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2026-03-20 02:35:15 +08:00
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@@ -12,6 +12,8 @@ static float Angle(const Vector3& from, const Vector3& to)
**返回:** `float` - 两向量之间的夹角0-180度
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
@@ -21,3 +23,7 @@ Vector3 a(1.0f, 0.0f, 0.0f);
Vector3 b(0.0f, 1.0f, 0.0f);
float angle = Vector3::Angle(a, b); // 90.0f
```
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@@ -6,8 +6,12 @@ static Vector3 Back()
返回后方向向量 (0, 0, -1)。
**参数:**
**返回:** `Vector3` - 值为 (0, 0, -1) 的向量
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
@@ -15,3 +19,8 @@ static Vector3 Back()
```cpp
Vector3 back = Vector3::Back();
```
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- [`Forward`](forward.md) - 前向向量

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@@ -12,6 +12,8 @@ static Vector3 Cross(const Vector3& a, const Vector3& b)
**返回:** `Vector3` - 叉积结果,垂直于 a 和 b 的向量
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
@@ -21,3 +23,7 @@ Vector3 right(1.0f, 0.0f, 0.0f);
Vector3 up(0.0f, 1.0f, 0.0f);
Vector3 forward = Vector3::Cross(right, up); // (0, 0, 1)
```
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@@ -12,6 +12,8 @@ static float Dot(const Vector3& a, const Vector3& b)
**返回:** `float` - 点积结果 a.x * b.x + a.y * b.y + a.z * b.z
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
@@ -21,3 +23,7 @@ Vector3 a(1.0f, 0.0f, 0.0f);
Vector3 b(0.0f, 1.0f, 0.0f);
float dot = Vector3::Dot(a, b); // 0.0f
```
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@@ -6,8 +6,12 @@ static Vector3 Down()
返回下方向向量 (0, -1, 0)。
**参数:**
**返回:** `Vector3` - 值为 (0, -1, 0) 的向量
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
@@ -15,3 +19,8 @@ static Vector3 Down()
```cpp
Vector3 down = Vector3::Down();
```
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- [`Up`](up.md) - 上向量

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@@ -6,8 +6,12 @@ static Vector3 Forward()
返回前方向向量 (0, 0, 1)。
**参数:**
**返回:** `Vector3` - 值为 (0, 0, 1) 的向量
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
@@ -15,3 +19,9 @@ static Vector3 Forward()
```cpp
Vector3 forward = Vector3::Forward();
```
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@@ -6,8 +6,12 @@ static Vector3 Left()
返回左方向向量 (-1, 0, 0)。
**参数:**
**返回:** `Vector3` - 值为 (-1, 0, 0) 的向量
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
@@ -15,3 +19,8 @@ static Vector3 Left()
```cpp
Vector3 left = Vector3::Left();
```
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@@ -13,6 +13,8 @@ static Vector3 Lerp(const Vector3& a, const Vector3& b, float t)
**返回:** `Vector3` - 插值结果
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
@@ -22,3 +24,7 @@ Vector3 start(0.0f, 0.0f, 0.0f);
Vector3 end(10.0f, 10.0f, 10.0f);
Vector3 mid = Vector3::Lerp(start, end, 0.5f); // (5.0f, 5.0f, 5.0f)
```
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@@ -14,6 +14,8 @@ float Magnitude() const
**返回:** `float` - 向量长度 sqrt(x * x + y * y + z * z)
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
@@ -23,3 +25,8 @@ Vector3 v(1.0f, 2.0f, 2.0f);
float len = v.Magnitude(); // 3.0f
float len2 = Vector3::Magnitude(v); // 3.0f
```
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@@ -13,6 +13,8 @@ static Vector3 MoveTowards(const Vector3& current, const Vector3& target, float
