0029915: Porting to VC 2017 : Regressions in Modeling Algorithms on VC 2017
[occt.git] / src / gp / gp_Trsf.hxx
1 // Copyright (c) 1991-1999 Matra Datavision
2 // Copyright (c) 1999-2014 OPEN CASCADE SAS
3 //
4 // This file is part of Open CASCADE Technology software library.
5 //
6 // This library is free software; you can redistribute it and/or modify it under
7 // the terms of the GNU Lesser General Public License version 2.1 as published
8 // by the Free Software Foundation, with special exception defined in the file
9 // OCCT_LGPL_EXCEPTION.txt. Consult the file LICENSE_LGPL_21.txt included in OCCT
10 // distribution for complete text of the license and disclaimer of any warranty.
11 //
12 // Alternatively, this file may be used under the terms of Open CASCADE
13 // commercial license or contractual agreement.
14
15 #ifndef _gp_Trsf_HeaderFile
16 #define _gp_Trsf_HeaderFile
17
18 #include <gp_TrsfForm.hxx>
19 #include <gp_Mat.hxx>
20 #include <gp_XYZ.hxx>
21 #include <NCollection_Mat4.hxx>
22 #include <Standard.hxx>
23 #include <Standard_Boolean.hxx>
24 #include <Standard_DefineAlloc.hxx>
25 #include <Standard_Integer.hxx>
26 #include <Standard_Handle.hxx>
27 #include <Standard_Real.hxx>
28
29 class Standard_ConstructionError;
30 class Standard_OutOfRange;
31 class gp_Pnt;
32 class gp_Ax1;
33 class gp_Ax2;
34 class gp_Quaternion;
35 class gp_Ax3;
36 class gp_Vec;
37
38 // Avoid possible conflict with SetForm macro defined by windows.h
39 #ifdef SetForm
40 #undef SetForm
41 #endif
42
43 //! Defines a non-persistent transformation in 3D space.
44 //! The following transformations are implemented :
45 //! . Translation, Rotation, Scale
46 //! . Symmetry with respect to a point, a line, a plane.
47 //! Complex transformations can be obtained by combining the
48 //! previous elementary transformations using the method
49 //! Multiply.
50 //! The transformations can be represented as follow :
51 //!
52 //! V1   V2   V3    T       XYZ        XYZ
53 //! | a11  a12  a13   a14 |   | x |      | x'|
54 //! | a21  a22  a23   a24 |   | y |      | y'|
55 //! | a31  a32  a33   a34 |   | z |   =  | z'|
56 //! |  0    0    0     1  |   | 1 |      | 1 |
57 //!
58 //! where {V1, V2, V3} defines the vectorial part of the
59 //! transformation and T defines the translation part of the
60 //! transformation.
61 //! This transformation never change the nature of the objects.
62 class gp_Trsf 
63 {
64 public:
65
66   DEFINE_STANDARD_ALLOC
67
68   
69   //! Returns the identity transformation.
70     gp_Trsf();
71   
72   //! Creates  a 3D transformation from the 2D transformation T.
73   //! The resulting transformation has a homogeneous
74   //! vectorial part, V3, and a translation part, T3, built from T:
75   //! a11    a12
76   //! 0             a13
77   //! V3 =    a21    a22    0       T3
78   //! =   a23
79   //! 0    0    1.
80   //! 0
81   //! It also has the same scale factor as T. This
82   //! guarantees (by projection) that the transformation
83   //! which would be performed by T in a plane (2D space)
84   //! is performed by the resulting transformation in the xOy
85   //! plane of the 3D space, (i.e. in the plane defined by the
86   //! origin (0., 0., 0.) and the vectors DX (1., 0., 0.), and DY
87   //! (0., 1., 0.)). The scale factor is applied to the entire space.
88   Standard_EXPORT gp_Trsf(const gp_Trsf2d& T);
89   
90
91   //! Makes the transformation into a symmetrical transformation.
92   //! P is the center of the symmetry.
93     void SetMirror (const gp_Pnt& P);
94   
95
96   //! Makes the transformation into a symmetrical transformation.
97   //! A1 is the center of the axial symmetry.
