Don't allow pwrite to resize a stream.
[oota-llvm.git] / lib / Support / APInt.cpp
1 //===-- APInt.cpp - Implement APInt class ---------------------------------===//
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 integer
11 // constant values and provide a variety of arithmetic operations on them.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #include "llvm/ADT/APInt.h"
16 #include "llvm/ADT/FoldingSet.h"
17 #include "llvm/ADT/Hashing.h"
18 #include "llvm/ADT/SmallString.h"
19 #include "llvm/ADT/StringRef.h"
20 #include "llvm/Support/Debug.h"
21 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
22 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
23 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
24 #include <cmath>
25 #include <cstdlib>
26 #include <cstring>
27 #include <limits>
28 using namespace llvm;
29
30 #define DEBUG_TYPE "apint"
31
32 /// A utility function for allocating memory, checking for allocation failures,
33 /// and ensuring the contents are zeroed.
34 inline static uint64_t* getClearedMemory(unsigned numWords) {
35   uint64_t * result = new uint64_t[numWords];
36   assert(result && "APInt memory allocation fails!");
37   memset(result, 0, numWords * sizeof(uint64_t));
38   return result;
39 }
40
41 /// A utility function for allocating memory and checking for allocation
42 /// failure.  The content is not zeroed.
43 inline static uint64_t* getMemory(unsigned numWords) {
44   uint64_t * result = new uint64_t[numWords];
45   assert(result && "APInt memory allocation fails!");
46   return result;
47 }
48
49 /// A utility function that converts a character to a digit.
50 inline static unsigned getDigit(char cdigit, uint8_t radix) {
51   unsigned r;
52
53   if (radix == 16 || radix == 36) {
54     r = cdigit - '0';
55     if (r <= 9)
56       return r;
57
58     r = cdigit - 'A';
59     if (r <= radix - 11U)
60       return r + 10;
61
62     r = cdigit - 'a';
63     if (r <= radix - 11U)
64       return r + 10;
65     
66     radix = 10;
67   }
68
69   r = cdigit - '0';
70   if (r < radix)
71     return r;
72
73   return -1U;
74 }
75
76
77 void APInt::initSlowCase(unsigned numBits, uint64_t val, bool isSigned) {
78   pVal = getClearedMemory(getNumWords());
79   pVal[0] = val;
80   if (isSigned && int64_t(val) < 0)
81     for (unsigned i = 1; i < getNumWords(); ++i)
82       pVal[i] = -1ULL;
83 }
84
85 void APInt::initSlowCase(const APInt& that) {
86   pVal = getMemory(getNumWords());
87   memcpy(pVal, that.pVal, getNumWords() * APINT_WORD_SIZE);
88 }
89
90 void APInt::initFromArray(ArrayRef<uint64_t> bigVal) {
91   assert(BitWidth && "Bitwidth too small");
92   assert(bigVal.data() && "Null pointer detected!");
93   if (isSingleWord())
94     VAL = bigVal[0];
95   else {
96     // Get memory, cleared to 0
97     pVal = getClearedMemory(getNumWords());
98     // Calculate the number of words to copy
99     unsigned words = std::min<unsigned>(bigVal.size(), getNumWords());
100     // Copy the words from bigVal to pVal
101     memcpy(pVal, bigVal.data(), words * APINT_WORD_SIZE);
102   }
103   // Make sure unused high bits are cleared
104   clearUnusedBits();
105 }
106
107 APInt::APInt(unsigned numBits, ArrayRef<uint64_t> bigVal)
108   : BitWidth(numBits), VAL(0) {
109   initFromArray(bigVal);
110 }
111
112 APInt::APInt(unsigned numBits, unsigned numWords, const uint64_t bigVal[])
113   : BitWidth(numBits), VAL(0) {
114   initFromArray(makeArrayRef(bigVal, numWords));
115 }
116
117 APInt::APInt(unsigned numbits, StringRef Str, uint8_t radix)
118   : BitWidth(numbits), VAL(0) {
119   assert(BitWidth && "Bitwidth too small");
120   fromString(numbits, Str, radix);
121 }
122
123 APInt& APInt::AssignSlowCase(const APInt& RHS) {
124   // Don't do anything for X = X
125   if (this == &RHS)
126     return *this;
127
128   if (BitWidth == RHS.getBitWidth()) {
129     // assume same bit-width single-word case is already handled
130     assert(!isSingleWord());
131     memcpy(pVal, RHS.pVal, getNumWords() * APINT_WORD_SIZE);
132     return *this;
133   }
134
135   if (isSingleWord()) {
136     // assume case where both are single words is already handled
137     assert(!RHS.isSingleWord());
138     VAL = 0;
139     pVal = getMemory(RHS.getNumWords());
140     memcpy(pVal, RHS.pVal, RHS.getNumWords() * APINT_WORD_SIZE);
141   } else if (getNumWords() == RHS.getNumWords())
142     memcpy(pVal, RHS.pVal, RHS.getNumWords() * APINT_WORD_SIZE);
143   else if (RHS.isSingleWord()) {
144     delete [] pVal;
145     VAL = RHS.VAL;
146   } else {
147     delete [] pVal;
148     pVal = getMemory(RHS.getNumWords());
149     memcpy(pVal, RHS.pVal, RHS.getNumWords() * APINT_WORD_SIZE);
150   }
151   BitWidth = RHS.BitWidth;
152   return clearUnusedBits();
153 }
154
155 APInt& APInt::operator=(uint64_t RHS) {
156   if (isSingleWord())
157     VAL = RHS;
158   else {
159     pVal[0] = RHS;
160     memset(pVal+1, 0, (getNumWords() - 1) * APINT_WORD_SIZE);
161   }
162   return clearUnusedBits();
163 }
164
165 /// This method 'profiles' an APInt for use with FoldingSet.
