include/llvm/ADT/APInt.h

   1 //===-- llvm/ADT/APInt.h - For Arbitrary Precision Integer -----*- C++ -*--===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // 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_ADT_APINT_H
  16 #define LLVM_ADT_APINT_H
  17
  18 #include "llvm/ADT/ArrayRef.h"
  19 #include "llvm/Support/Compiler.h"
  20 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  21 #include <cassert>
  22 #include <climits>
  23 #include <cstring>
  24 #include <string>
  25
  26 namespace llvm {
  27   class Deserializer;
  28   class FoldingSetNodeID;
  29   class Serializer;
  30   class StringRef;
  31   class hash_code;
  32   class raw_ostream;
  33
  34   template<typename T>
  35   class SmallVectorImpl;
  36
  37   // An unsigned host type used as a single part of a multi-part
  38   // bignum.
  39   typedef uint64_t integerPart;
  40
  41   const unsigned int host_char_bit = 8;
  42   const unsigned int integerPartWidth = host_char_bit *
  43     static_cast<unsigned int>(sizeof(integerPart));
  44
  45 //===----------------------------------------------------------------------===//
  46 //                              APInt Class
  47 //===----------------------------------------------------------------------===//
  48
  49 /// APInt - This class represents arbitrary precision constant integral values.
  50 /// It is a functional replacement for common case unsigned integer type like
  51 /// "unsigned", "unsigned long" or "uint64_t", but also allows non-byte-width
  52 /// integer sizes and large integer value types such as 3-bits, 15-bits, or more
  53 /// than 64-bits of precision. APInt provides a variety of arithmetic operators
  54 /// and methods to manipulate integer values of any bit-width. It supports both
  55 /// the typical integer arithmetic and comparison operations as well as bitwise
  56 /// manipulation.
  57 ///
  58 /// The class has several invariants worth noting:
  59 ///   * All bit, byte, and word positions are zero-based.
  60 ///   * Once the bit width is set, it doesn't change except by the Truncate,
  61 ///     SignExtend, or ZeroExtend operations.
  62 ///   * All binary operators must be on APInt instances of the same bit width.
  63 ///     Attempting to use these operators on instances with different bit
  64 ///     widths will yield an assertion.
  65 ///   * The value is stored canonically as an unsigned value. For operations
  66 ///     where it makes a difference, there are both signed and unsigned variants
  67 ///     of the operation. For example, sdiv and udiv. However, because the bit
  68 ///     widths must be the same, operations such as Mul and Add produce the same
  69 ///     results regardless of whether the values are interpreted as signed or
  70 ///     not.
  71 ///   * In general, the class tries to follow the style of computation that LLVM
  72 ///     uses in its IR. This simplifies its use for LLVM.
  73 ///
  74 /// @brief Class for arbitrary precision integers.
  75 class APInt {
  76   unsigned BitWidth;      ///< The number of bits in this APInt.
  77
  78   /// This union is used to store the integer value. When the
  79   /// integer bit-width <= 64, it uses VAL, otherwise it uses pVal.
  80   union {
  81     uint64_t VAL;    ///< Used to store the <= 64 bits integer value.
  82     uint64_t *pVal;  ///< Used to store the >64 bits integer value.
  83   };
  84
  85   /// This enum is used to hold the constants we needed for APInt.
  86   enum {
  87     /// Bits in a word
  88     APINT_BITS_PER_WORD = static_cast<unsigned int>(sizeof(uint64_t)) *
  89                           CHAR_BIT,
  90     /// Byte size of a word
  91     APINT_WORD_SIZE = static_cast<unsigned int>(sizeof(uint64_t))
  92   };
  93
  94   /// This constructor is used only internally for speed of construction of
  95   /// temporaries. It is unsafe for general use so it is not public.
  96   /// @brief Fast internal constructor
  97   APInt(uint64_t* val, unsigned bits) : BitWidth(bits), pVal(val) { }
  98
  99   /// @returns true if the number of bits <= 64, false otherwise.
 100   /// @brief Determine if this APInt just has one word to store value.
 101   bool isSingleWord() const {
 102     return BitWidth <= APINT_BITS_PER_WORD;
 103   }
 104
 105   /// @returns the word position for the specified bit position.
 106   /// @brief Determine which word a bit is in.
 107   static unsigned whichWord(unsigned bitPosition) {
 108     return bitPosition / APINT_BITS_PER_WORD;
 109   }
 110
 111   /// @returns the bit position in a word for the specified bit position
 112   /// in the APInt.
 113   /// @brief Determine which bit in a word a bit is in.
 114   static unsigned whichBit(unsigned bitPosition) {
 115     return bitPosition % APINT_BITS_PER_WORD;
 116   }
 117
 118   /// This method generates and returns a uint64_t (word) mask for a single
 119   /// bit at a specific bit position. This is used to mask the bit in the
 120   /// corresponding word.
 121   /// @returns a uint64_t with only bit at "whichBit(bitPosition)" set
 122   /// @brief Get a single bit mask.
 123   static uint64_t maskBit(unsigned bitPosition) {
 124     return 1ULL << whichBit(bitPosition);
 125   }
 126
 127   /// This method is used internally to clear the to "N" bits in the high order
 128   /// word that are not used by the APInt. This is needed after the most
 129   /// significant word is assigned a value to ensure that those bits are
 130   /// zero'd out.
 131   /// @brief Clear unused high order bits
 132   APInt& clearUnusedBits() {
 133     // Compute how many bits are used in the final word
 134     unsigned wordBits = BitWidth % APINT_BITS_PER_WORD;
 135     if (wordBits == 0)
 136       // If all bits are used, we want to leave the value alone. This also
 137       // avoids the undefined behavior of >> when the shift is the same size as
 138       // the word size (64).
 139       return *this;
 140
 141     // Mask out the high bits.
 142     uint64_t mask = ~uint64_t(0ULL) >> (APINT_BITS_PER_WORD - wordBits);
 143     if (isSingleWord())
 144       VAL &= mask;
 145     else
 146       pVal[getNumWords() - 1] &= mask;
 147     return *this;
 148   }
 149
 150   /// @returns the corresponding word for the specified bit position.
 151   /// @brief Get the word corresponding to a bit position
 152   uint64_t getWord(unsigned bitPosition) const {
 153     return isSingleWord() ? VAL : pVal[whichWord(bitPosition)];
 154   }
 155
 156   /// Converts a string into a number.  The string must be non-empty
 157   /// and well-formed as a number of the given base. The bit-width
 158   /// must be sufficient to hold the result.
 159   ///
 160   /// This is used by the constructors that take string arguments.
 161   ///
 162   /// StringRef::getAsInteger is superficially similar but (1) does
 163   /// not assume that the string is well-formed and (2) grows the
 164   /// result to hold the input.
 165   ///
 166   /// @param radix 2, 8, 10, 16, or 36
 167   /// @brief Convert a char array into an APInt
 168   void fromString(unsigned numBits, StringRef str, uint8_t radix);
 169
 170   /// This is used by the toString method to divide by the radix. It simply
 171   /// provides a more convenient form of divide for internal use since KnuthDiv
 172   /// has specific constraints on its inputs. If those constraints are not met
 173   /// then it provides a simpler form of divide.
 174   /// @brief An internal division function for dividing APInts.
 175   static void divide(const APInt LHS, unsigned lhsWords,
 176                      const APInt &RHS, unsigned rhsWords,
 177                      APInt *Quotient, APInt *Remainder);
 178
 179   /// out-of-line slow case for inline constructor
 180   void initSlowCase(unsigned numBits, uint64_t val, bool isSigned);
 181
 182   /// shared code between two array constructors
 183   void initFromArray(ArrayRef<uint64_t> array);
 184
 185   /// out-of-line slow case for inline copy constructor
 186   void initSlowCase(const APInt& that);
 187
 188   /// out-of-line slow case for shl
 189   APInt shlSlowCase(unsigned shiftAmt) const;
 190
 191   /// out-of-line slow case for operator&
 192   APInt AndSlowCase(const APInt& RHS) const;
 193
 194   /// out-of-line slow case for operator|
 195   APInt OrSlowCase(const APInt& RHS) const;
 196
 197   /// out-of-line slow case for operator^
 198   APInt XorSlowCase(const APInt& RHS) const;
 199
 200   /// out-of-line slow case for operator=
 201   APInt& AssignSlowCase(const APInt& RHS);
 202
 203   /// out-of-line slow case for operator==
 204   bool EqualSlowCase(const APInt& RHS) const;
 205
 206   /// out-of-line slow case for operator==
 207   bool EqualSlowCase(uint64_t Val) const;
 208
 209   /// out-of-line slow case for countLeadingZeros
 210   unsigned countLeadingZerosSlowCase() const;
 211
 212   /// out-of-line slow case for countTrailingOnes
 213   unsigned countTrailingOnesSlowCase() const;
 214
 215   /// out-of-line slow case for countPopulation
 216   unsigned countPopulationSlowCase() const;
 217
 218 public:
 219   /// @name Constructors
 220   /// @{
 221   /// If isSigned is true then val is treated as if it were a signed value
 222   /// (i.e. as an int64_t) and the appropriate sign extension to the bit width
 223   /// will be done. Otherwise, no sign extension occurs (high order bits beyond
 224   /// the range of val are zero filled).
