#include "Model.h"

#include <map>

#include "Camera.h"
extern Camera camera;

// Словарь для хранения количества моделей, использующих общие VAO
std::map<GLuint, GLuint> vaos_count;

// Конструктор без параметров
Movable::Movable() : position(0), rotation(0), scale(1) {}
// Конструктор копирования
Movable::Movable(const Movable& copy) : position(copy.position), rotation(copy.rotation), scale(copy.scale) {}

// Конструктор без параметров
Model::Model() : 
verteces_count(0), first_index(0), indices_count(0), 
vertex_vbo(0), index_vbo(0), normals_vbo(0), texCoords_vbo(0)
{
    // Создаем новый буфер
    vao = new VAO();
    // Запоминаем, что для нового VAO количество моделей, использующих его, = 1
    vaos_count[vao->get_handler()] = 1;
}

// Конструктор копирования
Model::Model(const Model& copy) : 
vao(copy.vao), 
verteces_count(copy.verteces_count), first_index(copy.first_index), indices_count(copy.indices_count), 
vertex_vbo(copy.vertex_vbo), index_vbo(copy.index_vbo), normals_vbo(copy.normals_vbo), texCoords_vbo(copy.texCoords_vbo), 
texture_diffuse(copy.texture_diffuse), texture_ambient(copy.texture_ambient), texture_specular(copy.texture_specular), material(copy.material)
{
    // Если создается копия модели, то запоминаем поля и инкрементируем словарь с количеством
    vaos_count[vao->get_handler()]++;
}

Model::~Model()
{
    // При уничтожении модели проверяем: если это последний пользователь меша, то осовобождаем из под него память
    if (--vaos_count[vao->get_handler()] < 1)
    {
        if (vertex_vbo)
            delete vertex_vbo;
        if (index_vbo)
            delete index_vbo;
        if (texCoords_vbo)
            delete texCoords_vbo;
        if (normals_vbo)
            delete normals_vbo;
        delete vao;
    }
}

// Вызов отрисовки без uniform-даных
void Model::render()
{
    // Подключаем VAO
    vao->use();
    // Если есть индексы - рисуем с их использованием
    if (indices_count)
        glDrawElements(GL_TRIANGLES, indices_count, GL_UNSIGNED_INT, (void*)(first_index*sizeof(GLuint)));
    // Если есть вершины - рисуем на основании массива вершин
    else if (verteces_count)
        glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, verteces_count);
}

// Вызов отрисовки
void Model::render(ShaderProgram &shaderProgram, UBO &material_buffer, const glm::mat4& global_tranform) 
{
    // Расчитаем матрицу трансформации
    glm::mat4 model = global_tranform * this->getTransformMatrix();
    GLuint model_uniform = shaderProgram.getUniformLoc("model");
    glUniformMatrix4fv(model_uniform, 1, GL_FALSE, &model[0][0]);

    // Подключаем текстуры
    texture_diffuse.use();
    texture_ambient.use();
    texture_specular.use();
    

    // Загружаем данные о материале
    material_buffer.load(&material, sizeof(material));

    render();
}

// Функция для конфигурации атрибута вершинного буфера
void vertex_attrib_config()
{
    // Включаем необходимый атрибут у выбранного VAO
    glEnableVertexAttribArray(0);
    // Устанавливаем связь между VAO и привязанным BO
    glVertexAttribPointer(  0         // индекс атрибута, должен совпадать с Layout шейдера
                          , 3         // количество компонент одного элемента
                          , GL_FLOAT  // тип
                          , GL_FALSE  // нормализованность значений
                          , 0         // шаг
                          , (void *)0 // отступ с начала массива
                         );
}

// Загрузка вершин в буфер
void Model::load_verteces(glm::vec3* verteces, GLuint count)
{
    // Подключаем VAO
    vao->use();

    // Если до этого такого буфера не было - создаем его, иначе используем
    if (!vertex_vbo)
        vertex_vbo = new BO(VERTEX, vertex_attrib_config);
    else
        vertex_vbo->use();

    // Загрузка вершин в память буфера
    vertex_vbo->load(verteces, sizeof(glm::vec3)*count);
    // Запоминаем количество вершин для отрисовки
    verteces_count = count;
}

// Загрузка индексов в буфер
void Model::load_indices(GLuint* indices, GLuint count) 
{
    // Подключаем VAO
    vao->use();

