b39cf78b98509930af9a6162bfaf39daf02c44d6
[oota-llvm.git] / include / llvm / ADT / APInt.h
1 //===-- llvm/Support/APInt.h - For Arbitrary Precision Integer -*- C++ -*--===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by Sheng Zhou and is distributed under the
6 // University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file implements a class to represent arbitrary precision integral
11 // constant values and operations on them.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #ifndef LLVM_APINT_H
16 #define LLVM_APINT_H
17
18 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
19 #include <cassert>
20 #include <string>
21
22 namespace llvm {
23
24 //===----------------------------------------------------------------------===//
25 //                              APInt Class
26 //===----------------------------------------------------------------------===//
27
28 /// APInt - This class represents arbitrary precision constant integral values.
29 /// It is a functional replacement for common case unsigned integer type like 
30 /// "unsigned", "unsigned long" or "uint64_t", but also allows non-byte-width 
31 /// integer sizes and large integer value types such as 3-bits, 15-bits, or more
32 /// than 64-bits of precision. APInt provides a variety of arithmetic operators 
33 /// and methods to manipulate integer values of any bit-width. It supports both
34 /// the typical integer arithmetic and comparison operations as well as bitwise
35 /// manipulation.
36 ///
37 /// The class has several invariants worth noting:
38 ///   * All bit, byte, and word positions are zero-based.
39 ///   * Once the bit width is set, it doesn't change except by the Truncate, 
40 ///     SignExtend, or ZeroExtend operations.
41 ///   * All binary operators must be on APInt instances of the same bit width.
42 ///     Attempting to use these operators on instances with different bit 
43 ///     widths will yield an assertion.
44 ///   * The value is stored canonically as an unsigned value. For operations
45 ///     where it makes a difference, there are both signed and unsigned variants
46 ///     of the operation. For example, sdiv and udiv. However, because the bit
47 ///     widths must be the same, operations such as Mul and Add produce the same
48 ///     results regardless of whether the values are interpreted as signed or
49 ///     not.
50 ///   * In general, the class tries to follow the style of computation that LLVM
51 ///     uses in its IR. This simplifies its use for LLVM.
52 ///
53 /// @brief Class for arbitrary precision integers.
54 class APInt {
55
56   uint32_t BitWidth;      ///< The number of bits in this APInt.
57
58   /// This union is used to store the integer value. When the
59   /// integer bit-width <= 64, it uses VAL, otherwise it uses pVal.
60   union {
61     uint64_t VAL;    ///< Used to store the <= 64 bits integer value.
62     uint64_t *pVal;  ///< Used to store the >64 bits integer value.
63   };
64
65   /// This enum is used to hold the constants we needed for APInt.
66   enum {
67     APINT_BITS_PER_WORD = sizeof(uint64_t) * 8, ///< Bits in a word
68     APINT_WORD_SIZE = sizeof(uint64_t)          ///< Byte size of a word
69   };
70
71   /// This constructor is used only internally for speed of construction of
72   /// temporaries. It is unsafe for general use so it is not public.
73   /// @brief Fast internal constructor
74   APInt(uint64_t* val, uint32_t bits) : BitWidth(bits), pVal(val) { }
75
76   /// @returns true if the number of bits <= 64, false otherwise.
77   /// @brief Determine if this APInt just has one word to store value.
78   inline bool isSingleWord() const { 
79     return BitWidth <= APINT_BITS_PER_WORD; 
80   }
81
82   /// @returns the word position for the specified bit position.
83   /// @brief Determine which word a bit is in.
84   static inline uint32_t whichWord(uint32_t bitPosition) { 
85     return bitPosition / APINT_BITS_PER_WORD; 
86   }
87
88   /// @returns the bit position in a word for the specified bit position 
89   /// in the APInt.
90   /// @brief Determine which bit in a word a bit is in.
91   static inline uint32_t whichBit(uint32_t bitPosition) { 
92     return bitPosition % APINT_BITS_PER_WORD; 
93   }
94
95   /// This method generates and returns a uint64_t (word) mask for a single 
96   /// bit at a specific bit position. This is used to mask the bit in the 
97   /// corresponding word.
98   /// @returns a uint64_t with only bit at "whichBit(bitPosition)" set
99   /// @brief Get a single bit mask.
100   static inline uint64_t maskBit(uint32_t bitPosition) { 
101     return 1ULL << whichBit(bitPosition); 
102   }
103
104   /// This method is used internally to clear the to "N" bits in the high order
105   /// word that are not used by the APInt. This is needed after the most 
106   /// significant word is assigned a value to ensure that those bits are 
107   /// zero'd out.
108   /// @brief Clear unused high order bits
109   inline APInt& clearUnusedBits() {
110     // Compute how many bits are used in the final word
111     uint32_t wordBits = BitWidth % APINT_BITS_PER_WORD;
112     if (wordBits == 0)
113       // If all bits are used, we want to leave the value alone. This also
114       // avoids the undefined behavior of >> when the shfit is the same size as
115       // the word size (64).
116       return *this;
117
118     // Mask out the hight bits.
119     uint64_t mask = ~uint64_t(0ULL) >> (APINT_BITS_PER_WORD - wordBits);
120     if (isSingleWord())
121       VAL &= mask;
122     else
123       pVal[getNumWords() - 1] &= mask;
124     return *this;
125   }
126
127   /// @returns the corresponding word for the specified bit position.
128   /// @brief Get the word corresponding to a bit position
129   inline uint64_t getWord(uint32_t bitPosition) const { 
130     return isSingleWord() ? VAL : pVal[whichWord(bitPosition)]; 
131   }
132
133   /// This is used by the constructors that take string arguments.
134   /// @brief Convert a char array into an APInt
135   void fromString(uint32_t numBits, const char *strStart, uint32_t slen, 
136                   uint8_t radix);
137
138   /// This is used by the toString method to divide by the radix. It simply
139   /// provides a more convenient form of divide for internal use since KnuthDiv
140   /// has specific constraints on its inputs. If those constraints are not met
141   /// then it provides a simpler form of divide.
