#ifndef glUnitH
#define glUnitH


#include <windows.h>
#include <gl/gl.h>
#include <gl/glu.h>

#define _USE_MATH_DEFINES		// разрешить константы, объявленные math.h, в частности значение M_PI
#include <math.h>

// подключить к проекту lib-файлы (то же самое можно было сделать через свойства проекта)
#pragma comment (lib, "opengl32.lib") 
#pragma comment (lib, "glu32.lib") 


// запретить некоторые раздрожающие предупреждения
#pragma warning( disable: 4996 )
#pragma warning( disable: 4244 )
#pragma warning( disable: 4312 )
#pragma warning( disable: 4311 )



// 3D-вектор или 3D-точка
typedef struct { float x,y,z; } VECTOR;

// текстурная координата
typedef struct { float u,v; } TEXCOORD;

// цвет для 3D-графики
typedef struct { float r,g,b,a; } COLOR3D;


// Матрица пребразования 4x4.
// Одна и та же память для хранения матрицы рассматривается либо как массив 4x4 (m[4][4]),
// либо как 4 вектора rows.rowX, rows.rowY, rows.rowZ, rows.position
// Пример работы с матрицей:
//   MATRIX A;
//   A.m[3][0] = 10.0f;   A.m[3][1] = 20.0;   // обращение как в матрице 4x4 ([строка][столбец])
//   A.rows.position.x = 10.0; A.rows.position.y = 20.0; // обращение к той же памяти как к векторам

typedef union
{
        float m[4][4];	// как массив 4x4

		// как 4 вектора
        struct
        {
                VECTOR rowX; float zero0;		
                VECTOR rowY; float zero1;
                VECTOR rowZ; float zero2;
                VECTOR position; float one;
        } rows;
} MATRIX;





// предварительное объявление классов для последующей ссылки на эти классы
class CTextureManager;
class CMesh;
class CObject3D;
class CScene;

// класс текстура
class CTexture
{
public:
	CTextureManager *manager;	// ссылка на менеджер текстур
	CTexture *next, *prev;		// следующая и предыдущая текстура в списке
	GLuint handle;				// дескриптор текстуры в памяти видеокарты

	char    *name;				// название текстуры (имя файла)

	CTexture(CTextureManager *texManager);	// контструктор, texManager - менеджер текстур
	~CTexture();							// декструктор
	void Bind();							// сделать текстуру текущей
	void SetName(const char *Name);			// установить новое название текстуры
	bool Load(const char *fullFileName);	// загрузить из указанного файла
};

// класс менеджер текстур. Позволяет загружать текстуры без повторной загрузки одного и того же файла
class CTextureManager
{
public:
	CTexture *textures;	// указатель на текстуры
	char *path;			// путь к папке, где лежат текстуры

	CTextureManager();	// конструктор
	~CTextureManager();	// декстутор
	void Clear();		// удаляет все текстуры
	void SetPath(const char *Path);	// установка папки, где лежат текстуры

	// получить указатель на текстуру с именем texName. Если такой текстуры нет, то загружает ее из файла.
	// возращает NULL, если файла текстуры в папке не существует или изображение из него не загружается
	CTexture *Get(const char *texName);	
};

// класс материал
class CMaterial
{
public:
	COLOR3D ambientColor;	// цвет в тени
	COLOR3D diffuseColor;	// основной цвет
	COLOR3D specularColor;	// цвет блика
	COLOR3D emmisionColor;	// цвет самосвечения

	float glossiness;		// параметр блеска
	bool twoSided;			// материал двухсторонний

	CTexture *texture;		// текстура (diffuseColor), если она есть у материала
	MATRIX matrix;			// матрица преобразования текстуры

	CMaterial();			// конструктор
	void Bind();			// сделать материал текущим
};

extern CMaterial defMaterial;	// материал по умолчанию

// класс Индекс-буфер
class CIndexBuffer
{
public:
	CIndexBuffer *next;		// следующий индекс-буфер текущего геометрического объекта (mesh)

	int count;				// кол-во индексов
	int *indices;			// указатель на массив индексов
	CMaterial *material;	// указатель на материал, если есть

