prime/include/dolphin/mtx.h

#ifndef _DOLPHIN_MTX
#define _DOLPHIN_MTX

#include <dolphin/mtx/GeoTypes.h>
#include <dolphin/types.h>
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
#define GEKKO
#ifndef GEKKO
#define MTX_USE_C
#undef MTX_USE_PS
#endif

#if (!defined(MTX_USE_PS) && !defined(MTX_USE_C))
#ifndef _DEBUG
#define MTX_USE_PS
#endif
#endif


#define MTX_PTR_OFFSET 3

#define MTX44_PTR_OFFSET 4

typedef struct {

  u32 numMtx;
  MtxPtr stackBase;
  MtxPtr stackPtr;

} MtxStack, *MtxStackPtr;

#define MTXDegToRad(a) ((a)*0.01745329252f)
#define MTXRadToDeg(a) ((a)*57.29577951f)
#define MTXRowCol(m, r, c) ((m)[(r)][(c)])

void C_MTXIdentity(Mtx m);
void C_MTXCopy(const Mtx src, Mtx dst);
void C_MTXConcat(const Mtx a, const Mtx b, Mtx ab);
void C_MTXConcatArray(const Mtx a, const Mtx* srcBase, Mtx* dstBase, u32 count);
void C_MTXTranspose(const Mtx src, Mtx xPose);
u32 C_MTXInverse(const Mtx src, Mtx inv);
u32 C_MTXInvXpose(const Mtx src, Mtx invX);

#ifdef GEKKO
void PSMTXIdentity(Mtx m);
void PSMTXCopy(const Mtx src, Mtx dst);
void PSMTXConcat(const Mtx a, const Mtx b, Mtx ab);
void PSMTXConcatArray(const Mtx a, const Mtx* srcBase, Mtx* dstBase, u32 count);
void PSMTXTranspose(const Mtx src, Mtx xPose);
u32 PSMTXInverse(const Mtx src, Mtx inv);
u32 PSMTXInvXpose(const Mtx src, Mtx invX);
#endif

#ifdef MTX_USE_PS
#define MTXIdentity PSMTXIdentity
#define MTXCopy PSMTXCopy
#define MTXConcat PSMTXConcat
#define MTXConcatArray PSMTXConcatArray
#define MTXTranspose PSMTXTranspose
#define MTXInverse PSMTXInverse
#define MTXInvXpose PSMTXInvXpose
#else
#define MTXIdentity C_MTXIdentity
#define MTXCopy C_MTXCopy
#define MTXConcat C_MTXConcat
#define MTXConcatArray C_MTXConcatArray
#define MTXTranspose C_MTXTranspose
#define MTXInverse C_MTXInverse
#define MTXInvXpose C_MTXInvXpose
#endif

void C_MTXMultVec(const Mtx m, const Vec* src, Vec* dst);
void C_MTXMultVecArray(const Mtx m, const Vec* srcBase, Vec* dstBase, u32 count);
void C_MTXMultVecSR(const Mtx m, const Vec* src, Vec* dst);
void C_MTXMultVecArraySR(const Mtx m, const Vec* srcBase, Vec* dstBase, u32 count);

#ifdef GEKKO
void PSMTXMultVec(const Mtx m, const Vec* src, Vec* dst);
void PSMTXMultVecArray(const Mtx m, const Vec* srcBase, Vec* dstBase, u32 count);
void PSMTXMultVecSR(const Mtx m, const Vec* src, Vec* dst);
void PSMTXMultVecArraySR(const Mtx m, const Vec* srcBase, Vec* dstBase, u32 count);
#endif