142   /// @brief An internal division function for dividing APInts.
143   static void divide(const APInt LHS, uint32_t lhsWords, 
144                      const APInt &RHS, uint32_t rhsWords,
145                      APInt *Quotient, APInt *Remainder);
146
147 #ifndef NDEBUG
148   /// @brief debug method
149   void dump() const;
150 #endif
151
152 public:
153   /// @name Constructors
154   /// @{
155   /// If isSigned is true then val is treated as if it were a signed value
156   /// (i.e. as an int64_t) and the appropriate sign extension to the bit width
157   /// will be done. Otherwise, no sign extension occurs (high order bits beyond
158   /// the range of val are zero filled).
159   /// @param numBits the bit width of the constructed APInt
160   /// @param val the initial value of the APInt
161   /// @param isSigned how to treat signedness of val
162   /// @brief Create a new APInt of numBits width, initialized as val.
163   APInt(uint32_t numBits, uint64_t val, bool isSigned = false);
164
165   /// Note that numWords can be smaller or larger than the corresponding bit
166   /// width but any extraneous bits will be dropped.
167   /// @param numBits the bit width of the constructed APInt
168   /// @param numWords the number of words in bigVal
169   /// @param bigVal a sequence of words to form the initial value of the APInt
170   /// @brief Construct an APInt of numBits width, initialized as bigVal[].
171   APInt(uint32_t numBits, uint32_t numWords, uint64_t bigVal[]);
172
173   /// This constructor interprets Val as a string in the given radix. The 
174   /// interpretation stops when the first charater that is not suitable for the
175   /// radix is encountered. Acceptable radix values are 2, 8, 10 and 16. It is
176   /// an error for the value implied by the string to require more bits than 
177   /// numBits.
178   /// @param numBits the bit width of the constructed APInt
179   /// @param val the string to be interpreted
180   /// @param radix the radix of Val to use for the intepretation
181   /// @brief Construct an APInt from a string representation.
182   APInt(uint32_t numBits, const std::string& val, uint8_t radix);
183
184   /// This constructor interprets the slen characters starting at StrStart as
185   /// a string in the given radix. The interpretation stops when the first 
186   /// character that is not suitable for the radix is encountered. Acceptable
187   /// radix values are 2, 8, 10 and 16. It is an error for the value implied by
188   /// the string to require more bits than numBits.
189   /// @param numBits the bit width of the constructed APInt
190   /// @param strStart the start of the string to be interpreted
191   /// @param slen the maximum number of characters to interpret
192   /// @brief Construct an APInt from a string representation.
193   APInt(uint32_t numBits, const char strStart[], uint32_t slen, uint8_t radix);
194
195   /// Simply makes *this a copy of that.
196   /// @brief Copy Constructor.
197   APInt(const APInt& that);
198
199   /// @brief Destructor.
200   ~APInt();
201
202   /// @}
203   /// @name Value Tests
204   /// @{
205   /// This tests the high bit of this APInt to determine if it is set.
206   /// @returns true if this APInt is negative, false otherwise
207   /// @brief Determine sign of this APInt.
208   bool isNegative() const {
209     return (*this)[BitWidth - 1];
210   }
211
212   /// This tests the high bit of the APInt to determine if it is unset.
213   /// @brief Determine if this APInt Value is positive (not negative).
214   bool isPositive() const {
215     return !isNegative();
216   }
217
218   /// This tests if the value of this APInt is strictly positive (> 0).
219   /// @returns true if this APInt is Positive and not zero.
220   /// @brief Determine if this APInt Value is strictly positive.
221   inline bool isStrictlyPositive() const {
222     return isPositive() && (*this) != 0;
223   }
224
225   /// This checks to see if the value has all bits of the APInt are set or not.
226   /// @brief Determine if all bits are set
227   inline bool isAllOnesValue() const {
228     return countPopulation() == BitWidth;
229   }
230
231   /// This checks to see if the value of this APInt is the maximum unsigned
232   /// value for the APInt's bit width.
233   /// @brief Determine if this is the largest unsigned value.
234   bool isMaxValue() const {
235     return countPopulation() == BitWidth;
236   }
237
238   /// This checks to see if the value of this APInt is the maximum signed
239   /// value for the APInt's bit width.
240   /// @brief Determine if this is the largest signed value.
241   bool isMaxSignedValue() const {
242     return BitWidth == 1 ? VAL == 0 :
243                           !isNegative() && countPopulation() == BitWidth - 1;
244   }
245
246   /// This checks to see if the value of this APInt is the minimum unsigned
247   /// value for the APInt's bit width.
248   /// @brief Determine if this is the smallest unsigned value.
249   bool isMinValue() const {
250     return countPopulation() == 0;
251   }
252
253   /// This checks to see if the value of this APInt is the minimum signed
254   /// value for the APInt's bit width.
255   /// @brief Determine if this is the smallest signed value.
256   bool isMinSignedValue() const {
257     return BitWidth == 1 ? VAL == 1 :
258                            isNegative() && countPopulation() == 1;
259   }
260
261   /// @brief Check if this APInt has an N-bits integer value.
262   inline bool isIntN(uint32_t N) const {
263     assert(N && "N == 0 ???");
264     if (isSingleWord()) {
265       return VAL == (VAL & (~0ULL >> (64 - N)));
266     } else {
267       APInt Tmp(N, getNumWords(), pVal);
268       return Tmp == (*this);
269     }
270   }
271
272   /// @returns true if the argument APInt value is a power of two > 0.
273   bool isPowerOf2() const; 
274
275   /// This converts the APInt to a boolean valy as a test against zero.
276   /// @brief Boolean conversion function. 
277   inline bool getBoolValue() const {
278     return countLeadingZeros() != BitWidth;
279   }
280
281   /// @}
282   /// @name Value Generators
283   /// @{
284   /// @brief Gets maximum unsigned value of APInt for specific bit width.
285   static APInt getMaxValue(uint32_t numBits) {
286     return APInt(numBits, 0).set();
287   }
288
289   /// @brief Gets maximum signed value of APInt for a specific bit width.