**返回:** `Vector3` - 移动后的位置
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
@@ -22,3 +24,7 @@ Vector3 current(0.0f, 0.0f, 0.0f);
Vector3 target(10.0f, 0.0f, 0.0f);
Vector3 moved = Vector3::MoveTowards(current, target, 3.0f); // (3.0f, 0, 0)
```
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@@ -11,6 +11,8 @@ static Vector3 Normalize(const Vector3& v)
**返回:** `Vector3` - 归一化后的单位向量
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
@@ -18,3 +20,8 @@ static Vector3 Normalize(const Vector3& v)
```cpp
Vector3 dir = Vector3::Normalize(Vector3(3.0f, 4.0f, 0.0f)); // (0.6f, 0.8f, 0)
```
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@@ -8,6 +8,8 @@ Vector3 Normalized() const
**返回:** `Vector3` - 归一化后的向量副本
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
@@ -16,3 +18,8 @@ Vector3 Normalized() const
Vector3 v(3.0f, 4.0f, 0.0f);
Vector3 unit = v.Normalized(); // (0.6f, 0.8f, 0), v 保持不变
```
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@@ -4,10 +4,14 @@
static Vector3 One()
```
返回单位向量 (1, 1, 1)。
返回分量为 (1, 1, 1) 的向量
**参数:**
**返回:** `Vector3` - 值为 (1, 1, 1) 的向量
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
@@ -15,3 +19,7 @@ static Vector3 One()
```cpp
Vector3 unit = Vector3::One();
```
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@@ -0,0 +1,30 @@
# Vector3::operator+
```cpp
Vector3 operator+(const Vector3& other) const
```
向量加法,将两个向量的对应分量相加。
**参数:**
- `other` - 要加的向量
**返回:** `Vector3` - 相加结果
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
```cpp
Vector3 a(1.0f, 2.0f, 3.0f);
Vector3 b(4.0f, 5.0f, 6.0f);
Vector3 c = a + b; // (5.0f, 7.0f, 9.0f)
```
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@@ -0,0 +1,29 @@
# Vector3::operator+=
```cpp
Vector3& operator+=(const Vector3& other)
```
向量加法赋值,将 `other` 的分量加到当前向量。
**参数:**
- `other` - 要加的向量
**返回:** `Vector3&` - 引用到修改后的当前向量
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
```cpp
Vector3 v(1.0f, 2.0f, 3.0f);
v += Vector3(4.0f, 5.0f, 6.0f); // v = (5.0f, 7.0f, 9.0f)
```
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@@ -0,0 +1,40 @@
# Vector3::operator/
```cpp
Vector3 operator/(float scalar) const
Vector3 operator/(const Vector3& other) const
```
向量除法。支持向量与标量相除,以及向量分量对应相除。
**参数:**
- `scalar` - 标量值(用于第一个重载)
- `other` - 向量(用于第二个重载,分量相除)
**返回:** `Vector3` - 除法结果
**异常:** 第二个重载中,如果 `other` 的任一分量为零,结果为无穷大
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
```cpp
Vector3 v(6.0f, 8.0f, 10.0f);
// 标量除法
Vector3 scaled = v / 2.0f; // (3.0f, 4.0f, 5.0f)
// 分量相除
Vector3 a(6.0f, 8.0f, 10.0f);
Vector3 b(2.0f, 2.0f, 2.0f);
Vector3 componentwise = a / b; // (3.0f, 4.0f, 5.0f)
```
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@@ -0,0 +1,31 @@
# Vector3::operator/=
```cpp
Vector3& operator/=(float scalar)
```
向量标量除法赋值,将当前向量的每个分量除以标量值。
**参数:**
- `scalar` - 标量值(不能为零)
**返回:** `Vector3&` - 引用到修改后的当前向量
**异常:** 如果 `scalar` 为零,结果为无穷大
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
```cpp
Vector3 v(6.0f, 8.0f, 10.0f);
v /= 2.0f; // v = (3.0f, 4.0f, 5.0f)
```
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@@ -0,0 +1,32 @@
# Vector3::operator==
```cpp
bool operator==(const Vector3& other) const
```
判断两个向量是否相等。使用 EPSILON 进行浮点数比较。
**参数:**
- `other` - 要比较的向量
**返回:** `bool` - 如果两个向量相等返回 true否则返回 false
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
```cpp
Vector3 a(1.0f, 2.0f, 3.0f);
Vector3 b(1.0f, 2.0f, 3.0f);
Vector3 c(1.0f, 2.0f, 3.00001f);