 225   /// @param numBits the bit width of the constructed APInt
 226   /// @param val the initial value of the APInt
 227   /// @param isSigned how to treat signedness of val
 228   /// @brief Create a new APInt of numBits width, initialized as val.
 229   APInt(unsigned numBits, uint64_t val, bool isSigned = false)
 230     : BitWidth(numBits), VAL(0) {
 231     assert(BitWidth && "bitwidth too small");
 232     if (isSingleWord())
 233       VAL = val;
 234     else
 235       initSlowCase(numBits, val, isSigned);
 236     clearUnusedBits();
 237   }
 238
 239   /// Note that bigVal.size() can be smaller or larger than the corresponding
 240   /// bit width but any extraneous bits will be dropped.
 241   /// @param numBits the bit width of the constructed APInt
 242   /// @param bigVal a sequence of words to form the initial value of the APInt
 243   /// @brief Construct an APInt of numBits width, initialized as bigVal[].
 244   APInt(unsigned numBits, ArrayRef<uint64_t> bigVal);
 245   /// Equivalent to APInt(numBits, ArrayRef<uint64_t>(bigVal, numWords)), but
 246   /// deprecated because this constructor is prone to ambiguity with the
 247   /// APInt(unsigned, uint64_t, bool) constructor.
 248   ///
 249   /// If this overload is ever deleted, care should be taken to prevent calls
 250   /// from being incorrectly captured by the APInt(unsigned, uint64_t, bool)
 251   /// constructor.
 252   APInt(unsigned numBits, unsigned numWords, const uint64_t bigVal[]);
 253
 254   /// This constructor interprets the string \p str in the given radix. The
 255   /// interpretation stops when the first character that is not suitable for the
 256   /// radix is encountered, or the end of the string. Acceptable radix values
 257   /// are 2, 8, 10, 16, and 36. It is an error for the value implied by the
 258   /// string to require more bits than numBits.
 259   ///
 260   /// @param numBits the bit width of the constructed APInt
 261   /// @param str the string to be interpreted
 262   /// @param radix the radix to use for the conversion
 263   /// @brief Construct an APInt from a string representation.
 264   APInt(unsigned numBits, StringRef str, uint8_t radix);
 265
 266   /// Simply makes *this a copy of that.
 267   /// @brief Copy Constructor.
 268   APInt(const APInt& that)
 269     : BitWidth(that.BitWidth), VAL(0) {
 270     assert(BitWidth && "bitwidth too small");
 271     if (isSingleWord())
 272       VAL = that.VAL;
 273     else
 274       initSlowCase(that);
 275   }
 276
 277 #if LLVM_HAS_RVALUE_REFERENCES
 278   /// @brief Move Constructor.
 279   APInt(APInt&& that) : BitWidth(that.BitWidth), VAL(that.VAL) {
 280     that.BitWidth = 0;
 281   }
 282 #endif
 283
 284   /// @brief Destructor.
 285   ~APInt() {
 286     if (!isSingleWord())
 287       delete [] pVal;
 288   }
 289
 290   /// Default constructor that creates an uninitialized APInt.  This is useful
 291   ///  for object deserialization (pair this with the static method Read).
 292   explicit APInt() : BitWidth(1) {}
 293
 294   /// Profile - Used to insert APInt objects, or objects that contain APInt
 295   ///  objects, into FoldingSets.
 296   void Profile(FoldingSetNodeID& id) const;
 297
 298   /// @}
 299   /// @name Value Tests
 300   /// @{
 301   /// This tests the high bit of this APInt to determine if it is set.
 302   /// @returns true if this APInt is negative, false otherwise
 303   /// @brief Determine sign of this APInt.
 304   bool isNegative() const {
 305     return (*this)[BitWidth - 1];
 306   }
 307
 308   /// This tests the high bit of the APInt to determine if it is unset.
 309   /// @brief Determine if this APInt Value is non-negative (>= 0)
 310   bool isNonNegative() const {
 311     return !isNegative();
 312   }
 313
 314   /// This tests if the value of this APInt is positive (> 0). Note
 315   /// that 0 is not a positive value.
 316   /// @returns true if this APInt is positive.
 317   /// @brief Determine if this APInt Value is positive.
 318   bool isStrictlyPositive() const {
 319     return isNonNegative() && !!*this;
 320   }
 321
 322   /// This checks to see if the value has all bits of the APInt are set or not.
 323   /// @brief Determine if all bits are set
 324   bool isAllOnesValue() const {
 325     return countPopulation() == BitWidth;
 326   }
 327
 328   /// This checks to see if the value of this APInt is the maximum unsigned
 329   /// value for the APInt's bit width.
 330   /// @brief Determine if this is the largest unsigned value.
 331   bool isMaxValue() const {
 332     return countPopulation() == BitWidth;
 333   }
 334
 335   /// This checks to see if the value of this APInt is the maximum signed
 336   /// value for the APInt's bit width.
 337   /// @brief Determine if this is the largest signed value.
 338   bool isMaxSignedValue() const {
 339     return BitWidth == 1 ? VAL == 0 :
 340                           !isNegative() && countPopulation() == BitWidth - 1;
 341   }
 342
 343   /// This checks to see if the value of this APInt is the minimum unsigned
 344   /// value for the APInt's bit width.
 345   /// @brief Determine if this is the smallest unsigned value.
 346   bool isMinValue() const {
 347     return !*this;
 348   }
 349
 350   /// This checks to see if the value of this APInt is the minimum signed
 351   /// value for the APInt's bit width.
 352   /// @brief Determine if this is the smallest signed value.
 353   bool isMinSignedValue() const {
 354     return BitWidth == 1 ? VAL == 1 : isNegative() && isPowerOf2();
 355   }
 356
 357   /// @brief Check if this APInt has an N-bits unsigned integer value.
 358   bool isIntN(unsigned N) const {
 359     assert(N && "N == 0 ???");
 360     return getActiveBits() <= N;
 361   }
 362
 363   /// @brief Check if this APInt has an N-bits signed integer value.
 364   bool isSignedIntN(unsigned N) const {
 365     assert(N && "N == 0 ???");
 366     return getMinSignedBits() <= N;
 367   }
 368
 369   /// @returns true if the argument APInt value is a power of two > 0.
 370   bool isPowerOf2() const {
 371     if (isSingleWord())
 372       return isPowerOf2_64(VAL);
 373     return countPopulationSlowCase() == 1;
 374   }
 375
 376   /// isSignBit - Return true if this is the value returned by getSignBit.
 377   bool isSignBit() const { return isMinSignedValue(); }
 378
 379   /// This converts the APInt to a boolean value as a test against zero.
 380   /// @brief Boolean conversion function.
 381   bool getBoolValue() const {
 382     return !!*this;
 383   }
 384
 385   /// getLimitedValue - If this value is smaller than the specified limit,
 386   /// return it, otherwise return the limit value.  This causes the value
 387   /// to saturate to the limit.
 388   uint64_t getLimitedValue(uint64_t Limit = ~0ULL) const {
 389     return (getActiveBits() > 64 || getZExtValue() > Limit) ?
 390       Limit :  getZExtValue();
 391   }
 392
 393   /// @}
 394   /// @name Value Generators
 395   /// @{
 396   /// @brief Gets maximum unsigned value of APInt for specific bit width.
 397   static APInt getMaxValue(unsigned numBits) {
 398     return getAllOnesValue(numBits);
 399   }
 400
 401   /// @brief Gets maximum signed value of APInt for a specific bit width.
 402   static APInt getSignedMaxValue(unsigned numBits) {
 403     APInt API = getAllOnesValue(numBits);
 404     API.clearBit(numBits - 1);
 405     return API;
 406   }
 407
 408   /// @brief Gets minimum unsigned value of APInt for a specific bit width.
 409   static APInt getMinValue(unsigned numBits) {
 410     return APInt(numBits, 0);
 411   }
 412
 413   /// @brief Gets minimum signed value of APInt for a specific bit width.
 414   static APInt getSignedMinValue(unsigned numBits) {
 415     APInt API(numBits, 0);
 416     API.setBit(numBits - 1);
 417     return API;
 418   }
 419
 420   /// getSignBit - This is just a wrapper function of getSignedMinValue(), and
 421   /// it helps code readability when we want to get a SignBit.
 422   /// @brief Get the SignBit for a specific bit width.
 423   static APInt getSignBit(unsigned BitWidth) {
 424     return getSignedMinValue(BitWidth);
 425   }
 426
 427   /// @returns the all-ones value for an APInt of the specified bit-width.
 428   /// @brief Get the all-ones value.
 429   static APInt getAllOnesValue(unsigned numBits) {
 430     return APInt(numBits, -1ULL, true);
 431   }
 432
 433   /// @returns the '0' value for an APInt of the specified bit-width.
 434   /// @brief Get the '0' value.
 435   static APInt getNullValue(unsigned numBits) {
 436     return APInt(numBits, 0);
 437   }
 438
 439   /// Get an APInt with the same BitWidth as this APInt, just zero mask
 440   /// the low bits and right shift to the least significant bit.
 441   /// @returns the high "numBits" bits of this APInt.