290   static APInt getSignedMaxValue(uint32_t numBits) {
291     return APInt(numBits, 0).set().clear(numBits - 1);
292   }
293
294   /// @brief Gets minimum unsigned value of APInt for a specific bit width.
295   static APInt getMinValue(uint32_t numBits) {
296     return APInt(numBits, 0);
297   }
298
299   /// @brief Gets minimum signed value of APInt for a specific bit width.
300   static APInt getSignedMinValue(uint32_t numBits) {
301     return APInt(numBits, 0).set(numBits - 1);
302   }
303
304   /// getSignBit - This is just a wrapper function of getSignedMinValue(), and
305   /// it helps code readability when we want to get a SignBit.
306   /// @brief Get the SignBit for a specific bit width.
307   inline static APInt getSignBit(uint32_t BitWidth) {
308     return getSignedMinValue(BitWidth);
309   }
310
311   /// @returns the all-ones value for an APInt of the specified bit-width.
312   /// @brief Get the all-ones value.
313   static APInt getAllOnesValue(uint32_t numBits) {
314     return APInt(numBits, 0).set();
315   }
316
317   /// @returns the '0' value for an APInt of the specified bit-width.
318   /// @brief Get the '0' value.
319   static APInt getNullValue(uint32_t numBits) {
320     return APInt(numBits, 0);
321   }
322
323   /// Get an APInt with the same BitWidth as this APInt, just zero mask
324   /// the low bits and right shift to the least significant bit.
325   /// @returns the high "numBits" bits of this APInt.
326   APInt getHiBits(uint32_t numBits) const;
327
328   /// Get an APInt with the same BitWidth as this APInt, just zero mask
329   /// the high bits.
330   /// @returns the low "numBits" bits of this APInt.
331   APInt getLoBits(uint32_t numBits) const;
332
333   /// Constructs an APInt value that has a contiguous range of bits set. The
334   /// bits from loBit to hiBit will be set. All other bits will be zero. For
335   /// example, with parameters(32, 15, 0) you would get 0x0000FFFF. If hiBit is
336   /// less than loBit then the set bits "wrap". For example, with 
337   /// parameters (32, 3, 28), you would get 0xF000000F. 
338   /// @param numBits the intended bit width of the result
339   /// @param loBit the index of the lowest bit set.
340   /// @param hiBit the index of the highest bit set.
341   /// @returns An APInt value with the requested bits set.
342   /// @brief Get a value with a block of bits set.
343   static APInt getBitsSet(uint32_t numBits, uint32_t loBit, uint32_t hiBit) {
344     assert(hiBit < numBits && "hiBit out of range");
345     assert(loBit < numBits && "loBit out of range");
346     if (hiBit < loBit)
347       return getLowBitsSet(numBits, hiBit+1) |
348              getHighBitsSet(numBits, numBits-loBit+1);
349     return getLowBitsSet(numBits, hiBit-loBit+1).shl(loBit);
350   }
351
352   /// Constructs an APInt value that has the top hiBitsSet bits set.
353   /// @param numBits the bitwidth of the result
354   /// @param hiBitsSet the number of high-order bits set in the result.
355   /// @brief Get a value with high bits set
356   static APInt getHighBitsSet(uint32_t numBits, uint32_t hiBitsSet) {
357     assert(hiBitsSet <= numBits && "Too many bits to set!");
358     // Handle a degenerate case, to avoid shifting by word size
359     if (hiBitsSet == 0)
360       return APInt(numBits, 0);
361     uint32_t shiftAmt = numBits - hiBitsSet;
362     // For small values, return quickly
363     if (numBits <= APINT_BITS_PER_WORD)
364       return APInt(numBits, ~0ULL << shiftAmt);
365     return (~APInt(numBits, 0)).shl(shiftAmt);
366   }
367
368   /// Constructs an APInt value that has the bottom loBitsSet bits set.
369   /// @param numBits the bitwidth of the result
370   /// @param loBitsSet the number of low-order bits set in the result.
371   /// @brief Get a value with low bits set
372   static APInt getLowBitsSet(uint32_t numBits, uint32_t loBitsSet) {
373     assert(loBitsSet <= numBits && "Too many bits to set!");
374     // Handle a degenerate case, to avoid shifting by word size
375     if (loBitsSet == 0)
376       return APInt(numBits, 0);
377     uint32_t shiftAmt = numBits - loBitsSet;
378     // For small values, return quickly
379     if (numBits <= APINT_BITS_PER_WORD)
380       return APInt(numBits, ~0ULL >> shiftAmt);
381     return (~APInt(numBits, 0)).lshr(shiftAmt);
382   }
383
384   /// The hash value is computed as the sum of the words and the bit width.
385   /// @returns A hash value computed from the sum of the APInt words.
386   /// @brief Get a hash value based on this APInt
387   uint64_t getHashValue() const;
388
389   /// This function returns a pointer to the internal storage of the APInt. 
390   /// This is useful for writing out the APInt in binary form without any
391   /// conversions.
392   inline const uint64_t* getRawData() const {
393     if (isSingleWord())
394       return &VAL;
395     return &pVal[0];
396   }
397
398   /// @brief Set a sepcific word in the value to a new value.
399   inline void setWordToValue(uint32_t idx, uint64_t Val) {
400     assert(idx < getNumWords() && "Invalid word array index");
401     if (isSingleWord())
402       VAL = Val;
403     else
404       pVal[idx] = Val;
405   }
406
407   /// @}
408   /// @name Unary Operators
409   /// @{
410   /// @returns a new APInt value representing *this incremented by one
411   /// @brief Postfix increment operator.
412   inline const APInt operator++(int) {
413     APInt API(*this);
414     ++(*this);
415     return API;
416   }
417
418   /// @returns *this incremented by one
419   /// @brief Prefix increment operator.
420   APInt& operator++();
421
422   /// @returns a new APInt representing *this decremented by one.
423   /// @brief Postfix decrement operator. 
