first commit
[blok] / Box2D / Source / Common / Fixed.h
diff --git a/Box2D/Source/Common/Fixed.h b/Box2D/Source/Common/Fixed.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..0e1d980
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,477 @@
+/*
+Copyright (c) 2006 Henry Strickland & Ryan Seto
+              2007-2008 Tobias Weyand (modifications and extensions)
+
+Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
+copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
+to deal in the Software without restriction, including without limitation
+the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
+and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
+Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
+
+The above copyright notice and this permission notice shall be included
+in all copies or substantial portions of the Software.
+
+THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
+IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
+FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL
+THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR
+OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE,
+ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR
+OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
+
+        (* http://www.opensource.org/licenses/mit-license.php *)
+*/
+
+#ifndef _FIXED_H_
+#define _FIXED_H_
+
+#include <stdio.h>
+
+#ifdef TARGET_IS_NDS
+
+#include "nds.h"
+
+#endif
+
+#define FIXED_BP        16
+#define FIXED_MAX       ((1<<(32-FIXED_BP-1))-1)
+#define FIXED_MIN       (-(1<<(32-FIXED_BP-1)))
+#define FIXED_EPSILON   (Fixed(0.00007f))
+
+#define G_1_DIV_PI             20861
+
+class Fixed {
+
+       private:
+       
+               int     g; // the guts
+       
+               const static int BP= FIXED_BP;  // how many low bits are right of Binary Point
+               const static int BP2= BP*2;  // how many low bits are right of Binary Point
+               const static int BPhalf= BP/2;  // how many low bits are right of Binary Point
+       
+               double STEP();  // smallest step we can represent
+       
+               // for private construction via guts
+               enum FixedRaw { RAW };
+               Fixed(FixedRaw, int guts);
+       
+       public:
+       
+               Fixed();
+               Fixed(const Fixed &a);
+               Fixed(float a);
+               Fixed(double a);
+               Fixed(int a);
+               Fixed(long a);
+       
+               Fixed& operator =(const Fixed a);
+               Fixed& operator =(float a);
+               Fixed& operator =(double a);
+               Fixed& operator =(int a);
+               Fixed& operator =(long a);
+       
+               operator float();
+               operator double();
+               operator int();
+               operator long();
+               operator unsigned short();
+       
+               operator float() const;
+       
+               Fixed operator +() const;
+               Fixed operator -() const;
+
+               Fixed operator +(const Fixed a) const;
+               Fixed operator -(const Fixed a) const;
+#if 1
+               // more acurate, using long long
+               Fixed operator *(const Fixed a) const;
+#else
+               // faster, but with only half as many bits right of binary point
+               Fixed operator *(const Fixed a) const;
+#endif
+               Fixed operator /(const Fixed a) const;
+
+               Fixed operator *(unsigned short a) const;
+               Fixed operator *(int a) const;
+       
+               Fixed operator +(float a) const;
+               Fixed operator -(float a) const;
+               Fixed operator *(float a) const;
+               Fixed operator /(float a) const;
+       
+               Fixed operator +(double a) const;
+               Fixed operator -(double a) const;
+               Fixed operator *(double a) const;
+               Fixed operator /(double a) const;
+       
+               Fixed operator >>(int a) const;
+               Fixed operator <<(int a) const;
+       