#ifdef MTX_USE_PS
#define MTXMultVec PSMTXMultVec
#define MTXMultVecArray PSMTXMultVecArray
#define MTXMultVecSR PSMTXMultVecSR
#define MTXMultVecArraySR PSMTXMultVecArraySR
#else // MTX_USE_C
#define MTXMultVec C_MTXMultVec
#define MTXMultVecArray C_MTXMultVecArray
#define MTXMultVecSR C_MTXMultVecSR
#define MTXMultVecArraySR C_MTXMultVecArraySR
#endif

void C_MTXQuat(Mtx m, const Quaternion* q);
void C_MTXReflect(Mtx m, const Vec* p, const Vec* n);

void C_MTXTrans(Mtx m, f32 xT, f32 yT, f32 zT);
void C_MTXTransApply(const Mtx src, Mtx dst, f32 xT, f32 yT, f32 zT);
void C_MTXScale(Mtx m, f32 xS, f32 yS, f32 zS);
void C_MTXScaleApply(const Mtx src, Mtx dst, f32 xS, f32 yS, f32 zS);

void C_MTXRotRad(Mtx m, char axis, f32 rad);
void C_MTXRotTrig(Mtx m, char axis, f32 sinA, f32 cosA);
void C_MTXRotAxisRad(Mtx m, const Vec* axis, f32 rad);

#ifdef GEKKO
void PSMTXQuat(Mtx m, const Quaternion* q);
void PSMTXReflect(Mtx m, const Vec* p, const Vec* n);

void PSMTXTrans(Mtx m, f32 xT, f32 yT, f32 zT);
void PSMTXTransApply(const Mtx src, Mtx dst, f32 xT, f32 yT, f32 zT);
void PSMTXScale(Mtx m, f32 xS, f32 yS, f32 zS);
void PSMTXScaleApply(const Mtx src, Mtx dst, f32 xS, f32 yS, f32 zS);

void PSMTXRotRad(Mtx m, char axis, f32 rad);
void PSMTXRotTrig(Mtx m, char axis, f32 sinA, f32 cosA);
void PSMTXRotAxisRad(Mtx m, const Vec* axis, f32 rad);
#endif

#ifdef MTX_USE_PS
#define MTXQuat PSMTXQuat
#define MTXReflect PSMTXReflect
#define MTXTrans PSMTXTrans
#define MTXTransApply PSMTXTransApply
#define MTXScale PSMTXScale
#define MTXScaleApply PSMTXScaleApply
#define MTXRotRad PSMTXRotRad
#define MTXRotTrig PSMTXRotTrig
#define MTXRotAxisRad PSMTXRotAxisRad

#define MTXRotDeg(m, axis, deg) PSMTXRotRad(m, axis, MTXDegToRad(deg))
#define MTXRotAxisDeg(m, axis, deg) PSMTXRotAxisRad(m, axis, MTXDegToRad(deg))

#else // MTX_USE_C
#define MTXQuat C_MTXQuat
#define MTXReflect C_MTXReflect
#define MTXTrans C_MTXTrans
#define MTXTransApply C_MTXTransApply
#define MTXScale C_MTXScale
#define MTXScaleApply C_MTXScaleApply
#define MTXRotRad C_MTXRotRad
#define MTXRotTrig C_MTXRotTrig
#define MTXRotAxisRad C_MTXRotAxisRad

#define MTXRotDeg(m, axis, deg) C_MTXRotRad(m, axis, MTXDegToRad(deg))
#define MTXRotAxisDeg(m, axis, deg) C_MTXRotAxisRad(m, axis, MTXDegToRad(deg))

#endif

void C_MTXLookAt(Mtx m, const Point3d* camPos, const Vec* camUp, const Point3d* target);

#define MTXLookAt C_MTXLookAt

void C_MTXFrustum(Mtx44 m, f32 t, f32 b, f32 l, f32 r, f32 n, f32 f);
void C_MTXPerspective(Mtx44 m, f32 fovY, f32 aspect, f32 n, f32 f);
void C_MTXOrtho(Mtx44 m, f32 t, f32 b, f32 l, f32 r, f32 n, f32 f);

#define MTXFrustum C_MTXFrustum
#define MTXPerspective C_MTXPerspective
#define MTXOrtho C_MTXOrtho

void C_MTXLightFrustum(Mtx m, f32 t, f32 b, f32 l, f32 r, f32 n, f32 scaleS, f32 scaleT, f32 transS,
                       f32 transT);

void C_MTXLightPerspective(Mtx m, f32 fovY, f32 aspect, f32 scaleS, f32 scaleT, f32 transS,
                           f32 transT);

void C_MTXLightOrtho(Mtx m, f32 t, f32 b, f32 l, f32 r, f32 scaleS, f32 scaleT, f32 transS,
                     f32 transT);