98   Standard_EXPORT void SetMirror (const gp_Ax1& A1);
99   
100
101   //! Makes the transformation into a symmetrical transformation.
102   //! A2 is the center of the planar symmetry
103   //! and defines the plane of symmetry by its origin, "X
104   //! Direction" and "Y Direction".
105   Standard_EXPORT void SetMirror (const gp_Ax2& A2);
106   
107
108   //! Changes the transformation into a rotation.
109   //! A1 is the rotation axis and Ang is the angular value of the
110   //! rotation in radians.
111   Standard_EXPORT void SetRotation (const gp_Ax1& A1, const Standard_Real Ang);
112   
113
114   //! Changes the transformation into a rotation defined by quaternion.
115   //! Note that rotation is performed around origin, i.e.
116   //! no translation is involved.
117   Standard_EXPORT void SetRotation (const gp_Quaternion& R);
118   
119
120   //! Changes the transformation into a scale.
121   //! P is the center of the scale and S is the scaling value.
122   //! Raises ConstructionError  If <S> is null.
123   Standard_EXPORT void SetScale (const gp_Pnt& P, const Standard_Real S);
124   
125
126   //! Modifies this transformation so that it transforms the
127   //! coordinate system defined by FromSystem1 into the
128   //! one defined by ToSystem2. After this modification, this
129   //! transformation transforms:
130   //! -   the origin of FromSystem1 into the origin of ToSystem2,
131   //! -   the "X Direction" of FromSystem1 into the "X
132   //! Direction" of ToSystem2,
133   //! -   the "Y Direction" of FromSystem1 into the "Y
134   //! Direction" of ToSystem2, and
135   //! -   the "main Direction" of FromSystem1 into the "main
136   //! Direction" of ToSystem2.
137   //! Warning
138   //! When you know the coordinates of a point in one
139   //! coordinate system and you want to express these
140   //! coordinates in another one, do not use the
141   //! transformation resulting from this function. Use the
142   //! transformation that results from SetTransformation instead.
143   //! SetDisplacement and SetTransformation create
144   //! related transformations: the vectorial part of one is the
145   //! inverse of the vectorial part of the other.
146   Standard_EXPORT void SetDisplacement (const gp_Ax3& FromSystem1, const gp_Ax3& ToSystem2);
147   
148   //! Modifies this transformation so that it transforms the
149   //! coordinates of any point, (x, y, z), relative to a source
150   //! coordinate system into the coordinates (x', y', z') which
151   //! are relative to a target coordinate system, but which
152   //! represent the same point
153   //! The transformation is from the coordinate
154   //! system "FromSystem1" to the coordinate system "ToSystem2".
155   //! Example :
156   //! In a C++ implementation :
157   //! Real x1, y1, z1;  // are the coordinates of a point in the
158   //! // local system FromSystem1
159   //! Real x2, y2, z2;  // are the coordinates of a point in the
160   //! // local system ToSystem2
161   //! gp_Pnt P1 (x1, y1, z1)
162   //! Trsf T;
163   //! T.SetTransformation (FromSystem1, ToSystem2);
164   //! gp_Pnt P2 = P1.Transformed (T);
165   //! P2.Coord (x2, y2, z2);
166   Standard_EXPORT void SetTransformation (const gp_Ax3& FromSystem1, const gp_Ax3& ToSystem2);
167   
168   //! Modifies this transformation so that it transforms the
169   //! coordinates of any point, (x, y, z), relative to a source
170   //! coordinate system into the coordinates (x', y', z') which
171   //! are relative to a target coordinate system, but which
172   //! represent the same point
173   //! The transformation is from the default coordinate system
174   //! {P(0.,0.,0.), VX (1.,0.,0.), VY (0.,1.,0.), VZ (0., 0. ,1.) }
175   //! to the local coordinate system defined with the Ax3 ToSystem.
176   //! Use in the same way  as the previous method. FromSystem1 is
177   //! defaulted to the absolute coordinate system.
178   Standard_EXPORT void SetTransformation (const gp_Ax3& ToSystem);
179   
180
181   //! Sets transformation by directly specified rotation and translation.
182   Standard_EXPORT void SetTransformation (const gp_Quaternion& R, const gp_Vec& T);
183   
184
185   //! Changes the transformation into a translation.
