1 // Copyright 2009-2021 Intel Corporation
2 // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
3 
4 #pragma once
5 
6 #include "math.h"
7 
8 namespace embree
9 {
10   struct Vec2fa;
11 
12   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
13   /// Generic 2D vector Class
14   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
15 
16   template<typename T> struct Vec2
17   {
18     enum { N = 2 };
19     union {
20       struct { T x, y; };
21 #if !(defined(__WIN32__) && _MSC_VER == 1800) // workaround for older VS 2013 compiler
22       T components[N];
23 #endif
24     };
25 
26     typedef T Scalar;
27 
28     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
29     /// Construction
30     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
31 
Vec2Vec232     __forceinline Vec2( ) {}
Vec2Vec233     __forceinline explicit Vec2( const T& a             ) : x(a), y(a) {}
Vec2Vec234     __forceinline          Vec2( const T& x, const T& y ) : x(x), y(y) {}
35 
Vec2Vec236     __forceinline Vec2( const Vec2& other ) { x = other.x; y = other.y; }
37     __forceinline Vec2( const Vec2fa& other );
38 
Vec2Vec239     template<typename T1> __forceinline Vec2( const Vec2<T1>& a ) : x(T(a.x)), y(T(a.y)) {}
40     template<typename T1> __forceinline Vec2& operator =( const Vec2<T1>& other ) { x = other.x; y = other.y; return *this; }
41 
42     __forceinline Vec2& operator =( const Vec2& other ) { x = other.x; y = other.y; return *this; }
43 
44     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
45     /// Constants
46     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
47 
Vec2Vec248     __forceinline Vec2( ZeroTy   ) : x(zero), y(zero) {}
Vec2Vec249     __forceinline Vec2( OneTy    ) : x(one),  y(one) {}
Vec2Vec250     __forceinline Vec2( PosInfTy ) : x(pos_inf), y(pos_inf) {}
Vec2Vec251     __forceinline Vec2( NegInfTy ) : x(neg_inf), y(neg_inf) {}
52 
53 #if defined(__WIN32__) && _MSC_VER == 1800 // workaround for older VS 2013 compiler
54 	__forceinline const T& operator [](const size_t axis) const { assert(axis < 2); return (&x)[axis]; }
55 	__forceinline       T& operator [](const size_t axis)       { assert(axis < 2); return (&x)[axis]; }
56 #else
57 	__forceinline const T& operator [](const size_t axis) const { assert(axis < 2); return components[axis]; }
58 	__forceinline       T& operator [](const size_t axis )      { assert(axis < 2); return components[axis]; }
59 #endif
60   };
61 
62   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
63   /// Unary Operators
64   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
65 
66   template<typename T> __forceinline Vec2<T> operator +( const Vec2<T>& a ) { return Vec2<T>(+a.x, +a.y); }
67   template<typename T> __forceinline Vec2<T> operator -( const Vec2<T>& a ) { return Vec2<T>(-a.x, -a.y); }
abs(const Vec2<T> & a)68   template<typename T> __forceinline Vec2<T> abs       ( const Vec2<T>& a ) { return Vec2<T>(abs  (a.x), abs  (a.y)); }
rcp(const Vec2<T> & a)69   template<typename T> __forceinline Vec2<T> rcp       ( const Vec2<T>& a ) { return Vec2<T>(rcp  (a.x), rcp  (a.y)); }
rsqrt(const Vec2<T> & a)70   template<typename T> __forceinline Vec2<T> rsqrt     ( const Vec2<T>& a ) { return Vec2<T>(rsqrt(a.x), rsqrt(a.y)); }
sqrt(const Vec2<T> & a)71   template<typename T> __forceinline Vec2<T> sqrt      ( const Vec2<T>& a ) { return Vec2<T>(sqrt (a.x), sqrt (a.y)); }
frac(const Vec2<T> & a)72   template<typename T> __forceinline Vec2<T> frac      ( const Vec2<T>& a ) { return Vec2<T>(frac (a.x), frac (a.y)); }