166 void APInt::Profile(FoldingSetNodeID& ID) const {
167   ID.AddInteger(BitWidth);
168
169   if (isSingleWord()) {
170     ID.AddInteger(VAL);
171     return;
172   }
173
174   unsigned NumWords = getNumWords();
175   for (unsigned i = 0; i < NumWords; ++i)
176     ID.AddInteger(pVal[i]);
177 }
178
179 /// This function adds a single "digit" integer, y, to the multiple
180 /// "digit" integer array,  x[]. x[] is modified to reflect the addition and
181 /// 1 is returned if there is a carry out, otherwise 0 is returned.
182 /// @returns the carry of the addition.
183 static bool add_1(uint64_t dest[], uint64_t x[], unsigned len, uint64_t y) {
184   for (unsigned i = 0; i < len; ++i) {
185     dest[i] = y + x[i];
186     if (dest[i] < y)
187       y = 1; // Carry one to next digit.
188     else {
189       y = 0; // No need to carry so exit early
190       break;
191     }
192   }
193   return y;
194 }
195
196 /// @brief Prefix increment operator. Increments the APInt by one.
197 APInt& APInt::operator++() {
198   if (isSingleWord())
199     ++VAL;
200   else
201     add_1(pVal, pVal, getNumWords(), 1);
202   return clearUnusedBits();
203 }
204
205 /// This function subtracts a single "digit" (64-bit word), y, from
206 /// the multi-digit integer array, x[], propagating the borrowed 1 value until
207 /// no further borrowing is neeeded or it runs out of "digits" in x.  The result
208 /// is 1 if "borrowing" exhausted the digits in x, or 0 if x was not exhausted.
209 /// In other words, if y > x then this function returns 1, otherwise 0.
210 /// @returns the borrow out of the subtraction
211 static bool sub_1(uint64_t x[], unsigned len, uint64_t y) {
212   for (unsigned i = 0; i < len; ++i) {
213     uint64_t X = x[i];
214     x[i] -= y;
215     if (y > X)
216       y = 1;  // We have to "borrow 1" from next "digit"
217     else {
218       y = 0;  // No need to borrow
219       break;  // Remaining digits are unchanged so exit early
220     }
221   }
222   return bool(y);
223 }
224
225 /// @brief Prefix decrement operator. Decrements the APInt by one.
226 APInt& APInt::operator--() {
227   if (isSingleWord())
228     --VAL;
229   else
230     sub_1(pVal, getNumWords(), 1);
231   return clearUnusedBits();
232 }
233
234 /// This function adds the integer array x to the integer array Y and
235 /// places the result in dest.
236 /// @returns the carry out from the addition
237 /// @brief General addition of 64-bit integer arrays
238 static bool add(uint64_t *dest, const uint64_t *x, const uint64_t *y,
239                 unsigned len) {
240   bool carry = false;
241   for (unsigned i = 0; i< len; ++i) {
242     uint64_t limit = std::min(x[i],y[i]); // must come first in case dest == x
243     dest[i] = x[i] + y[i] + carry;
244     carry = dest[i] < limit || (carry && dest[i] == limit);
245   }
246   return carry;
247 }
248
249 /// Adds the RHS APint to this APInt.
250 /// @returns this, after addition of RHS.
251 /// @brief Addition assignment operator.
252 APInt& APInt::operator+=(const APInt& RHS) {
253   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
254   if (isSingleWord())
255     VAL += RHS.VAL;
256   else {
257     add(pVal, pVal, RHS.pVal, getNumWords());
258   }
259   return clearUnusedBits();
260 }
261
262 /// Subtracts the integer array y from the integer array x
263 /// @returns returns the borrow out.
264 /// @brief Generalized subtraction of 64-bit integer arrays.
265 static bool sub(uint64_t *dest, const uint64_t *x, const uint64_t *y,
266                 unsigned len) {
267   bool borrow = false;
268   for (unsigned i = 0; i < len; ++i) {
269     uint64_t x_tmp = borrow ? x[i] - 1 : x[i];
270     borrow = y[i] > x_tmp || (borrow && x[i] == 0);
271     dest[i] = x_tmp - y[i];
272   }
273   return borrow;
274 }
275
276 /// Subtracts the RHS APInt from this APInt
277 /// @returns this, after subtraction
278 /// @brief Subtraction assignment operator.
279 APInt& APInt::operator-=(const APInt& RHS) {
280   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
281   if (isSingleWord())
282     VAL -= RHS.VAL;
283   else
284     sub(pVal, pVal, RHS.pVal, getNumWords());
285   return clearUnusedBits();
286 }
287
288 /// Multiplies an integer array, x, by a uint64_t integer and places the result
289 /// into dest.
290 /// @returns the carry out of the multiplication.
291 /// @brief Multiply a multi-digit APInt by a single digit (64-bit) integer.
292 static uint64_t mul_1(uint64_t dest[], uint64_t x[], unsigned len, uint64_t y) {
293   // Split y into high 32-bit part (hy)  and low 32-bit part (ly)
294   uint64_t ly = y & 0xffffffffULL, hy = y >> 32;
295   uint64_t carry = 0;
296
297   // For each digit of x.
298   for (unsigned i = 0; i < len; ++i) {
299     // Split x into high and low words
300     uint64_t lx = x[i] & 0xffffffffULL;
301     uint64_t hx = x[i] >> 32;
302     // hasCarry - A flag to indicate if there is a carry to the next digit.
303     // hasCarry == 0, no carry
304     // hasCarry == 1, has carry
305     // hasCarry == 2, no carry and the calculation result == 0.
306     uint8_t hasCarry = 0;
307     dest[i] = carry + lx * ly;
308     // Determine if the add above introduces carry.