186   //! V is the vector of the translation.
187     void SetTranslation (const gp_Vec& V);
188   
189
190   //! Makes the transformation into a translation where the translation vector
191   //! is the vector (P1, P2) defined from point P1 to point P2.
192     void SetTranslation (const gp_Pnt& P1, const gp_Pnt& P2);
193   
194   //! Replaces the translation vector with the vector V.
195   Standard_EXPORT void SetTranslationPart (const gp_Vec& V);
196   
197   //! Modifies the scale factor.
198   //! Raises ConstructionError  If S is null.
199   Standard_EXPORT void SetScaleFactor (const Standard_Real S);
200   
201   void SetForm (const gp_TrsfForm P);
202   
203   //! Sets the coefficients  of the transformation.  The
204   //! transformation  of the  point  x,y,z is  the point
205   //! x',y',z' with :
206   //!
207   //! x' = a11 x + a12 y + a13 z + a14
208   //! y' = a21 x + a22 y + a23 z + a24
209   //! z' = a31 x + a32 y + a33 z + a34
210   //!
211   //! The method Value(i,j) will return aij.
212   //! Raises ConstructionError if the determinant of  the aij is null.
213   //! The matrix is orthogonalized before future using.
214   Standard_EXPORT void SetValues (const Standard_Real a11, const Standard_Real a12, const Standard_Real a13, const Standard_Real a14, const Standard_Real a21, const Standard_Real a22, const Standard_Real a23, const Standard_Real a24, const Standard_Real a31, const Standard_Real a32, const Standard_Real a33, const Standard_Real a34);
215   
216   //! Returns true if the determinant of the vectorial part of
217   //! this transformation is negative.
218     Standard_Boolean IsNegative() const;
219   
220
221   //! Returns the nature of the transformation. It can be: an
222   //! identity transformation, a rotation, a translation, a mirror
223   //! transformation (relative to a point, an axis or a plane), a
224   //! scaling transformation, or a compound transformation.
225     gp_TrsfForm Form() const;
226   
227   //! Returns the scale factor.
228     Standard_Real ScaleFactor() const;
229   
230
231   //! Returns the translation part of the transformation's matrix
232     const gp_XYZ& TranslationPart() const;
233   
234
235   //! Returns the boolean True if there is non-zero rotation.
236   //! In the presence of rotation, the output parameters store the axis
237   //! and the angle of rotation. The method always returns positive
238   //! value "theAngle", i.e., 0. < theAngle <= PI.
239   //! Note that this rotation is defined only by the vectorial part of
240   //! the transformation; generally you would need to check also the
241   //! translational part to obtain the axis (gp_Ax1) of rotation.
242   Standard_EXPORT Standard_Boolean GetRotation (gp_XYZ& theAxis, Standard_Real& theAngle) const;
243   
244
245   //! Returns quaternion representing rotational part of the transformation.
246   Standard_EXPORT gp_Quaternion GetRotation() const;
247   
248
249   //! Returns the vectorial part of the transformation. It is
250   //! a 3*3 matrix which includes the scale factor.
251   Standard_EXPORT gp_Mat VectorialPart() const;
252   
253
254   //! Computes the homogeneous vectorial part of the transformation.
255   //! It is a 3*3 matrix which doesn't include the scale factor.
256   //! In other words, the vectorial part of this transformation is equal
257   //! to its homogeneous vectorial part, multiplied by the scale factor.
258   //! The coefficients of this matrix must be multiplied by the
259   //! scale factor to obtain the coefficients of the transformation.
260     const gp_Mat& HVectorialPart() const;
261   
262
263   //! Returns the coefficients of the transformation's matrix.
264   //! It is a 3 rows * 4 columns matrix.
265   //! This coefficient includes the scale factor.
266   //! Raises OutOfRanged if Row < 1 or Row > 3 or Col < 1 or Col > 4
267     Standard_Real Value (const Standard_Integer Row, const Standard_Integer Col) const;
268   
269   Standard_EXPORT void Invert();
270   
271
272   //! Computes the reverse transformation
273   //! Raises an exception if the matrix of the transformation
274   //! is not inversible, it means that the scale factor is lower
275   //! or equal to Resolution from package gp.