73 
74   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
75   /// Binary Operators
76   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
77 
78   template<typename T> __forceinline Vec2<T> operator +( const Vec2<T>& a, const Vec2<T>& b ) { return Vec2<T>(a.x + b.x, a.y + b.y); }
79   template<typename T> __forceinline Vec2<T> operator +( const Vec2<T>& a, const       T& b ) { return Vec2<T>(a.x + b  , a.y + b  ); }
80   template<typename T> __forceinline Vec2<T> operator +( const       T& a, const Vec2<T>& b ) { return Vec2<T>(a   + b.x, a   + b.y); }
81   template<typename T> __forceinline Vec2<T> operator -( const Vec2<T>& a, const Vec2<T>& b ) { return Vec2<T>(a.x - b.x, a.y - b.y); }
82   template<typename T> __forceinline Vec2<T> operator -( const Vec2<T>& a, const       T& b ) { return Vec2<T>(a.x - b  , a.y - b  ); }
83   template<typename T> __forceinline Vec2<T> operator -( const       T& a, const Vec2<T>& b ) { return Vec2<T>(a   - b.x, a   - b.y); }
84   template<typename T> __forceinline Vec2<T> operator *( const Vec2<T>& a, const Vec2<T>& b ) { return Vec2<T>(a.x * b.x, a.y * b.y); }
85   template<typename T> __forceinline Vec2<T> operator *( const       T& a, const Vec2<T>& b ) { return Vec2<T>(a   * b.x, a   * b.y); }
86   template<typename T> __forceinline Vec2<T> operator *( const Vec2<T>& a, const       T& b ) { return Vec2<T>(a.x * b  , a.y * b  ); }
87   template<typename T> __forceinline Vec2<T> operator /( const Vec2<T>& a, const Vec2<T>& b ) { return Vec2<T>(a.x / b.x, a.y / b.y); }
88   template<typename T> __forceinline Vec2<T> operator /( const Vec2<T>& a, const       T& b ) { return Vec2<T>(a.x / b  , a.y / b  ); }
89   template<typename T> __forceinline Vec2<T> operator /( const       T& a, const Vec2<T>& b ) { return Vec2<T>(a   / b.x, a   / b.y); }
90 
min(const Vec2<T> & a,const Vec2<T> & b)91   template<typename T> __forceinline Vec2<T> min(const Vec2<T>& a, const Vec2<T>& b) { return Vec2<T>(min(a.x, b.x), min(a.y, b.y)); }
max(const Vec2<T> & a,const Vec2<T> & b)92   template<typename T> __forceinline Vec2<T> max(const Vec2<T>& a, const Vec2<T>& b) { return Vec2<T>(max(a.x, b.x), max(a.y, b.y)); }
93 
94   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
95   /// Ternary Operators
96   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
97 
madd(const Vec2<T> & a,const Vec2<T> & b,const Vec2<T> & c)98   template<typename T> __forceinline Vec2<T> madd  ( const Vec2<T>& a, const Vec2<T>& b, const Vec2<T>& c) { return Vec2<T>( madd(a.x,b.x,c.x), madd(a.y,b.y,c.y) ); }
msub(const Vec2<T> & a,const Vec2<T> & b,const Vec2<T> & c)99   template<typename T> __forceinline Vec2<T> msub  ( const Vec2<T>& a, const Vec2<T>& b, const Vec2<T>& c) { return Vec2<T>( msub(a.x,b.x,c.x), msub(a.y,b.y,c.y) ); }
nmadd(const Vec2<T> & a,const Vec2<T> & b,const Vec2<T> & c)100   template<typename T> __forceinline Vec2<T> nmadd ( const Vec2<T>& a, const Vec2<T>& b, const Vec2<T>& c) { return Vec2<T>(nmadd(a.x,b.x,c.x),nmadd(a.y,b.y,c.y) ); }
nmsub(const Vec2<T> & a,const Vec2<T> & b,const Vec2<T> & c)101   template<typename T> __forceinline Vec2<T> nmsub ( const Vec2<T>& a, const Vec2<T>& b, const Vec2<T>& c) { return Vec2<T>(nmsub(a.x,b.x,c.x),nmsub(a.y,b.y,c.y) ); }
102 
madd(const T & a,const Vec2<T> & b,const Vec2<T> & c)103   template<typename T> __forceinline Vec2<T> madd  ( const T& a, const Vec2<T>& b, const Vec2<T>& c) { return Vec2<T>( madd(a,b.x,c.x), madd(a,b.y,c.y) ); }
