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55e47ef43a
commit
35ec6ff5a4
|
@ -0,0 +1,624 @@
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||||||
|
/**
|
||||||
|
* The physical length library. Made for nanometer scale.
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|
* @file length.h
|
||||||
|
*/
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||||||
|
#ifndef UNITS_H_INCLUDED
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||||||
|
#define UNITS_H_INCLUDED 1
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||||||
|
|
||||||
|
#include <math.h>
|
||||||
|
/**********************************************/
|
||||||
|
/*! I'm a physical length */
|
||||||
|
/**********************************************/
|
||||||
|
|
||||||
|
class LENGTH
|
||||||
|
{
|
||||||
|
|
||||||
|
private:
|
||||||
|
enum
|
||||||
|
{
|
||||||
|
METER = 1000000000, /* The ONLY constant connecting length to the real world */
|
||||||
|
};
|
||||||
|
int m_Units;
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* The only constructor allowing direct input of numeric value
|
||||||
|
* in internal units. As this is not allowed in public, it's private.
|
||||||
|
* Length objects elsewhere are created indirectly
|
||||||
|
* @param unit Length in internal units.
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
LENGTH( int units )
|
||||||
|
{
|
||||||
|
m_Units = units;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
public:
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Equality comparison of physical lengths.
|
||||||
|
* @param y length to compare
|
||||||
|
* @return lengths are equal
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
bool operator == ( const LENGTH y ) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return m_Units == y.m_Units;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Non-equality comparison of physical lengths.
|
||||||
|
* @param y length to compare
|
||||||
|
* @return lengts are different
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
bool operator != ( const LENGTH y ) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return m_Units != y.m_Units;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Order comparison of physical lengths.
|
||||||
|
* @param y length to compare
|
||||||
|
* @return one less than another
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
bool operator < ( const LENGTH y ) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return m_Units < y.m_Units;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Order comparison of physical lengths.
|
||||||
|
* @param y length to compare
|
||||||
|
* @return one greater than another
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
bool operator > ( const LENGTH y ) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return m_Units > y.m_Units;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Order comparison of physical lengths.
|
||||||
|
* @param y length to compare
|
||||||
|
* @return one less or equal than another
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
bool operator <= ( const LENGTH y ) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return m_Units <= y.m_Units;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Order comparison of physical lengths.
|
||||||
|
* @param y length to compare
|
||||||
|
* @return one greater or equal than another
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
bool operator >= ( const LENGTH y ) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return m_Units >= y.m_Units;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Sum of two physical lengths. Only another length can be added.
|
||||||
|
* @param y length to add
|
||||||
|
* @return result of addition
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
const LENGTH operator + ( const LENGTH y ) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return LENGTH( m_Units + y.m_Units );
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Add a length inplace
|
||||||
|
* @param y length to add
|
||||||
|
* @return result of addition
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
LENGTH & operator += ( const LENGTH y )
|
||||||
|
{
|
||||||
|
m_Units += y.m_Units;
|
||||||
|
return *this;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Differece of two physical lengths. Only another length can be subtracted.
|
||||||
|
* @param y length to subtract
|
||||||
|
* @return result of subtraction
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
const LENGTH operator - ( const LENGTH y ) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return LENGTH( m_Units - y.m_Units );
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Subtract a length inplace
|
||||||
|
* @param y length to add
|
||||||
|
* @return result of addition
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
LENGTH & operator -= ( const LENGTH y )
|
||||||
|
{
|
||||||
|
m_Units -= y.m_Units;
|
||||||
|
return *this;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Negation of length.
|
||||||
|
* @return length negated
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
const LENGTH operator - ( void ) const {
|
||||||
|
return LENGTH( - m_Units );
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Scale length to rational number, given numerator and denominator.
|
||||||
|
* This is done without overflow or precision loss unlike dealing
|
||||||
|
* with * / and floating point.