309     hasCarry = (dest[i] < carry) ? 1 : 0;
310     carry = hx * ly + (dest[i] >> 32) + (hasCarry ? (1ULL << 32) : 0);
311     // The upper limit of carry can be (2^32 - 1)(2^32 - 1) +
312     // (2^32 - 1) + 2^32 = 2^64.
313     hasCarry = (!carry && hasCarry) ? 1 : (!carry ? 2 : 0);
314
315     carry += (lx * hy) & 0xffffffffULL;
316     dest[i] = (carry << 32) | (dest[i] & 0xffffffffULL);
317     carry = (((!carry && hasCarry != 2) || hasCarry == 1) ? (1ULL << 32) : 0) +
318             (carry >> 32) + ((lx * hy) >> 32) + hx * hy;
319   }
320   return carry;
321 }
322
323 /// Multiplies integer array x by integer array y and stores the result into
324 /// the integer array dest. Note that dest's size must be >= xlen + ylen.
325 /// @brief Generalized multiplicate of integer arrays.
326 static void mul(uint64_t dest[], uint64_t x[], unsigned xlen, uint64_t y[],
327                 unsigned ylen) {
328   dest[xlen] = mul_1(dest, x, xlen, y[0]);
329   for (unsigned i = 1; i < ylen; ++i) {
330     uint64_t ly = y[i] & 0xffffffffULL, hy = y[i] >> 32;
331     uint64_t carry = 0, lx = 0, hx = 0;
332     for (unsigned j = 0; j < xlen; ++j) {
333       lx = x[j] & 0xffffffffULL;
334       hx = x[j] >> 32;
335       // hasCarry - A flag to indicate if has carry.
336       // hasCarry == 0, no carry
337       // hasCarry == 1, has carry
338       // hasCarry == 2, no carry and the calculation result == 0.
339       uint8_t hasCarry = 0;
340       uint64_t resul = carry + lx * ly;
341       hasCarry = (resul < carry) ? 1 : 0;
342       carry = (hasCarry ? (1ULL << 32) : 0) + hx * ly + (resul >> 32);
343       hasCarry = (!carry && hasCarry) ? 1 : (!carry ? 2 : 0);
344
345       carry += (lx * hy) & 0xffffffffULL;
346       resul = (carry << 32) | (resul & 0xffffffffULL);
347       dest[i+j] += resul;
348       carry = (((!carry && hasCarry != 2) || hasCarry == 1) ? (1ULL << 32) : 0)+
349               (carry >> 32) + (dest[i+j] < resul ? 1 : 0) +
350               ((lx * hy) >> 32) + hx * hy;
351     }
352     dest[i+xlen] = carry;
353   }
354 }
355
356 APInt& APInt::operator*=(const APInt& RHS) {
357   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
358   if (isSingleWord()) {
359     VAL *= RHS.VAL;
360     clearUnusedBits();
361     return *this;
362   }
363
364   // Get some bit facts about LHS and check for zero
365   unsigned lhsBits = getActiveBits();
366   unsigned lhsWords = !lhsBits ? 0 : whichWord(lhsBits - 1) + 1;
367   if (!lhsWords)
368     // 0 * X ===> 0
369     return *this;
370
371   // Get some bit facts about RHS and check for zero
372   unsigned rhsBits = RHS.getActiveBits();
373   unsigned rhsWords = !rhsBits ? 0 : whichWord(rhsBits - 1) + 1;
374   if (!rhsWords) {
375     // X * 0 ===> 0
376     clearAllBits();
377     return *this;
378   }
379
380   // Allocate space for the result
381   unsigned destWords = rhsWords + lhsWords;
382   uint64_t *dest = getMemory(destWords);
383
384   // Perform the long multiply
385   mul(dest, pVal, lhsWords, RHS.pVal, rhsWords);
386
387   // Copy result back into *this
388   clearAllBits();
389   unsigned wordsToCopy = destWords >= getNumWords() ? getNumWords() : destWords;
390   memcpy(pVal, dest, wordsToCopy * APINT_WORD_SIZE);
391   clearUnusedBits();
392
393   // delete dest array and return
394   delete[] dest;
395   return *this;
396 }
397
398 APInt& APInt::operator&=(const APInt& RHS) {
399   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
400   if (isSingleWord()) {
401     VAL &= RHS.VAL;
402     return *this;
403   }
404   unsigned numWords = getNumWords();
405   for (unsigned i = 0; i < numWords; ++i)
406     pVal[i] &= RHS.pVal[i];
407   return *this;
408 }
409
410 APInt& APInt::operator|=(const APInt& RHS) {
411   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
412   if (isSingleWord()) {
413     VAL |= RHS.VAL;
414     return *this;
415   }
416   unsigned numWords = getNumWords();
417   for (unsigned i = 0; i < numWords; ++i)
418     pVal[i] |= RHS.pVal[i];
419   return *this;
420 }
421
422 APInt& APInt::operator^=(const APInt& RHS) {
423   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
424   if (isSingleWord()) {
425     VAL ^= RHS.VAL;
426     this->clearUnusedBits();
427     return *this;
428   }
429   unsigned numWords = getNumWords();
430   for (unsigned i = 0; i < numWords; ++i)
431     pVal[i] ^= RHS.pVal[i];
432   return clearUnusedBits();
433 }
434
435 APInt APInt::AndSlowCase(const APInt& RHS) const {
436   unsigned numWords = getNumWords();
437   uint64_t* val = getMemory(numWords);
438   for (unsigned i = 0; i < numWords; ++i)
439     val[i] = pVal[i] & RHS.pVal[i];
440   return APInt(val, getBitWidth());
441 }
442
443 APInt APInt::OrSlowCase(const APInt& RHS) const {
444   unsigned numWords = getNumWords();
445   uint64_t *val = getMemory(numWords);
446   for (unsigned i = 0; i < numWords; ++i)
447     val[i] = pVal[i] | RHS.pVal[i];
448   return APInt(val, getBitWidth());
449 }
450
451 APInt APInt::XorSlowCase(const APInt& RHS) const {
452   unsigned numWords = getNumWords();
453   uint64_t *val = getMemory(numWords);
454   for (unsigned i = 0; i < numWords; ++i)
455     val[i] = pVal[i] ^ RHS.pVal[i];
456
457   APInt Result(val, getBitWidth());
458   // 0^0==1 so clear the high bits in case they got set.