bool equal1 = (a == b); // true
bool equal2 = (a == c); // true因为差异在 EPSILON 内)
```
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@@ -0,0 +1,35 @@
# Vector3::operator[]
```cpp
float operator[](int index) const
float& operator[](int index)
```
通过索引访问向量的分量。0 = x, 1 = y, 2 = z。
**参数:**
- `index` - 分量索引0、1 或 2
**返回:** `float``float&` - 对应分量的值const 版本返回值non-const 版本返回引用)
**异常:** 如果 index 超出范围(< 0 或 > 2行为未定义
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
```cpp
Vector3 v(1.0f, 2.0f, 3.0f);
float x = v[0]; // 1.0f
float y = v[1]; // 2.0f
float z = v[2]; // 3.0f
v[0] = 10.0f; // v = (10.0f, 2.0f, 3.0f)
```
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@@ -0,0 +1,39 @@
# Vector3::operator*
```cpp
Vector3 operator*(float scalar) const
Vector3 operator*(const Vector3& other) const
```
向量乘法。支持向量与标量相乘,以及向量分量对应相乘。
**参数:**
- `scalar` - 标量值(用于第一个重载)
- `other` - 向量(用于第二个重载,分量相乘)
**返回:** `Vector3` - 乘法结果
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
```cpp
Vector3 v(1.0f, 2.0f, 3.0f);
// 标量乘法
Vector3 scaled = v * 2.0f; // (2.0f, 4.0f, 6.0f)
// 分量相乘
Vector3 a(1.0f, 2.0f, 3.0f);
Vector3 b(2.0f, 3.0f, 4.0f);
Vector3 componentwise = a * b; // (2.0f, 6.0f, 12.0f)
```
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@@ -0,0 +1,29 @@
# Vector3::operator*=
```cpp
Vector3& operator*=(float scalar)
```
向量标量乘法赋值,将当前向量的每个分量乘以标量值。
**参数:**
- `scalar` - 标量值
**返回:** `Vector3&` - 引用到修改后的当前向量
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
```cpp
Vector3 v(1.0f, 2.0f, 3.0f);
v *= 2.0f; // v = (2.0f, 4.0f, 6.0f)
```
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@@ -0,0 +1,30 @@
# Vector3::operator!=
```cpp
bool operator!=(const Vector3& other) const
```
判断两个向量是否不相等。使用 EPSILON 进行浮点数比较。
**参数:**
- `other` - 要比较的向量
**返回:** `bool` - 如果两个向量不相等返回 true否则返回 false
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
```cpp
Vector3 a(1.0f, 2.0f, 3.0f);
Vector3 b(4.0f, 5.0f, 6.0f);
bool notEqual = (a != b); // true
```
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@@ -0,0 +1,30 @@
# Vector3::operator-
```cpp
Vector3 operator-(const Vector3& other) const
```
向量减法,将两个向量的对应分量相减。
**参数:**
- `other` - 要减的向量
**返回:** `Vector3` - 相减结果
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
```cpp
Vector3 a(5.0f, 7.0f, 9.0f);
Vector3 b(1.0f, 2.0f, 3.0f);
Vector3 c = a - b; // (4.0f, 5.0f, 6.0f)
```
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@@ -0,0 +1,29 @@
# Vector3::operator-=
```cpp
Vector3& operator-=(const Vector3& other)
```
向量减法赋值,从当前向量减去 `other` 的分量。
**参数:**
- `other` - 要减的向量
**返回:** `Vector3&` - 引用到修改后的当前向量
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
```cpp
Vector3 v(5.0f, 7.0f, 9.0f);
v -= Vector3(1.0f, 2.0f, 3.0f); // v = (4.0f, 5.0f, 6.0f)
```
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@@ -12,6 +12,8 @@ static Vector3 Project(const Vector3& vector, const Vector3& onNormal)
**返回:** `Vector3` - 投影结果。如果法线长度为 0返回零向量。
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
@@ -21,3 +23,8 @@ Vector3 v(1.0f, 1.0f, 0.0f);
Vector3 normal(1.0f, 0.0f, 0.0f);
Vector3 projected = Vector3::Project(v, normal); // (1, 0, 0)
```
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@@ -12,6 +12,8 @@ static Vector3 ProjectOnPlane(const Vector3& vector, const Vector3& planeNormal)
**返回:** `Vector3` - 平面上的投影向量
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
@@ -21,3 +23,8 @@ Vector3 v(1.0f, 1.0f, 1.0f);