    // Если до этого такого буфера не было - создаем его, иначе используем
    if (!index_vbo)
        index_vbo = new BO(ELEMENT);
    else
        index_vbo->use();

    // Загрузка вершин в память буфера
    index_vbo->load(indices, sizeof(GLuint)*count);
    // Запоминаем количество вершин для отрисовки
    indices_count = count;
}

// Функция для конфигурации атрибута вершинного буфера
void texCoords_attrib_config()
{
    // Включаем необходимый атрибут у выбранного VAO
    glEnableVertexAttribArray(1);
    // Устанавливаем связь между VAO и привязанным BO
    glVertexAttribPointer(  1         // индекс атрибута, должен совпадать с Layout шейдера
                          , 2         // количество компонент одного элемента
                          , GL_FLOAT  // тип
                          , GL_FALSE  // нормализованность значений
                          , 0         // шаг
                          , (void *)0 // отступ с начала массива
                         );
} 

// Загрузка текстурных координат в буфер
void Model::load_texCoords(glm::vec2* texCoords, GLuint count)
{
    // Подключаем VAO
    vao->use();

    // Если до этого такого буфера не было - создаем его, иначе используем
    if (!texCoords_vbo)
        texCoords_vbo = new BO(VERTEX, texCoords_attrib_config);
    else
        texCoords_vbo->use();

    // Загрузка вершин в память буфера
    texCoords_vbo->load(texCoords, sizeof(glm::vec2)*count);
    
}

// Функция для конфигурации атрибута вершинного буфера
void normals_attrib_config()
{
    // Включаем необходимый атрибут у выбранного VAO
    glEnableVertexAttribArray(2);
    // Устанавливаем связь между VAO и привязанным BO
    glVertexAttribPointer(  2         // индекс атрибута, должен совпадать с Layout шейдера
                          , 3         // количество компонент одного элемента
                          , GL_FLOAT  // тип
                          , GL_FALSE  // нормализованность значений
                          , 0         // шаг
                          , (void *)0 // отступ с начала массива
                         );
} 

// Загрузка нормалей в буфер
void Model::load_normals(glm::vec3* normals, GLuint count) 
{
    // Подключаем VAO
    vao->use();

    // Если до этого такого буфера не было - создаем его, иначе используем
    if (!normals_vbo)
        normals_vbo = new BO(VERTEX, normals_attrib_config);
    else
        normals_vbo->use();

    // Загрузка вершин в память буфера
    normals_vbo->load(normals, sizeof(glm::vec3)*count);

}

#include <glm/gtc/matrix_transform.hpp>

// Матрица трансформации модели
glm::mat4 Movable::getTransformMatrix()
{
    glm::mat4 transformMatrix = glm::mat4(1.0f);
    // Перемещение модели
    transformMatrix = glm::translate(transformMatrix, position);
    // Поворот модели
    transformMatrix = glm::rotate(transformMatrix, glm::radians(rotation.x), glm::vec3(1.0, 0.0, 0.0));
    transformMatrix = glm::rotate(transformMatrix, glm::radians(rotation.y), glm::vec3(0.0, 1.0, 0.0));
    transformMatrix = glm::rotate(transformMatrix, glm::radians(rotation.z), glm::vec3(0.0, 0.0, 1.0));
    // Масштабирование
    transformMatrix = glm::scale(transformMatrix, scale);  

    return transformMatrix;
} 

// Привязка текстуры к модели
void Model::set_texture(Texture& texture)
{
    GLuint type = texture.getType();
    switch(type)
    {
        case TEX_DIFFUSE:
            texture_diffuse = texture;
            break;
        case TEX_AMBIENT:
            texture_ambient = texture;
            break;
        case TEX_SPECULAR:
            texture_specular = texture;
            break;
    };
}

// Ограничение диапазона из буфера индексов
void Model::set_index_range(GLuint beg, GLuint count)
{
    first_index = beg;
    indices_count = count;
} 

#define TINYOBJLOADER_IMPLEMENTATION
#include "tiny_obj_loader.h"

#include <functional>

inline void hash_combine(std::size_t& seed) { }

template <typename T, typename... Rest>
inline void hash_combine(std::size_t& seed, const T& v, Rest... rest) {
    std::hash<T> hasher;
    seed ^= hasher(v) + 0x9e3779b9 + (seed<<6) + (seed>>2);
    hash_combine(seed, rest...);
}

