Merge pull request #252 from MihailRis/mat4-library

add mat4 library
This commit is contained in:
MihailRis 2024-06-18 00:38:18 +03:00 committed by GitHub
commit 321cdf6ed5
No known key found for this signature in database
GPG Key ID: B5690EEEBB952194
8 changed files with 497 additions and 5 deletions

View File

@ -7,6 +7,8 @@ Subsections:
- [User input](scripting/user-input.md)
- [Filesystem and serialization](scripting/filesystem.md)
- [UI properties and methods](scripting/ui.md)
- [Libraries](#)
- [mat4](scripting/builtins/libmat4.md)
- [Module core:bit_converter](scripting/modules/core_bit_converter.md)
- [Module core:data_buffer](scripting/modules/core_data_buffer.md)
- [Module core:vector2, core:vector3](scripting/modules/core_vector2_vector3.md)

View File

@ -0,0 +1,100 @@
# *mat4* library
*mat4* contains a set of functions for work with transformation 4x4 matrices.
Most functions have several options for argument lists (overloads).
## Data types
Type conventions will be used on this page.
- vector - an array of three or four numbers
- vec3 - array of three numbers
- matrix - array of 16 numbers - matrix
>[!ATTENTION]
> Type annotations are part of the documentation and are not present in Lua.
## Identity matrix - *mat4.idt(...)*
```lua
-- creates an identity matrix
mat4.idt()
-- writes an identity matrix to dst
mat4.idt(dst: matrix)
```
## Matrix multiplication - *mat4.mul(...)*
```lua
-- returns the result of matrix multiplication
mat4.mul(a: matrix, b: matrix)
-- writes the result of matrix multiplication to dst
mat4.mul(a: matrix, b: matrix, dst: matrix)
-- returns the result of multiplying a matrix and a vector
mat4.mul(a: matrix, v: vector)
-- writes the result of matrix and vector multiplication to dst
mat4.mul(a: matrix, v: vector, dst: vector)
```
## Matrix inversion - *mat4.inverse(...)*
```lua
-- returns the result of matrix inversion
mat4.inverse(m: matrix)
-- writes the result of matrix inversion to dst
mat4.inverse(m: matrix, dst: matrix)
```
## Matrix transposition - *mat4.transpose(...)*
```lua
-- returns the result of matrix transposition
mat4.transpose(m: matrix)
-- writes the result of matrix transposition to dst
mat4.transpose(m: matrix, dst: matrix)
```
## Offset - *mat4.translate(...)*
```lua
-- creates a translation matrix
mat4.translate(translation: vec3)
-- returns the result of applying a translation to matrix m
mat4.translate(m: matrix, translation: vec3)
-- writes the result of applying a translation to matrix m to dst
mat4.translate(m: matrix, translation: vec3, dst: matrix)
```
## Scaling - *mat4.scale(...)*
```lua
-- creates a scaling matrix
mat4.scale(scale: vec3)
-- returns the result of applying scaling to matrix m
mat4.scale(m: matrix, scale: vec3)
-- writes the result of applying scaling to matrix m to dst
mat4.scale(m: matrix, scale: vec3, dst: matrix)
```
## Rotation - *mat4.rotate(...)*
The angle of rotation is indicated in degrees.
```lua
-- creates a rotation matrix (angle - rotation angle) along a given axis (axis is an unit vector)
mat4.rotate(axis: vec3, angle: number)
-- returns the result of applying rotation to matrix m
mat4.rotate(m: matrix, axis: vec3, angle: number)
-- writes the result of applying rotation to matrix m to dst
mat4.rotate(m: matrix, axis: vec3, angle: number, dst: matrix)
```
## Translation to string - *mat4.tostring(...)*
```lua
-- returns a string representing the contents of the matrix
mat4.tostring(m: matrix)
-- returns a string representing the contents of the matrix, human-readable if multiline = true
mat4.tostring(m: matrix, multiline: bool)
```