|
||||||
|
* @param mul numerator, length is multiplied by this value
|
||||||
|
* @param div denominator. length is divided by this value
|
||||||
|
* @return scaled length
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
const LENGTH byRatio ( int mul, int div ) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return LENGTH( ( int )( ( long long ) m_Units * mul / div ) );
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Scale length to rational number inplace.
|
||||||
|
* @param mul numerator, length is multiplied by this value
|
||||||
|
* @param div denominator. length is divided by this value
|
||||||
|
* @return scaled length
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
LENGTH & setByRatio ( int mul, int div )
|
||||||
|
{
|
||||||
|
m_Units = ( int )( ( long long ) m_Units * mul / div );
|
||||||
|
return *this;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Multiplies length by integer number.
|
||||||
|
* @param y factor
|
||||||
|
* @return scaled length
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
const LENGTH operator * ( int y ) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return LENGTH( m_Units * y );
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Multiply a length inplace
|
||||||
|
* @param y factor
|
||||||
|
* @return scaled length
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
LENGTH & operator *= ( int y )
|
||||||
|
{
|
||||||
|
m_Units *= y;
|
||||||
|
return *this;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Multiplies length by floating point.
|
||||||
|
* @param y factor
|
||||||
|
* @return scaled length
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
const LENGTH operator * ( double y ) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return LENGTH( ( int )( m_Units * y ) );
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Multiply a length inplace
|
||||||
|
* @param y factor
|
||||||
|
* @return scaled length
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
LENGTH & operator *= ( double y )
|
||||||
|
{
|
||||||
|
m_Units *= y;
|
||||||
|
return *this;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Multiplies integer by length ( like abowe with args swapped ).
|
||||||
|
* @param x factor
|
||||||
|
* @param y length
|
||||||
|
* @return scaled length
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
const LENGTH friend operator * ( int x, const LENGTH y )
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return y * x;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Multiplies floating point by length ( like abowe with args swapped ).
|
||||||
|
* @param x factor
|
||||||
|
* @param y length
|
||||||
|
* @return scaled length
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
const LENGTH friend operator * ( double x, const LENGTH y )
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return y * x;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Divides length by integer number.
|
||||||
|
* @param y divider
|
||||||
|
* @return scaled length
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
const LENGTH operator / ( int y ) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return LENGTH( m_Units / y );
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Divide a length inplace
|
||||||
|
* @param y divider
|
||||||
|
* @return scaled length
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
LENGTH & operator /= ( int y )
|
||||||
|
{
|
||||||
|
m_Units /= y;
|
||||||
|
return *this;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Divides length by floating point.
|
||||||
|
* @param y divider
|
||||||
|
* @return scaled length
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
const LENGTH operator / ( double y ) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return LENGTH( ( long long )( m_Units / y ) );
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Divide a length inplace
|
||||||
|
* @param y divider
|
||||||
|
* @return scaled length
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
LENGTH & operator /= ( double y )
|
||||||
|
{
|
||||||
|
m_Units /= y;
|
||||||
|
return *this;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Gets ratio of two lengths.
|
||||||
|
* It is usable to get number of length units in length by
|
||||||
|
* division of length by length unit ( See length units below ).
|
||||||
|
* @param y base length
|
||||||
|
* @return scaled length
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
double operator / ( const LENGTH y ) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return ( double ) m_Units / y.m_Units;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Gets integer ( unlike operator / ) ratio of two lengths.
|
||||||
|
* It is usable to get number of length units in length by
|
||||||
|
* division of length by length unit ( See length units below ).
|
||||||
|
* @param y base length
|
||||||
|
* @return scaled length
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
int idiv( const LENGTH y ) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return ( int )( m_Units / y.m_Units );
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Zero.
|
||||||
|
* @return Zero length
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
static const LENGTH zero( void )
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return LENGTH( 0 );
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* The metre unit.
|
||||||
|
* @return One metre length
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
static const LENGTH metre( void )
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return LENGTH( METER );
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* The millimetre unit.
|
||||||
|
* @return One millimetre length
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
static const LENGTH millimetre( void )
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return LENGTH( METER/1000 );
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* The inch unit.