Vector3 normal(0.0f, 1.0f, 0.0f); // XZ 平面
Vector3 projected = Vector3::ProjectOnPlane(v, normal); // (1, 0, 1)
```
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@@ -12,6 +12,8 @@ Vector3 operator*(const Quaternion& q, const Vector3& v)
**返回:** `Vector3` - 旋转后的向量
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
@@ -21,3 +23,7 @@ Quaternion rot = Quaternion::FromEulerAngles(0.0f, 90.0f * DEG_TO_RAD, 0.0f);
Vector3 forward = Vector3::Forward();
Vector3 rotated = rot * forward; // 绕 Y 轴旋转 90 度
```
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@@ -12,6 +12,8 @@ static Vector3 Reflect(const Vector3& inDirection, const Vector3& inNormal)
**返回:** `Vector3` - 反射方向
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
@@ -21,3 +23,7 @@ Vector3 incoming(1.0f, -1.0f, 0.0f);
Vector3 normal(0.0f, 1.0f, 0.0f);
Vector3 reflected = Vector3::Reflect(incoming, normal); // (1, 1, 0)
```
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@@ -6,8 +6,12 @@ static Vector3 Right()
返回右方向向量 (1, 0, 0)。
**参数:**
**返回:** `Vector3` - 值为 (1, 0, 0) 的向量
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
@@ -15,3 +19,8 @@ static Vector3 Right()
```cpp
Vector3 right = Vector3::Right();
```
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@@ -14,6 +14,8 @@ float SqrMagnitude() const
**返回:** `float` - 向量长度平方 x * x + y * y + z * z
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
@@ -23,3 +25,8 @@ Vector3 v(1.0f, 2.0f, 2.0f);
float sqlen = v.SqrMagnitude(); // 9.0f
float sqlen2 = Vector3::SqrMagnitude(v); // 9.0f
```
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@@ -6,8 +6,12 @@ static Vector3 Up()
返回上方向向量 (0, 1, 0)。
**参数:**
**返回:** `Vector3` - 值为 (0, 1, 0) 的向量
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
@@ -15,3 +19,8 @@ static Vector3 Up()
```cpp
Vector3 up = Vector3::Up();
```
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@@ -0,0 +1,39 @@
# Vector3::Vector3
```cpp
Vector3() = default;
constexpr Vector3(float x, float y, float z);
```
构造一个三维向量。
**参数:**
- `x` - X 分量,默认为 0.0f
- `y` - Y 分量,默认为 0.0f
- `z` - Z 分量,默认为 0.0f
**返回:**
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
```cpp
#include "XCEngine/Math/Vector3.h"
using namespace XCEngine::Math;
int main() {
Vector3 a;
Vector3 b(1.0f, 2.0f, 3.0f);
Vector3 c(4.5f, 5.5f, 6.5f);
return 0;
}
```
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@@ -1,69 +1,87 @@
# Vector3
3D 向量结构体,用于表示 3D 空间中的点、方向、颜色或法线。
**命名空间**: `XCEngine::Math`
**头文件:** `#include <XCEngine/Math/Vector3.h>`
**类型**: `struct`
**命名空间:** `XCEngine::Math`
**头文件**: `XCEngine/Math/Vector3.h`
## 结构体定义
**描述**: 三维向量,用于 3D 图形和游戏开发中的位置、方向和缩放计算
```cpp
struct Vector3 {
float x = 0.0f;
float y = 0.0f;
float z = 0.0f;
};
```
## 概述
## 静态工厂方法
Vector3 是 XCEngine 中用于表示三维向量的核心类型,支持常见的向量运算。它广泛用于 3D 图形编程中的位置、方向、速度、缩放等计算场景。
| 方法 | 返回值 | 描述 |
|------|--------|------|
| [Zero()](zero.md) | `Vector3` | 返回 (0, 0, 0) |
| [One()](one.md) | `Vector3` | 返回 (1, 1, 1) |
| [Forward()](forward.md) | `Vector3` | 返回 (0, 0, 1)前方向Z+ |
| [Back()](back.md) | `Vector3` | 返回 (0, 0, -1),后方向 |
| [Up()](up.md) | `Vector3` | 返回 (0, 1, 0),上方向 |
| [Down()](down.md) | `Vector3` | 返回 (0, -1, 0),下方向 |
| [Right()](right.md) | `Vector3` | 返回 (1, 0, 0),右方向 |
| [Left()](left.md) | `Vector3` | 返回 (-1, 0, 0),左方向 |
## 结构体成员
## 静态数学方法
| 成员 | 类型 | 描述 | 默认值 |
|------|------|------|--------|
| `x` | `float` | X 分量 | `0.0f` |