+               Fixed& operator +=(Fixed a);
+               Fixed& operator -=(Fixed a);
+               Fixed& operator *=(Fixed a);
+               Fixed& operator /=(Fixed a);
+       
+               Fixed& operator +=(int a);
+               Fixed& operator -=(int a);
+               Fixed& operator *=(int a);
+               Fixed& operator /=(int a);
+       
+               Fixed& operator +=(long a);
+               Fixed& operator -=(long a);
+               Fixed& operator *=(long a);
+               Fixed& operator /=(long a);
+       
+               Fixed& operator +=(float a);
+               Fixed& operator -=(float a);
+               Fixed& operator *=(float a);
+               Fixed& operator /=(float a);
+       
+               Fixed& operator +=(double a);
+               Fixed& operator -=(double a);
+               Fixed& operator *=(double a);
+               Fixed& operator /=(double a);
+       
+               bool operator ==(const Fixed a) const;
+               bool operator !=(const Fixed a) const;
+               bool operator <=(const Fixed a) const;
+               bool operator >=(const Fixed a) const;
+               bool operator  <(const Fixed a) const;
+               bool operator  >(const Fixed a) const;
+       
+               bool operator ==(float a) const;
+               bool operator !=(float a) const;
+               bool operator <=(float a) const;
+               bool operator >=(float a) const;
+               bool operator  <(float a) const;
+               bool operator  >(float a) const;
+       
+               bool operator ==(double a) const;
+               bool operator !=(double a) const;
+               bool operator <=(double a) const;
+               bool operator >=(double a) const;
+               bool operator  <(double a) const;
+               bool operator  >(double a) const;
+       
+               bool operator  >(int a) const;
+               bool operator  <(int a) const;
+               bool operator  >=(int a) const;
+               bool operator  <=(int a) const;
+       
+               Fixed abs();
+               Fixed sqrt();
+#ifdef TARGET_IS_NDS
+               Fixed cosf();
+               Fixed sinf();
+               Fixed tanf();
+#endif
+};
+
+//
+// Implementation
+//
+
+inline double Fixed::STEP() { return 1.0 / (1<<BP); }  // smallest step we can represent
+
+// for private construction via guts
+inline Fixed::Fixed(FixedRaw, int guts) : g(guts) {}
+
+inline Fixed::Fixed() : g(0) {}
+inline Fixed::Fixed(const Fixed &a) : g( a.g ) {}
+inline Fixed::Fixed(float a) : g( int(a * (float)(1<<BP)) ) {}
+inline Fixed::Fixed(double a) : g( int(a * (double)(1<<BP) ) ) {}
+inline Fixed::Fixed(int a) : g( a << BP ) {}
+inline Fixed::Fixed(long a) : g( a << BP ) {}
+
+inline Fixed& Fixed::operator =(const Fixed a) { g= a.g; return *this; }
+inline Fixed& Fixed::operator =(float a) { g= Fixed(a).g; return *this; }
+inline Fixed& Fixed::operator =(double a) { g= Fixed(a).g; return *this; }
+inline Fixed& Fixed::operator =(int a) { g= Fixed(a).g; return *this; }
+inline Fixed& Fixed::operator =(long a) { g= Fixed(a).g; return *this; }
+
+inline Fixed::operator float() { return g * (float)STEP(); }
+inline Fixed::operator double() { return g * (double)STEP(); }
+inline Fixed::operator int() { return g>>BP; }
+inline Fixed::operator long() { return g>>BP; }
+//#pragma warning(disable: 4244) //HARDWIRE added pragma to prevent VS2005 compilation error
+inline Fixed::operator unsigned short() { return g>>BP; }
+inline Fixed::operator float() const { return g / (float)(1<<BP); }
+
+inline Fixed Fixed::operator +() const { return Fixed(RAW,g); }
+inline Fixed Fixed::operator -() const { return Fixed(RAW,-g); }
+
+inline Fixed Fixed::operator +(const Fixed a) const { return Fixed(RAW, g + a.g); }
+inline Fixed Fixed::operator -(const Fixed a) const { return Fixed(RAW, g - a.g); }
+
+#if 1
+// more acurate, using long long
+inline Fixed Fixed::operator *(const Fixed a) const { return Fixed(RAW,  (int)( ((long long)g * (long long)a.g ) >> BP)); }
+
+#elif 0
+