|
||||||
|
* @return One inch length
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
static const LENGTH inch( void )
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return LENGTH( METER/10000*254 ); // ensure it's done without precision loss
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* The mil unit.
|
||||||
|
* @return One mil length
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
static const LENGTH mil( void )
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return inch()/1000;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Hypotenuse of a triangle with two given katheti.
|
||||||
|
* @param y another kathetus
|
||||||
|
* @return hypothenuse
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
const LENGTH hypotenuse( LENGTH y ) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return LENGTH ( ( int ) sqrt (
|
||||||
|
( ( double ) m_Units * m_Units
|
||||||
|
+ ( double ) y.m_Units * y.m_Units ) ) );
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Another kathetus of a triangle with given hypothenuse and kathetus.
|
||||||
|
* @param y kathetus
|
||||||
|
* @return another kathetus
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
const LENGTH kathetus( LENGTH y ) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return LENGTH ( ( int ) sqrt (
|
||||||
|
( ( double ) m_Units * m_Units
|
||||||
|
- ( double ) y.m_Units * y.m_Units ) ) );
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
/**********************************************/
|
||||||
|
/*! I'm a point/vector in a physical 2D plane */
|
||||||
|
/**********************************************/
|
||||||
|
|
||||||
|
class LENGTH_XY {
|
||||||
|
private:
|
||||||
|
LENGTH m_X, m_Y;
|
||||||
|
|
||||||
|
public:
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* One given x and y coords of type LENGTH
|
||||||
|
* @param x coordinate
|
||||||
|
* @param y coordinate
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
LENGTH_XY( const LENGTH x, const LENGTH y ) : m_X( x ), m_Y( y )
|
||||||
|
{
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* A point ( or vector ) given x and y multiplies of some unit.
|
||||||
|
* Given just for a convenience, you can use ( x*unit, y*unit ) instead.
|
||||||
|
* @param x coordinate factor
|
||||||
|
* @param y coordinate factor
|
||||||
|
* @param unit the unit
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
LENGTH_XY( int x, int y, const LENGTH unit ) : m_X( unit * x ), m_Y( unit * y )
|
||||||
|
{
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* x coordinate
|
||||||
|
* @return x coordinate
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
const LENGTH x( void ) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return m_X;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* y coordinate
|
||||||
|
* @return y coordinate
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
const LENGTH y( void ) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return m_Y;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Absoulte value / length
|
||||||
|
* @return absolute value
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
const LENGTH abs( void ) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return m_X.hypotenuse(m_Y);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Equality comparison of vectors.
|
||||||
|
* @param y vectors to compare
|
||||||
|
* @return vectors are equal
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
bool operator == ( const LENGTH_XY y ) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return m_X == y.m_X && m_Y == y.m_Y;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Non-equality comparison of vectors.
|
||||||
|
* @param y vectors to compare
|
||||||
|
* @return vectors are different
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
bool operator != ( const LENGTH_XY y ) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return m_X != y.m_X || m_Y != y.m_Y;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Sum of two vectors ( or a point translated by vector )
|
||||||
|
* @param y vector to add
|
||||||
|
* @return result of addition
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
const LENGTH_XY operator + ( const LENGTH_XY y ) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return LENGTH_XY( m_X + y.m_X, m_Y + y.m_Y );
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Translate a vector inplace
|
||||||
|
* @param y vector to add
|
||||||
|
* @return result of addition
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
LENGTH_XY & operator += ( const LENGTH_XY y )
|
||||||
|
{
|
||||||
|
m_X += y.m_X;
|
||||||
|
m_Y += y.m_Y;
|
||||||
|
return *this;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Difference of two vectors ( or a point translated by vector in reverse direction ).