424   inline const APInt operator--(int) {
425     APInt API(*this);
426     --(*this);
427     return API;
428   }
429
430   /// @returns *this decremented by one.
431   /// @brief Prefix decrement operator. 
432   APInt& operator--();
433
434   /// Performs a bitwise complement operation on this APInt. 
435   /// @returns an APInt that is the bitwise complement of *this
436   /// @brief Unary bitwise complement operator. 
437   APInt operator~() const;
438
439   /// Negates *this using two's complement logic.
440   /// @returns An APInt value representing the negation of *this.
441   /// @brief Unary negation operator
442   inline APInt operator-() const {
443     return APInt(BitWidth, 0) - (*this);
444   }
445
446   /// Performs logical negation operation on this APInt.
447   /// @returns true if *this is zero, false otherwise.
448   /// @brief Logical negation operator. 
449   bool operator !() const;
450
451   /// @}
452   /// @name Assignment Operators
453   /// @{
454   /// @returns *this after assignment of RHS.
455   /// @brief Copy assignment operator. 
456   APInt& operator=(const APInt& RHS);
457
458   /// The RHS value is assigned to *this. If the significant bits in RHS exceed
459   /// the bit width, the excess bits are truncated. If the bit width is larger
460   /// than 64, the value is zero filled in the unspecified high order bits.
461   /// @returns *this after assignment of RHS value.
462   /// @brief Assignment operator. 
463   APInt& operator=(uint64_t RHS);
464
465   /// Performs a bitwise AND operation on this APInt and RHS. The result is
466   /// assigned to *this. 
467   /// @returns *this after ANDing with RHS.
468   /// @brief Bitwise AND assignment operator. 
469   APInt& operator&=(const APInt& RHS);
470
471   /// Performs a bitwise OR operation on this APInt and RHS. The result is 
472   /// assigned *this;
473   /// @returns *this after ORing with RHS.
474   /// @brief Bitwise OR assignment operator. 
475   APInt& operator|=(const APInt& RHS);
476
477   /// Performs a bitwise XOR operation on this APInt and RHS. The result is
478   /// assigned to *this.
479   /// @returns *this after XORing with RHS.
480   /// @brief Bitwise XOR assignment operator. 
481   APInt& operator^=(const APInt& RHS);
482
483   /// Multiplies this APInt by RHS and assigns the result to *this.
484   /// @returns *this
485   /// @brief Multiplication assignment operator. 
486   APInt& operator*=(const APInt& RHS);
487
488   /// Adds RHS to *this and assigns the result to *this.
489   /// @returns *this
490   /// @brief Addition assignment operator. 
491   APInt& operator+=(const APInt& RHS);
492
493   /// Subtracts RHS from *this and assigns the result to *this.
494   /// @returns *this
495   /// @brief Subtraction assignment operator. 
496   APInt& operator-=(const APInt& RHS);
497
498   /// Shifts *this left by shiftAmt and assigns the result to *this.
499   /// @returns *this after shifting left by shiftAmt
500   /// @brief Left-shift assignment function.
501   inline APInt& operator<<=(uint32_t shiftAmt) {
502     *this = shl(shiftAmt);
503     return *this;
504   }
505
506   /// @}
507   /// @name Binary Operators
508   /// @{
509   /// Performs a bitwise AND operation on *this and RHS.
510   /// @returns An APInt value representing the bitwise AND of *this and RHS.
511   /// @brief Bitwise AND operator. 
512   APInt operator&(const APInt& RHS) const;
513   APInt And(const APInt& RHS) const {
514     return this->operator&(RHS);
515   }
516
517   /// Performs a bitwise OR operation on *this and RHS.
518   /// @returns An APInt value representing the bitwise OR of *this and RHS.
519   /// @brief Bitwise OR operator. 
520   APInt operator|(const APInt& RHS) const;
521   APInt Or(const APInt& RHS) const {
522     return this->operator|(RHS);
523   }
524
525   /// Performs a bitwise XOR operation on *this and RHS.
526   /// @returns An APInt value representing the bitwise XOR of *this and RHS.
527   /// @brief Bitwise XOR operator. 
528   APInt operator^(const APInt& RHS) const;
529   APInt Xor(const APInt& RHS) const {
530     return this->operator^(RHS);
531   }
532
533   /// Multiplies this APInt by RHS and returns the result.
534   /// @brief Multiplication operator. 
535   APInt operator*(const APInt& RHS) const;
536
537   /// Adds RHS to this APInt and returns the result.
538   /// @brief Addition operator. 
539   APInt operator+(const APInt& RHS) const;
540   APInt operator+(uint64_t RHS) const {
541     return (*this) + APInt(BitWidth, RHS);
542   }
543
544   /// Subtracts RHS from this APInt and returns the result.
545   /// @brief Subtraction operator. 
546   APInt operator-(const APInt& RHS) const;
547   APInt operator-(uint64_t RHS) const {
548     return (*this) - APInt(BitWidth, RHS);
549   }
550
551   /// Arithmetic right-shift this APInt by shiftAmt.
552   /// @brief Arithmetic right-shift function.
553   APInt ashr(uint32_t shiftAmt) const;
554
555   /// Logical right-shift this APInt by shiftAmt.
556   /// @brief Logical right-shift function.
557   APInt lshr(uint32_t shiftAmt) const;
558
559   /// Left-shift this APInt by shiftAmt.
560   /// @brief Left-shift function.
561   APInt shl(uint32_t shiftAmt) const;
562
563   /// Perform an unsigned divide operation on this APInt by RHS. Both this and
564   /// RHS are treated as unsigned quantities for purposes of this division.
565   /// @returns a new APInt value containing the division result
566   /// @brief Unsigned division operation.
567   APInt udiv(const APInt& RHS) const;
568
569   /// Signed divide this APInt by APInt RHS.
570   /// @brief Signed division function for APInt.
