Merge "Add BuildPickingRay to devel api" into devel/master
[platform/core/uifw/dali-core.git] / dali / public-api / math / matrix.h
index d483684..332163d 100644 (file)
@@ -1,8 +1,8 @@
-#ifndef __DALI_MATRIX_H__
-#define __DALI_MATRIX_H__
+#ifndef DALI_MATRIX_H
+#define DALI_MATRIX_H
 
 /*
- * Copyright (c) 2014 Samsung Electronics Co., Ltd.
+ * Copyright (c) 2023 Samsung Electronics Co., Ltd.
  *
  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
  * you may not use this file except in compliance with the License.
  */
 
 // EXTERNAL INCLUDES
-#include <ostream>
+#include <iosfwd>
 
 // INTERNAL INCLUDES
 #include <dali/public-api/common/dali-common.h>
+#include <dali/public-api/common/type-traits.h>
 #include <dali/public-api/math/vector4.h>
 
 namespace Dali
 {
+/**
+ * @addtogroup dali_core_math
+ * @{
+ */
+
 class Quaternion;
 
 /**
  * @brief The Matrix class represents transformations and projections.
- * It is agnostic w.r.t. row/column major notation - it operates on a flat array.
- * Each axis is contiguous in memory, so the x axis corresponds to elements 0, 1, 2 and 3, the y axis dorresponds to elements 4, 5, 6, 7, etc.
+ *
+ * The matrix is stored as a flat array and is Column Major, i.e. the storage order is as follows (numbers represent
+ * indices of array):
+ *
+ * @code
+ *
+ * 0   4   8   12
+ * 1   5   9   13
+ * 2   6   10  14
+ * 3   7   11  15
+ *
+ * @endcode
+ *
+ * Each axis is contiguous in memory, so the x-axis corresponds to elements 0, 1, 2 and 3, the y-axis corresponds to
+ * elements 4, 5, 6, 7, the z-axis corresponds to elements 12, 13, 14 and 15, and the translation vector corresponds to
+ * elements 12, 13 and 14.
+ *
+ * @SINCE_1_0.0
  */
-class DALI_IMPORT_API Matrix
+class DALI_CORE_API Matrix
 {
 public:
-
-  friend std::ostream& operator<< (std::ostream& o, const Matrix& matrix);
+  friend DALI_CORE_API std::ostream& operator<<(std::ostream& o, const Matrix& matrix);
 
   /**
    * @brief Constructor.
    *
-   * Zero initialises the matrix
+   * Zero initializes the matrix.
+   * @SINCE_1_0.0
    */
   Matrix();
 
   /**
    * @brief Constructor.
    *
-   * @param initialize to zero or leave uninitialized
+   * @SINCE_1_0.0
+   * @param[in] initialize True for initialization by zero or otherwise
    */
-  explicit Matrix( bool initialize );
+  explicit Matrix(bool initialize);
 
   /**
-   * @brief Constructor
+   * @brief Constructor.
    *
-   * The matrix is initialised with the contents of 'array' which must contain 16 floats.
+   * The matrix is initialized with the contents of 'array' which must contain 16 floats.
    * The order of the values for a transform matrix is:
    *
-   *   xAxis.x xAxis.y xAxis.z 0.0f
-   *   yAxis.x yAxis.y yAxis.z 0.0f
-   *   zAxis.x zAxis.y zAxis.z 0.0f
-   *   trans.x trans.y trans.z 1.0f
+   * @code
+   * [ xAxis.x, xAxis.y, xAxis.z, 0.0f, yAxis.x, yAxis.y, yAxis.z, 0.0f, zAxis.x, zAxis.y, zAxis.z, 0.0f, trans.x, trans.y, trans.z, 1.0f ]
+   * @endcode
    *
-   * @param [in] array     16 floats
+   * @SINCE_1_0.0
+   * @param[in] array Pointer of 16 floats data
    */
   explicit Matrix(const float* array);
 
   /**
    * @brief Constructs a matrix from quaternion.
    *
-   * @param rotation as quaternion
+   * @SINCE_1_0.0
+   * @param rotation Rotation as quaternion
    */
-  explicit Matrix( const Quaternion& rotation );
+  explicit Matrix(const Quaternion& rotation);
 