+// check for overflow and figure out where.  Must specify -rdynamic in linker
+#include <execinfo.h>
+#include <signal.h>
+#include <exception>
+
+inline Fixed Fixed::operator *(const Fixed a) const {
+       long long x =  ((long long)g * (long long)a.g );
+       if(x > 0x7fffffffffffLL || x < -0x7fffffffffffLL) {
+               printf("overflow");
+               void *array[2];
+               int nSize = backtrace(array, 2);
+               char **symbols = backtrace_symbols(array, nSize);
+               for(int i=0; i<nSize; i++) {
+                       printf(" %s", symbols[i]);
+               }
+               printf("\n");
+       }
+       return Fixed(RAW, (int)(x>>BP)); 
+}
+
+#else
+// faster, but with only half as many bits right of binary point
+inline Fixed Fixed::operator *(const Fixed a) const { return Fixed(RAW, (g>>BPhalf) * (a.g>>BPhalf) ); }
+#endif
+
+
+#ifdef TARGET_IS_NDS
+// Division using the DS's maths coprocessor
+inline Fixed Fixed::operator /(const Fixed a) const
+{
+       //printf("%d %d\n", (long long)g << BP, a.g);
+       return Fixed(RAW, int( div64((long long)g << BP, a.g) ) );
+}
+#else
+inline Fixed Fixed::operator /(const Fixed a) const
+{
+       return Fixed(RAW, int( (((long long)g << BP2) / (long long)(a.g)) >> BP) );
+       //return Fixed(RAW, int( (((long long)g << BP) / (long long)(a.g)) ) );
+}
+#endif
+
+inline Fixed Fixed::operator *(unsigned short a) const { return operator*(Fixed(a)); }
+inline Fixed Fixed::operator *(int a) const { return operator*(Fixed(a)); }
+
+inline Fixed Fixed::operator +(float a) const { return Fixed(RAW, g + Fixed(a).g); }
+inline Fixed Fixed::operator -(float a) const { return Fixed(RAW, g - Fixed(a).g); }
+inline Fixed Fixed::operator *(float a) const { return Fixed(RAW, (g>>BPhalf) * (Fixed(a).g>>BPhalf) ); }
+//inline Fixed Fixed::operator /(float a) const { return Fixed(RAW, int( (((long long)g << BP2) / (long long)(Fixed(a).g)) >> BP) ); }
+inline Fixed Fixed::operator /(float a) const { return operator/(Fixed(a)); }
+
+inline Fixed Fixed::operator +(double a) const { return Fixed(RAW, g + Fixed(a).g); }
+inline Fixed Fixed::operator -(double a) const { return Fixed(RAW, g - Fixed(a).g); }
+inline Fixed Fixed::operator *(double a) const { return Fixed(RAW, (g>>BPhalf) * (Fixed(a).g>>BPhalf) ); }
+//inline Fixed Fixed::operator /(double a) const { return Fixed(RAW, int( (((long long)g << BP2) / (long long)(Fixed(a).g)) >> BP) ); }
+inline Fixed Fixed::operator /(double a) const { return operator/(Fixed(a)); }
+
+inline Fixed Fixed::operator >>(int a) const { return Fixed(RAW, g >> a); }
+inline Fixed Fixed::operator <<(int a) const { return Fixed(RAW, g << a); }
+
+inline Fixed& Fixed::operator +=(Fixed a) { return *this = *this + a; }
+inline Fixed& Fixed::operator -=(Fixed a) { return *this = *this - a; }
+inline Fixed& Fixed::operator *=(Fixed a) { return *this = *this * a; }
+//inline Fixed& Fixed::operator /=(Fixed a) { return *this = *this / a; }
+inline Fixed& Fixed::operator /=(Fixed a) { return *this = operator/(a); }
+
+inline Fixed& Fixed::operator +=(int a) { return *this = *this + (Fixed)a; }
+inline Fixed& Fixed::operator -=(int a) { return *this = *this - (Fixed)a; }
+inline Fixed& Fixed::operator *=(int a) { return *this = *this * (Fixed)a; }
+//inline Fixed& Fixed::operator /=(int a) { return *this = *this / (Fixed)a; }
+inline Fixed& Fixed::operator /=(int a) { return *this = operator/((Fixed)a); }
+
+inline Fixed& Fixed::operator +=(long a) { return *this = *this + (Fixed)a; }
+inline Fixed& Fixed::operator -=(long a) { return *this = *this - (Fixed)a; }
+inline Fixed& Fixed::operator *=(long a) { return *this = *this * (Fixed)a; }
+//inline Fixed& Fixed::operator /=(long a) { return *this = *this / (Fixed)a; }
+inline Fixed& Fixed::operator /=(long a) { return *this = operator/((Fixed)a); }
+
+inline Fixed& Fixed::operator +=(float a) { return *this = *this + a; }
+inline Fixed& Fixed::operator -=(float a) { return *this = *this - a; }
+inline Fixed& Fixed::operator *=(float a) { return *this = *this * a; }
