fixmath.h

#pragma once

#include <stdint>


// standard, even type (16.16) with range [-32768, 32768)
typedef struct {
    uint32_t raw;
} fix_t;

// unit type (1.31) with range [-1, 1)
typedef struct {
    uint32_t raw;
} fix_unit_t;

// fix_t functions
static inline fix_t fix_eadd(fix_t x, fix_t y) {
    return (fix_t) { .raw = x.raw + y.raw };
}

static inline fix_t fix_esub(fix_t x, fix_t y) {
    return (fix_t) { .raw = x.raw - y.raw };
}

static inline fix_t fix_eneg(fix_t x) {
    return (fix_t) { .raw = -x.raw };
}

fix_t fix_emul(fix_t x, fix_t y);
fix_t fix_ediv(fix_t x, fix_t y);

fix_t fix_esqrt(fix_t x);

static inline fix_t fix_efrom_int(int x) {
    return (fix_t) { .raw = x << 16 }
}
void fix_eto_string(fix_t x, char[] buf);

// fix_unit_t functions
static inline fix_unit_t fix_uadd(fix_unit_t x, fix_unit_t y) {
    return (fix_unit_t) { .raw = x.raw + y.raw };
}

static inline fix_unit_t fix_usub(fix_unit_t x, fix_unit_t y) {
    return (fix_unit_t) { .raw = x.raw - y.raw };
}

static inline fix_unit_t fix_eneg(fix_t x) {
    return (fix_unit_t) { .raw = -x.raw };
}

fix_unit_t fix_umul(fix_unit_t x, fix_unit_t y);
fix_unit_t fix_udiv(fix_unit_t x, fix_unit_t y);

fix_unit_t fix_usqrt(fix_unit_t x);

static inline fix_unit_t fix_ufrom_reciprocal(int x) {
    return (fix_unit_t) { .raw = (1 << 31) / x };
}

void fix_uto_string(fix_t x, char[] buf);

// generic macros
# define fix_add(x, y) _Generic(x, fix_t: fix_eadd, fix_unit_t: fix_uadd)(x, y)
# define fix_sub(x, y) _Generic(x, fix_t: fix_esub, fix_unit_t: fix_usub)(x, y)
# define fix_mul(x, y) _Generic(x, fix_t: fix_emul, fix_unit_t: fix_umul)(x, y)
# define fix_div(x, y) _Generic(x, fix_t: fix_ediv, fix_unit_t: fix_udiv)(x, y)

# define fix_sqrt(x) _Generic(x, fix_t: fix_esqrt, fix_unit_t: fix_usqrt)(x)

# define fix_to_string(x, buf) _Generic(x, fix_t: fix_eto_string, fix_unit_t: fix_uto_string)(x, buf)