#define MTXLightFrustum C_MTXLightFrustum
#define MTXLightPerspective C_MTXLightPerspective
#define MTXLightOrtho C_MTXLightOrtho

void C_VECAdd(const Vec* a, const Vec* b, Vec* ab);
void C_VECSubtract(const Vec* a, const Vec* b, Vec* a_b);
void C_VECScale(const Vec* src, Vec* dst, f32 scale);
void C_VECNormalize(const Vec* src, Vec* unit);
f32 C_VECSquareMag(const Vec* v);
f32 C_VECMag(const Vec* v);
f32 C_VECDotProduct(const Vec* a, const Vec* b);
void C_VECCrossProduct(const Vec* a, const Vec* b, Vec* axb);
f32 C_VECSquareDistance(const Vec* a, const Vec* b);
f32 C_VECDistance(const Vec* a, const Vec* b);
void C_VECReflect(const Vec* src, const Vec* normal, Vec* dst);
void C_VECHalfAngle(const Vec* a, const Vec* b, Vec* half);

#ifdef GEKKO
void PSVECAdd(const Vec* a, const Vec* b, Vec* ab);
void PSVECSubtract(const Vec* a, const Vec* b, Vec* a_b);
void PSVECScale(const Vec* src, Vec* dst, f32 scale);
void PSVECNormalize(const Vec* src, Vec* unit);
f32 PSVECSquareMag(const Vec* v);
f32 PSVECMag(const Vec* v);
f32 PSVECDotProduct(const Vec* a, const Vec* b);
void PSVECCrossProduct(const Vec* a, const Vec* b, Vec* axb);
f32 PSVECSquareDistance(const Vec* a, const Vec* b);
f32 PSVECDistance(const Vec* a, const Vec* b);
#endif

// TODO
#if defined( MTX_USE_PS) && 0
#define VECAdd PSVECAdd
#define VECSubtract PSVECSubtract
#define VECScale PSVECScale
#define VECNormalize PSVECNormalize
#define VECSquareMag PSVECSquareMag
#define VECMag PSVECMag
#define VECDotProduct PSVECDotProduct
#define VECCrossProduct PSVECCrossProduct
#define VECSquareDistance PSVECSquareDistance
#define VECDistance PSVECDistance
#else // MTX_USE_C
#define VECAdd C_VECAdd
#define VECSubtract C_VECSubtract
#define VECScale C_VECScale
#define VECNormalize C_VECNormalize
#define VECSquareMag C_VECSquareMag
#define VECMag C_VECMag
#define VECDotProduct C_VECDotProduct
#define VECCrossProduct C_VECCrossProduct
#define VECSquareDistance C_VECSquareDistance
#define VECDistance C_VECDistance
#endif

#define VECReflect C_VECReflect
#define VECHalfAngle C_VECHalfAngle

void C_QUATAdd(const Quaternion* p, const Quaternion* q, Quaternion* r);
void C_QUATSubtract(const Quaternion* p, const Quaternion* q, Quaternion* r);
void C_QUATMultiply(const Quaternion* p, const Quaternion* q, Quaternion* pq);
void C_QUATDivide(const Quaternion* p, const Quaternion* q, Quaternion* r);
void C_QUATScale(const Quaternion* q, Quaternion* r, f32 scale);
f32 C_QUATDotProduct(const Quaternion* p, const Quaternion* q);
void C_QUATNormalize(const Quaternion* src, Quaternion* unit);
void C_QUATInverse(const Quaternion* src, Quaternion* inv);
void C_QUATExp(const Quaternion* q, Quaternion* r);
void C_QUATLogN(const Quaternion* q, Quaternion* r);

void C_QUATMakeClosest(const Quaternion* q, const Quaternion* qto, Quaternion* r);
void C_QUATRotAxisRad(Quaternion* r, const Vec* axis, f32 rad);
void C_QUATMtx(Quaternion* r, const Mtx m);

void C_QUATLerp(const Quaternion* p, const Quaternion* q, Quaternion* r, f32 t);
void C_QUATSlerp(const Quaternion* p, const Quaternion* q, Quaternion* r, f32 t);
void C_QUATSquad(const Quaternion* p, const Quaternion* a, const Quaternion* b, const Quaternion* q,
                 Quaternion* r, f32 t);
void C_QUATCompA(const Quaternion* qprev, const Quaternion* q, const Quaternion* qnext,
                 Quaternion* a);