+//inline Fixed& Fixed::operator /=(float a) { return *this = *this / a; }
+inline Fixed& Fixed::operator /=(float a) { return *this = operator/(a); }
+
+inline Fixed& Fixed::operator +=(double a) { return *this = *this + a; }
+inline Fixed& Fixed::operator -=(double a) { return *this = *this - a; }
+inline Fixed& Fixed::operator *=(double a) { return *this = *this * a; }
+//inline Fixed& Fixed::operator /=(double a) { return *this = *this / a; }
+inline Fixed& Fixed::operator /=(double a) { return *this = operator/(a); }
+
+inline Fixed operator +(int a, const Fixed b) { return Fixed(a)+b; }
+inline Fixed operator -(int a, const Fixed b) { return Fixed(a)-b; }
+inline Fixed operator *(int a, const Fixed b) { return Fixed(a)*b; }
+inline Fixed operator /(int a, const Fixed b) { return Fixed(a)/b; };
+
+inline Fixed operator +(float a, const Fixed b) { return Fixed(a)+b; }
+inline Fixed operator -(float a, const Fixed b) { return Fixed(a)-b; }
+inline Fixed operator *(float a, const Fixed b) { return Fixed(a)*b; }
+inline Fixed operator /(float a, const Fixed b) { return Fixed(a)/b; }
+
+inline bool Fixed::operator ==(const Fixed a) const { return g == a.g; }
+inline bool Fixed::operator !=(const Fixed a) const { return g != a.g; }
+inline bool Fixed::operator <=(const Fixed a) const { return g <= a.g; }
+inline bool Fixed::operator >=(const Fixed a) const { return g >= a.g; }
+inline bool Fixed::operator  <(const Fixed a) const { return g  < a.g; }
+inline bool Fixed::operator  >(const Fixed a) const { return g  > a.g; }
+
+inline bool Fixed::operator ==(float a) const { return g == Fixed(a).g; }
+inline bool Fixed::operator !=(float a) const { return g != Fixed(a).g; }
+inline bool Fixed::operator <=(float a) const { return g <= Fixed(a).g; }
+inline bool Fixed::operator >=(float a) const { return g >= Fixed(a).g; }
+inline bool Fixed::operator  <(float a) const { return g  < Fixed(a).g; }
+inline bool Fixed::operator  >(float a) const { return g  > Fixed(a).g; }
+
+inline bool Fixed::operator ==(double a) const { return g == Fixed(a).g; }
+inline bool Fixed::operator !=(double a) const { return g != Fixed(a).g; }
+inline bool Fixed::operator <=(double a) const { return g <= Fixed(a).g; }
+inline bool Fixed::operator >=(double a) const { return g >= Fixed(a).g; }
+inline bool Fixed::operator  <(double a) const { return g  < Fixed(a).g; }
+inline bool Fixed::operator  >(double a) const { return g  > Fixed(a).g; }
+
+inline bool Fixed::operator  >(int a) const { return g > Fixed(a).g; }
+inline bool Fixed::operator  <(int a) const { return g < Fixed(a).g; }
+inline bool Fixed::operator  >=(int a) const{ return g >= Fixed(a).g; };
+inline bool Fixed::operator  <=(int a) const{ return g <= Fixed(a).g; };
+
+inline bool operator ==(float a, const Fixed b) { return Fixed(a) == b; }
+inline bool operator !=(float a, const Fixed b) { return Fixed(a) != b; }
+inline bool operator <=(float a, const Fixed b) { return Fixed(a) <= b; }
+inline bool operator >=(float a, const Fixed b) { return Fixed(a) >= b; }
+inline bool operator  <(float a, const Fixed b) { return Fixed(a)  < b; }
+inline bool operator  >(float a, const Fixed b) { return Fixed(a)  > b; }
+
+inline Fixed operator +(double a, const Fixed b) { return Fixed(a)+b; }
+inline Fixed operator -(double a, const Fixed b) { return Fixed(a)-b; }
+inline Fixed operator *(double a, const Fixed b) { return Fixed(a)*b; }
+inline Fixed operator /(double a, const Fixed b) { return Fixed(a)/b; }
+
+inline bool operator ==(double a, const Fixed b) { return Fixed(a) == b; }
+inline bool operator !=(double a, const Fixed b) { return Fixed(a) != b; }
+inline bool operator <=(double a, const Fixed b) { return Fixed(a) <= b; }
+inline bool operator >=(double a, const Fixed b) { return Fixed(a) >= b; }
+inline bool operator  <(double a, const Fixed b) { return Fixed(a)  < b; }
+inline bool operator  >(double a, const Fixed b) { return Fixed(a)  > b; }
+
+inline bool operator ==(int a, const Fixed b) { return Fixed(a) == b; }
+inline bool operator !=(int a, const Fixed b) { return Fixed(a) != b; }
+inline bool operator <=(int a, const Fixed b) { return Fixed(a) <= b; }