571   inline APInt sdiv(const APInt& RHS) const {
572     if (isNegative())
573       if (RHS.isNegative())
574         return (-(*this)).udiv(-RHS);
575       else
576         return -((-(*this)).udiv(RHS));
577     else if (RHS.isNegative())
578       return -(this->udiv(-RHS));
579     return this->udiv(RHS);
580   }
581
582   /// Perform an unsigned remainder operation on this APInt with RHS being the
583   /// divisor. Both this and RHS are treated as unsigned quantities for purposes
584   /// of this operation. Note that this is a true remainder operation and not
585   /// a modulo operation because the sign follows the sign of the dividend
586   /// which is *this.
587   /// @returns a new APInt value containing the remainder result
588   /// @brief Unsigned remainder operation.
589   APInt urem(const APInt& RHS) const;
590
591   /// Signed remainder operation on APInt.
592   /// @brief Function for signed remainder operation.
593   inline APInt srem(const APInt& RHS) const {
594     if (isNegative())
595       if (RHS.isNegative())
596         return -((-(*this)).urem(-RHS));
597       else
598         return -((-(*this)).urem(RHS));
599     else if (RHS.isNegative())
600       return this->urem(-RHS);
601     return this->urem(RHS);
602   }
603
604   /// @returns the bit value at bitPosition
605   /// @brief Array-indexing support.
606   bool operator[](uint32_t bitPosition) const;
607
608   /// @}
609   /// @name Comparison Operators
610   /// @{
611   /// Compares this APInt with RHS for the validity of the equality
612   /// relationship.
613   /// @brief Equality operator. 
614   bool operator==(const APInt& RHS) const;
615
616   /// Compares this APInt with a uint64_t for the validity of the equality 
617   /// relationship.
618   /// @returns true if *this == Val
619   /// @brief Equality operator.
620   bool operator==(uint64_t Val) const;
621
622   /// Compares this APInt with RHS for the validity of the equality
623   /// relationship.
624   /// @returns true if *this == Val
625   /// @brief Equality comparison.
626   bool eq(const APInt &RHS) const {
627     return (*this) == RHS; 
628   }
629
630   /// Compares this APInt with RHS for the validity of the inequality
631   /// relationship.
632   /// @returns true if *this != Val
633   /// @brief Inequality operator. 
634   inline bool operator!=(const APInt& RHS) const {
635     return !((*this) == RHS);
636   }
637
638   /// Compares this APInt with a uint64_t for the validity of the inequality 
639   /// relationship.
640   /// @returns true if *this != Val
641   /// @brief Inequality operator. 
642   inline bool operator!=(uint64_t Val) const {
643     return !((*this) == Val);
644   }
645   
646   /// Compares this APInt with RHS for the validity of the inequality
647   /// relationship.
648   /// @returns true if *this != Val
649   /// @brief Inequality comparison
650   bool ne(const APInt &RHS) const {
651     return !((*this) == RHS);
652   }
653
654   /// Regards both *this and RHS as unsigned quantities and compares them for
655   /// the validity of the less-than relationship.
656   /// @returns true if *this < RHS when both are considered unsigned.
657   /// @brief Unsigned less than comparison
658   bool ult(const APInt& RHS) const;
659
660   /// Regards both *this and RHS as signed quantities and compares them for
661   /// validity of the less-than relationship.
662   /// @returns true if *this < RHS when both are considered signed.
663   /// @brief Signed less than comparison
664   bool slt(const APInt& RHS) const;
665
666   /// Regards both *this and RHS as unsigned quantities and compares them for
667   /// validity of the less-or-equal relationship.
668   /// @returns true if *this <= RHS when both are considered unsigned.
669   /// @brief Unsigned less or equal comparison
670   bool ule(const APInt& RHS) const {
671     return ult(RHS) || eq(RHS);
672   }
673
674   /// Regards both *this and RHS as signed quantities and compares them for
675   /// validity of the less-or-equal relationship.
676   /// @returns true if *this <= RHS when both are considered signed.
677   /// @brief Signed less or equal comparison
678   bool sle(const APInt& RHS) const {
679     return slt(RHS) || eq(RHS);
680   }
681
682   /// Regards both *this and RHS as unsigned quantities and compares them for
683   /// the validity of the greater-than relationship.
684   /// @returns true if *this > RHS when both are considered unsigned.
685   /// @brief Unsigned greather than comparison
686   bool ugt(const APInt& RHS) const {
687     return !ult(RHS) && !eq(RHS);
688   }
689
690   /// Regards both *this and RHS as signed quantities and compares them for
691   /// the validity of the greater-than relationship.
692   /// @returns true if *this > RHS when both are considered signed.
693   /// @brief Signed greather than comparison
694   bool sgt(const APInt& RHS) const {
695     return !slt(RHS) && !eq(RHS);
696   }
697
698   /// Regards both *this and RHS as unsigned quantities and compares them for
699   /// validity of the greater-or-equal relationship.
700   /// @returns true if *this >= RHS when both are considered unsigned.
701   /// @brief Unsigned greater or equal comparison
702   bool uge(const APInt& RHS) const {
703     return !ult(RHS);
704   }
705
706   /// Regards both *this and RHS as signed quantities and compares them for
707   /// validity of the greater-or-equal relationship.
708   /// @returns true if *this >= RHS when both are considered signed.
709   /// @brief Signed greather or equal comparison
710   bool sge(const APInt& RHS) const {
711     return !slt(RHS);
712   }
713
714   /// @}
715   /// @name Resizing Operators
716   /// @{
717   /// Truncate the APInt to a specified width. It is an error to specify a width
718   /// that is greater than or equal to the current width. 
719   /// @brief Truncate to new width.
720   APInt &trunc(uint32_t width);
721
722   /// This operation sign extends the APInt to a new width. If the high order
723   /// bit is set, the fill on the left will be done with 1 bits, otherwise zero.
724   /// It is an error to specify a width that is less than or equal to the 
725   /// current width.
726   /// @brief Sign extend to a new width.
727   APInt &sext(uint32_t width);
728
729   /// This operation zero extends the APInt to a new width. The high order bits
730   /// are filled with 0 bits.  It is an error to specify a width that is less 
731   /// than or equal to the current width.