	GLuint		handle;		// дескриптор идекс-буфера, если он загружен в вилеркарту, или 0

	CIndexBuffer(CMesh *mesh);	// конструтор. mesh - геометрический объект, которому принадлежит. Вставляется в mesh автоматически
	~CIndexBuffer();			// деструктор. Удаляет материал (но не текстуру). Не удаляет из mesh!
	void SetCount(int n);		// устанавливает размер массива индексов, размещая память под него
	void UploadToGPU();			// загрузка данного индекс-буфера в память видеокарты с очисткой памяти на cpu
	void Render(CMesh *mesh);	// рендер данного индекс-буфера. Вертекс-буфер должен быть уже установлен.
};

// класс геометрический объект (mesh)
class CMesh
{
public:
	CIndexBuffer *indexBuffers;		// индекс-буферы, организованные в виде однонаправленной очереди

	int vCount;						// количество вершин в вертекс-буфере
	VECTOR *vertices;				// указатель на вертексы и на весь большой вертекс-буфер
	VECTOR *normals;				// указатель на нормали (указатель на часть вертекст-буфера)
	TEXCOORD *texCoords;			// указатель на текстурные координаты (указатель на часть вертекс-буфера)

	bool hasNormals, hasTexCoord;	// если ли нормали и текстурные координаты
	COLOR3D wireColor;				// цвет объекта (если нет материала)
	bool ccw;						// порядок обхода вершин (по часовой или против часовой стрелки)

	GLuint		handle;				// дескриптор вертекс-буфера, если он загружен в видеокарту, или 0

	CMesh();	 // конструктор
	~CMesh();	 // декструктор. Удаляет данный класс и вложенные индекс-буферы

	// устанавливает количество вершин (n) в вертекс-буфере и размещает память под вертекс-буфер.
	// isNormals и isTexCoord соответственно если ли нормали и текстурные координаты.
	// Повторный вызов данной функции сохраняет старое содержимое буфера
	void SetVCount(int n, bool isNormals, bool isTexCoord);

	void UploadToGPU(); // загрузка на видеокарту вертекс-буфера и индекс-буферов данной mesh
	
	void Render();	// отрисовка данной mesh. Текущая матрица преобразования должна быть уже установлена
};


// класс источник света
class CLight
{
public:
    CObject3D *object;	// указатель на объект, в который вложен данный источник света
    bool onOff;			// включен (true) или выключен (false)
    COLOR3D color;		// цвет
    float maxDistance;	// максимальное расстояние, на которое светит свет, или -1, если светит до бесконечности
    float hotspot;		// угол в радианах конуса горячего пятна света, или -1, если свет типа Omni
    float falloff;		// угол в радианах конуса линейного спада до 0 конуса света

    CLight(CObject3D *obj);	// конструктор. obj - объект в который вложен источник света

	// Рендер данного источника света. n - номер источника света OpenGL (от 0 до 7).
	// Матрица преобразования должна быть уже установлена
    void Render(int n);
};

// класс камера
class CCamera
{
public:
	CObject3D*  object;		// объект, в который вложена камера
	float		fov;		// угол обзора камеры по X

	// конструктор. obj - объект, в который вложена камера. Если у сцены нет активной камеры, то данная камера становится активной
	CCamera(CObject3D *obj);	

	// декстуктор. Удаляет камеру со сцены, если данная камера является активной
	~CCamera();					
};

// класс 3D-объект. По сути система координат и носитель вложенных объектов (геометрии, источников света и камер).
class CObject3D
{
public:
	// указатели на следующий, предыдущий, дочерний и родительские объекты иерархии (readonly)
	CObject3D *next,*prev,*child,*parent;

	char		*name;	// название объекта, данное в 3D Studio MAX

	// идентификатор объекта. Это не реальный указатель, а номер.
	// Удобно хранить и использовать в виде указателя на объект.
	CObject3D	*id;	

