用C++写一个三维空间拖拽器

时间: 2023-12-27 19:42:46 浏览: 70
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xuanzhuan.rar_MFC立方体_三个立方体_旋钮

好的,我可以为您提供一个基本的三维空间拖拽器的C代码。请注意,此代码仅用于演示和教育目的,并未在实际应用中进行严格测试和验证。代码如下: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #define PI 3.1415926535 // 定义三维向量结构体 typedef struct { float x; float y; float z; } Vector3; // 定义四元数结构体 typedef struct { float w; Vector3 v; } Quaternion; // 将角度转换为弧度 float ToRadians(float degrees) { return degrees * PI / 180.0f; } // 计算向量的模长 float Vector3Magnitude(Vector3 v) { return sqrtf(v.x * v.x + v.y * v.y + v.z * v.z); } // 将向量归一化 Vector3 Vector3Normalize(Vector3 v) { float magnitude = Vector3Magnitude(v); if (magnitude > 0) { v.x /= magnitude; v.y /= magnitude; v.z /= magnitude; } return v; } // 计算向量点积 float Vector3Dot(Vector3 v1, Vector3 v2) { return v1.x * v2.x + v1.y * v2.y + v1.z * v2.z; } // 计算向量叉积 Vector3 Vector3Cross(Vector3 v1, Vector3 v2) { Vector3 v; v.x = v1.y * v2.z - v1.z * v2.y; v.y = v1.z * v2.x - v1.x * v2.z; v.z = v1.x * v2.y - v1.y * v2.x; return v; } // 计算四元数的模长 float QuaternionMagnitude(Quaternion q) { return sqrtf(q.w * q.w + q.v.x * q.v.x + q.v.y * q.v.y + q.v.z * q.v.z); } // 将四元数归一化 Quaternion QuaternionNormalize(Quaternion q) { float magnitude = QuaternionMagnitude(q); if (magnitude > 0) { q.w /= magnitude; q.v.x /= magnitude; q.v.y /= magnitude; q.v.z /= magnitude; } return q; } // 计算四元数共轭 Quaternion QuaternionConjugate(Quaternion q) { Quaternion result; result.w = q.w; result.v.x = -q.v.x; result.v.y = -q.v.y; result.v.z = -q.v.z; return result; } // 计算四元数乘法 Quaternion QuaternionMultiply(Quaternion q1, Quaternion q2) { Quaternion result; result.w = q1.w * q2.w - Vector3Dot(q1.v, q2.v); result.v = Vector3Add(Vector3Add(Vector3Cross(q1.v, q2.v), Vector3Multiply(q2.v, q1.w)), Vector3Multiply(q1.v, q2.w)); return result; } // 根据旋转轴和旋转角度计算四元数 Quaternion QuaternionFromAxisAngle(Vector3 axis, float angle) { Quaternion result; angle = ToRadians(angle); result.w = cosf(angle / 2.0f); result.v = Vector3Multiply(axis, sinf(angle / 2.0f)); return result; } // 根据欧拉角计算四元数 Quaternion QuaternionFromEulerAngles(float pitch, float yaw, float roll) { pitch = ToRadians(pitch); yaw = ToRadians(yaw); roll = ToRadians(roll); float cy = cosf(yaw / 2.0f); float sy = sinf(yaw / 2.0f); float cr = cosf(roll / 2.0f); float sr = sinf(roll / 2.0f); float cp = cosf(pitch / 2.0f); float sp = sinf(pitch / 2.0f); Quaternion result; result.w = cy * cr * cp + sy * sr * sp; result.v.x = cy * sr * cp - sy * cr * sp; result.v.y = cy * cr * sp + sy * sr * cp; result.v.z = sy * cr * cp - cy * sr * sp; return result; } // 根据四元数计算旋转矩阵 void Matrix4FromQuaternion(float* matrix, Quaternion q) { matrix[0] = 1 - 2 * q.v.y * q.v.y - 2 * q.v.z * q.v.z; matrix[1] = 2 * q.v.x * q.v.y - 2 * q.w * q.v.z; matrix[2] = 2 * q.v.x * q.v.z + 2 * q.w * q.v.y; matrix[3] = 0; matrix[4] = 2 * q.v.x * q.v.y + 2 * q.w * q.v.z; matrix[5] = 1 - 2 * q.v.x * q.v.x - 2 * q.v.z * q.v.z; matrix[6] = 2 * q.v.y * q.v.z - 2 * q.w * q.v.x; matrix[7] = 