276   //! Computes the transformation composed with T and  <me>.
277   //! In a C++ implementation you can also write Tcomposed = <me> * T.
278   //! Example :
279   //! Trsf T1, T2, Tcomp; ...............
280   //! Tcomp = T2.Multiplied(T1);         // or   (Tcomp = T2 * T1)
281   //! Pnt P1(10.,3.,4.);
282   //! Pnt P2 = P1.Transformed(Tcomp);    //using Tcomp
283   //! Pnt P3 = P1.Transformed(T1);       //using T1 then T2
284   //! P3.Transform(T2);                  // P3 = P2 !!!
285     gp_Trsf Inverted() const;
286   
287     gp_Trsf Multiplied (const gp_Trsf& T) const;
288   gp_Trsf operator * (const gp_Trsf& T) const
289 {
290   return Multiplied(T);
291 }
292   
293
294   //! Computes the transformation composed with <me> and T.
295   //! <me> = <me> * T
296   Standard_EXPORT void Multiply (const gp_Trsf& T);
297 void operator *= (const gp_Trsf& T)
298 {
299   Multiply(T);
300 }
301   
302
303   //! Computes the transformation composed with <me> and T.
304   //! <me> = T * <me>
305   Standard_EXPORT void PreMultiply (const gp_Trsf& T);
306   
307   Standard_EXPORT void Power (const Standard_Integer N);
308   
309
310   //! Computes the following composition of transformations
311   //! <me> * <me> * .......* <me>, N time.
312   //! if N = 0 <me> = Identity
313   //! if N < 0 <me> = <me>.Inverse() *...........* <me>.Inverse().
314   //!
315   //! Raises if N < 0 and if the matrix of the transformation not
316   //! inversible.
317     gp_Trsf Powered (const Standard_Integer N) const;
318   
319     void Transforms (Standard_Real& X, Standard_Real& Y, Standard_Real& Z) const;
320   
321   //! Transformation of a triplet XYZ with a Trsf
322     void Transforms (gp_XYZ& Coord) const;
323
324   //! Convert transformation to 4x4 matrix.
325   template<class T>
326   void GetMat4 (NCollection_Mat4<T>& theMat) const
327   {
328     if (shape == gp_Identity)
329     {
330       theMat.InitIdentity();
331       return;
332     }
333
334     theMat.SetValue (0, 0, static_cast<T> (Value (1, 1)));
335     theMat.SetValue (0, 1, static_cast<T> (Value (1, 2)));
336     theMat.SetValue (0, 2, static_cast<T> (Value (1, 3)));
337     theMat.SetValue (0, 3, static_cast<T> (Value (1, 4)));
338     theMat.SetValue (1, 0, static_cast<T> (Value (2, 1)));
339     theMat.SetValue (1, 1, static_cast<T> (Value (2, 2)));
340     theMat.SetValue (1, 2, static_cast<T> (Value (2, 3)));
341     theMat.SetValue (1, 3, static_cast<T> (Value (2, 4)));
342     theMat.SetValue (2, 0, static_cast<T> (Value (3, 1)));
343     theMat.SetValue (2, 1, static_cast<T> (Value (3, 2)));
344     theMat.SetValue (2, 2, static_cast<T> (Value (3, 3)));
345     theMat.SetValue (2, 3, static_cast<T> (Value (3, 4)));
346     theMat.SetValue (3, 0, static_cast<T> (0));
347     theMat.SetValue (3, 1, static_cast<T> (0));
348     theMat.SetValue (3, 2, static_cast<T> (0));
349     theMat.SetValue (3, 3, static_cast<T> (1));
350   }
351
352 friend class gp_GTrsf;
353
354 protected:
355
356   //! Makes orthogonalization of "matrix"
357   Standard_EXPORT void Orthogonalize();
358
359 private:
360
361   Standard_Real scale;
362   gp_TrsfForm shape;
363   gp_Mat matrix;
364   gp_XYZ loc;
365
366 };
367
368 #include <gp_Trsf.lxx>
369
370 #endif // _gp_Trsf_HeaderFile