GrouptedModel loadOBJtoGroupted(const char* filename, const char* mtl_directory, const char* texture_directory)
{
    GrouptedModel result;
    Model model;

    tinyobj::attrib_t attrib;
    std::vector<tinyobj::shape_t> shapes;
    std::vector<tinyobj::material_t> materials;

    std::string err;

    // Если в процессе загрузки возникли ошибки - выдадим исключение
    if (!tinyobj::LoadObj(&attrib, &shapes, &materials, &err, filename, mtl_directory))
        throw std::runtime_error(err);
 
    std::vector<GLuint>    indices;  // индексы модели
    std::vector<glm::vec3> verteces; // вершины
    std::vector<glm::vec3> normals; // нормали
    std::vector<glm::vec2> texCords; // текстурные координаты
    size_t hash; // Для уникальных вершин
    std::map <int, int> uniqueVerteces; // словарь для уникальных вершин: ключ - хеш, значение - индекс вершины
    
    int last_material_index = 0; // индекс последнего материала (для группировки моделей)
    int count = 0, offset; // для индексов начала и конца в индексном буфере
    std::vector<int> materials_range; // хранилище индексов
    std::vector<int> materials_ids; // индексы материалов

    materials_range.push_back(count); // Закидываем начало отрезка в индексном буфере
    // Цикл по считанным моделям
    for (const auto& shape : shapes) 
    {
        offset = count;  // Переменная для 
        last_material_index = shape.mesh.material_ids[(count - offset)/3]; // Запоминаем индекс материала

        // Цикл по индексам модели
        for (const auto& index : shape.mesh.indices) 
        {
            hash = 0;
            hash_combine( hash
                        , attrib.vertices[3 * index.vertex_index + 0], attrib.vertices[3 * index.vertex_index + 1], attrib.vertices[3 * index.vertex_index + 2]
                        , attrib.normals[3 * index.normal_index + 0], attrib.normals[3 * index.normal_index + 1], attrib.normals[3 * index.normal_index + 2]
                        , attrib.texcoords[2 * index.texcoord_index + 0], attrib.texcoords[2 * index.texcoord_index + 1]);
        
            if (!uniqueVerteces.count(hash))
            {
                uniqueVerteces[hash] = verteces.size();
                
                // группируем вершины в массив на основании индексов
                verteces.push_back({  attrib.vertices[3 * index.vertex_index + 0]
                                                , attrib.vertices[3 * index.vertex_index + 1]
                                                , attrib.vertices[3 * index.vertex_index + 2]
                                            });
                // группируем нормали в массив на основании индексов
                normals.push_back({  attrib.normals[3 * index.normal_index + 0]
                                                , attrib.normals[3 * index.normal_index + 1]
                                                , attrib.normals[3 * index.normal_index + 2]
                                            });
                // группируем текстурные координаты в массив на основании индексов
                texCords.push_back({  attrib.texcoords[2 * index.texcoord_index + 0]
                                                , 1-attrib.texcoords[2 * index.texcoord_index + 1]
                                            });
            }
            // Сохраняем индекс в массив
            indices.push_back(uniqueVerteces[hash]);
            
            // Если индекс последнего материала изменился, то необходимо сохранить его
            if (last_material_index != shape.mesh.material_ids[(count - offset)/3])
            {
                materials_range.push_back(count); // как конец отрезка
                materials_ids.push_back(last_material_index); // как используемый материал
                last_material_index = shape.mesh.material_ids[(count - offset)/3];
            }
            count++; 
        } // for (const auto& index : shape.mesh.indices) 
        
        // Если последний материал не загружен - загружаем его
        if (materials_range[materials_range.size()-1] != count-1)
        {
            materials_range.push_back(count); // последний конец отрезка
            materials_ids.push_back(last_material_index); // последний используемый материал
        }
    } // for (const auto& shape : shapes) 

    

    // Загрузка в буферы
    model.load_verteces (&verteces[0], verteces.size());
    model.load_normals  (&normals[0],  normals.size());
    model.load_texCoords(&texCords[0], texCords.size());
    // Загрузка индексного буфера
    model.load_indices  (&indices[0],  indices.size());