 442   APInt getHiBits(unsigned numBits) const;
 443
 444   /// Get an APInt with the same BitWidth as this APInt, just zero mask
 445   /// the high bits.
 446   /// @returns the low "numBits" bits of this APInt.
 447   APInt getLoBits(unsigned numBits) const;
 448
 449   /// getOneBitSet - Return an APInt with exactly one bit set in the result.
 450   static APInt getOneBitSet(unsigned numBits, unsigned BitNo) {
 451     APInt Res(numBits, 0);
 452     Res.setBit(BitNo);
 453     return Res;
 454   }
 455
 456   /// Constructs an APInt value that has a contiguous range of bits set. The
 457   /// bits from loBit (inclusive) to hiBit (exclusive) will be set. All other
 458   /// bits will be zero. For example, with parameters(32, 0, 16) you would get
 459   /// 0x0000FFFF. If hiBit is less than loBit then the set bits "wrap". For
 460   /// example, with parameters (32, 28, 4), you would get 0xF000000F.
 461   /// @param numBits the intended bit width of the result
 462   /// @param loBit the index of the lowest bit set.
 463   /// @param hiBit the index of the highest bit set.
 464   /// @returns An APInt value with the requested bits set.
 465   /// @brief Get a value with a block of bits set.
 466   static APInt getBitsSet(unsigned numBits, unsigned loBit, unsigned hiBit) {
 467     assert(hiBit <= numBits && "hiBit out of range");
 468     assert(loBit < numBits && "loBit out of range");
 469     if (hiBit < loBit)
 470       return getLowBitsSet(numBits, hiBit) |
 471              getHighBitsSet(numBits, numBits-loBit);
 472     return getLowBitsSet(numBits, hiBit-loBit).shl(loBit);
 473   }
 474
 475   /// Constructs an APInt value that has the top hiBitsSet bits set.
 476   /// @param numBits the bitwidth of the result
 477   /// @param hiBitsSet the number of high-order bits set in the result.
 478   /// @brief Get a value with high bits set
 479   static APInt getHighBitsSet(unsigned numBits, unsigned hiBitsSet) {
 480     assert(hiBitsSet <= numBits && "Too many bits to set!");
 481     // Handle a degenerate case, to avoid shifting by word size
 482     if (hiBitsSet == 0)
 483       return APInt(numBits, 0);
 484     unsigned shiftAmt = numBits - hiBitsSet;
 485     // For small values, return quickly
 486     if (numBits <= APINT_BITS_PER_WORD)
 487       return APInt(numBits, ~0ULL << shiftAmt);
 488     return getAllOnesValue(numBits).shl(shiftAmt);
 489   }
 490
 491   /// Constructs an APInt value that has the bottom loBitsSet bits set.
 492   /// @param numBits the bitwidth of the result
 493   /// @param loBitsSet the number of low-order bits set in the result.
 494   /// @brief Get a value with low bits set
 495   static APInt getLowBitsSet(unsigned numBits, unsigned loBitsSet) {
 496     assert(loBitsSet <= numBits && "Too many bits to set!");
 497     // Handle a degenerate case, to avoid shifting by word size
 498     if (loBitsSet == 0)
 499       return APInt(numBits, 0);
 500     if (loBitsSet == APINT_BITS_PER_WORD)
 501       return APInt(numBits, -1ULL);
 502     // For small values, return quickly.
 503     if (loBitsSet <= APINT_BITS_PER_WORD)
 504       return APInt(numBits, -1ULL >> (APINT_BITS_PER_WORD - loBitsSet));
 505     return getAllOnesValue(numBits).lshr(numBits - loBitsSet);
 506   }
 507
 508   /// \brief Determine if two APInts have the same value, after zero-extending
 509   /// one of them (if needed!) to ensure that the bit-widths match.
 510   static bool isSameValue(const APInt &I1, const APInt &I2) {
 511     if (I1.getBitWidth() == I2.getBitWidth())
 512       return I1 == I2;
 513
 514     if (I1.getBitWidth() > I2.getBitWidth())
 515       return I1 == I2.zext(I1.getBitWidth());
 516
 517     return I1.zext(I2.getBitWidth()) == I2;
 518   }
 519
 520   /// \brief Overload to compute a hash_code for an APInt value.
 521   friend hash_code hash_value(const APInt &Arg);
 522
 523   /// This function returns a pointer to the internal storage of the APInt.
 524   /// This is useful for writing out the APInt in binary form without any
 525   /// conversions.
 526   const uint64_t* getRawData() const {
 527     if (isSingleWord())
 528       return &VAL;
 529     return &pVal[0];
 530   }
 531
 532   /// @}
 533   /// @name Unary Operators
 534   /// @{
 535   /// @returns a new APInt value representing *this incremented by one
 536   /// @brief Postfix increment operator.
 537   const APInt operator++(int) {
 538     APInt API(*this);
 539     ++(*this);
 540     return API;
 541   }
 542
 543   /// @returns *this incremented by one
 544   /// @brief Prefix increment operator.
 545   APInt& operator++();
 546
 547   /// @returns a new APInt representing *this decremented by one.
 548   /// @brief Postfix decrement operator.
 549   const APInt operator--(int) {
 550     APInt API(*this);
 551     --(*this);
 552     return API;
 553   }
 554
 555   /// @returns *this decremented by one.
 556   /// @brief Prefix decrement operator.
 557   APInt& operator--();
 558
 559   /// Performs a bitwise complement operation on this APInt.
 560   /// @returns an APInt that is the bitwise complement of *this
 561   /// @brief Unary bitwise complement operator.
 562   APInt operator~() const {
 563     APInt Result(*this);
 564     Result.flipAllBits();
 565     return Result;
 566   }
 567
 568   /// Negates *this using two's complement logic.
 569   /// @returns An APInt value representing the negation of *this.
 570   /// @brief Unary negation operator
 571   APInt operator-() const {
 572     return APInt(BitWidth, 0) - (*this);
 573   }
 574
 575   /// Performs logical negation operation on this APInt.
 576   /// @returns true if *this is zero, false otherwise.
 577   /// @brief Logical negation operator.
 578   bool operator!() const {
 579     if (isSingleWord())
 580       return !VAL;
 581
 582     for (unsigned i = 0; i != getNumWords(); ++i)
 583       if (pVal[i])
 584         return false;
 585     return true;
 586   }
 587
 588   /// @}
 589   /// @name Assignment Operators
 590   /// @{
 591   /// @returns *this after assignment of RHS.
 592   /// @brief Copy assignment operator.
 593   APInt& operator=(const APInt& RHS) {
 594     // If the bitwidths are the same, we can avoid mucking with memory
 595     if (isSingleWord() && RHS.isSingleWord()) {
 596       VAL = RHS.VAL;
 597       BitWidth = RHS.BitWidth;
 598       return clearUnusedBits();
 599     }
 600
 601     return AssignSlowCase(RHS);
 602   }
 603
 604 #if LLVM_HAS_RVALUE_REFERENCES
 605   /// @brief Move assignment operator.
 606   APInt& operator=(APInt&& that) {
 607     if (!isSingleWord())
 608       delete [] pVal;
 609
 610     BitWidth = that.BitWidth;
 611     VAL = that.VAL;
 612
 613     that.BitWidth = 0;
 614
 615     return *this;
 616   }
 617 #endif
 618
 619   /// The RHS value is assigned to *this. If the significant bits in RHS exceed
 620   /// the bit width, the excess bits are truncated. If the bit width is larger
 621   /// than 64, the value is zero filled in the unspecified high order bits.
 622   /// @returns *this after assignment of RHS value.
 623   /// @brief Assignment operator.
 624   APInt& operator=(uint64_t RHS);
 625
 626   /// Performs a bitwise AND operation on this APInt and RHS. The result is
 627   /// assigned to *this.
 628   /// @returns *this after ANDing with RHS.
 629   /// @brief Bitwise AND assignment operator.
 630   APInt& operator&=(const APInt& RHS);
 631
 632   /// Performs a bitwise OR operation on this APInt and RHS. The result is
 633   /// assigned *this;
 634   /// @returns *this after ORing with RHS.
 635   /// @brief Bitwise OR assignment operator.
 636   APInt& operator|=(const APInt& RHS);
 637
 638   /// Performs a bitwise OR operation on this APInt and RHS. RHS is
 639   /// logically zero-extended or truncated to match the bit-width of
 640   /// the LHS.
 641   ///
 642   /// @brief Bitwise OR assignment operator.
 643   APInt& operator|=(uint64_t RHS) {
 644     if (isSingleWord()) {
 645       VAL |= RHS;
 646       clearUnusedBits();
 647     } else {
 648       pVal[0] |= RHS;
 649     }
 650     return *this;
 651   }
 652
 653   /// Performs a bitwise XOR operation on this APInt and RHS. The result is
 654   /// assigned to *this.
 655   /// @returns *this after XORing with RHS.
 656   /// @brief Bitwise XOR assignment operator.
 657   APInt& operator^=(const APInt& RHS);
 658
 659   /// Multiplies this APInt by RHS and assigns the result to *this.
 660   /// @returns *this
 661   /// @brief Multiplication assignment operator.
