 += sqr(v2[i] - v1[i]);
    return d2;
}
 
template <int D, class T>
static inline const T dist(const Vec<D, T> &v1, const Vec<D, T> &v2)
{
    return sqrt(dist2(v1, v2));
}
 
template <int D, class T>
static inline Vec<D, T> normalize(Vec<D, T> &v)
{
    T l = len(v);
    if (unlikely(l <= T(0))) {
        v[0] = T(1);
        for (int i = 1; i < D; i++)
            v[i] = T(0);
        return v;
    }
 
    l = T(1) / l;
    for (int i = 0; i < D; i++)
        v[i] *= l;
 
    return v;
}
 
template <int D, class T>
static inline void swap(const Vec<D, T> &v1, const Vec<D, T> &v2)
{
    for (int i = 0; i < D; i++)
        swap(v1[i], v2[i]);
}
 
template <int D, class T>
static inline Vec<D, T> fabs(const Vec<D, T> &v)
{
    Vec<D, T> result(v);
    for (int i = 0; i < D; i++)
        if (result[i] < T(0))
            result[i] = -result[i];
    return result;
}
 
#endif