| `y` | `float` | Y 分量 | `0.0f` |
| `z` | `float` | Z 分量 | `0.0f` |
| 方法 | 返回值 | 描述 |
|------|--------|------|
| [Dot(a, b)](dot.md) | `float` | 点积 |
| [Cross(a, b)](cross.md) | `Vector3` | 叉积(垂直于 a 和 b |
| [Normalize(v)](normalize.md) | `Vector3` | 归一化向量 |
| [Magnitude(v)](magnitude.md) | `float` | 向量长度 |
| [SqrMagnitude(v)](sqrmagnitude.md) | `float` | 长度平方 |
| [Lerp(a, b, t)](lerp.md) | `Vector3` | 线性插值 |
| [MoveTowards(current, target, maxDistance)](movetowards.md) | `Vector3` | 朝目标移动 |
| [Project(vector, onNormal)](project.md) | `Vector3` | 投影到法线上 |
| [ProjectOnPlane(vector, planeNormal)](projectonplane.md) | `Vector3` | 投影到平面上 |
| [Angle(from, to)](angle.md) | `float` | 两向量夹角(度) |
| [Reflect(inDirection, inNormal)](reflect.md) | `Vector3` | 反射 |
## 公共方法
## 实例方法
| 方法 | 返回值 | 描述 |
|------|--------|------|
| [Magnitude()](magnitude.md) | `float` | 获取向量长度 |
| [SqrMagnitude()](sqrmagnitude.md) | `float` | 获取长度平方 |
| [Normalized()](normalized.md) | `Vector3` | 获取归一化副本 |
| 方法 | 描述 |
|------|------|
| [`Zero`](zero.md) | 返回零向量 (0, 0, 0) |
| [`One`](one.md) | 返回单位向量 (1, 1, 1) |
| [`Forward`](forward.md) | 返回前向向量 (0, 0, 1) |
| [`Back`](back.md) | 返回后向向量 (0, 0, -1) |
| [`Up`](up.md) | 返回上向量 (0, 1, 0) |
| [`Down`](down.md) | 返回下向量 (0, -1, 0) |
| [`Right`](right.md) | 返回右向量 (1, 0, 0) |
| [`Left`](left.md) | 返回左向量 (-1, 0, 0) |
| [`Dot`](dot.md) | 计算点积 |
| [`Cross`](cross.md) | 计算叉积 |
| [`Normalize`](normalize.md) | 返回归一化向量 |
| [`Magnitude`](magnitude.md) | 计算向量长度 |
| [`SqrMagnitude`](sqrmagnitude.md) | 计算向量长度的平方 |
| [`Lerp`](lerp.md) | 线性插值 |
| [`MoveTowards`](movetowards.md) | 移向目标点 |
| [`Project`](project.md) | 投影到法向量上 |
| [`ProjectOnPlane`](projectonplane.md) | 投影到平面上 |
| [`Angle`](angle.md) | 计算两个向量之间的夹角 |
| [`Reflect`](reflect.md) | 反射向量 |
| [`Normalized`](normalized.md) | 返回归一化副本(实例方法) |
## 运算符
- 算术: `+`, `-`, `*` (scalar/memberwise), `/` (scalar/memberwise)
- 复合赋值: `+=`, `-=`, `*=`, `/=`
- 下标: `operator[]` (0=x, 1=y, 2=z)
- 比较: `==`, `!=`
| 运算符 | 描述 |
|--------|------|
| [`+`](operator_add.md), [`-`](operator_sub.md) | 向量加减 |
| [`*`](operator_mul.md), [`/`](operator_div.md) | 向量与标量或分量相乘/相除 |
| [`*=`](operator_mul_assign.md), [`/=`](operator_div_assign.md) | 复合赋值运算符 |
| [`[]`](./operator_index.md) | 下标访问 x, y, z 分量 |
| [`==`](operator_eq.md), [`!=`](operator_neq.md) | 相等性比较 |
| [`* (Quaternion)`](quaternion-multiply.md) | 用四元数旋转向量 |
## 与 Quaternion 的乘法
## 使用示例
[Vector3 * Quaternion](quaternion-multiply.md) - 用四元数旋转向量
```cpp
#include "XCEngine/Math/Vector3.h"
#include <iostream>
using namespace XCEngine::Math;
int main() {
Vector3 position(1.0f, 2.0f, 3.0f);
Vector3 direction = Vector3::Forward();
float dot = Vector3::Dot(position, direction);
Vector3 cross = Vector3::Cross(position, direction);
Vector3 normalized = position.Normalized();
std::cout << "Position: (" << position.x << ", " << position.y << ", " << position.z << ")\n";
std::cout << "Dot product: " << dot << "\n";
std::cout << "Normalized: (" << normalized.x << ", " << normalized.y << ", " << normalized.z << ")\n";
return 0;
}
```
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@@ -6,8 +6,12 @@ static Vector3 Zero()
返回零向量 (0, 0, 0)。
**参数:**
**返回:** `Vector3` - 值为 (0, 0, 0) 的向量
**线程安全:**
**复杂度:** O(1)
**示例:**
@@ -15,3 +19,7 @@ static Vector3 Zero()
```cpp
Vector3 origin = Vector3::Zero();
```
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