 662   APInt& operator*=(const APInt& RHS);
 663
 664   /// Adds RHS to *this and assigns the result to *this.
 665   /// @returns *this
 666   /// @brief Addition assignment operator.
 667   APInt& operator+=(const APInt& RHS);
 668
 669   /// Subtracts RHS from *this and assigns the result to *this.
 670   /// @returns *this
 671   /// @brief Subtraction assignment operator.
 672   APInt& operator-=(const APInt& RHS);
 673
 674   /// Shifts *this left by shiftAmt and assigns the result to *this.
 675   /// @returns *this after shifting left by shiftAmt
 676   /// @brief Left-shift assignment function.
 677   APInt& operator<<=(unsigned shiftAmt) {
 678     *this = shl(shiftAmt);
 679     return *this;
 680   }
 681
 682   /// @}
 683   /// @name Binary Operators
 684   /// @{
 685   /// Performs a bitwise AND operation on *this and RHS.
 686   /// @returns An APInt value representing the bitwise AND of *this and RHS.
 687   /// @brief Bitwise AND operator.
 688   APInt operator&(const APInt& RHS) const {
 689     assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
 690     if (isSingleWord())
 691       return APInt(getBitWidth(), VAL & RHS.VAL);
 692     return AndSlowCase(RHS);
 693   }
 694   APInt And(const APInt& RHS) const {
 695     return this->operator&(RHS);
 696   }
 697
 698   /// Performs a bitwise OR operation on *this and RHS.
 699   /// @returns An APInt value representing the bitwise OR of *this and RHS.
 700   /// @brief Bitwise OR operator.
 701   APInt operator|(const APInt& RHS) const {
 702     assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
 703     if (isSingleWord())
 704       return APInt(getBitWidth(), VAL | RHS.VAL);
 705     return OrSlowCase(RHS);
 706   }
 707   APInt Or(const APInt& RHS) const {
 708     return this->operator|(RHS);
 709   }
 710
 711   /// Performs a bitwise XOR operation on *this and RHS.
 712   /// @returns An APInt value representing the bitwise XOR of *this and RHS.
 713   /// @brief Bitwise XOR operator.
 714   APInt operator^(const APInt& RHS) const {
 715     assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
 716     if (isSingleWord())
 717       return APInt(BitWidth, VAL ^ RHS.VAL);
 718     return XorSlowCase(RHS);
 719   }
 720   APInt Xor(const APInt& RHS) const {
 721     return this->operator^(RHS);
 722   }
 723
 724   /// Multiplies this APInt by RHS and returns the result.
 725   /// @brief Multiplication operator.
 726   APInt operator*(const APInt& RHS) const;
 727
 728   /// Adds RHS to this APInt and returns the result.
 729   /// @brief Addition operator.
 730   APInt operator+(const APInt& RHS) const;
 731   APInt operator+(uint64_t RHS) const {
 732     return (*this) + APInt(BitWidth, RHS);
 733   }
 734
 735   /// Subtracts RHS from this APInt and returns the result.
 736   /// @brief Subtraction operator.
 737   APInt operator-(const APInt& RHS) const;
 738   APInt operator-(uint64_t RHS) const {
 739     return (*this) - APInt(BitWidth, RHS);
 740   }
 741
 742   APInt operator<<(unsigned Bits) const {
 743     return shl(Bits);
 744   }
 745
 746   APInt operator<<(const APInt &Bits) const {
 747     return shl(Bits);
 748   }
 749
 750   /// Arithmetic right-shift this APInt by shiftAmt.
 751   /// @brief Arithmetic right-shift function.
 752   APInt ashr(unsigned shiftAmt) const;
 753
 754   /// Logical right-shift this APInt by shiftAmt.
 755   /// @brief Logical right-shift function.
 756   APInt lshr(unsigned shiftAmt) const;
 757
 758   /// Left-shift this APInt by shiftAmt.
 759   /// @brief Left-shift function.
 760   APInt shl(unsigned shiftAmt) const {
 761     assert(shiftAmt <= BitWidth && "Invalid shift amount");
 762     if (isSingleWord()) {
 763       if (shiftAmt >= BitWidth)
 764         return APInt(BitWidth, 0); // avoid undefined shift results
 765       return APInt(BitWidth, VAL << shiftAmt);
 766     }
 767     return shlSlowCase(shiftAmt);
 768   }
 769
 770   /// @brief Rotate left by rotateAmt.
 771   APInt rotl(unsigned rotateAmt) const;
 772
 773   /// @brief Rotate right by rotateAmt.
 774   APInt rotr(unsigned rotateAmt) const;
 775
 776   /// Arithmetic right-shift this APInt by shiftAmt.
 777   /// @brief Arithmetic right-shift function.
 778   APInt ashr(const APInt &shiftAmt) const;
 779
 780   /// Logical right-shift this APInt by shiftAmt.
 781   /// @brief Logical right-shift function.
 782   APInt lshr(const APInt &shiftAmt) const;
 783
 784   /// Left-shift this APInt by shiftAmt.
 785   /// @brief Left-shift function.
 786   APInt shl(const APInt &shiftAmt) const;
 787
 788   /// @brief Rotate left by rotateAmt.
 789   APInt rotl(const APInt &rotateAmt) const;
 790
 791   /// @brief Rotate right by rotateAmt.
 792   APInt rotr(const APInt &rotateAmt) const;
 793
 794   /// Perform an unsigned divide operation on this APInt by RHS. Both this and
 795   /// RHS are treated as unsigned quantities for purposes of this division.
 796   /// @returns a new APInt value containing the division result
 797   /// @brief Unsigned division operation.
 798   APInt udiv(const APInt &RHS) const;
 799
 800   /// Signed divide this APInt by APInt RHS.
 801   /// @brief Signed division function for APInt.
 802   APInt sdiv(const APInt &RHS) const;
 803
 804   /// Perform an unsigned remainder operation on this APInt with RHS being the
 805   /// divisor. Both this and RHS are treated as unsigned quantities for purposes
 806   /// of this operation. Note that this is a true remainder operation and not
 807   /// a modulo operation because the sign follows the sign of the dividend
 808   /// which is *this.
 809   /// @returns a new APInt value containing the remainder result
 810   /// @brief Unsigned remainder operation.
 811   APInt urem(const APInt &RHS) const;
 812
 813   /// Signed remainder operation on APInt.
 814   /// @brief Function for signed remainder operation.
 815   APInt srem(const APInt &RHS) const;
 816
 817   /// Sometimes it is convenient to divide two APInt values and obtain both the
 818   /// quotient and remainder. This function does both operations in the same
 819   /// computation making it a little more efficient. The pair of input arguments
 820   /// may overlap with the pair of output arguments. It is safe to call
 821   /// udivrem(X, Y, X, Y), for example.
 822   /// @brief Dual division/remainder interface.
 823   static void udivrem(const APInt &LHS, const APInt &RHS,
 824                       APInt &Quotient, APInt &Remainder);
 825
 826   static void sdivrem(const APInt &LHS, const APInt &RHS,
 827                       APInt &Quotient, APInt &Remainder);
 828
 829
 830   // Operations that return overflow indicators.
 831   APInt sadd_ov(const APInt &RHS, bool &Overflow) const;
 832   APInt uadd_ov(const APInt &RHS, bool &Overflow) const;
 833   APInt ssub_ov(const APInt &RHS, bool &Overflow) const;
 834   APInt usub_ov(const APInt &RHS, bool &Overflow) const;
 835   APInt sdiv_ov(const APInt &RHS, bool &Overflow) const;
 836   APInt smul_ov(const APInt &RHS, bool &Overflow) const;
 837   APInt umul_ov(const APInt &RHS, bool &Overflow) const;
 838   APInt sshl_ov(unsigned Amt, bool &Overflow) const;
 839
 840   /// @returns the bit value at bitPosition
 841   /// @brief Array-indexing support.
 842   bool operator[](unsigned bitPosition) const {
 843     assert(bitPosition < getBitWidth() && "Bit position out of bounds!");
 844     return (maskBit(bitPosition) &
 845             (isSingleWord() ? VAL : pVal[whichWord(bitPosition)])) != 0;
 846   }
 847
 848   /// @}
 849   /// @name Comparison Operators
 850   /// @{
 851   /// Compares this APInt with RHS for the validity of the equality
 852   /// relationship.
 853   /// @brief Equality operator.
 854   bool operator==(const APInt& RHS) const {
 855     assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Comparison requires equal bit widths");
 856     if (isSingleWord())
 857       return VAL == RHS.VAL;
 858     return EqualSlowCase(RHS);
 859   }
 860
 861   /// Compares this APInt with a uint64_t for the validity of the equality
 862   /// relationship.
 863   /// @returns true if *this == Val
 864   /// @brief Equality operator.
 865   bool operator==(uint64_t Val) const {
 866     if (isSingleWord())
 867       return VAL == Val;
 868     return EqualSlowCase(Val);
 869   }
 870
 871   /// Compares this APInt with RHS for the validity of the equality
 872   /// relationship.
 873   /// @returns true if *this == Val
 874   /// @brief Equality comparison.
 875   bool eq(const APInt &RHS) const {
 876     return (*this) == RHS;
 877   }
 878
 879   /// Compares this APInt with RHS for the validity of the inequality
 880   /// relationship.