732   /// @brief Zero extend to a new width.
733   APInt &zext(uint32_t width);
734
735   /// Make this APInt have the bit width given by \p width. The value is sign
736   /// extended, truncated, or left alone to make it that width.
737   /// @brief Sign extend or truncate to width
738   APInt &sextOrTrunc(uint32_t width);
739
740   /// Make this APInt have the bit width given by \p width. The value is zero
741   /// extended, truncated, or left alone to make it that width.
742   /// @brief Zero extend or truncate to width
743   APInt &zextOrTrunc(uint32_t width);
744
745   /// This is a help function for convenience. If the given \p width equals to
746   /// this APInt's BitWidth, just return this APInt, otherwise, just zero 
747   /// extend it.
748   inline APInt &zextOrCopy(uint32_t width) {
749     if (width == BitWidth)
750       return *this;
751     return zext(width);
752   }
753
754   /// @}
755   /// @name Bit Manipulation Operators
756   /// @{
757   /// @brief Set every bit to 1.
758   APInt& set();
759
760   /// Set the given bit to 1 whose position is given as "bitPosition".
761   /// @brief Set a given bit to 1.
762   APInt& set(uint32_t bitPosition);
763
764   /// @brief Set every bit to 0.
765   APInt& clear();
766
767   /// Set the given bit to 0 whose position is given as "bitPosition".
768   /// @brief Set a given bit to 0.
769   APInt& clear(uint32_t bitPosition);
770
771   /// @brief Toggle every bit to its opposite value.
772   APInt& flip();
773
774   /// Toggle a given bit to its opposite value whose position is given 
775   /// as "bitPosition".
776   /// @brief Toggles a given bit to its opposite value.
777   APInt& flip(uint32_t bitPosition);
778
779   /// @}
780   /// @name Value Characterization Functions
781   /// @{
782
783   /// @returns the total number of bits.
784   inline uint32_t getBitWidth() const { 
785     return BitWidth; 
786   }
787
788   /// Here one word's bitwidth equals to that of uint64_t.
789   /// @returns the number of words to hold the integer value of this APInt.
790   /// @brief Get the number of words.
791   inline uint32_t getNumWords() const {
792     return (BitWidth + APINT_BITS_PER_WORD - 1) / APINT_BITS_PER_WORD;
793   }
794
795   /// This function returns the number of active bits which is defined as the
796   /// bit width minus the number of leading zeros. This is used in several
797   /// computations to see how "wide" the value is.
798   /// @brief Compute the number of active bits in the value
799   inline uint32_t getActiveBits() const {
800     return BitWidth - countLeadingZeros();
801   }
802
803   /// This function returns the number of active words in the value of this
804   /// APInt. This is used in conjunction with getActiveData to extract the raw
805   /// value of the APInt.
806   inline uint32_t getActiveWords() const {
807     return whichWord(getActiveBits()-1) + 1;
808   }
809
810   /// Computes the minimum bit width for this APInt while considering it to be
811   /// a signed (and probably negative) value. If the value is not negative, 
812   /// this function returns the same value as getActiveBits(). Otherwise, it
813   /// returns the smallest bit width that will retain the negative value. For
814   /// example, -1 can be written as 0b1 or 0xFFFFFFFFFF. 0b1 is shorter and so
815   /// for -1, this function will always return 1.
816   /// @brief Get the minimum bit size for this signed APInt 
817   inline uint32_t getMinSignedBits() const {
818     if (isNegative())
819       return BitWidth - countLeadingOnes() + 1;
820     return getActiveBits();
821   }
822
823   /// This method attempts to return the value of this APInt as a zero extended
824   /// uint64_t. The bitwidth must be <= 64 or the value must fit within a
825   /// uint64_t. Otherwise an assertion will result.
826   /// @brief Get zero extended value
827   inline uint64_t getZExtValue() const {
828     if (isSingleWord())
829       return VAL;
830     assert(getActiveBits() <= 64 && "Too many bits for uint64_t");
831     return pVal[0];
832   }
833
834   /// This method attempts to return the value of this APInt as a sign extended
835   /// int64_t. The bit width must be <= 64 or the value must fit within an
836   /// int64_t. Otherwise an assertion will result.
837   /// @brief Get sign extended value
838   inline int64_t getSExtValue() const {
839     if (isSingleWord())
840       return int64_t(VAL << (APINT_BITS_PER_WORD - BitWidth)) >> 
841                      (APINT_BITS_PER_WORD - BitWidth);
842     assert(getActiveBits() <= 64 && "Too many bits for int64_t");
843     return int64_t(pVal[0]);
844   }
845   /// countLeadingZeros - This function is an APInt version of the
846   /// countLeadingZeros_{32,64} functions in MathExtras.h. It counts the number
847   /// of zeros from the most significant bit to the first one bit.
848   /// @returns getNumWords() * APINT_BITS_PER_WORD if the value is zero.
849   /// @returns the number of zeros from the most significant bit to the first
850   /// one bits.
851   /// @brief Count the number of leading one bits.
852   uint32_t countLeadingZeros() const;
853
854   /// countLeadingOnes - This function counts the number of contiguous 1 bits
855   /// in the high order bits. The count stops when the first 0 bit is reached.
856   /// @returns 0 if the high order bit is not set
857   /// @returns the number of 1 bits from the most significant to the least
858   /// @brief Count the number of leading one bits.
859   uint32_t countLeadingOnes() const;
860
861   /// countTrailingZeros - This function is an APInt version of the 
862   /// countTrailingZoers_{32,64} functions in MathExtras.h. It counts 
863   /// the number of zeros from the least significant bit to the first one bit.
864   /// @returns getNumWords() * APINT_BITS_PER_WORD if the value is zero.
865   /// @returns the number of zeros from the least significant bit to the first
866   /// one bit.
867   /// @brief Count the number of trailing zero bits.
868   uint32_t countTrailingZeros() const;
869
870   /// countPopulation - This function is an APInt version of the
871   /// countPopulation_{32,64} functions in MathExtras.h. It counts the number
872   /// of 1 bits in the APInt value. 