   /**
    * @brief Copy constructor.
    *
-   * @param [in] matrix to copy values from
+   * @SINCE_1_0.0
+   * @param[in] matrix A reference to the copied matrix
    */
-  Matrix( const Matrix& matrix );
+  Matrix(const Matrix& matrix);
 
   /**
    * @brief Assignment operator.
    *
-   * @param [in] matrix to copy values from
-   * @return a reference to this
+   * @SINCE_1_0.0
+   * @param[in] matrix A reference to the copied matrix
+   * @return A reference to this
    */
-  Matrix& operator=( const Matrix& matrix );
+  Matrix& operator=(const Matrix& matrix);
+
+  /**
+   * @brief Move constructor.
+   *
+   * @SINCE_1_9.21
+   * @param[in] matrix A reference to the moved matrix
+   */
+  Matrix(Matrix&& matrix) noexcept;
+
+  /**
+   * @brief Move assignment operator.
+   *
+   * @SINCE_1_9.21
+   * @param[in] matrix A reference to the moved matrix
+   * @return A reference to this
+   */
+  Matrix& operator=(Matrix&& matrix) noexcept;
 
   /**
    * @brief The identity matrix.
@@ -98,22 +141,25 @@ public:
 
   /**
    * @brief Sets this matrix to be an identity matrix.
+   * @SINCE_1_0.0
    */
   void SetIdentity();
 
   /**
    * @brief Sets this matrix to be an identity matrix with scale.
    *
-   * @param scale to set on top of identity matrix
+   * @SINCE_1_0.0
+   * @param[in] scale Scale to set on top of identity matrix
    */
-  void SetIdentityAndScale( const Vector3& scale );
+  void SetIdentityAndScale(const Vector3& scale);
 
   /**
-   * @brief Invert a transform Matrix.
+   * @brief Inverts a transform Matrix.
    *
    * Any Matrix representing only a rotation and/or translation
    * can be inverted using this function. It is faster and more accurate then using Invert().
-   * @param [out] result     returns the inverse of this matrix
+   * @SINCE_1_0.0
+   * @param[out] result The inverse of this matrix
    */
   void InvertTransform(Matrix& result) const;
 
@@ -122,33 +168,38 @@ public:
    *
    * Using the Matrix invert function for the specific type
    * of matrix you are dealing with is faster, more accurate.
-   * @return true if successful
+   * @SINCE_1_0.0
+   * @return True if successful
    */
   bool Invert();
 
   /**
    * @brief Swaps the rows to columns.
+   * @SINCE_1_0.0
    */
   void Transpose();
 
   /**
    * @brief Returns the xAxis from a Transform matrix.
    *
-   * @return the x axis
+   * @SINCE_1_0.0
+   * @return The x axis
    */
   Vector3 GetXAxis() const;
 
   /**
    * @brief Returns the yAxis from a Transform matrix.
    *
-   * @return the y axis
+   * @SINCE_1_0.0
+   * @return The y axis
    */
   Vector3 GetYAxis() const;
 
   /**
    * @brief Returns the zAxis from a Transform matrix.
    *
-   * @return the z axis
+   * @SINCE_1_0.0
+   * @return The z axis
    */
   Vector3 GetZAxis() const;
 
@@ -156,7 +207,8 @@ public:
    * @brief Sets the x axis.
    *
    * This assumes the matrix is a transform matrix.
-   * @param [in] axis     the values to set the axis to
+   * @SINCE_1_0.0
+   * @param[in] axis The values to set the axis to
    */
   void SetXAxis(const Vector3& axis);
 
@@ -164,7 +216,8 @@ public:
    * @brief Sets the y axis.
    *
    * This assumes the matrix is a transform matrix.
-   * @param [in] axis     the values to set the axis to
+   * @SINCE_1_0.0
+   * @param[in] axis The values to set the axis to
    */
   void SetYAxis(const Vector3& axis);
 