#ifdef GEKKO
void PSQUATAdd(const Quaternion* p, const Quaternion* q, Quaternion* r);
void PSQUATSubtract(const Quaternion* p, const Quaternion* q, Quaternion* r);
void PSQUATMultiply(const Quaternion* p, const Quaternion* q, Quaternion* pq);
void PSQUATDivide(const Quaternion* p, const Quaternion* q, Quaternion* r);
void PSQUATScale(const Quaternion* q, Quaternion* r, f32 scale);
f32 PSQUATDotProduct(const Quaternion* p, const Quaternion* q);
void PSQUATNormalize(const Quaternion* src, Quaternion* unit);
void PSQUATInverse(const Quaternion* src, Quaternion* inv);
#endif

#ifdef MTX_USE_PS
#define QUATAdd PSQUATAdd
#define QUATSubtract PSQUATSubtract
#define QUATMultiply PSQUATMultiply
#define QUATDivide PSQUATDivide
#define QUATScale PSQUATScale
#define QUATDotProduct PSQUATDotProduct
#define QUATNormalize PSQUATNormalize
#define QUATInverse PSQUATInverse
#else // MTX_USE_C
#define QUATAdd C_QUATAdd
#define QUATSubtract C_QUATSubtract
#define QUATMultiply C_QUATMultiply
#define QUATDivide C_QUATDivide
#define QUATScale C_QUATScale
#define QUATDotProduct C_QUATDotProduct
#define QUATNormalize C_QUATNormalize
#define QUATInverse C_QUATInverse
#endif

#define QUATExp C_QUATExp
#define QUATLogN C_QUATLogN
#define QUATMakeClosest C_QUATMakeClosest
#define QUATRotAxisRad C_QUATRotAxisRad
#define QUATMtx C_QUATMtx
#define QUATLerp C_QUATLerp
#define QUATSlerp C_QUATSlerp
#define QUATSquad C_QUATSquad
#define QUATCompA C_QUATCompA

#ifdef GEKKO
void PSMTXReorder(const Mtx src, ROMtx dest);
void PSMTXROMultVecArray(const ROMtx m, const Vec* srcBase, Vec* dstBase, u32 count);
void PSMTXROSkin2VecArray(const ROMtx m0, const ROMtx m1, const f32* wtBase, const Vec* srcBase,
                          Vec* dstBase, u32 count);
void PSMTXMultS16VecArray(const Mtx m, const S16Vec* srcBase, Vec* dstBase, u32 count);
void PSMTXROMultS16VecArray(const ROMtx m, const S16Vec* srcBase, Vec* dstBase, u32 count);
#endif

void MTXInitStack(MtxStack* sPtr, u32 numMtx);
MtxPtr MTXPush(MtxStack* sPtr, const Mtx m);
MtxPtr MTXPushFwd(MtxStack* sPtr, const Mtx m);
MtxPtr MTXPushInv(MtxStack* sPtr, const Mtx m);
MtxPtr MTXPushInvXpose(MtxStack* sPtr, const Mtx m);
MtxPtr MTXPop(MtxStack* sPtr);
MtxPtr MTXGetStackPtr(const MtxStack* sPtr);

#define MTXAllocStack(sPtr, numMtx)                                                                \
  (((MtxStackPtr)(sPtr))->stackBase = (MtxPtr)OSAlloc(((numMtx) * sizeof(Mtx))))

#define MTXFreeStack(sPtr) (OSFree((void*)(((MtxStackPtr)(sPtr))->stackBase)))

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif // _DOLPHIN_MTX