873   /// @returns 0 if the value is zero.
874   /// @returns the number of set bits.
875   /// @brief Count the number of bits set.
876   uint32_t countPopulation() const; 
877
878   /// @}
879   /// @name Conversion Functions
880   /// @{
881
882   /// This is used internally to convert an APInt to a string.
883   /// @brief Converts an APInt to a std::string
884   std::string toString(uint8_t radix, bool wantSigned) const;
885
886   /// Considers the APInt to be unsigned and converts it into a string in the
887   /// radix given. The radix can be 2, 8, 10 or 16.
888   /// @returns a character interpretation of the APInt
889   /// @brief Convert unsigned APInt to string representation.
890   inline std::string toString(uint8_t radix = 10) const {
891     return toString(radix, false);
892   }
893
894   /// Considers the APInt to be unsigned and converts it into a string in the
895   /// radix given. The radix can be 2, 8, 10 or 16.
896   /// @returns a character interpretation of the APInt
897   /// @brief Convert unsigned APInt to string representation.
898   inline std::string toStringSigned(uint8_t radix = 10) const {
899     return toString(radix, true);
900   }
901
902   /// @returns a byte-swapped representation of this APInt Value.
903   APInt byteSwap() const;
904
905   /// @brief Converts this APInt to a double value.
906   double roundToDouble(bool isSigned) const;
907
908   /// @brief Converts this unsigned APInt to a double value.
909   double roundToDouble() const {
910     return roundToDouble(false);
911   }
912
913   /// @brief Converts this signed APInt to a double value.
914   double signedRoundToDouble() const {
915     return roundToDouble(true);
916   }
917
918   /// The conversion does not do a translation from integer to double, it just
919   /// re-interprets the bits as a double. Note that it is valid to do this on
920   /// any bit width. Exactly 64 bits will be translated.
921   /// @brief Converts APInt bits to a double
922   double bitsToDouble() const {
923     union {
924       uint64_t I;
925       double D;
926     } T;
927     T.I = (isSingleWord() ? VAL : pVal[0]);
928     return T.D;
929   }
930
931   /// The conversion does not do a translation from integer to float, it just
932   /// re-interprets the bits as a float. Note that it is valid to do this on
933   /// any bit width. Exactly 32 bits will be translated.
934   /// @brief Converts APInt bits to a double
935   float bitsToFloat() const {
936     union {
937       uint32_t I;
938       float F;
939     } T;
940     T.I = uint32_t((isSingleWord() ? VAL : pVal[0]));
941     return T.F;
942   }
943
944   /// The conversion does not do a translation from double to integer, it just
945   /// re-interprets the bits of the double. Note that it is valid to do this on
946   /// any bit width but bits from V may get truncated.
947   /// @brief Converts a double to APInt bits.
948   APInt& doubleToBits(double V) {
949     union {
950       uint64_t I;
951       double D;
952     } T;
953     T.D = V;
954     if (isSingleWord())
955       VAL = T.I;
956     else
957       pVal[0] = T.I;
958     return clearUnusedBits();
959   }
960
961   /// The conversion does not do a translation from float to integer, it just
962   /// re-interprets the bits of the float. Note that it is valid to do this on
963   /// any bit width but bits from V may get truncated.
964   /// @brief Converts a float to APInt bits.
965   APInt& floatToBits(float V) {
966     union {
967       uint32_t I;
968       float F;
969     } T;
970     T.F = V;
971     if (isSingleWord())
972       VAL = T.I;
973     else
974       pVal[0] = T.I;
975     return clearUnusedBits();
976   }
977
978   /// @}
979   /// @name Mathematics Operations
980   /// @{
981
982   /// @returns the floor log base 2 of this APInt.
983   inline uint32_t logBase2() const {
984     return BitWidth - 1 - countLeadingZeros();
985   }
986
987   /// @brief Compute the square root
988   APInt sqrt() const;
989
990   /// If *this is < 0 then return -(*this), otherwise *this;
991   /// @brief Get the absolute value;
992   APInt abs() const {
993     if (isNegative())
994       return -(*this);
995     return *this;
996   }
997   /// @}
998 };
999
1000 inline bool operator==(uint64_t V1, const APInt& V2) {
1001   return V2 == V1;
1002 }
1003
1004 inline bool operator!=(uint64_t V1, const APInt& V2) {
1005   return V2 != V1;
1006 }
1007
1008 namespace APIntOps {
1009
1010 /// @brief Determine the smaller of two APInts considered to be signed.
1011 inline APInt smin(const APInt &A, const APInt &B) {
1012   return A.slt(B) ? A : B;
1013 }
1014
1015 /// @brief Determine the larger of two APInts considered to be signed.
1016 inline APInt smax(const APInt &A, const APInt &B) {
1017   return A.sgt(B) ? A : B;
1018 }
1019
1020 /// @brief Determine the smaller of two APInts considered to be signed.
1021 inline APInt umin(const APInt &A, const APInt &B) {
1022   return A.ult(B) ? A : B;
1023 }
1024
1025 /// @brief Determine the larger of two APInts considered to be unsigned.
1026 inline APInt umax(const APInt &A, const APInt &B) {
1027   return A.ugt(B) ? A : B;
1028 }
1029
1030 /// @brief Check if the specified APInt has a N-bits integer value.
1031 inline bool isIntN(uint32_t N, const APInt& APIVal) {
1032   return APIVal.isIntN(N);
1033 }
1034
1035 /// @returns true if the argument APInt value is a sequence of ones
1036 /// starting at the least significant bit with the remainder zero.
1037 inline const bool isMask(uint32_t numBits, const APInt& APIVal) {
1038   return APIVal.getBoolValue() && ((APIVal + APInt(numBits,1)) & APIVal) == 0;
1039 }
1040
1041 /// @returns true if the argument APInt value contains a sequence of ones
1042 /// with the remainder zero.