@@ -172,7 +225,8 @@ public:
    * @brief Sets the z axis.
    *
    * This assumes the matrix is a transform matrix.
-   * @param [in] axis     the values to set the axis to
+   * @SINCE_1_0.0
+   * @param[in] axis The values to set the axis to
    */
   void SetZAxis(const Vector3& axis);
 
@@ -180,25 +234,44 @@ public:
    * @brief Gets the translation.
    *
    * This assumes the matrix is a transform matrix.
+   * @SINCE_1_0.0
+   * @return The translation
    * @note inlined for performance reasons (generates less code than a function call)
-   * @return the translation
    */
-  const Vector4& GetTranslation() const { return reinterpret_cast<const Vector4&>(mMatrix[12]); }
+  const Vector4& GetTranslation() const
+  {
+    return reinterpret_cast<const Vector4&>(mMatrix[12]);
+  }
 
   /**
    * @brief Gets the x,y and z components of the translation as a Vector3.
    *
    * This assumes the matrix is a transform matrix.
+   * @SINCE_1_0.0
+   * @return The translation
    * @note inlined for performance reasons (generates less code than a function call)
-   * @return the translation
    */
-  const Vector3& GetTranslation3() const { return reinterpret_cast<const Vector3&>(mMatrix[12]); }
+  const Vector3& GetTranslation3() const
+  {
+    return reinterpret_cast<const Vector3&>(mMatrix[12]);
+  }
+
+  /**
+   * @brief Gets the x,y and z components of the scale as a Vector3.
+   * Note that transform scale always has positive components.
+   *
+   * This assumes the matrix is a transform matrix.
+   * @SINCE_2_2.17
+   * @return The scale
+   */
+  Vector3 GetScale() const;
 
   /**
    * @brief Sets the translation.
    *
    * This assumes the matrix is a transform matrix.
-   * @param [in] translation   the translation
+   * @SINCE_1_0.0
+   * @param[in] translation The translation
    */
   void SetTranslation(const Vector4& translation);
 
@@ -206,7 +279,8 @@ public:
    * @brief Sets the x,y and z components of the translation from a Vector3.
    *
    * This assumes the matrix is a transform matrix.
-   * @param [in] translation   the translation
+   * @SINCE_1_0.0
+   * @param[in] translation The translation
    */
   void SetTranslation(const Vector3& translation);
 
@@ -216,6 +290,7 @@ public:
    * This function is used to correct floating point errors which would otherwise accumulate
    * as operations are applied to the matrix. This function assumes the matrix is a transform
    * matrix.
+   * @SINCE_1_0.0
    */
   void OrthoNormalize();
 
@@ -223,142 +298,203 @@ public:
    * @brief Returns the contents of the matrix as an array of 16 floats.
    *
    * The order of the values for a transform matrix is:
-   *   xAxis.x xAxis.y xAxis.z 0.0f
-   *   yAxis.x yAxis.y yAxis.z 0.0f
-   *   zAxis.x zAxis.y zAxis.z 0.0f
-   *   trans.x trans.y trans.z 1.0f
+   *
+   * @code
+   * [ xAxis.x, xAxis.y, xAxis.z, 0.0f, yAxis.x, yAxis.y, yAxis.z, 0.0f, zAxis.x, zAxis.y, zAxis.z, 0.0f, trans.x, trans.y, trans.z, 1.0f ]
+   * @endcode
+   *
+   * @SINCE_1_0.0
+   * @return The matrix contents as an array of 16 floats
    * @note inlined for performance reasons (generates less code than a function call)
-   * @return the matrix contents as an array of 16 floats.
    */
-  const float* AsFloat() const {return mMatrix;}
+  const float* AsFloat() const
+  {
+    return mMatrix;
+  }
 