View File

@ -7,6 +7,8 @@
- [Пользовательский ввод](scripting/user-input.md)
- [Файловая система и сериализация](scripting/filesystem.md)
- [Свойства и методы UI элементов](scripting/ui.md)
- [Библиотеки](#)
- [mat4](scripting/builtins/libmat4.md)
- [Модуль core:bit_converter](scripting/modules/core_bit_converter.md)
- [Модуль core:data_buffer](scripting/modules/core_data_buffer.md)
- [Модули core:vector2, core:vector3](scripting/modules/core_vector2_vector3.md)

View File

@ -0,0 +1,100 @@
# Библиотека *mat4*
*mat4* содержит набор функций для работы с матрицами трансформации размерностью 4x4.
Большинство функций имеют несколько вариантов списка агрументов (перегрузок).
## Типы данных
На данной странице будут использоваться условные обозначения типов.
- vector - массив из трех или четырех чисел
- vec3 - массив из трех чисел
- matrix - массив из 16 чисел - матрица
>[!ATTENTION]
> Аннотации типов являются частью документации и не указываются при вызове использовании.
## Единичная матрица - *mat4.idt(...)*
```lua
-- создает единичную матрицу
mat4.idt()
-- записывает единичную матрицу в dst
mat4.idt(dst: matrix)
```
## Умножение матриц - *mat4.mul(...)*
```lua
-- возвращает результат умножения матриц
mat4.mul(a: matrix, b: matrix)
-- записывает результат умножения матриц в dst
mat4.mul(a: matrix, b: matrix, dst: matrix)
-- возвращает результат умножения матрицы и вектора
mat4.mul(a: matrix, v: vector)
-- записывает результат умножения матрицы и вектора в dst
mat4.mul(a: matrix, v: vector, dst: vector)
```
## Инверсия матрицы - *mat4.inverse(...)*
```lua
-- возвращает результат инверсии матрицы
mat4.inverse(m: matrix)
-- записывает результат инверсии матрицы в dst
mat4.inverse(m: matrix, dst: matrix)
```
## Транспонирование матрицы - *mat4.transpose(...)*
```lua
-- возвращает результат транспонирования матрицы
mat4.transpose(m: matrix)
-- записывает результат транспонирования матрицы в dst
mat4.transpose(m: matrix, dst: matrix)
```
## Смещение - *mat4.translate(...)*
```lua
-- создает матрицу смещения
mat4.translate(translation: vec3)
-- возвращает результат применения смещения к матрице m
mat4.translate(m: matrix, translation: vec3)
-- записывает результат применения смещения к матрице m в dst
mat4.translate(m: matrix, translation: vec3, dst: matrix)
```
## Масштабирование - *mat4.scale(...)*
```lua
-- создает матрицу масштабирования
mat4.scale(scale: vec3)
-- возвращает результат применения масштабирования к матрице m
mat4.scale(m: matrix, scale: vec3)
-- записывает результат применения масштабирования к матрице m в dst
mat4.scale(m: matrix, scale: vec3, dst: matrix)
```
## Вращение - *mat4.rotate(...)*
Угол поворота (angle) указывается в градусах.
```lua
-- создает матрицу поворота (angle - угол поворота) по заданной оси (axis - единичный вектор)
mat4.rotate(axis: vec3, angle: number)
-- возвращает результат применения вращения к матрице m
mat4.rotate(m: matrix, axis: vec3, angle: number)
-- записывает результат применения вращения к матрице m в dst
mat4.rotate(m: matrix, axis: vec3, angle: number, dst: matrix)
```
## Перевод в строку - *mat4.tostring(...)*
```lua
-- возвращает строку представляющую содержимое матрицы
mat4.tostring(m: matrix)
-- возвращает строку представляющую содержимое матрицы, многострочную, если multiline = true
mat4.tostring(m: matrix, multiline: bool)
```

View File

@ -17,6 +17,7 @@ extern const luaL_Reg inputlib [];
extern const luaL_Reg inventorylib [];
extern const luaL_Reg itemlib [];
extern const luaL_Reg jsonlib [];
extern const luaL_Reg mat4lib [];
extern const luaL_Reg packlib [];
extern const luaL_Reg playerlib [];
extern const luaL_Reg timelib [];