 881   /// @returns true if *this != Val
 882   /// @brief Inequality operator.
 883   bool operator!=(const APInt& RHS) const {
 884     return !((*this) == RHS);
 885   }
 886
 887   /// Compares this APInt with a uint64_t for the validity of the inequality
 888   /// relationship.
 889   /// @returns true if *this != Val
 890   /// @brief Inequality operator.
 891   bool operator!=(uint64_t Val) const {
 892     return !((*this) == Val);
 893   }
 894
 895   /// Compares this APInt with RHS for the validity of the inequality
 896   /// relationship.
 897   /// @returns true if *this != Val
 898   /// @brief Inequality comparison
 899   bool ne(const APInt &RHS) const {
 900     return !((*this) == RHS);
 901   }
 902
 903   /// Regards both *this and RHS as unsigned quantities and compares them for
 904   /// the validity of the less-than relationship.
 905   /// @returns true if *this < RHS when both are considered unsigned.
 906   /// @brief Unsigned less than comparison
 907   bool ult(const APInt &RHS) const;
 908
 909   /// Regards both *this as an unsigned quantity and compares it with RHS for
 910   /// the validity of the less-than relationship.
 911   /// @returns true if *this < RHS when considered unsigned.
 912   /// @brief Unsigned less than comparison
 913   bool ult(uint64_t RHS) const {
 914     return ult(APInt(getBitWidth(), RHS));
 915   }
 916
 917   /// Regards both *this and RHS as signed quantities and compares them for
 918   /// validity of the less-than relationship.
 919   /// @returns true if *this < RHS when both are considered signed.
 920   /// @brief Signed less than comparison
 921   bool slt(const APInt& RHS) const;
 922
 923   /// Regards both *this as a signed quantity and compares it with RHS for
 924   /// the validity of the less-than relationship.
 925   /// @returns true if *this < RHS when considered signed.
 926   /// @brief Signed less than comparison
 927   bool slt(uint64_t RHS) const {
 928     return slt(APInt(getBitWidth(), RHS));
 929   }
 930
 931   /// Regards both *this and RHS as unsigned quantities and compares them for
 932   /// validity of the less-or-equal relationship.
 933   /// @returns true if *this <= RHS when both are considered unsigned.
 934   /// @brief Unsigned less or equal comparison
 935   bool ule(const APInt& RHS) const {
 936     return ult(RHS) || eq(RHS);
 937   }
 938
 939   /// Regards both *this as an unsigned quantity and compares it with RHS for
 940   /// the validity of the less-or-equal relationship.
 941   /// @returns true if *this <= RHS when considered unsigned.
 942   /// @brief Unsigned less or equal comparison
 943   bool ule(uint64_t RHS) const {
 944     return ule(APInt(getBitWidth(), RHS));
 945   }
 946
 947   /// Regards both *this and RHS as signed quantities and compares them for
 948   /// validity of the less-or-equal relationship.
 949   /// @returns true if *this <= RHS when both are considered signed.
 950   /// @brief Signed less or equal comparison
 951   bool sle(const APInt& RHS) const {
 952     return slt(RHS) || eq(RHS);
 953   }
 954
 955   /// Regards both *this as a signed quantity and compares it with RHS for
 956   /// the validity of the less-or-equal relationship.
 957   /// @returns true if *this <= RHS when considered signed.
 958   /// @brief Signed less or equal comparison
 959   bool sle(uint64_t RHS) const {
 960     return sle(APInt(getBitWidth(), RHS));
 961   }
 962
 963   /// Regards both *this and RHS as unsigned quantities and compares them for
 964   /// the validity of the greater-than relationship.
 965   /// @returns true if *this > RHS when both are considered unsigned.
 966   /// @brief Unsigned greather than comparison
 967   bool ugt(const APInt& RHS) const {
 968     return !ult(RHS) && !eq(RHS);
 969   }
 970
 971   /// Regards both *this as an unsigned quantity and compares it with RHS for
 972   /// the validity of the greater-than relationship.
 973   /// @returns true if *this > RHS when considered unsigned.
 974   /// @brief Unsigned greater than comparison
 975   bool ugt(uint64_t RHS) const {
 976     return ugt(APInt(getBitWidth(), RHS));
 977   }
 978
 979   /// Regards both *this and RHS as signed quantities and compares them for
 980   /// the validity of the greater-than relationship.
 981   /// @returns true if *this > RHS when both are considered signed.
 982   /// @brief Signed greather than comparison
 983   bool sgt(const APInt& RHS) const {
 984     return !slt(RHS) && !eq(RHS);
 985   }
 986
 987   /// Regards both *this as a signed quantity and compares it with RHS for
 988   /// the validity of the greater-than relationship.
 989   /// @returns true if *this > RHS when considered signed.
 990   /// @brief Signed greater than comparison
 991   bool sgt(uint64_t RHS) const {
 992     return sgt(APInt(getBitWidth(), RHS));
 993   }
 994
 995   /// Regards both *this and RHS as unsigned quantities and compares them for
 996   /// validity of the greater-or-equal relationship.
 997   /// @returns true if *this >= RHS when both are considered unsigned.
 998   /// @brief Unsigned greater or equal comparison
 999   bool uge(const APInt& RHS) const {
1000     return !ult(RHS);
1001   }
1002
1003   /// Regards both *this as an unsigned quantity and compares it with RHS for
1004   /// the validity of the greater-or-equal relationship.
1005   /// @returns true if *this >= RHS when considered unsigned.
1006   /// @brief Unsigned greater or equal comparison
1007   bool uge(uint64_t RHS) const {
1008     return uge(APInt(getBitWidth(), RHS));
1009   }
1010
1011   /// Regards both *this and RHS as signed quantities and compares them for
1012   /// validity of the greater-or-equal relationship.
1013   /// @returns true if *this >= RHS when both are considered signed.
1014   /// @brief Signed greather or equal comparison
1015   bool sge(const APInt& RHS) const {
1016     return !slt(RHS);
1017   }
1018
1019   /// Regards both *this as a signed quantity and compares it with RHS for
1020   /// the validity of the greater-or-equal relationship.
1021   /// @returns true if *this >= RHS when considered signed.
1022   /// @brief Signed greater or equal comparison
1023   bool sge(uint64_t RHS) const {
1024     return sge(APInt(getBitWidth(), RHS));
1025   }
1026
1027
1028
1029
1030   /// This operation tests if there are any pairs of corresponding bits
1031   /// between this APInt and RHS that are both set.
1032   bool intersects(const APInt &RHS) const {
1033     return (*this & RHS) != 0;
1034   }
1035
1036   /// @}
1037   /// @name Resizing Operators
1038   /// @{
1039   /// Truncate the APInt to a specified width. It is an error to specify a width
1040   /// that is greater than or equal to the current width.
1041   /// @brief Truncate to new width.
1042   APInt trunc(unsigned width) const;
1043
1044   /// This operation sign extends the APInt to a new width. If the high order
1045   /// bit is set, the fill on the left will be done with 1 bits, otherwise zero.
1046   /// It is an error to specify a width that is less than or equal to the
1047   /// current width.
1048   /// @brief Sign extend to a new width.
1049   APInt sext(unsigned width) const;
1050
1051   /// This operation zero extends the APInt to a new width. The high order bits
1052   /// are filled with 0 bits.  It is an error to specify a width that is less
1053   /// than or equal to the current width.
1054   /// @brief Zero extend to a new width.
1055   APInt zext(unsigned width) const;
1056
1057   /// Make this APInt have the bit width given by \p width. The value is sign
1058   /// extended, truncated, or left alone to make it that width.
1059   /// @brief Sign extend or truncate to width
1060   APInt sextOrTrunc(unsigned width) const;
1061
1062   /// Make this APInt have the bit width given by \p width. The value is zero
1063   /// extended, truncated, or left alone to make it that width.
1064   /// @brief Zero extend or truncate to width
1065   APInt zextOrTrunc(unsigned width) const;
1066
1067   /// Make this APInt have the bit width given by \p width. The value is sign
1068   /// extended, or left alone to make it that width.
1069   /// @brief Sign extend or truncate to width
1070   APInt sextOrSelf(unsigned width) const;
1071
1072   /// Make this APInt have the bit width given by \p width. The value is zero
1073   /// extended, or left alone to make it that width.
1074   /// @brief Zero extend or truncate to width
1075   APInt zextOrSelf(unsigned width) const;
1076
1077   /// @}
1078   /// @name Bit Manipulation Operators
1079   /// @{
1080   /// @brief Set every bit to 1.
1081   void setAllBits() {
1082     if (isSingleWord())
1083       VAL = -1ULL;
1084     else {
1085       // Set all the bits in all the words.
1086       for (unsigned i = 0; i < getNumWords(); ++i)
1087         pVal[i] = -1ULL;
1088     }
1089     // Clear the unused ones
1090     clearUnusedBits();
1091   }
1092
1093   /// Set the given bit to 1 whose position is given as "bitPosition".
1094   /// @brief Set a given bit to 1.
1095   void setBit(unsigned bitPosition);
1096
1097   /// @brief Set every bit to 0.