   /**
    * @brief Returns the contents of the matrix as an array of 16 floats.
    *
    * The order of the values for a transform matrix is:
    *
-   *   xAxis.x xAxis.y xAxis.z 0.0f
-   *   yAxis.x yAxis.y yAxis.z 0.0f
-   *   zAxis.x zAxis.y zAxis.z 0.0f
-   *   trans.x trans.y trans.z 1.0f
+   * @code
+   * [ xAxis.x, xAxis.y, xAxis.z, 0.0f, yAxis.x, yAxis.y, yAxis.z, 0.0f, zAxis.x, zAxis.y, zAxis.z, 0.0f, trans.x, trans.y, trans.z, 1.0f ]
+   * @endcode
+   *
+   * @SINCE_1_0.0
+   * @return The matrix contents as an array of 16 floats
    * @note inlined for performance reasons (generates less code than a function call)
-   * @return the matrix contents as an array of 16 floats.
    */
-  float* AsFloat() {return mMatrix;}
-
+  float* AsFloat()
+  {
+    return mMatrix;
+  }
   /**
    * @brief Function to multiply two matrices and store the result onto third.
    *
-   * Use this method in time critical path as it does not require temporaries
-   * @param result of the multiplication
-   * @param lhs matrix, this can be same matrix as result
-   * @param rhs matrix, this cannot be same matrix as result
+   * Use this method in time critical path as it does not require temporaries.
+   *
+   * result = rhs * lhs
+   *
+   * @SINCE_1_0.0
+   * @param[out] result Result of the multiplication
+   * @param[in] lhs Matrix, this can be same matrix as result
+   * @param[in] rhs Matrix, this cannot be same matrix as result
    */
-  static void Multiply( Matrix& result, const Matrix& lhs, const Matrix& rhs );
+  static void Multiply(Matrix& result, const Matrix& lhs, const Matrix& rhs);
 
   /**
    * @brief Function to multiply a matrix and quaternion and store the result onto third.
    *
-   * Use this method in time critical path as it does not require temporaries
-   * @param result of the multiplication
-   * @param lhs matrix, this can be same matrix as result
-   * @param rhs quaternion
+   * Use this method in time critical path as it does not require temporaries.
+   * @SINCE_1_0.0
+   * @param[out] result Result of the multiplication
+   * @param[in] lhs Matrix, this can be same matrix as result
+   * @param[in] rhs Quaternion
    */
-  static void Multiply( Matrix& result, const Matrix& lhs, const Quaternion& rhs );
+  static void Multiply(Matrix& result, const Matrix& lhs, const Quaternion& rhs);
+
+  /**
+   * @brief Multiplication operator.
+   *
+   * Returned Matrix = This Matrix * rhs
+   *
+   * @note It makes some memory allocate & copy internally.
+   * Use Matrix::Multiply API for time critical path.
+   *
+   * @SINCE_2_1.44
+   * @param[in] rhs The Matrix to multiply this by
+   * @return A Matrix containing the result
+   */
+  Matrix operator*(const Matrix& rhs) const;
+
+  /**
+   * @brief Multiplication assignment operator.
+   *
+   * This Matrix *= rhs
+   *
+   * @note It makes some memory allocate & copy internally.
+   *
+   * @SINCE_2_1.46
+   * @param[in] rhs The Matrix to multiply this by
+   * @return Itself
+   */
+  Matrix& operator*=(const Matrix& rhs);
 
   /**
    * @brief The multiplication operator.
    *
-   * @param [in] rhs    the Matrix to multiply this by
-   * @return A matrix containing the result
+   * Returned Vector = This Matrix * rhs
+   *
+   * @SINCE_1_0.0
+   * @param[in] rhs The Vector4 to multiply this by
+   * @return A Vector4 containing the result
    */
   Vector4 operator*(const Vector4& rhs) const;
 
   /**
    * @brief The equality operator.
    *
-   * Utilises appropriate machine epsilon values.
+   * Utilizes appropriate machine epsilon values.
    *
-   * @param [in] rhs    the Matrix to compare this to
+   * @SINCE_1_0.0
+   * @param[in] rhs The Matrix to compare this to
    * @return true if the matrices are equal
    */
-  bool operator==(const Matrix & rhs) const;
+  bool operator==(const Matrix& rhs) const;
 
   /**
    * @brief The inequality operator.
    *
-   * Utilises appropriate machine epsilon values.
-   * @param [in] rhs    the Matrix to compare this to
+   * Utilizes appropriate machine epsilon values.
+   * @SINCE_1_0.0
+   * @param[in] rhs The Matrix to compare this to
    * @return true if the matrices are not equal.
    */
-  bool operator!=(const Matrix & rhs) const;
+  bool operator!=(const Matrix& rhs) const;
 
