在C中使用GLSL语法++

我编写了自定义矢量类，如vec2、vec3等，它们模仿GLSL类型，大致如下所示：

struct vec3
{
    inline vec3(float x, float y, float z)
      : x(x), y(y), z(z) {}
    union { float x, r, s; };
    union { float y, g, t; };
    union { float z, b, p; };
};

矢量运算是这样实现的：

inline vec3 operator +(vec3 a, vec3 b)
{
    return vec3(a.x + b.x, a.y + b.y, a.z + b.z);
}

这使我能够使用类似GLSL的语法创建向量并访问它们的组件，并对它们执行操作，就好像它们是数字类型一样。并集允许我将第一个坐标无差别地称为x或r，就像GLSL中的情况一样。例如：

vec3 point = vec3(1.f, 2.f, 3.f);
vec3 other = point + point;
point.x = other.b;

喝水的问题

但GLSL也允许快速访问，即使组件之间有孔。例如，p.yx的行为类似于vec2，p的x和y被交换。当没有组件重复时，它也是一个左值。一些例子：

other = point.xyy; /* Note: xyy, not xyz */
other.xz = point.xz;
point.xy = other.xx + vec2(1.0f, 2.0f);

现在，这可以使用标准的getter和setter（如vec2 xy()和void xy(vec2 val)）来完成。这就是GLM库的作用。

透明getter和setter

然而，我设计了这个模式，让我可以在C++中做完全相同的事情。由于所有东西都是POD结构，我可以添加更多的联合：

template<int I, int J> struct MagicVec2
{
    friend struct vec2;
    inline vec2 operator =(vec2 that);
private:
    float ptr[1 + (I > J ? I : J)];
};
template<int I, int J>
inline vec2 MagicVec2<I, J>::operator =(vec2 that)
{
    ptr[I] = that.x; ptr[J] = that.y;
    return *this;
}

和例如vec3类变为（我稍微简化了一些，例如没有什么能阻止xx在这里用作左值）：

struct vec3
{
    inline vec3(float x, float y, float z)
      : x(x), y(y), z(z) {}
    template<int I, int J, int K>
    inline vec3(MagicVec3<I, J, K> const &v)
      : x(v.ptr[I]), y(v.ptr[J]), z(v.ptr[K]) {}
    union
    {
        struct { float x, y, z; };
        struct { float r, g, b; };
        struct { float s, t, p; };
        MagicVec2<0,0> xx, rr, ss;
        MagicVec2<0,1> xy, rg, st;
        MagicVec2<0,2> xz, rb, sp;
        MagicVec2<1,0> yx, gr, ts;
        MagicVec2<1,1> yy, gg, tt;
        MagicVec2<1,2> yz, gb, tp;
        MagicVec2<2,0> zx, br, ps;
        MagicVec2<2,1> zy, bg, pt;
        MagicVec2<2,2> zz, bb, pp;
        /* Also MagicVec3 and MagicVec4, of course */
    };
};

基本上：我使用并集将向量的浮点分量与一个神奇对象混合，该对象实际上不是vec2，但可以隐式转换为vec2（因为有vec2构造函数允许它），并且可以被分配vec2（因为它的赋值运算符重载）。

我对结果很满意。上面的GLSL代码有效，我相信我得到了不错的类型安全性。我可以在C++代码中#include一个GLSL着色器。

限制

当然也有局限性。我知道以下几种：

• CCD_ 19将是CCD_ 20而不是预期的CCD_。这是故意的，我不知道这是否会有问题
• &foo.xz不能用作vec2*。这应该没问题，因为我只按值传递这些对象

所以我的问题是：我可能忽略了什么，这会让我的生活在这种模式下变得困难此外，我在其他地方还没有发现这种模式，所以如果有人知道它的名字，我很感兴趣。

注意：我希望使用C++98，但我确实依赖于允许通过并集进行类型双关的编译器。我不想要C++11的原因是我的几个目标平台上缺乏编译器支持；不过，我感兴趣的所有编译器都支持类型punning。