View File

@ -0,0 +1,199 @@
#include "api_lua.hpp"
#include <sstream>
#include <glm/ext/matrix_transform.hpp>
/// Overloads:
/// mat4.idt() -> float[16] - creates identity matrix
/// mat4.idt(dst: float[16]) -> float[16] - sets dst to identity matrix
static int l_idt(lua::State* L) {
uint argc = lua::gettop(L);
switch (argc) {
case 0: {
return lua::pushmat4(L, glm::mat4(1.0f));
}
case 1: {
return lua::setmat4(L, 1, glm::mat4(1.0f));
}
default: {
throw std::runtime_error("invalid arguments number (0 or 1 expected)");
}
}
return 0;
}
/// Overloads:
/// mat4.mul(m1: float[16], m2: float[16]) -> float[16] - creates matrix of m1 and m2 multiplication result
/// mat4.mul(m1: float[16], m2: float[16], dst: float[16]) -> float[16] - updates dst matrix with m1 and m2 multiplication result
/// mat4.mul(m1: float[16], v: float[3 or 4]) -> float[3 or 4] - creates vector of m1 and v multiplication result
/// mat4.mul(m1: float[16], v: float[3 or 4], dst: float[3 or 4]) -> float[3 or 4] - updates dst vector with m1 and v multiplication result
static int l_mul(lua::State* L) {
uint argc = lua::gettop(L);
if (argc < 2 || argc > 3) {
throw std::runtime_error("invalid arguments number (2 or 3 expected)");
}
auto matrix1 = lua::tomat4(L, 1);
uint len2 = lua::objlen(L, 2);
if (len2 < 3) {
throw std::runtime_error("argument #2: vec3 or vec4 expected");
}
switch (argc) {
case 2: {
if (len2 == 4) {
return lua::pushvec4(L, matrix1 * lua::tovec4(L, 2));
} else if (len2 == 3) {
return lua::pushvec3(L, matrix1 * glm::vec4(lua::tovec3(L, 2), 1.0f));
}
return lua::pushmat4(L, matrix1 * lua::tomat4(L, 2));
}
case 3: {
if (len2 == 4) {
return lua::setvec4(L, 3, matrix1 * lua::tovec4(L, 2));
} else if (len2 == 3) {
return lua::setvec3(L, 3, matrix1 * glm::vec4(lua::tovec3(L, 2), 1.0f));
}
return lua::setmat4(L, 3, matrix1 * lua::tomat4(L, 2));
}
}
return 0;
}
/// Overloads:
/// mat4.<func>(vec: float[3]) -> float[16] - creates transform matrix
/// mat4.<func>(matrix: float[16], vec: float[3]) -> float[16] - creates transformed copy of matrix
/// mat4.<func>(matrix: float[16], vec: float[3], dst: float[16]) -> sets dst to transformed version of matrix
template<glm::mat4(*func)(const glm::mat4&, const glm::vec3&)>
inline int l_transform_func(lua::State* L) {
uint argc = lua::gettop(L);
switch (argc) {
case 1: {
auto vec = lua::tovec3(L, 1);
return lua::pushmat4(L, func(glm::mat4(1.0f), vec));
}
case 2: {
auto matrix = lua::tomat4(L, 1);
auto vec = lua::tovec3(L, 2);
return lua::pushmat4(L, func(matrix, vec));
}
case 3: {
auto matrix = lua::tomat4(L, 1);
auto vec = lua::tovec3(L, 2);
return lua::setmat4(L, 3, func(matrix, vec));
}
default: {
throw std::runtime_error("invalid arguments number (1, 2 or 3 expected)");
}
}
return 0;
}
/// Overloads:
/// mat4.rotate(vec: float[3], angle: float) -> float[16] - creates rotation matrix