+inline bool operator >=(int a, const Fixed b) { return Fixed(a) >= b; }
+inline bool operator  <(int a, const Fixed b) { return Fixed(a)  < b; }
+inline bool operator  >(int a, const Fixed b) { return Fixed(a)  > b; }
+
+inline int& operator +=(int& a, const Fixed b) { a = (Fixed)a + b; return a; }
+inline int& operator -=(int& a, const Fixed b) { a = (Fixed)a - b; return a; }
+inline int& operator *=(int& a, const Fixed b) { a = (Fixed)a * b; return a; }
+inline int& operator /=(int& a, const Fixed b) { a = (Fixed)a / b; return a; }
+
+inline long& operator +=(long& a, const Fixed b) { a = (Fixed)a + b; return a; }
+inline long& operator -=(long& a, const Fixed b) { a = (Fixed)a - b; return a; }
+inline long& operator *=(long& a, const Fixed b) { a = (Fixed)a * b; return a; }
+inline long& operator /=(long& a, const Fixed b) { a = (Fixed)a / b; return a; }
+
+inline float& operator +=(float& a, const Fixed b) { a = a + b; return a; }
+inline float& operator -=(float& a, const Fixed b) { a = a - b; return a; }
+inline float& operator *=(float& a, const Fixed b) { a = a * b; return a; }
+inline float& operator /=(float& a, const Fixed b) { a = a / b; return a; }
+
+inline double& operator +=(double& a, const Fixed b) { a = a + b; return a; }
+inline double& operator -=(double& a, const Fixed b) { a = a - b; return a; }
+inline double& operator *=(double& a, const Fixed b) { a = a * b; return a; }
+inline double& operator /=(double& a, const Fixed b) { a = a / b; return a; }
+
+inline Fixed Fixed::abs() { return (g>0) ? Fixed(RAW, g) : Fixed(RAW, -g); }
+inline Fixed abs(Fixed f) { return f.abs(); }
+
+//inline Fixed atan2(Fixed a, Fixed b) { return atan2f((float) a, (float) b); }
+inline Fixed atan2(Fixed y, Fixed x)
+{
+       Fixed abs_y = y.abs() + FIXED_EPSILON;  // avoid 0/0
+       Fixed r, angle;
+
+       if(x >= 0.0f) {
+               r = (x - abs_y) / (x + abs_y);
+               angle = 3.1415926/4.0;
+       } else {
+               r = (x + abs_y) / (abs_y - x);
+               angle = 3.0*3.1415926/4.0;
+       }
+       angle += Fixed(0.1963) * (r * r * r) - Fixed(0.9817) * r;
+       return (y < 0) ? -angle : angle;
+}
+
+#if TARGET_IS_NDS
+
+static inline long nds_sqrt64(long long a)
+{
+       SQRT_CR = SQRT_64;
+       while(SQRT_CR & SQRT_BUSY);
+       SQRT_PARAM64 = a;
+       while(SQRT_CR & SQRT_BUSY);
+
+       return SQRT_RESULT32;
+}
+
+static inline int32 div6464(int64 num, int64 den)
+{
+       DIV_CR = DIV_64_64;
+       while(DIV_CR & DIV_BUSY);
+       DIV_NUMERATOR64 = num;
+       DIV_DENOMINATOR64 = den;
+       while(DIV_CR & DIV_BUSY);
+
+       return (DIV_RESULT32);
+}
+
+inline Fixed Fixed::sqrt()
+{
+       return Fixed(RAW, nds_sqrt64(((long long)(g))<<BP));
+}
+#else
+inline Fixed Fixed::sqrt()
+{
+       long long m, root = 0, left = (long long)g<<FIXED_BP;
+       for ( m = (long long)1<<( (sizeof(long long)<<3) - 2); m; m >>= 2 )
+       {
+               if ( ( left & -m ) > root ) 
+                       left -= ( root += m ), root += m;
+               root >>= 1;
+       }
+       return Fixed(RAW, root);
+}
+#endif
+
+inline Fixed sqrt(Fixed a) { return a.sqrt(); }
+inline Fixed sqrtf(Fixed a) { return a.sqrt(); }
+
+#endif
+
+#ifdef TARGET_IS_NDS
+// Use the libnds lookup tables for trigonometry functions
+inline Fixed Fixed::cosf() {
+       int idx = (((long long)g*(long long)G_1_DIV_PI)>>24)%512;
+       if(idx < 0)
+               idx += 512;
+       return Fixed(RAW, COS_bin[idx] << 4);
+}
+inline Fixed cosf(Fixed x) { return x.cosf(); }
+inline Fixed Fixed::sinf() {
+       int idx = (((long long)g*(long long)G_1_DIV_PI)>>24)%512;
+       if(idx < 0)
+                       idx += 512;
+       return Fixed(RAW, SIN_bin[idx] << 4);
+}
+inline Fixed sinf(Fixed x) { return x.sinf(); }
+inline Fixed Fixed::tanf() {
+       int idx = (((long long)g*(long long)G_1_DIV_PI)>>24)%512;
+       if(idx < 0)
+                               idx += 512;
+       return Fixed(RAW, TAN_bin[idx] << 4);
+}
+inline Fixed tanf(Fixed x) { return x.tanf(); }
+
+
+#endif