1098   void clearAllBits() {
1099     if (isSingleWord())
1100       VAL = 0;
1101     else
1102       memset(pVal, 0, getNumWords() * APINT_WORD_SIZE);
1103   }
1104
1105   /// Set the given bit to 0 whose position is given as "bitPosition".
1106   /// @brief Set a given bit to 0.
1107   void clearBit(unsigned bitPosition);
1108
1109   /// @brief Toggle every bit to its opposite value.
1110   void flipAllBits() {
1111     if (isSingleWord())
1112       VAL ^= -1ULL;
1113     else {
1114       for (unsigned i = 0; i < getNumWords(); ++i)
1115         pVal[i] ^= -1ULL;
1116     }
1117     clearUnusedBits();
1118   }
1119
1120   /// Toggle a given bit to its opposite value whose position is given
1121   /// as "bitPosition".
1122   /// @brief Toggles a given bit to its opposite value.
1123   void flipBit(unsigned bitPosition);
1124
1125   /// @}
1126   /// @name Value Characterization Functions
1127   /// @{
1128
1129   /// @returns the total number of bits.
1130   unsigned getBitWidth() const {
1131     return BitWidth;
1132   }
1133
1134   /// Here one word's bitwidth equals to that of uint64_t.
1135   /// @returns the number of words to hold the integer value of this APInt.
1136   /// @brief Get the number of words.
1137   unsigned getNumWords() const {
1138     return getNumWords(BitWidth);
1139   }
1140
1141   /// Here one word's bitwidth equals to that of uint64_t.
1142   /// @returns the number of words to hold the integer value with a
1143   /// given bit width.
1144   /// @brief Get the number of words.
1145   static unsigned getNumWords(unsigned BitWidth) {
1146     return (BitWidth + APINT_BITS_PER_WORD - 1) / APINT_BITS_PER_WORD;
1147   }
1148
1149   /// This function returns the number of active bits which is defined as the
1150   /// bit width minus the number of leading zeros. This is used in several
1151   /// computations to see how "wide" the value is.
1152   /// @brief Compute the number of active bits in the value
1153   unsigned getActiveBits() const {
1154     return BitWidth - countLeadingZeros();
1155   }
1156
1157   /// This function returns the number of active words in the value of this
1158   /// APInt. This is used in conjunction with getActiveData to extract the raw
1159   /// value of the APInt.
1160   unsigned getActiveWords() const {
1161     unsigned numActiveBits = getActiveBits();
1162     return numActiveBits ? whichWord(numActiveBits - 1) + 1 : 1;
1163   }
1164
1165   /// Computes the minimum bit width for this APInt while considering it to be
1166   /// a signed (and probably negative) value. If the value is not negative,
1167   /// this function returns the same value as getActiveBits()+1. Otherwise, it
1168   /// returns the smallest bit width that will retain the negative value. For
1169   /// example, -1 can be written as 0b1 or 0xFFFFFFFFFF. 0b1 is shorter and so
1170   /// for -1, this function will always return 1.
1171   /// @brief Get the minimum bit size for this signed APInt
1172   unsigned getMinSignedBits() const {
1173     if (isNegative())
1174       return BitWidth - countLeadingOnes() + 1;
1175     return getActiveBits()+1;
1176   }
1177
1178   /// This method attempts to return the value of this APInt as a zero extended
1179   /// uint64_t. The bitwidth must be <= 64 or the value must fit within a
1180   /// uint64_t. Otherwise an assertion will result.
1181   /// @brief Get zero extended value
1182   uint64_t getZExtValue() const {
1183     if (isSingleWord())
1184       return VAL;
1185     assert(getActiveBits() <= 64 && "Too many bits for uint64_t");
1186     return pVal[0];
1187   }
1188
1189   /// This method attempts to return the value of this APInt as a sign extended
1190   /// int64_t. The bit width must be <= 64 or the value must fit within an
1191   /// int64_t. Otherwise an assertion will result.
1192   /// @brief Get sign extended value
1193   int64_t getSExtValue() const {
1194     if (isSingleWord())
1195       return int64_t(VAL << (APINT_BITS_PER_WORD - BitWidth)) >>
1196                      (APINT_BITS_PER_WORD - BitWidth);
1197     assert(getMinSignedBits() <= 64 && "Too many bits for int64_t");
1198     return int64_t(pVal[0]);
1199   }
1200
1201   /// This method determines how many bits are required to hold the APInt
1202   /// equivalent of the string given by \p str.
1203   /// @brief Get bits required for string value.
1204   static unsigned getBitsNeeded(StringRef str, uint8_t radix);
1205
1206   /// countLeadingZeros - This function is an APInt version of the
1207   /// countLeadingZeros_{32,64} functions in MathExtras.h. It counts the number
1208   /// of zeros from the most significant bit to the first one bit.
1209   /// @returns BitWidth if the value is zero, otherwise
1210   /// returns the number of zeros from the most significant bit to the first
1211   /// one bits.
1212   unsigned countLeadingZeros() const {
1213     if (isSingleWord()) {
1214       unsigned unusedBits = APINT_BITS_PER_WORD - BitWidth;
1215       return CountLeadingZeros_64(VAL) - unusedBits;
1216     }
1217     return countLeadingZerosSlowCase();
1218   }
1219
1220   /// countLeadingOnes - This function is an APInt version of the
1221   /// countLeadingOnes_{32,64} functions in MathExtras.h. It counts the number
1222   /// of ones from the most significant bit to the first zero bit.
1223   /// @returns 0 if the high order bit is not set, otherwise
1224   /// returns the number of 1 bits from the most significant to the least
1225   /// @brief Count the number of leading one bits.
1226   unsigned countLeadingOnes() const;
1227
1228   /// Computes the number of leading bits of this APInt that are equal to its
1229   /// sign bit.
1230   unsigned getNumSignBits() const {
1231     return isNegative() ? countLeadingOnes() : countLeadingZeros();
1232   }
1233
1234   /// countTrailingZeros - This function is an APInt version of the
1235   /// countTrailingZeros_{32,64} functions in MathExtras.h. It counts
1236   /// the number of zeros from the least significant bit to the first set bit.
1237   /// @returns BitWidth if the value is zero, otherwise
1238   /// returns the number of zeros from the least significant bit to the first
1239   /// one bit.
1240   /// @brief Count the number of trailing zero bits.
1241   unsigned countTrailingZeros() const;
1242
1243   /// countTrailingOnes - This function is an APInt version of the
1244   /// countTrailingOnes_{32,64} functions in MathExtras.h. It counts
1245   /// the number of ones from the least significant bit to the first zero bit.
1246   /// @returns BitWidth if the value is all ones, otherwise
1247   /// returns the number of ones from the least significant bit to the first
1248   /// zero bit.
1249   /// @brief Count the number of trailing one bits.
1250   unsigned countTrailingOnes() const {
1251     if (isSingleWord())
1252       return CountTrailingOnes_64(VAL);
1253     return countTrailingOnesSlowCase();
1254   }
1255
1256   /// countPopulation - This function is an APInt version of the
1257   /// countPopulation_{32,64} functions in MathExtras.h. It counts the number
1258   /// of 1 bits in the APInt value.
1259   /// @returns 0 if the value is zero, otherwise returns the number of set
1260   /// bits.
1261   /// @brief Count the number of bits set.
1262   unsigned countPopulation() const {
1263     if (isSingleWord())
1264       return CountPopulation_64(VAL);
1265     return countPopulationSlowCase();
1266   }
1267
1268   /// @}
1269   /// @name Conversion Functions
1270   /// @{
1271   void print(raw_ostream &OS, bool isSigned) const;
1272
1273   /// toString - Converts an APInt to a string and append it to Str.  Str is
1274   /// commonly a SmallString.
1275   void toString(SmallVectorImpl<char> &Str, unsigned Radix, bool Signed,
1276                 bool formatAsCLiteral = false) const;
1277
1278   /// Considers the APInt to be unsigned and converts it into a string in the
1279   /// radix given. The radix can be 2, 8, 10 16, or 36.
1280   void toStringUnsigned(SmallVectorImpl<char> &Str, unsigned Radix = 10) const {
1281     toString(Str, Radix, false, false);
1282   }
1283
1284   /// Considers the APInt to be signed and converts it into a string in the
1285   /// radix given. The radix can be 2, 8, 10, 16, or 36.
1286   void toStringSigned(SmallVectorImpl<char> &Str, unsigned Radix = 10) const {
1287     toString(Str, Radix, true, false);
1288   }
1289
1290   /// toString - This returns the APInt as a std::string.  Note that this is an
1291   /// inefficient method.  It is better to pass in a SmallVector/SmallString
1292   /// to the methods above to avoid thrashing the heap for the string.
1293   std::string toString(unsigned Radix, bool Signed) const;
1294
1295
1296   /// @returns a byte-swapped representation of this APInt Value.
1297   APInt byteSwap() const;
1298
1299   /// @brief Converts this APInt to a double value.
1300   double roundToDouble(bool isSigned) const;
1301
1302   /// @brief Converts this unsigned APInt to a double value.
1303   double roundToDouble() const {
1304     return roundToDouble(false);
1305   }
1306
1307   /// @brief Converts this signed APInt to a double value.