msub(const T & a,const Vec2<T> & b,const Vec2<T> & c)104   template<typename T> __forceinline Vec2<T> msub  ( const T& a, const Vec2<T>& b, const Vec2<T>& c) { return Vec2<T>( msub(a,b.x,c.x), msub(a,b.y,c.y) ); }
nmadd(const T & a,const Vec2<T> & b,const Vec2<T> & c)105   template<typename T> __forceinline Vec2<T> nmadd ( const T& a, const Vec2<T>& b, const Vec2<T>& c) { return Vec2<T>(nmadd(a,b.x,c.x),nmadd(a,b.y,c.y) ); }
nmsub(const T & a,const Vec2<T> & b,const Vec2<T> & c)106   template<typename T> __forceinline Vec2<T> nmsub ( const T& a, const Vec2<T>& b, const Vec2<T>& c) { return Vec2<T>(nmsub(a,b.x,c.x),nmsub(a,b.y,c.y) ); }
107 
108   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
109   /// Assignment Operators
110   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
111 
112   template<typename T> __forceinline Vec2<T>& operator +=( Vec2<T>& a, const Vec2<T>& b ) { a.x += b.x; a.y += b.y; return a; }
113   template<typename T> __forceinline Vec2<T>& operator -=( Vec2<T>& a, const Vec2<T>& b ) { a.x -= b.x; a.y -= b.y; return a; }
114   template<typename T> __forceinline Vec2<T>& operator *=( Vec2<T>& a, const       T& b ) { a.x *= b  ; a.y *= b  ; return a; }
115   template<typename T> __forceinline Vec2<T>& operator /=( Vec2<T>& a, const       T& b ) { a.x /= b  ; a.y /= b  ; return a; }
116 
117   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
118   /// Reduction Operators
119   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
120 
reduce_add(const Vec2<T> & a)121   template<typename T> __forceinline T reduce_add( const Vec2<T>& a ) { return a.x + a.y; }
reduce_mul(const Vec2<T> & a)122   template<typename T> __forceinline T reduce_mul( const Vec2<T>& a ) { return a.x * a.y; }
reduce_min(const Vec2<T> & a)123   template<typename T> __forceinline T reduce_min( const Vec2<T>& a ) { return min(a.x, a.y); }
reduce_max(const Vec2<T> & a)124   template<typename T> __forceinline T reduce_max( const Vec2<T>& a ) { return max(a.x, a.y); }
125 
126   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
127   /// Comparison Operators
128   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
129 
130   template<typename T> __forceinline bool operator ==( const Vec2<T>& a, const Vec2<T>& b ) { return a.x == b.x && a.y == b.y; }
131   template<typename T> __forceinline bool operator !=( const Vec2<T>& a, const Vec2<T>& b ) { return a.x != b.x || a.y != b.y; }
132   template<typename T> __forceinline bool operator < ( const Vec2<T>& a, const Vec2<T>& b ) {
133     if (a.x != b.x) return a.x < b.x;
134     if (a.y != b.y) return a.y < b.y;
135     return false;
136   }
137 
138   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
139   /// Shift Operators
140   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
141 
shift_right_1(const Vec2<T> & a)142   template<typename T> __forceinline Vec2<T> shift_right_1( const Vec2<T>& a ) {
143     return Vec2<T>(shift_right_1(a.x),shift_right_1(a.y));
144   }
145 
146   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
147   /// Euclidian Space Operators
148   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
149 
dot(const Vec2<T> & a,const Vec2<T> & b)150   template<typename T> __forceinline T       dot      ( const Vec2<T>& a, const Vec2<T>& b ) { return madd(a.x,b.x,a.y*b.y); }
cross(const Vec2<T> & a)151   template<typename T> __forceinline Vec2<T> cross    ( const Vec2<T>& a )                   { return Vec2<T>(-a.y,a.x); }
length(const Vec2<T> & a)152   template<typename T> __forceinline T       length   ( const Vec2<T>& a )                   { return sqrt(dot(a,a)); }