459   Result.clearUnusedBits();
460   return Result;
461 }
462
463 APInt APInt::operator*(const APInt& RHS) const {
464   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
465   if (isSingleWord())
466     return APInt(BitWidth, VAL * RHS.VAL);
467   APInt Result(*this);
468   Result *= RHS;
469   return Result;
470 }
471
472 APInt APInt::operator+(const APInt& RHS) const {
473   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
474   if (isSingleWord())
475     return APInt(BitWidth, VAL + RHS.VAL);
476   APInt Result(BitWidth, 0);
477   add(Result.pVal, this->pVal, RHS.pVal, getNumWords());
478   Result.clearUnusedBits();
479   return Result;
480 }
481
482 APInt APInt::operator-(const APInt& RHS) const {
483   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
484   if (isSingleWord())
485     return APInt(BitWidth, VAL - RHS.VAL);
486   APInt Result(BitWidth, 0);
487   sub(Result.pVal, this->pVal, RHS.pVal, getNumWords());
488   Result.clearUnusedBits();
489   return Result;
490 }
491
492 bool APInt::EqualSlowCase(const APInt& RHS) const {
493   // Get some facts about the number of bits used in the two operands.
494   unsigned n1 = getActiveBits();
495   unsigned n2 = RHS.getActiveBits();
496
497   // If the number of bits isn't the same, they aren't equal
498   if (n1 != n2)
499     return false;
500
501   // If the number of bits fits in a word, we only need to compare the low word.
502   if (n1 <= APINT_BITS_PER_WORD)
503     return pVal[0] == RHS.pVal[0];
504
505   // Otherwise, compare everything
506   for (int i = whichWord(n1 - 1); i >= 0; --i)
507     if (pVal[i] != RHS.pVal[i])
508       return false;
509   return true;
510 }
511
512 bool APInt::EqualSlowCase(uint64_t Val) const {
513   unsigned n = getActiveBits();
514   if (n <= APINT_BITS_PER_WORD)
515     return pVal[0] == Val;
516   else
517     return false;
518 }
519
520 bool APInt::ult(const APInt& RHS) const {
521   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be same for comparison");
522   if (isSingleWord())
523     return VAL < RHS.VAL;
524
525   // Get active bit length of both operands
526   unsigned n1 = getActiveBits();
527   unsigned n2 = RHS.getActiveBits();
528
529   // If magnitude of LHS is less than RHS, return true.
530   if (n1 < n2)
531     return true;
532
533   // If magnitude of RHS is greather than LHS, return false.
534   if (n2 < n1)
535     return false;
536
537   // If they bot fit in a word, just compare the low order word
538   if (n1 <= APINT_BITS_PER_WORD && n2 <= APINT_BITS_PER_WORD)
539     return pVal[0] < RHS.pVal[0];
540
541   // Otherwise, compare all words
542   unsigned topWord = whichWord(std::max(n1,n2)-1);
543   for (int i = topWord; i >= 0; --i) {
544     if (pVal[i] > RHS.pVal[i])
545       return false;
546     if (pVal[i] < RHS.pVal[i])
547       return true;
548   }
549   return false;
550 }
551
552 bool APInt::slt(const APInt& RHS) const {
553   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be same for comparison");
554   if (isSingleWord()) {
555     int64_t lhsSext = (int64_t(VAL) << (64-BitWidth)) >> (64-BitWidth);
556     int64_t rhsSext = (int64_t(RHS.VAL) << (64-BitWidth)) >> (64-BitWidth);
557     return lhsSext < rhsSext;
558   }
559
560   APInt lhs(*this);
561   APInt rhs(RHS);
562   bool lhsNeg = isNegative();
563   bool rhsNeg = rhs.isNegative();
564   if (lhsNeg) {
565     // Sign bit is set so perform two's complement to make it positive
566     lhs.flipAllBits();
567     ++lhs;
568   }
569   if (rhsNeg) {
570     // Sign bit is set so perform two's complement to make it positive
571     rhs.flipAllBits();
572     ++rhs;
573   }
574
575   // Now we have unsigned values to compare so do the comparison if necessary
576   // based on the negativeness of the values.
577   if (lhsNeg)
578     if (rhsNeg)
579       return lhs.ugt(rhs);
580     else
581       return true;
582   else if (rhsNeg)
583     return false;
584   else
585     return lhs.ult(rhs);
586 }
587
588 void APInt::setBit(unsigned bitPosition) {
589   if (isSingleWord())
590     VAL |= maskBit(bitPosition);
591   else
592     pVal[whichWord(bitPosition)] |= maskBit(bitPosition);
593 }
594
595 /// Set the given bit to 0 whose position is given as "bitPosition".
596 /// @brief Set a given bit to 0.
597 void APInt::clearBit(unsigned bitPosition) {
598   if (isSingleWord())
599     VAL &= ~maskBit(bitPosition);
600   else
601     pVal[whichWord(bitPosition)] &= ~maskBit(bitPosition);
602 }
603
604 /// @brief Toggle every bit to its opposite value.
605
606 /// Toggle a given bit to its opposite value whose position is given
607 /// as "bitPosition".
608 /// @brief Toggles a given bit to its opposite value.