1308   double signedRoundToDouble() const {
1309     return roundToDouble(true);
1310   }
1311
1312   /// The conversion does not do a translation from integer to double, it just
1313   /// re-interprets the bits as a double. Note that it is valid to do this on
1314   /// any bit width. Exactly 64 bits will be translated.
1315   /// @brief Converts APInt bits to a double
1316   double bitsToDouble() const {
1317     union {
1318       uint64_t I;
1319       double D;
1320     } T;
1321     T.I = (isSingleWord() ? VAL : pVal[0]);
1322     return T.D;
1323   }
1324
1325   /// The conversion does not do a translation from integer to float, it just
1326   /// re-interprets the bits as a float. Note that it is valid to do this on
1327   /// any bit width. Exactly 32 bits will be translated.
1328   /// @brief Converts APInt bits to a double
1329   float bitsToFloat() const {
1330     union {
1331       unsigned I;
1332       float F;
1333     } T;
1334     T.I = unsigned((isSingleWord() ? VAL : pVal[0]));
1335     return T.F;
1336   }
1337
1338   /// The conversion does not do a translation from double to integer, it just
1339   /// re-interprets the bits of the double.
1340   /// @brief Converts a double to APInt bits.
1341   static APInt doubleToBits(double V) {
1342     union {
1343       uint64_t I;
1344       double D;
1345     } T;
1346     T.D = V;
1347     return APInt(sizeof T * CHAR_BIT, T.I);
1348   }
1349
1350   /// The conversion does not do a translation from float to integer, it just
1351   /// re-interprets the bits of the float.
1352   /// @brief Converts a float to APInt bits.
1353   static APInt floatToBits(float V) {
1354     union {
1355       unsigned I;
1356       float F;
1357     } T;
1358     T.F = V;
1359     return APInt(sizeof T * CHAR_BIT, T.I);
1360   }
1361
1362   /// @}
1363   /// @name Mathematics Operations
1364   /// @{
1365
1366   /// @returns the floor log base 2 of this APInt.
1367   unsigned logBase2() const {
1368     return BitWidth - 1 - countLeadingZeros();
1369   }
1370
1371   /// @returns the ceil log base 2 of this APInt.
1372   unsigned ceilLogBase2() const {
1373     return BitWidth - (*this - 1).countLeadingZeros();
1374   }
1375
1376   /// @returns the log base 2 of this APInt if its an exact power of two, -1
1377   /// otherwise
1378   int32_t exactLogBase2() const {
1379     if (!isPowerOf2())
1380       return -1;
1381     return logBase2();
1382   }
1383
1384   /// @brief Compute the square root
1385   APInt sqrt() const;
1386
1387   /// If *this is < 0 then return -(*this), otherwise *this;
1388   /// @brief Get the absolute value;
1389   APInt abs() const {
1390     if (isNegative())
1391       return -(*this);
1392     return *this;
1393   }
1394
1395   /// @returns the multiplicative inverse for a given modulo.
1396   APInt multiplicativeInverse(const APInt& modulo) const;
1397
1398   /// @}
1399   /// @name Support for division by constant
1400   /// @{
1401
1402   /// Calculate the magic number for signed division by a constant.
1403   struct ms;
1404   ms magic() const;
1405
1406   /// Calculate the magic number for unsigned division by a constant.
1407   struct mu;
1408   mu magicu(unsigned LeadingZeros = 0) const;
1409
1410   /// @}
1411   /// @name Building-block Operations for APInt and APFloat
1412   /// @{
1413
1414   // These building block operations operate on a representation of
1415   // arbitrary precision, two's-complement, bignum integer values.
1416   // They should be sufficient to implement APInt and APFloat bignum
1417   // requirements.  Inputs are generally a pointer to the base of an
1418   // array of integer parts, representing an unsigned bignum, and a
1419   // count of how many parts there are.
1420
1421   /// Sets the least significant part of a bignum to the input value,
1422   /// and zeroes out higher parts.  */
1423   static void tcSet(integerPart *, integerPart, unsigned int);
1424
1425   /// Assign one bignum to another.
1426   static void tcAssign(integerPart *, const integerPart *, unsigned int);
1427
1428   /// Returns true if a bignum is zero, false otherwise.
1429   static bool tcIsZero(const integerPart *, unsigned int);
1430
1431   /// Extract the given bit of a bignum; returns 0 or 1.  Zero-based.
1432   static int tcExtractBit(const integerPart *, unsigned int bit);
1433
1434   /// Copy the bit vector of width srcBITS from SRC, starting at bit
1435   /// srcLSB, to DST, of dstCOUNT parts, such that the bit srcLSB
1436   /// becomes the least significant bit of DST.  All high bits above
1437   /// srcBITS in DST are zero-filled.
1438   static void tcExtract(integerPart *, unsigned int dstCount,
1439                         const integerPart *,
1440                         unsigned int srcBits, unsigned int srcLSB);
1441
1442   /// Set the given bit of a bignum.  Zero-based.
1443   static void tcSetBit(integerPart *, unsigned int bit);
1444
1445   /// Clear the given bit of a bignum.  Zero-based.
1446   static void tcClearBit(integerPart *, unsigned int bit);
1447
1448   /// Returns the bit number of the least or most significant set bit
1449   /// of a number.  If the input number has no bits set -1U is
1450   /// returned.
1451   static unsigned int tcLSB(const integerPart *, unsigned int);
1452   static unsigned int tcMSB(const integerPart *parts, unsigned int n);
1453
1454   /// Negate a bignum in-place.
1455   static void tcNegate(integerPart *, unsigned int);
1456
1457   /// DST += RHS + CARRY where CARRY is zero or one.  Returns the
1458   /// carry flag.
1459   static integerPart tcAdd(integerPart *, const integerPart *,
1460                            integerPart carry, unsigned);
1461
1462   /// DST -= RHS + CARRY where CARRY is zero or one.  Returns the
1463   /// carry flag.
1464   static integerPart tcSubtract(integerPart *, const integerPart *,
1465                                 integerPart carry, unsigned);
1466
1467   ///  DST += SRC * MULTIPLIER + PART   if add is true
1468   ///  DST  = SRC * MULTIPLIER + PART   if add is false
1469   ///
1470   ///  Requires 0 <= DSTPARTS <= SRCPARTS + 1.  If DST overlaps SRC
1471   ///  they must start at the same point, i.e. DST == SRC.
1472   ///
1473   ///  If DSTPARTS == SRC_PARTS + 1 no overflow occurs and zero is
1474   ///  returned.  Otherwise DST is filled with the least significant
1475   ///  DSTPARTS parts of the result, and if all of the omitted higher
1476   ///  parts were zero return zero, otherwise overflow occurred and
1477   ///  return one.
1478   static int tcMultiplyPart(integerPart *dst, const integerPart *src,
1479                             integerPart multiplier, integerPart carry,
1480                             unsigned int srcParts, unsigned int dstParts,
1481                             bool add);
1482
1483   /// DST = LHS * RHS, where DST has the same width as the operands
1484   /// and is filled with the least significant parts of the result.
1485   /// Returns one if overflow occurred, otherwise zero.  DST must be
1486   /// disjoint from both operands.
1487   static int tcMultiply(integerPart *, const integerPart *,
1488                         const integerPart *, unsigned);
1489
1490   /// DST = LHS * RHS, where DST has width the sum of the widths of
1491   /// the operands.  No overflow occurs.  DST must be disjoint from
1492   /// both operands. Returns the number of parts required to hold the
1493   /// result.
1494   static unsigned int tcFullMultiply(integerPart *, const integerPart *,
1495                                      const integerPart *, unsigned, unsigned);
1496
1497   /// If RHS is zero LHS and REMAINDER are left unchanged, return one.
1498   /// Otherwise set LHS to LHS / RHS with the fractional part
1499   /// discarded, set REMAINDER to the remainder, return zero.  i.e.
1500   ///
1501   ///  OLD_LHS = RHS * LHS + REMAINDER
1502   ///
1503   ///  SCRATCH is a bignum of the same size as the operands and result
1504   ///  for use by the routine; its contents need not be initialized
1505   ///  and are destroyed.  LHS, REMAINDER and SCRATCH must be
1506   ///  distinct.
1507   static int tcDivide(integerPart *lhs, const integerPart *rhs,
1508                       integerPart *remainder, integerPart *scratch,
1509                       unsigned int parts);
1510
1511   /// Shift a bignum left COUNT bits.  Shifted in bits are zero.
1512   /// There are no restrictions on COUNT.
1513   static void tcShiftLeft(integerPart *, unsigned int parts,
1514                           unsigned int count);
1515
1516   /// Shift a bignum right COUNT bits.  Shifted in bits are zero.
1517   /// There are no restrictions on COUNT.
1518   static void tcShiftRight(integerPart *, unsigned int parts,
1519                            unsigned int count);
1520
1521   /// The obvious AND, OR and XOR and complement operations.
1522   static void tcAnd(integerPart *, const integerPart *, unsigned int);
1523   static void tcOr(integerPart *, const integerPart *, unsigned int);
1524   static void tcXor(integerPart *, const integerPart *, unsigned int);
1525   static void tcComplement(integerPart *, unsigned int);
1526
1527   /// Comparison (unsigned) of two bignums.