normalize(const Vec2<T> & a)153   template<typename T> __forceinline Vec2<T> normalize( const Vec2<T>& a )                   { return a*rsqrt(dot(a,a)); }
distance(const Vec2<T> & a,const Vec2<T> & b)154   template<typename T> __forceinline T       distance ( const Vec2<T>& a, const Vec2<T>& b ) { return length(a-b); }
det(const Vec2<T> & a,const Vec2<T> & b)155   template<typename T> __forceinline T       det      ( const Vec2<T>& a, const Vec2<T>& b ) { return a.x*b.y - a.y*b.x; }
156 
normalize_safe(const Vec2<T> & a)157   template<typename T> __forceinline Vec2<T> normalize_safe( const Vec2<T>& a ) {
158     const T d = dot(a,a); return select(d == T( zero ),a, a*rsqrt(d) );
159   }
160 
161   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
162   /// Select
163   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
164 
select(bool s,const Vec2<T> & t,const Vec2<T> & f)165   template<typename T> __forceinline Vec2<T> select ( bool s, const Vec2<T>& t, const Vec2<T>& f ) {
166     return Vec2<T>(select(s,t.x,f.x),select(s,t.y,f.y));
167   }
168 
select(const Vec2<bool> & s,const Vec2<T> & t,const Vec2<T> & f)169   template<typename T> __forceinline Vec2<T> select ( const Vec2<bool>& s, const Vec2<T>& t, const Vec2<T>& f ) {
170     return Vec2<T>(select(s.x,t.x,f.x),select(s.y,t.y,f.y));
171   }
172 
select(const typename T::Bool & s,const Vec2<T> & t,const Vec2<T> & f)173   template<typename T> __forceinline Vec2<T> select ( const typename T::Bool& s, const Vec2<T>& t, const Vec2<T>& f ) {
174     return Vec2<T>(select(s,t.x,f.x),select(s,t.y,f.y));
175   }
176 
177   template<typename T>
lerp(const Vec2<T> & v0,const Vec2<T> & v1,const T & t)178     __forceinline Vec2<T> lerp(const Vec2<T>& v0, const Vec2<T>& v1, const T& t) {
179     return madd(Vec2<T>(T(1.0f)-t),v0,t*v1);
180   }
181 
maxDim(const Vec2<T> & a)182   template<typename T> __forceinline int maxDim ( const Vec2<T>& a )
183   {
184     const Vec2<T> b = abs(a);
185     if (b.x > b.y) return 0;
186     else return 1;
187   }
188 
189   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
190   /// Output Operators
191   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
192 
193   template<typename T> __forceinline embree_ostream operator<<(embree_ostream cout, const Vec2<T>& a) {
194     return cout << "(" << a.x << ", " << a.y << ")";
195   }
196 
197   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
198   /// Default template instantiations
199   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
200 
201   typedef Vec2<bool > Vec2b;
202   typedef Vec2<int  > Vec2i;
203   typedef Vec2<float> Vec2f;
204 }
205 
206 #include "vec2fa.h"
207 
208 #if defined __SSE__
209 #include "../simd/sse.h"
210 #endif
211 
212 #if defined __AVX__
213 #include "../simd/avx.h"
214 #endif
215 
216 #if defined(__AVX512F__)
217 #include "../simd/avx512.h"
218 #endif
219 
220 namespace embree
221 {
Vec2(const Vec2fa & a)222   template<> __forceinline Vec2<float>::Vec2(const Vec2fa& a) : x(a.x), y(a.y) {}
223 
224 #if defined(__SSE__)
Vec2(const Vec2fa & a)225   template<> __forceinline Vec2<vfloat4>::Vec2(const Vec2fa& a) : x(a.x), y(a.y) {}
226 #endif
227 
228 #if defined(__AVX__)
Vec2(const Vec2fa & a)229   template<> __forceinline Vec2<vfloat8>::Vec2(const Vec2fa& a) : x(a.x), y(a.y) {}
230 #endif
231 
232 #if defined(__AVX512F__)
Vec2(const Vec2fa & a)233   template<> __forceinline Vec2<vfloat16>::Vec2(const Vec2fa& a) : x(a.x), y(a.y) {}
234 #endif
235 }
236