609 void APInt::flipBit(unsigned bitPosition) {
610   assert(bitPosition < BitWidth && "Out of the bit-width range!");
611   if ((*this)[bitPosition]) clearBit(bitPosition);
612   else setBit(bitPosition);
613 }
614
615 unsigned APInt::getBitsNeeded(StringRef str, uint8_t radix) {
616   assert(!str.empty() && "Invalid string length");
617   assert((radix == 10 || radix == 8 || radix == 16 || radix == 2 || 
618           radix == 36) &&
619          "Radix should be 2, 8, 10, 16, or 36!");
620
621   size_t slen = str.size();
622
623   // Each computation below needs to know if it's negative.
624   StringRef::iterator p = str.begin();
625   unsigned isNegative = *p == '-';
626   if (*p == '-' || *p == '+') {
627     p++;
628     slen--;
629     assert(slen && "String is only a sign, needs a value.");
630   }
631
632   // For radixes of power-of-two values, the bits required is accurately and
633   // easily computed
634   if (radix == 2)
635     return slen + isNegative;
636   if (radix == 8)
637     return slen * 3 + isNegative;
638   if (radix == 16)
639     return slen * 4 + isNegative;
640
641   // FIXME: base 36
642   
643   // This is grossly inefficient but accurate. We could probably do something
644   // with a computation of roughly slen*64/20 and then adjust by the value of
645   // the first few digits. But, I'm not sure how accurate that could be.
646
647   // Compute a sufficient number of bits that is always large enough but might
648   // be too large. This avoids the assertion in the constructor. This
649   // calculation doesn't work appropriately for the numbers 0-9, so just use 4
650   // bits in that case.
651   unsigned sufficient 
652     = radix == 10? (slen == 1 ? 4 : slen * 64/18)
653                  : (slen == 1 ? 7 : slen * 16/3);
654
655   // Convert to the actual binary value.
656   APInt tmp(sufficient, StringRef(p, slen), radix);
657
658   // Compute how many bits are required. If the log is infinite, assume we need
659   // just bit.
660   unsigned log = tmp.logBase2();
661   if (log == (unsigned)-1) {
662     return isNegative + 1;
663   } else {
664     return isNegative + log + 1;
665   }
666 }
667
668 hash_code llvm::hash_value(const APInt &Arg) {
669   if (Arg.isSingleWord())
670     return hash_combine(Arg.VAL);
671
672   return hash_combine_range(Arg.pVal, Arg.pVal + Arg.getNumWords());
673 }
674
675 bool APInt::isSplat(unsigned SplatSizeInBits) const {
676   assert(getBitWidth() % SplatSizeInBits == 0 &&
677          "SplatSizeInBits must divide width!");
678   // We can check that all parts of an integer are equal by making use of a
679   // little trick: rotate and check if it's still the same value.
680   return *this == rotl(SplatSizeInBits);
681 }
682
683 /// This function returns the high "numBits" bits of this APInt.
684 APInt APInt::getHiBits(unsigned numBits) const {
685   return APIntOps::lshr(*this, BitWidth - numBits);
686 }
687
688 /// This function returns the low "numBits" bits of this APInt.
689 APInt APInt::getLoBits(unsigned numBits) const {
690   return APIntOps::lshr(APIntOps::shl(*this, BitWidth - numBits),
691                         BitWidth - numBits);
692 }
693
694 unsigned APInt::countLeadingZerosSlowCase() const {
695   // Treat the most significand word differently because it might have
696   // meaningless bits set beyond the precision.
697   unsigned BitsInMSW = BitWidth % APINT_BITS_PER_WORD;
698   integerPart MSWMask;
699   if (BitsInMSW) MSWMask = (integerPart(1) << BitsInMSW) - 1;
700   else {
701     MSWMask = ~integerPart(0);
702     BitsInMSW = APINT_BITS_PER_WORD;
703   }
704
705   unsigned i = getNumWords();
706   integerPart MSW = pVal[i-1] & MSWMask;
707   if (MSW)
708     return llvm::countLeadingZeros(MSW) - (APINT_BITS_PER_WORD - BitsInMSW);
709
710   unsigned Count = BitsInMSW;
711   for (--i; i > 0u; --i) {
712     if (pVal[i-1] == 0)
713       Count += APINT_BITS_PER_WORD;
714     else {
715       Count += llvm::countLeadingZeros(pVal[i-1]);
716       break;
717     }
718   }
719   return Count;
720 }
721
722 unsigned APInt::countLeadingOnes() const {
723   if (isSingleWord())
724     return llvm::countLeadingOnes(VAL << (APINT_BITS_PER_WORD - BitWidth));
725
726   unsigned highWordBits = BitWidth % APINT_BITS_PER_WORD;
727   unsigned shift;
728   if (!highWordBits) {
729     highWordBits = APINT_BITS_PER_WORD;
730     shift = 0;
731   } else {
732     shift = APINT_BITS_PER_WORD - highWordBits;
733   }
734   int i = getNumWords() - 1;
735   unsigned Count = llvm::countLeadingOnes(pVal[i] << shift);
736   if (Count == highWordBits) {
737     for (i--; i >= 0; --i) {
738       if (pVal[i] == -1ULL)
739         Count += APINT_BITS_PER_WORD;
740       else {
741         Count += llvm::countLeadingOnes(pVal[i]);
742         break;
743       }
744     }
745   }
746   return Count;
747 }
748
749 unsigned APInt::countTrailingZeros() const {
750   if (isSingleWord())
751     return std::min(unsigned(llvm::countTrailingZeros(VAL)), BitWidth);
752   unsigned Count = 0;
753   unsigned i = 0;
754   for (; i < getNumWords() && pVal[i] == 0; ++i)
755     Count += APINT_BITS_PER_WORD;
756   if (i < getNumWords())
757     Count += llvm::countTrailingZeros(pVal[i]);
758   return std::min(Count, BitWidth);
759 }
760
761 unsigned APInt::countTrailingOnesSlowCase() const {
762   unsigned Count = 0;
763   unsigned i = 0;
764   for (; i < getNumWords() && pVal[i] == -1ULL; ++i)
765     Count += APINT_BITS_PER_WORD;
766   if (i < getNumWords())
767     Count += llvm::countTrailingOnes(pVal[i]);
768   return std::min(Count, BitWidth);
769 }
770
771 unsigned APInt::countPopulationSlowCase() const {
772   unsigned Count = 0;
773   for (unsigned i = 0; i < getNumWords(); ++i)
774     Count += llvm::countPopulation(pVal[i]);
775   return Count;
776 }
777
778 /// Perform a logical right-shift from Src to Dst, which must be equal or
779 /// non-overlapping, of Words words, by Shift, which must be less than 64.