0; matrix[8] = 2 * q.v.x * q.v.z - 2 * q.w * q.v.y; matrix[9] = 2 * q.v.y * q.v.z + 2 * q.w * q.v.x; matrix[10] = 1 - 2 * q.v.x * q.v.x - 2 * q.v.y * q.v.y; matrix[11] = 0; matrix[12] = 0; matrix[13] = 0; matrix[14] = 0; matrix[15] = 1; } // 根据旋转矩阵计算四元数 Quaternion QuaternionFromMatrix4(float* matrix) { float trace = matrix[0] + matrix[5] + matrix[10]; float w, x, y, z; if (trace > 0) { float s = 0.5f / sqrtf(trace + 1.0f); w = 0.25f / s; x = (matrix[9] - matrix[6]) * s; y = (matrix[2] - matrix[8]) * s; z = (matrix[4] - matrix[1]) * s; } else { if (matrix[0] > matrix[5] && matrix[0] > matrix[10]) { float s = 2.0f * sqrtf(1.0f + matrix[0] - matrix[5] - matrix[10]); w = (matrix[9] - matrix[6]) / s; x = 0.25f * s; y = (matrix[1] + matrix[4]) / s; z = (matrix[2] + matrix[8]) / s; } else if (matrix[5] > matrix[10]) { float s = 2.0f * sqrtf(1.0f + matrix[5] - matrix[0] - matrix[10]); w = (matrix[2] - matrix[8]) / s; x = (matrix[1] + matrix[4]) / s; y = 0.25f * s; z = (matrix[6] + matrix[9]) / s; } else { float s = 2.0f * sqrtf(1.0f + matrix[10] - matrix[0] - matrix[5]); w = (matrix[4] - matrix[1]) / s; x = (matrix[2] + matrix[8]) / s; y = (matrix[6] + matrix[9]) / s; z = 0.25f * s; } } Quaternion result; result.w = w; result.v.x = x; result.v.y = y; result.v.z = z; return result; } // 根据鼠标事件计算旋转四元数 Quaternion CalculateRotationQuaternion(int x, int y, int lastX, int lastY, int width, int height) { float dx = (float)(x - lastX) / (float)width; float dy = (float)(y - lastY) / (float)height; float angle = sqrtf(dx * dx + dy * dy) * 180.0f; Vector3 axis = Vector3Normalize(Vector3Cross(Vector3Normalize(Vector3Make(dx, dy, 0)), Vector3Make(0, 0, 1))); return QuaternionMultiply(QuaternionFromAxisAngle(axis, angle), g_rotation); } // 根据鼠标事件计算平移向量 Vector3 CalculateTranslationVector(int x, int y, int lastX, int lastY, int width, int height) { float dx = (float)(x - lastX) / (float)width; float dy = (float)(y - lastY) / (float)height; float distance = sqrtf(dx * dx + dy * dy) * 10.0f; Vector3 direction = Vector3Normalize(Vector3Make(dx, dy, 0)); return Vector3Add(g_translation, Vector3Multiply(direction, distance)); } // 主循环 void MainLoop() { while (1) { // 处理鼠标事件 // ... // 计算旋转四元数 Quaternion rotation = CalculateRotationQuaternion(x, y, lastX, lastY, width, height); // 计算平移向量 Vector3 translation = CalculateTranslationVector(x, y, lastX, lastY, width, height); // 更新旋转和平移状态 g_rotation = QuaternionMultiply(rotation, g_rotation); g_translation = translation; // 计算模型视图矩阵 float modelViewMatrix[16]; Matrix4FromQuaternion(modelViewMatrix, QuaternionConjugate(g_rotation)); modelViewMatrix[12] = -g_translation.x; modelViewMatrix[13] = -g_translation.y; modelViewMatrix[14] = -g_translation.z; // 渲染场景 // ... } } int main() { // 初始化旋转和平移状态 g_rotation = QuaternionFromEulerAngles(0, 0, 0); g_translation = Vector3Make(0, 0, 0); // 进入主循环 MainLoop(); return 0; } ``` 这个代码实现了一个简单的三维空间拖拽器,可以通过鼠标事件来控制模型的旋转和平移。请注意,这个代码只是一个示例,实际应用中可能需要做更多的优化和改进,以满足特定的需求。
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