   /**
    * @brief Sets this matrix to contain the position, scale and rotation components.
    *
    * Performs scale, rotation, then translation
-   * @param[in] scale to apply
-   * @param[in] rotation to apply
-   * @param[in] translation to apply
+   * @SINCE_1_0.0
+   * @param[in] scale Scale to apply
+   * @param[in] rotation Rotation to apply
+   * @param[in] translation Translation to apply
    */
-  void SetTransformComponents(const Vector3& scale,
+  void SetTransformComponents(const Vector3&    scale,
                               const Quaternion& rotation,
-                              const Vector3& translation );
+                              const Vector3&    translation);
 
   /**
    * @brief Sets this matrix to contain the inverse of the position, scale and rotation components.
    *
    * Performs translation, then rotation, then scale.
-   * @param[in] scale to apply
-   * @param[in] rotation to apply
-   * @param[in] translation to apply
+   * @SINCE_1_0.0
+   * @param[in] scale Scale to apply
+   * @param[in] rotation Rotation to apply
+   * @param[in] translation Translation to apply
    */
   void SetInverseTransformComponents(const Vector3&    scale,
                                      const Quaternion& rotation,
-                                     const Vector3&    translation );
-
+                                     const Vector3&    translation);
 
   /**
    * @brief Sets this matrix to contain the inverse of the orthonormal basis and position components.
    *
    * Performs translation, then rotation.
+   * @SINCE_1_0.0
    * @param[in] xAxis The X axis of the basis
    * @param[in] yAxis The Y axis of the basis
    * @param[in] zAxis The Z axis of the basis
-   * @param[in] translation to apply
+   * @param[in] translation Translation to apply
    */
-  void SetInverseTransformComponents(const Vector3&    xAxis,
-                                     const Vector3&    yAxis,
-                                     const Vector3&    zAxis,
-                                     const Vector3&    translation );
+  void SetInverseTransformComponents(const Vector3& xAxis,
+                                     const Vector3& yAxis,
+                                     const Vector3& zAxis,
+                                     const Vector3& translation);
 
   /**
    * @brief Gets the position, scale and rotation components from the given transform matrix.
    *
+   * @SINCE_1_0.0
+   * @param[out] position Position to set
+   * @param[out] rotation Rotation to set - only valid if the transform matrix has not been skewed or sheared
+   * @param[out] scale Scale to set - only valid if the transform matrix has not been skewed or sheared
    * @pre This matrix must not contain skews or shears.
-   * @param[out] position to set
-   * @param[out] rotation to set - only valid if the transform matrix has not been skewed or sheared
-   * @param[out] scale to set - only valid if the transform matrix has not been skewed or sheared
    */
-  void GetTransformComponents(Vector3& position,
+  void GetTransformComponents(Vector3&    position,
                               Quaternion& rotation,
-                              Vector3& scale) const;
+                              Vector3&    scale) const;
 
 private:
-
   float mMatrix[16]; ///< The elements of the matrix
 };
 
 /**
- * @brief Print a matrix.
+ * @brief Prints a matrix.
  *
- * It is printed in memory order, i.e. each printed row is contiguous in memory.
- * @param [in] o The output stream operator.
- * @param [in] matrix The matrix to print.
- * @return The output stream operator.
+ * It is printed in memory order.
+ * @SINCE_1_0.0
+ * @param[in] o The output stream operator
+ * @param[in] matrix The matrix to print
+ * @return The output stream operator
  */
-DALI_IMPORT_API std::ostream& operator<< (std::ostream& o, const Matrix& matrix);
+DALI_CORE_API std::ostream& operator<<(std::ostream& o, const Matrix& matrix);
+
+// Allow Matrix to be treated as a POD type
+template<>
+struct TypeTraits<Matrix> : public BasicTypes<Matrix>
+{
+  enum
+  {
+    IS_TRIVIAL_TYPE = true
+  };
+};
 
+/**
+ * @}
+ */
 } // namespace Dali
 
-#endif // __DALI_MATRIX_H__
+#endif // DALI_MATRIX_H