780 static void lshrNear(uint64_t *Dst, uint64_t *Src, unsigned Words,
781                      unsigned Shift) {
782   uint64_t Carry = 0;
783   for (int I = Words - 1; I >= 0; --I) {
784     uint64_t Tmp = Src[I];
785     Dst[I] = (Tmp >> Shift) | Carry;
786     Carry = Tmp << (64 - Shift);
787   }
788 }
789
790 APInt APInt::byteSwap() const {
791   assert(BitWidth >= 16 && BitWidth % 16 == 0 && "Cannot byteswap!");
792   if (BitWidth == 16)
793     return APInt(BitWidth, ByteSwap_16(uint16_t(VAL)));
794   if (BitWidth == 32)
795     return APInt(BitWidth, ByteSwap_32(unsigned(VAL)));
796   if (BitWidth == 48) {
797     unsigned Tmp1 = unsigned(VAL >> 16);
798     Tmp1 = ByteSwap_32(Tmp1);
799     uint16_t Tmp2 = uint16_t(VAL);
800     Tmp2 = ByteSwap_16(Tmp2);
801     return APInt(BitWidth, (uint64_t(Tmp2) << 32) | Tmp1);
802   }
803   if (BitWidth == 64)
804     return APInt(BitWidth, ByteSwap_64(VAL));
805
806   APInt Result(getNumWords() * APINT_BITS_PER_WORD, 0);
807   for (unsigned I = 0, N = getNumWords(); I != N; ++I)
808     Result.pVal[I] = ByteSwap_64(pVal[N - I - 1]);
809   if (Result.BitWidth != BitWidth) {
810     lshrNear(Result.pVal, Result.pVal, getNumWords(),
811              Result.BitWidth - BitWidth);
812     Result.BitWidth = BitWidth;
813   }
814   return Result;
815 }
816
817 APInt llvm::APIntOps::GreatestCommonDivisor(const APInt& API1,
818                                             const APInt& API2) {
819   APInt A = API1, B = API2;
820   while (!!B) {
821     APInt T = B;
822     B = APIntOps::urem(A, B);
823     A = T;
824   }
825   return A;
826 }
827
828 APInt llvm::APIntOps::RoundDoubleToAPInt(double Double, unsigned width) {
829   union {
830     double D;
831     uint64_t I;
832   } T;
833   T.D = Double;
834
835   // Get the sign bit from the highest order bit
836   bool isNeg = T.I >> 63;
837
838   // Get the 11-bit exponent and adjust for the 1023 bit bias
839   int64_t exp = ((T.I >> 52) & 0x7ff) - 1023;
840
841   // If the exponent is negative, the value is < 0 so just return 0.
842   if (exp < 0)
843     return APInt(width, 0u);
844
845   // Extract the mantissa by clearing the top 12 bits (sign + exponent).
846   uint64_t mantissa = (T.I & (~0ULL >> 12)) | 1ULL << 52;
847
848   // If the exponent doesn't shift all bits out of the mantissa
849   if (exp < 52)
850     return isNeg ? -APInt(width, mantissa >> (52 - exp)) :
851                     APInt(width, mantissa >> (52 - exp));
852
853   // If the client didn't provide enough bits for us to shift the mantissa into
854   // then the result is undefined, just return 0
855   if (width <= exp - 52)
856     return APInt(width, 0);
857
858   // Otherwise, we have to shift the mantissa bits up to the right location
859   APInt Tmp(width, mantissa);
860   Tmp = Tmp.shl((unsigned)exp - 52);
861   return isNeg ? -Tmp : Tmp;
862 }
863
864 /// This function converts this APInt to a double.
865 /// The layout for double is as following (IEEE Standard 754):
866 ///  --------------------------------------
867 /// |  Sign    Exponent    Fraction    Bias |
868 /// |-------------------------------------- |
869 /// |  1[63]   11[62-52]   52[51-00]   1023 |
870 ///  --------------------------------------
871 double APInt::roundToDouble(bool isSigned) const {
872
873   // Handle the simple case where the value is contained in one uint64_t.
874   // It is wrong to optimize getWord(0) to VAL; there might be more than one word.
875   if (isSingleWord() || getActiveBits() <= APINT_BITS_PER_WORD) {
876     if (isSigned) {
877       int64_t sext = (int64_t(getWord(0)) << (64-BitWidth)) >> (64-BitWidth);
878       return double(sext);
879     } else
880       return double(getWord(0));
881   }
882
883   // Determine if the value is negative.
884   bool isNeg = isSigned ? (*this)[BitWidth-1] : false;
885
886   // Construct the absolute value if we're negative.
887   APInt Tmp(isNeg ? -(*this) : (*this));
888
889   // Figure out how many bits we're using.
890   unsigned n = Tmp.getActiveBits();
891
892   // The exponent (without bias normalization) is just the number of bits
893   // we are using. Note that the sign bit is gone since we constructed the
894   // absolute value.
895   uint64_t exp = n;
896
897   // Return infinity for exponent overflow
898   if (exp > 1023) {
899     if (!isSigned || !isNeg)
900       return std::numeric_limits<double>::infinity();
901     else
902       return -std::numeric_limits<double>::infinity();
903   }
904   exp += 1023; // Increment for 1023 bias
905
906   // Number of bits in mantissa is 52. To obtain the mantissa value, we must
907   // extract the high 52 bits from the correct words in pVal.