1528   static int tcCompare(const integerPart *, const integerPart *,
1529                        unsigned int);
1530
1531   /// Increment a bignum in-place.  Return the carry flag.
1532   static integerPart tcIncrement(integerPart *, unsigned int);
1533
1534   /// Set the least significant BITS and clear the rest.
1535   static void tcSetLeastSignificantBits(integerPart *, unsigned int,
1536                                         unsigned int bits);
1537
1538   /// @brief debug method
1539   void dump() const;
1540
1541   /// @}
1542 };
1543
1544 /// Magic data for optimising signed division by a constant.
1545 struct APInt::ms {
1546   APInt m;  ///< magic number
1547   unsigned s;  ///< shift amount
1548 };
1549
1550 /// Magic data for optimising unsigned division by a constant.
1551 struct APInt::mu {
1552   APInt m;     ///< magic number
1553   bool a;      ///< add indicator
1554   unsigned s;  ///< shift amount
1555 };
1556
1557 inline bool operator==(uint64_t V1, const APInt& V2) {
1558   return V2 == V1;
1559 }
1560
1561 inline bool operator!=(uint64_t V1, const APInt& V2) {
1562   return V2 != V1;
1563 }
1564
1565 inline raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const APInt &I) {
1566   I.print(OS, true);
1567   return OS;
1568 }
1569
1570 namespace APIntOps {
1571
1572 /// @brief Determine the smaller of two APInts considered to be signed.
1573 inline APInt smin(const APInt &A, const APInt &B) {
1574   return A.slt(B) ? A : B;
1575 }
1576
1577 /// @brief Determine the larger of two APInts considered to be signed.
1578 inline APInt smax(const APInt &A, const APInt &B) {
1579   return A.sgt(B) ? A : B;
1580 }
1581
1582 /// @brief Determine the smaller of two APInts considered to be signed.
1583 inline APInt umin(const APInt &A, const APInt &B) {
1584   return A.ult(B) ? A : B;
1585 }
1586
1587 /// @brief Determine the larger of two APInts considered to be unsigned.
1588 inline APInt umax(const APInt &A, const APInt &B) {
1589   return A.ugt(B) ? A : B;
1590 }
1591
1592 /// @brief Check if the specified APInt has a N-bits unsigned integer value.
1593 inline bool isIntN(unsigned N, const APInt& APIVal) {
1594   return APIVal.isIntN(N);
1595 }
1596
1597 /// @brief Check if the specified APInt has a N-bits signed integer value.
1598 inline bool isSignedIntN(unsigned N, const APInt& APIVal) {
1599   return APIVal.isSignedIntN(N);
1600 }
1601
1602 /// @returns true if the argument APInt value is a sequence of ones
1603 /// starting at the least significant bit with the remainder zero.
1604 inline bool isMask(unsigned numBits, const APInt& APIVal) {
1605   return numBits <= APIVal.getBitWidth() &&
1606     APIVal == APInt::getLowBitsSet(APIVal.getBitWidth(), numBits);
1607 }
1608
1609 /// @returns true if the argument APInt value contains a sequence of ones
1610 /// with the remainder zero.
1611 inline bool isShiftedMask(unsigned numBits, const APInt& APIVal) {
1612   return isMask(numBits, (APIVal - APInt(numBits,1)) | APIVal);
1613 }
1614
1615 /// @returns a byte-swapped representation of the specified APInt Value.
1616 inline APInt byteSwap(const APInt& APIVal) {
1617   return APIVal.byteSwap();
1618 }
1619
1620 /// @returns the floor log base 2 of the specified APInt value.
1621 inline unsigned logBase2(const APInt& APIVal) {
1622   return APIVal.logBase2();
1623 }
1624
1625 /// GreatestCommonDivisor - This function returns the greatest common
1626 /// divisor of the two APInt values using Euclid's algorithm.
1627 /// @returns the greatest common divisor of Val1 and Val2
1628 /// @brief Compute GCD of two APInt values.
1629 APInt GreatestCommonDivisor(const APInt& Val1, const APInt& Val2);
1630
1631 /// Treats the APInt as an unsigned value for conversion purposes.
1632 /// @brief Converts the given APInt to a double value.
1633 inline double RoundAPIntToDouble(const APInt& APIVal) {
1634   return APIVal.roundToDouble();
1635 }
1636
1637 /// Treats the APInt as a signed value for conversion purposes.
1638 /// @brief Converts the given APInt to a double value.
1639 inline double RoundSignedAPIntToDouble(const APInt& APIVal) {
1640   return APIVal.signedRoundToDouble();
1641 }
1642
1643 /// @brief Converts the given APInt to a float vlalue.
1644 inline float RoundAPIntToFloat(const APInt& APIVal) {
1645   return float(RoundAPIntToDouble(APIVal));
1646 }
1647
1648 /// Treast the APInt as a signed value for conversion purposes.
1649 /// @brief Converts the given APInt to a float value.
1650 inline float RoundSignedAPIntToFloat(const APInt& APIVal) {
1651   return float(APIVal.signedRoundToDouble());
1652 }
1653
1654 /// RoundDoubleToAPInt - This function convert a double value to an APInt value.
1655 /// @brief Converts the given double value into a APInt.
1656 APInt RoundDoubleToAPInt(double Double, unsigned width);
1657
1658 /// RoundFloatToAPInt - Converts a float value into an APInt value.
1659 /// @brief Converts a float value into a APInt.
1660 inline APInt RoundFloatToAPInt(float Float, unsigned width) {
1661   return RoundDoubleToAPInt(double(Float), width);
1662 }
1663
1664 /// Arithmetic right-shift the APInt by shiftAmt.
1665 /// @brief Arithmetic right-shift function.
1666 inline APInt ashr(const APInt& LHS, unsigned shiftAmt) {
1667   return LHS.ashr(shiftAmt);
1668 }
1669
1670 /// Logical right-shift the APInt by shiftAmt.
1671 /// @brief Logical right-shift function.
1672 inline APInt lshr(const APInt& LHS, unsigned shiftAmt) {
1673   return LHS.lshr(shiftAmt);
1674 }
1675
1676 /// Left-shift the APInt by shiftAmt.
1677 /// @brief Left-shift function.
1678 inline APInt shl(const APInt& LHS, unsigned shiftAmt) {
1679   return LHS.shl(shiftAmt);
1680 }
1681
1682 /// Signed divide APInt LHS by APInt RHS.
1683 /// @brief Signed division function for APInt.
1684 inline APInt sdiv(const APInt& LHS, const APInt& RHS) {
1685   return LHS.sdiv(RHS);
1686 }
1687
1688 /// Unsigned divide APInt LHS by APInt RHS.
1689 /// @brief Unsigned division function for APInt.
1690 inline APInt udiv(const APInt& LHS, const APInt& RHS) {
1691   return LHS.udiv(RHS);
1692 }
1693
1694 /// Signed remainder operation on APInt.
1695 /// @brief Function for signed remainder operation.
1696 inline APInt srem(const APInt& LHS, const APInt& RHS) {
1697   return LHS.srem(RHS);
1698 }
1699
1700 /// Unsigned remainder operation on APInt.
1701 /// @brief Function for unsigned remainder operation.
1702 inline APInt urem(const APInt& LHS, const APInt& RHS) {
1703   return LHS.urem(RHS);
1704 }
1705
1706 /// Performs multiplication on APInt values.
1707 /// @brief Function for multiplication operation.
1708 inline APInt mul(const APInt& LHS, const APInt& RHS) {
1709   return LHS * RHS;
1710 }
1711
1712 /// Performs addition on APInt values.
1713 /// @brief Function for addition operation.
1714 inline APInt add(const APInt& LHS, const APInt& RHS) {
1715   return LHS + RHS;
1716 }
1717
1718 /// Performs subtraction on APInt values.
1719 /// @brief Function for subtraction operation.
1720 inline APInt sub(const APInt& LHS, const APInt& RHS) {
1721   return LHS - RHS;
1722 }
1723
1724 /// Performs bitwise AND operation on APInt LHS and
1725 /// APInt RHS.
1726 /// @brief Bitwise AND function for APInt.
1727 inline APInt And(const APInt& LHS, const APInt& RHS) {
1728   return LHS & RHS;
1729 }
1730
1731 /// Performs bitwise OR operation on APInt LHS and APInt RHS.
1732 /// @brief Bitwise OR function for APInt.
1733 inline APInt Or(const APInt& LHS, const APInt& RHS) {
1734   return LHS | RHS;
1735 }
1736
1737 /// Performs bitwise XOR operation on APInt.
1738 /// @brief Bitwise XOR function for APInt.
1739 inline APInt Xor(const APInt& LHS, const APInt& RHS) {
1740   return LHS ^ RHS;
1741 }
1742
1743 /// Performs a bitwise complement operation on APInt.
1744 /// @brief Bitwise complement function.
1745 inline APInt Not(const APInt& APIVal) {
1746   return ~APIVal;
1747 }
1748
1749 } // End of APIntOps namespace
1750
1751   // See friend declaration above. This additional declaration is required in
1752   // order to compile LLVM with IBM xlC compiler.
1753   hash_code hash_value(const APInt &Arg);
1754 } // End of llvm namespace
1755
1756 #endif