	MATRIX		matrix;			// локальная матрица преобразования (преобразование в родительский объект)
	MATRIX		worldMatrix;	// мировая матрица преобразования (преобразование в мировую систему координат)
	CMesh		*mesh;			// геометрический объект (mesh) или NULL
	CLight		*light;			// источник света или NULL
	CCamera		*camera;		// камера или NULL
	

	CObject3D();				// конструтор
	~CObject3D();				// декструктор. Уничтожает данный объект и всю его иерархию
	void UploadToGPU();			// загрузка в память видеокарту данного объекта и всей его иерархии
	void SetName(const char *Name);	// Установить название объекта

	// Устанить новый родительский объект, правильно вставляя его в иерархию объектов.
	// Объект сначала выходится из текущей иерархии вместе со своими дочерними объектами, а затем
	// вставляется в новую иерархию вместе с дочерними объектами. Если newParent=NULL то объект лишь
	// выводится из старой иерархии. Важно, что локальная матрица преобразования при этом не изменяется,
	// что приводит к скачку в мировой системе координат. Поэтому для иммитации захвата объекта и
	// присоединения его к другому родителю следует правильным образом изменить объекту локальную матрицу
	// преобразования, так, чтобы в попав в систему координат родителя объект сохранил те же координаты в
	// мировой системе координат.
	void SetParent(CObject3D *newParent);

	// Обновляет мировые матрицы преобразования worldMatrix текущего объекта и всей его дочерней иерархии.
	void UpdateTransform();

	// Рекурсивно пробегает по дочерней иерархии данного объекта и рендерит источники света
	// Указатель n указывает на переменную, которая должна быть перед вызовом равна 0.
	void RenderLights(int *n);

	// Рекурсивно пробегает по дочерней иерархии и рендерит геометрические объекты
	void Render();

	// находит объект по имени (Name) в дочерней иерархии данного объекта
	CObject3D *FindObject(const char *Name);

	// перемещает объекта на x, y, z вдоль осей текущего объекта
	void Translate(float x, float y, float z);

	// поворот объекта на (a) радиан вокруг оси X текущего объекта
	void RotateX(float a);

	// поворот объекта на (a) радиан вокруг оси Y текущего объекта
	void RotateY(float a);

	// поворот объекта на (a) радиан вокруг оси Z текущего объекта
	void RotateZ(float a);
};

// Функция быстрого умножения матриц:
//     res = M1 x M2. Важно, чтобы последний столбей всех матрицы был (0,0,0,1)
void MatrixMul(MATRIX &res, const MATRIX &M1, const MATRIX &M2);


// Класс трехмерная сцена
class CScene
{
public:
	HDC		dc;			// device context окна отображения трехмерной графики
	HGLRC	rc;			// render context трехмерной сцены

	int		width, height;		// длина и ширина поля для отображения графики

	COLOR3D	backgroundColor;	// цвет фона
	COLOR3D ambientLight;		// рассеяный свет

	CObject3D *objects;			// указатель на иерархию объектов
	CCamera *camera;			// указатель на текущую камеру сцены
	CTextureManager textureManager;	// менеджер текстур.

	CScene();					// конструктор
	~CScene();					// декструктор. Закрывает 3D-графику и удаляет все текстуры и объекты сцены
	bool Init3D(HDC DC, int w, int h);	// инициализирует 3D-графику. DC-device context устройства отображения, w,h - длина и ширина поля отображения
	void Resize(int w, int h);	// изменяет размер области для отображения 3D-графики (w,h - длина и ширина). Применяется при изменении размеров окна
	void Close3D();				// закрывает 3D-графику (не трогая ни объекты ни текстуры)
	void ClearScene();			// очищает все объекты сцены и текстуры (подготовка к загрузке новой сцены)

	// загружает геометрию в память видеокарты (если это поддерживается видеокартой). Ускоряет последующую отрисовку сложной сцены
	void UploadToGPU();
	
	void Clear();	// очистка текущего кадра цветом фона и очистка буфера глубины (Z-буфера)
	void Render();	// рендер кадра изображения
	void Swap();	// обмен видимой и активной страницы видеопамяти (см. технологию двойной буферизании)
};

extern CScene *scene;	// указатель на текущую сцену

#endif