908   uint64_t mantissa;
909   unsigned hiWord = whichWord(n-1);
910   if (hiWord == 0) {
911     mantissa = Tmp.pVal[0];
912     if (n > 52)
913       mantissa >>= n - 52; // shift down, we want the top 52 bits.
914   } else {
915     assert(hiWord > 0 && "huh?");
916     uint64_t hibits = Tmp.pVal[hiWord] << (52 - n % APINT_BITS_PER_WORD);
917     uint64_t lobits = Tmp.pVal[hiWord-1] >> (11 + n % APINT_BITS_PER_WORD);
918     mantissa = hibits | lobits;
919   }
920
921   // The leading bit of mantissa is implicit, so get rid of it.
922   uint64_t sign = isNeg ? (1ULL << (APINT_BITS_PER_WORD - 1)) : 0;
923   union {
924     double D;
925     uint64_t I;
926   } T;
927   T.I = sign | (exp << 52) | mantissa;
928   return T.D;
929 }
930
931 // Truncate to new width.
932 APInt APInt::trunc(unsigned width) const {
933   assert(width < BitWidth && "Invalid APInt Truncate request");
934   assert(width && "Can't truncate to 0 bits");
935
936   if (width <= APINT_BITS_PER_WORD)
937     return APInt(width, getRawData()[0]);
938
939   APInt Result(getMemory(getNumWords(width)), width);
940
941   // Copy full words.
942   unsigned i;
943   for (i = 0; i != width / APINT_BITS_PER_WORD; i++)
944     Result.pVal[i] = pVal[i];
945
946   // Truncate and copy any partial word.
947   unsigned bits = (0 - width) % APINT_BITS_PER_WORD;
948   if (bits != 0)
949     Result.pVal[i] = pVal[i] << bits >> bits;
950
951   return Result;
952 }
953
954 // Sign extend to a new width.
955 APInt APInt::sext(unsigned width) const {
956   assert(width > BitWidth && "Invalid APInt SignExtend request");
957
958   if (width <= APINT_BITS_PER_WORD) {
959     uint64_t val = VAL << (APINT_BITS_PER_WORD - BitWidth);
960     val = (int64_t)val >> (width - BitWidth);
961     return APInt(width, val >> (APINT_BITS_PER_WORD - width));
962   }
963
964   APInt Result(getMemory(getNumWords(width)), width);
965
966   // Copy full words.
967   unsigned i;
968   uint64_t word = 0;
969   for (i = 0; i != BitWidth / APINT_BITS_PER_WORD; i++) {
970     word = getRawData()[i];
971     Result.pVal[i] = word;
972   }
973
974   // Read and sign-extend any partial word.
975   unsigned bits = (0 - BitWidth) % APINT_BITS_PER_WORD;
976   if (bits != 0)
977     word = (int64_t)getRawData()[i] << bits >> bits;
978   else
979     word = (int64_t)word >> (APINT_BITS_PER_WORD - 1);
980
981   // Write remaining full words.
982   for (; i != width / APINT_BITS_PER_WORD; i++) {
983     Result.pVal[i] = word;
984     word = (int64_t)word >> (APINT_BITS_PER_WORD - 1);
985   }
986
987   // Write any partial word.
988   bits = (0 - width) % APINT_BITS_PER_WORD;
989   if (bits != 0)
990     Result.pVal[i] = word << bits >> bits;
991
992   return Result;
993 }
994
995 //  Zero extend to a new width.
996 APInt APInt::zext(unsigned width) const {
997   assert(width > BitWidth && "Invalid APInt ZeroExtend request");
998
999   if (width <= APINT_BITS_PER_WORD)
1000     return APInt(width, VAL);
1001
1002   APInt Result(getMemory(getNumWords(width)), width);
1003
1004   // Copy words.
1005   unsigned i;
1006   for (i = 0; i != getNumWords(); i++)
1007     Result.pVal[i] = getRawData()[i];
1008
1009   // Zero remaining words.
1010   memset(&Result.pVal[i], 0, (Result.getNumWords() - i) * APINT_WORD_SIZE);
1011
1012   return Result;
1013 }
1014
1015 APInt APInt::zextOrTrunc(unsigned width) const {
1016   if (BitWidth < width)
1017     return zext(width);
1018   if (BitWidth > width)
1019     return trunc(width);
1020   return *this;
1021 }
1022
1023 APInt APInt::sextOrTrunc(unsigned width) const {
1024   if (BitWidth < width)
1025     return sext(width);
1026   if (BitWidth > width)
1027     return trunc(width);
1028   return *this;
1029 }
1030
1031 APInt APInt::zextOrSelf(unsigned width) const {
1032   if (BitWidth < width)
1033     return zext(width);
1034   return *this;
1035 }
1036
1037 APInt APInt::sextOrSelf(unsigned width) const {
1038   if (BitWidth < width)
1039     return sext(width);
1040   return *this;
1041 }
1042
1043 /// Arithmetic right-shift this APInt by shiftAmt.
1044 /// @brief Arithmetic right-shift function.
1045 APInt APInt::ashr(const APInt &shiftAmt) const {
1046   return ashr((unsigned)shiftAmt.getLimitedValue(BitWidth));
1047 }
1048
1049 /// Arithmetic right-shift this APInt by shiftAmt.
1050 /// @brief Arithmetic right-shift function.