1043 inline const bool isShiftedMask(uint32_t numBits, const APInt& APIVal) {
1044   return isMask(numBits, (APIVal - APInt(numBits,1)) | APIVal);
1045 }
1046
1047 /// @returns a byte-swapped representation of the specified APInt Value.
1048 inline APInt byteSwap(const APInt& APIVal) {
1049   return APIVal.byteSwap();
1050 }
1051
1052 /// @returns the floor log base 2 of the specified APInt value.
1053 inline uint32_t logBase2(const APInt& APIVal) {
1054   return APIVal.logBase2(); 
1055 }
1056
1057 /// GreatestCommonDivisor - This function returns the greatest common
1058 /// divisor of the two APInt values using Enclid's algorithm.
1059 /// @returns the greatest common divisor of Val1 and Val2
1060 /// @brief Compute GCD of two APInt values.
1061 APInt GreatestCommonDivisor(const APInt& Val1, const APInt& Val2);
1062
1063 /// Treats the APInt as an unsigned value for conversion purposes.
1064 /// @brief Converts the given APInt to a double value.
1065 inline double RoundAPIntToDouble(const APInt& APIVal) {
1066   return APIVal.roundToDouble();
1067 }
1068
1069 /// Treats the APInt as a signed value for conversion purposes.
1070 /// @brief Converts the given APInt to a double value.
1071 inline double RoundSignedAPIntToDouble(const APInt& APIVal) {
1072   return APIVal.signedRoundToDouble();
1073 }
1074
1075 /// @brief Converts the given APInt to a float vlalue.
1076 inline float RoundAPIntToFloat(const APInt& APIVal) {
1077   return float(RoundAPIntToDouble(APIVal));
1078 }
1079
1080 /// Treast the APInt as a signed value for conversion purposes.
1081 /// @brief Converts the given APInt to a float value.
1082 inline float RoundSignedAPIntToFloat(const APInt& APIVal) {
1083   return float(APIVal.signedRoundToDouble());
1084 }
1085
1086 /// RoundDoubleToAPInt - This function convert a double value to an APInt value.
1087 /// @brief Converts the given double value into a APInt.
1088 APInt RoundDoubleToAPInt(double Double, uint32_t width);
1089
1090 /// RoundFloatToAPInt - Converts a float value into an APInt value.
1091 /// @brief Converts a float value into a APInt.
1092 inline APInt RoundFloatToAPInt(float Float, uint32_t width) {
1093   return RoundDoubleToAPInt(double(Float), width);
1094 }
1095
1096 /// Arithmetic right-shift the APInt by shiftAmt.
1097 /// @brief Arithmetic right-shift function.
1098 inline APInt ashr(const APInt& LHS, uint32_t shiftAmt) {
1099   return LHS.ashr(shiftAmt);
1100 }
1101
1102 /// Logical right-shift the APInt by shiftAmt.
1103 /// @brief Logical right-shift function.
1104 inline APInt lshr(const APInt& LHS, uint32_t shiftAmt) {
1105   return LHS.lshr(shiftAmt);
1106 }
1107
1108 /// Left-shift the APInt by shiftAmt.
1109 /// @brief Left-shift function.
1110 inline APInt shl(const APInt& LHS, uint32_t shiftAmt) {
1111   return LHS.shl(shiftAmt);
1112 }
1113
1114 /// Signed divide APInt LHS by APInt RHS.
1115 /// @brief Signed division function for APInt.
1116 inline APInt sdiv(const APInt& LHS, const APInt& RHS) {
1117   return LHS.sdiv(RHS);
1118 }
1119
1120 /// Unsigned divide APInt LHS by APInt RHS.
1121 /// @brief Unsigned division function for APInt.
1122 inline APInt udiv(const APInt& LHS, const APInt& RHS) {
1123   return LHS.udiv(RHS);
1124 }
1125
1126 /// Signed remainder operation on APInt.
1127 /// @brief Function for signed remainder operation.
1128 inline APInt srem(const APInt& LHS, const APInt& RHS) {
1129   return LHS.srem(RHS);
1130 }
1131
1132 /// Unsigned remainder operation on APInt.
1133 /// @brief Function for unsigned remainder operation.
1134 inline APInt urem(const APInt& LHS, const APInt& RHS) {
1135   return LHS.urem(RHS);
1136 }
1137
1138 /// Performs multiplication on APInt values.
1139 /// @brief Function for multiplication operation.
1140 inline APInt mul(const APInt& LHS, const APInt& RHS) {
1141   return LHS * RHS;
1142 }
1143
1144 /// Performs addition on APInt values.
1145 /// @brief Function for addition operation.
1146 inline APInt add(const APInt& LHS, const APInt& RHS) {
1147   return LHS + RHS;
1148 }
1149
1150 /// Performs subtraction on APInt values.
1151 /// @brief Function for subtraction operation.
1152 inline APInt sub(const APInt& LHS, const APInt& RHS) {
1153   return LHS - RHS;
1154 }
1155
1156 /// Performs bitwise AND operation on APInt LHS and 
1157 /// APInt RHS.
1158 /// @brief Bitwise AND function for APInt.
1159 inline APInt And(const APInt& LHS, const APInt& RHS) {
1160   return LHS & RHS;
1161 }
1162
1163 /// Performs bitwise OR operation on APInt LHS and APInt RHS.
1164 /// @brief Bitwise OR function for APInt. 
1165 inline APInt Or(const APInt& LHS, const APInt& RHS) {
1166   return LHS | RHS;
1167 }
1168
1169 /// Performs bitwise XOR operation on APInt.
1170 /// @brief Bitwise XOR function for APInt.
1171 inline APInt Xor(const APInt& LHS, const APInt& RHS) {
1172   return LHS ^ RHS;
1173
1174
1175 /// Performs a bitwise complement operation on APInt.
1176 /// @brief Bitwise complement function. 
1177 inline APInt Not(const APInt& APIVal) {
1178   return ~APIVal;
1179 }
1180
1181 } // End of APIntOps namespace
1182
1183 } // End of llvm namespace
1184
1185 #endif