|
||||||
|
* @param y vector to subtract
|
||||||
|
* @return result of subtraction
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
const LENGTH_XY operator - ( const LENGTH_XY y ) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return LENGTH_XY( m_X - y.m_X, m_Y - y.m_Y );
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Translate a vector inplace in opposite direction
|
||||||
|
* @param y vector to subtract
|
||||||
|
* @return result of subtraction
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
LENGTH_XY & operator -= ( const LENGTH_XY y )
|
||||||
|
{
|
||||||
|
m_X -= y.m_X;
|
||||||
|
m_Y -= y.m_Y;
|
||||||
|
return *this;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Vector with reverse direction.
|
||||||
|
* @return reverse direction vector
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
const LENGTH_XY operator - ( void ) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return LENGTH_XY( - m_X, - m_Y );
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Scale vector to rational number, given numerator and denominator.
|
||||||
|
* This is done without overflow or precision loss unlike dealing
|
||||||
|
* with * / and floating point.
|
||||||
|
* @param mul numerator ( length is multiplied by this value )
|
||||||
|
* @param div denominator ( length is divided by this value )
|
||||||
|
* @return scaled vector
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
const LENGTH_XY byRatio ( int mul, int div )
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return LENGTH_XY( m_X.byRatio( mul, div ), m_Y.byRatio( mul, div ) );
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Scale vector to rational number, inplace (like operator *=).
|
||||||
|
* @param mul numerator ( length is multiplied by this value )
|
||||||
|
* @param div denominator ( length is divided by this value )
|
||||||
|
* @return scaled vector
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
LENGTH_XY & setByRatio ( int mul, int div )
|
||||||
|
{
|
||||||
|
m_X.setByRatio( mul, div );
|
||||||
|
m_Y.setByRatio( mul, div );
|
||||||
|
return *this;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Multiplies vector length by integer number.
|
||||||
|
* @param y factor
|
||||||
|
* @return scaled vector
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
const LENGTH_XY operator * ( int y ) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return LENGTH_XY( m_X * y, m_Y * y );
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Multiply a vector inplace
|
||||||
|
* @param y factor
|
||||||
|
* @return scaled vector
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
LENGTH_XY & operator *= ( int y )
|
||||||
|
{
|
||||||
|
m_X *= y;
|
||||||
|
m_Y *= y;
|
||||||
|
return *this;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Multiplies vector length by floating point number.
|
||||||
|
* @param y factor
|
||||||
|
* @return scaled length
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
const LENGTH_XY operator * ( double y ) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return LENGTH_XY( m_X * y, m_Y * y );
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Multiply a vector inplace
|
||||||
|
* @param y factor
|
||||||
|
* @return scaled vector
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
LENGTH_XY & operator *= ( double y )
|
||||||
|
{
|
||||||
|
m_X *= y;
|
||||||
|
m_Y *= y;
|
||||||
|
return *this;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Divides vector length by integer number.
|
||||||
|
* @param y divider
|
||||||
|
* @return scaled vector
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
const LENGTH_XY operator / ( int y ) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return LENGTH_XY( m_X / y, m_Y / y );
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Divide a vector inplace
|
||||||
|
* @param y divider
|
||||||
|
* @return scaled vector
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
LENGTH_XY & operator /= ( int y )
|
||||||
|
{
|
||||||
|
m_X /= y;
|
||||||
|
m_Y /= y;
|
||||||
|
return *this;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Divides vector length by floating point number.
|
||||||
|
* @param y divider
|
||||||
|
* @return scaled vector
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
const LENGTH_XY operator / ( double y ) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return LENGTH_XY( m_X / y, m_Y / y );
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Divide a vector inplace
|
||||||
|
* @param y divider
|
||||||
|
* @return scaled vector
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
LENGTH_XY & operator /= ( double y )
|
||||||
|
{
|
||||||
|
m_X /= y;
|
||||||
|
m_Y /= y;
|
||||||
|
return *this;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*!
|
||||||
|
* Rotates vector 90 degrees ( X axis towards Y )
|
||||||
|
* @return rotated
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
const LENGTH_XY rot90 ( void ) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return LENGTH_XY( m_Y, -m_X );
|
||||||
|
}
|
||||||
|
};
|
||||||
|
#endif
|
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