/// mat4.rotate(matrix: float[16], vec: float[3], angle: float) -> float[16] - creates rotated copy of matrix
/// mat4.rotate(matrix: float[16], vec: float[3], angle: float, dst: float[16]) -> sets dst to rotated version of matrix
inline int l_rotate(lua::State* L) {
uint argc = lua::gettop(L);
switch (argc) {
case 2: {
auto vec = lua::tovec3(L, 1);
auto angle = glm::radians(static_cast<float>(lua::tonumber(L, 2)));
return lua::pushmat4(L, glm::rotate(glm::mat4(1.0f), angle, vec));
}
case 3: {
auto matrix = lua::tomat4(L, 1);
auto vec = lua::tovec3(L, 2);
auto angle = glm::radians(static_cast<float>(lua::tonumber(L, 3)));
return lua::pushmat4(L, glm::rotate(matrix, angle, vec));
}
case 4: {
auto matrix = lua::tomat4(L, 1);
auto vec = lua::tovec3(L, 2);
auto angle = glm::radians(static_cast<float>(lua::tonumber(L, 3)));
return lua::setmat4(L, 3, glm::rotate(matrix, angle, vec));
}
default: {
throw std::runtime_error("invalid arguments number (2, 3 or 4 expected)");
}
}
return 0;
}
/// Overloads:
/// mat4.inverse(matrix: float[16]) -> float[16] - creates inversed version of the matrix
/// mat4.inverse(matrix: float[16], dst: float[16]) -> float[16] - updates dst matrix with inversed version of the matrix
static int l_inverse(lua::State* L) {
uint argc = lua::gettop(L);
auto matrix = lua::tomat4(L, 1);
switch (argc) {
case 1: {
return lua::pushmat4(L, glm::inverse(matrix));
}
case 2: {
return lua::setmat4(L, 2, glm::inverse(matrix));
}
default: {
throw std::runtime_error("invalid arguments number (1 or 2 expected)");
}
}
}
/// Overloads:
/// mat4.transpose(matrix: float[16]) -> float[16] - creates transposed version of the matrix
/// mat4.transpose(matrix: float[16], dst: float[16]) -> float[16] - updates dst matrix with transposed version of the matrix
static int l_transpose(lua::State* L) {
uint argc = lua::gettop(L);
auto matrix = lua::tomat4(L, 1);
switch (argc) {
case 1: {
return lua::pushmat4(L, glm::transpose(matrix));
}
case 2: {
return lua::setmat4(L, 2, glm::transpose(matrix));
}
default: {
throw std::runtime_error("invalid arguments number (1 or 2 expected)");
}
}
return 0;
}
static int l_tostring(lua::State* L) {
auto matrix = lua::tomat4(L, 1);
bool multiline = lua::toboolean(L, 2);
std::stringstream ss;
ss << "mat4 {";
if (multiline) {
ss << "\n";
}
for (uint y = 0; y < 4; y++) {
for (uint x = 0; x < 4; x++) {
if (multiline) {
ss << "\t" << matrix[y][x];
} else if (x > 0) {
ss << " " << matrix[y][x];
} else {
ss << matrix[y][x];
}
}
if (multiline) {
ss << "\n";
} else {
ss << "; ";
}
}
ss << "}";
return lua::pushstring(L, ss.str());
}
const luaL_Reg mat4lib [] = {
{"idt", lua::wrap<l_idt>},
{"mul", lua::wrap<l_mul>},
{"scale", lua::wrap<l_transform_func<glm::scale>>},
{"rotate", lua::wrap<l_rotate>},
{"translate", lua::wrap<l_transform_func<glm::translate>>},
{"inverse", lua::wrap<l_inverse>},
{"transpose", lua::wrap<l_transpose>},
{"tostring", lua::wrap<l_tostring>},
{NULL, NULL}
};