    // Создаем копии модели, которые будут рендериться в заданном диапазоне
    // И присваиваем текстуры копиям на основании материала
    for (int i = 0; i < materials_range.size()-1; i++)
    {
        result.parts.push_back(model); // Создание копии с общим VAO
        auto s = --result.parts.end();
        s->set_index_range(materials_range[i], materials_range[i+1]-materials_range[i]);

        // Текстуры
        Texture diffuse(TEX_DIFFUSE, texture_directory + materials[materials_ids[i]].diffuse_texname);
        s->set_texture(diffuse);
        Texture ambient(TEX_AMBIENT, texture_directory + materials[materials_ids[i]].ambient_texname);
        s->set_texture(ambient);
        Texture specular(TEX_SPECULAR, texture_directory + materials[materials_ids[i]].specular_texname);
        s->set_texture(specular);

        // Материал
        s->material.ka = glm::vec3(materials[materials_ids[i]].ambient[0],  materials[materials_ids[i]].ambient[1],  materials[materials_ids[i]].ambient[2]);
        s->material.kd = glm::vec3(materials[materials_ids[i]].diffuse[0],  materials[materials_ids[i]].diffuse[1],  materials[materials_ids[i]].diffuse[2]);
        s->material.ks = glm::vec3(materials[materials_ids[i]].specular[0], materials[materials_ids[i]].specular[1], materials[materials_ids[i]].specular[2]);
        s->material.p  = (materials[materials_ids[i]].shininess > 0.0f) ? 1000.0f / materials[materials_ids[i]].shininess : 1000.0f;
    }    

    return result;
}

// Вызов отрисовки групповой модели
void GrouptedModel::render(ShaderProgram &shaderProgram, UBO &material_buffer)
{
    glm::mat4 transform = this->getTransformMatrix();
    for (auto& model : parts)
        model.render(shaderProgram, material_buffer, transform);
}

// Генерирует сферу заданного радиуса с определенным количеством сегментов
void genShpere(Model& model, float radius, int sectorsCount)
{
    std::vector<glm::vec3> vertices;
    std::vector<glm::vec3> normals;
    std::vector<GLuint> indices;

    float x, y, z, xy;                              // Позиция вершины
    float nx, ny, nz, lengthInv = 1.0f / radius;    // Нормаль вершины
    float PI = 3.14159265;
    float sectorStep = PI / sectorsCount; // Шаг сектора
    float longAngle, latAngle; // Углы

    for(int i = 0; i <= sectorsCount; ++i)
    {
        latAngle = PI / 2 - i * sectorStep; // Начиная с pi/2 до -pi/2
        xy = radius * cos(latAngle); // r * cos(lat)
        z = radius * sin(latAngle); // r * sin(lat)

        // добавляем (sectorCount+1) вершин на сегмент
        // Последняя и первая вершины имеют одинаковые нормали и координаты
        for(int j = 0; j <= sectorsCount; ++j)
        {
            longAngle = j * 2 * sectorStep; // Начиная с 0 до 2*pi

            // Положение вершины (x, y, z)
            x = xy * cos(longAngle); // r * cos(lat) * cos(long)
            y = xy * sin(longAngle); // r * cos(lat) * sin(long)
            vertices.push_back({x, y, z});

            // Нормали (nx, ny, nz)
            nx = x * lengthInv;
            ny = y * lengthInv;
            nz = z * lengthInv;
            normals.push_back({nx, ny, nz});
        }
    }
    int k1, k2;
    for(int i = 0; i < sectorsCount; ++i)
    {
        k1 = i * (sectorsCount + 1); // начало текущего сегмента
        k2 = k1 + sectorsCount + 1; // начало следующего сегмента

        for(int j = 0; j < sectorsCount; ++j, ++k1, ++k2)
        {
            // 2 треугольника на один сегмент
            // k1, k2, k1+1
            if(i != 0)
            {
                indices.push_back(k1);
                indices.push_back(k2);
                indices.push_back(k1 + 1);
            }

            // k1+1, k2, k2+1
            if(i != (sectorsCount-1))
            {
                indices.push_back(k1 + 1);
                indices.push_back(k2);
                indices.push_back(k2 + 1);
            }

        }
    }
    // Загрузка в модель
    model.load_verteces(&vertices[0], vertices.size());
    model.load_normals(&normals[0], normals.size());
    model.load_indices(&indices[0], indices.size());
}