View File

@ -37,6 +37,7 @@ static void create_libs(lua::State* L) {
openlib(L, "inventory", inventorylib);
openlib(L, "item", itemlib);
openlib(L, "json", jsonlib);
openlib(L, "mat4", mat4lib);
openlib(L, "pack", packlib);
openlib(L, "player", playerlib);
openlib(L, "time", timelib);

View File

@ -138,7 +138,10 @@ namespace lua {
inline void setmetatable(lua::State* L, int idx=-2) {
lua_setmetatable(L, idx);
}
inline int pushvalue(lua::State* L, int idx) {
lua_pushvalue(L, idx);
return 1;
}
inline int pushvec2_arr(lua::State* L, glm::vec2 vec) {
createtable(L, 2, 0);
getglobal(L, "vec2_mt");
@ -195,6 +198,47 @@ namespace lua {
rawseti(L, 4);
return 1;
}
inline int pushmat4(lua::State* L, glm::mat4 matrix) {
createtable(L, 16, 0);
for (uint y = 0; y < 4; y++) {
for (uint x = 0; x < 4; x++) {
uint i = y * 4 + x;
pushnumber(L, matrix[y][x]);
rawseti(L, i+1);
}
}
return 1;
}
/// @brief pushes matrix table to the stack and updates it with glm matrix
inline int setmat4(lua::State* L, int idx, glm::mat4 matrix) {
pushvalue(L, idx);
for (uint y = 0; y < 4; y++) {
for (uint x = 0; x < 4; x++) {
uint i = y * 4 + x;
pushnumber(L, matrix[y][x]);
rawseti(L, i+1);
}
}
return 1;
}
/// @brief pushes vector table to the stack and updates it with glm vec4
inline int setvec4(lua::State* L, int idx, glm::vec4 vec) {
pushvalue(L, idx);
for (uint i = 0; i < 4; i++) {
pushnumber(L, vec[i]);
rawseti(L, i+1);
}
return 1;
}
/// @brief pushes vector table to the stack and updates it with glm vec3
inline int setvec3(lua::State* L, int idx, glm::vec3 vec) {
pushvalue(L, idx);
for (uint i = 0; i < 3; i++) {
pushnumber(L, vec[i]);
rawseti(L, i+1);
}
return 1;
}
inline int pushcfunction(lua::State* L, lua_CFunction func) {
lua_pushcfunction(L, func);
return 1;
@ -216,10 +260,6 @@ namespace lua {
lua_pushboolean(L, value);
return 1;
}
inline int pushvalue(lua::State* L, int idx) {
lua_pushvalue(L, idx);
return 1;
}
inline int pushglobals(lua::State* L) {
return pushvalue(L, LUA_GLOBALSINDEX);
}
@ -309,6 +349,53 @@ namespace lua {
pop(L);
return glm::vec2(x, y);
}
inline glm::vec3 tovec3(lua::State* L, int idx) {
pushvalue(L, idx);
if (!istable(L, idx) || objlen(L, idx) < 3) {
throw std::runtime_error("value must be an array of three numbers");
}
rawgeti(L, 1);
auto x = tonumber(L, -1); pop(L);
rawgeti(L, 2);
auto y = tonumber(L, -1); pop(L);
rawgeti(L, 3);
auto z = tonumber(L, -1); pop(L);
pop(L);
return glm::vec3(x, y, z);
}
inline glm::vec4 tovec4(lua::State* L, int idx) {
pushvalue(L, idx);
if (!istable(L, idx) || objlen(L, idx) < 4) {
throw std::runtime_error("value must be an array of four numbers");
}
rawgeti(L, 1);
auto x = tonumber(L, -1); pop(L);
rawgeti(L, 2);
auto y = tonumber(L, -1); pop(L);
rawgeti(L, 3);
auto z = tonumber(L, -1); pop(L);
rawgeti(L, 4);
auto w = tonumber(L, -1); pop(L);
pop(L);
return glm::vec4(x, y, z, w);
}
inline glm::mat4 tomat4(lua::State* L, int idx) {
pushvalue(L, idx);
if (!istable(L, idx) || objlen(L, idx) < 16) {
throw std::runtime_error("value must be an array of 16 numbers");
}
glm::mat4 matrix;
for (uint y = 0; y < 4; y++) {
for (uint x = 0; x < 4; x++) {
uint i = y * 4 + x;
rawgeti(L, i+1);
matrix[y][x] = static_cast<float>(tonumber(L, -1));
pop(L);
}
}
pop(L);
return matrix;
}
inline glm::vec4 tocolor(lua::State* L, int idx) {
pushvalue(L, idx);