1051 APInt APInt::ashr(unsigned shiftAmt) const {
1052   assert(shiftAmt <= BitWidth && "Invalid shift amount");
1053   // Handle a degenerate case
1054   if (shiftAmt == 0)
1055     return *this;
1056
1057   // Handle single word shifts with built-in ashr
1058   if (isSingleWord()) {
1059     if (shiftAmt == BitWidth)
1060       return APInt(BitWidth, 0); // undefined
1061     else {
1062       unsigned SignBit = APINT_BITS_PER_WORD - BitWidth;
1063       return APInt(BitWidth,
1064         (((int64_t(VAL) << SignBit) >> SignBit) >> shiftAmt));
1065     }
1066   }
1067
1068   // If all the bits were shifted out, the result is, technically, undefined.
1069   // We return -1 if it was negative, 0 otherwise. We check this early to avoid
1070   // issues in the algorithm below.
1071   if (shiftAmt == BitWidth) {
1072     if (isNegative())
1073       return APInt(BitWidth, -1ULL, true);
1074     else
1075       return APInt(BitWidth, 0);
1076   }
1077
1078   // Create some space for the result.
1079   uint64_t * val = new uint64_t[getNumWords()];
1080
1081   // Compute some values needed by the following shift algorithms
1082   unsigned wordShift = shiftAmt % APINT_BITS_PER_WORD; // bits to shift per word
1083   unsigned offset = shiftAmt / APINT_BITS_PER_WORD; // word offset for shift
1084   unsigned breakWord = getNumWords() - 1 - offset; // last word affected
1085   unsigned bitsInWord = whichBit(BitWidth); // how many bits in last word?
1086   if (bitsInWord == 0)
1087     bitsInWord = APINT_BITS_PER_WORD;
1088
1089   // If we are shifting whole words, just move whole words
1090   if (wordShift == 0) {
1091     // Move the words containing significant bits
1092     for (unsigned i = 0; i <= breakWord; ++i)
1093       val[i] = pVal[i+offset]; // move whole word
1094
1095     // Adjust the top significant word for sign bit fill, if negative
1096     if (isNegative())
1097       if (bitsInWord < APINT_BITS_PER_WORD)
1098         val[breakWord] |= ~0ULL << bitsInWord; // set high bits
1099   } else {
1100     // Shift the low order words
1101     for (unsigned i = 0; i < breakWord; ++i) {
1102       // This combines the shifted corresponding word with the low bits from
1103       // the next word (shifted into this word's high bits).
1104       val[i] = (pVal[i+offset] >> wordShift) |
1105                (pVal[i+offset+1] << (APINT_BITS_PER_WORD - wordShift));
1106     }
1107
1108     // Shift the break word. In this case there are no bits from the next word
1109     // to include in this word.
1110     val[breakWord] = pVal[breakWord+offset] >> wordShift;
1111
1112     // Deal with sign extension in the break word, and possibly the word before
1113     // it.
1114     if (isNegative()) {
1115       if (wordShift > bitsInWord) {
1116         if (breakWord > 0)
1117           val[breakWord-1] |=
1118             ~0ULL << (APINT_BITS_PER_WORD - (wordShift - bitsInWord));
1119         val[breakWord] |= ~0ULL;
1120       } else
1121         val[breakWord] |= (~0ULL << (bitsInWord - wordShift));
1122     }
1123   }
1124
1125   // Remaining words are 0 or -1, just assign them.
1126   uint64_t fillValue = (isNegative() ? -1ULL : 0);
1127   for (unsigned i = breakWord+1; i < getNumWords(); ++i)
1128     val[i] = fillValue;
1129   APInt Result(val, BitWidth);
1130   Result.clearUnusedBits();
1131   return Result;
1132 }
1133
1134 /// Logical right-shift this APInt by shiftAmt.
1135 /// @brief Logical right-shift function.
1136 APInt APInt::lshr(const APInt &shiftAmt) const {
1137   return lshr((unsigned)shiftAmt.getLimitedValue(BitWidth));
1138 }
1139
1140 /// Logical right-shift this APInt by shiftAmt.
1141 /// @brief Logical right-shift function.
1142 APInt APInt::lshr(unsigned shiftAmt) const {
1143   if (isSingleWord()) {
1144     if (shiftAmt >= BitWidth)
1145       return APInt(BitWidth, 0);
1146     else
1147       return APInt(BitWidth, this->VAL >> shiftAmt);
1148   }
1149
1150   // If all the bits were shifted out, the result is 0. This avoids issues
1151   // with shifting by the size of the integer type, which produces undefined
1152   // results. We define these "undefined results" to always be 0.
1153   if (shiftAmt >= BitWidth)
1154     return APInt(BitWidth, 0);
1155
1156   // If none of the bits are shifted out, the result is *this. This avoids
1157   // issues with shifting by the size of the integer type, which produces
1158   // undefined results in the code below. This is also an optimization.
1159   if (shiftAmt == 0)
1160     return *this;
1161
1162   // Create some space for the result.
1163   uint64_t * val = new uint64_t[getNumWords()];
1164
1165   // If we are shifting less than a word, compute the shift with a simple carry
1166   if (shiftAmt < APINT_BITS_PER_WORD) {
1167     lshrNear(val, pVal, getNumWords(), shiftAmt);
1168     APInt Result(val, BitWidth);
1169     Result.clearUnusedBits();
1170     return Result;
1171   }
1172
1173   // Compute some values needed by the remaining shift algorithms
1174   unsigned wordShift = shiftAmt % APINT_BITS_PER_WORD;
1175   unsigned offset = shiftAmt / APINT_BITS_PER_WORD;
1176
1177   // If we are shifting whole words, just move whole words
1178   if (wordShift == 0) {
1179     for (unsigned i = 0; i < getNumWords() - offset; ++i)
1180       val[i] = pVal[i+offset];
1181     for (unsigned i = getNumWords()-offset; i < getNumWords(); i++)
1182       val[i] = 0;
1183     APInt Result(val, BitWidth);
1184     Result.clearUnusedBits();
1185     return Result;
1186   }
1187
1188   // Shift the low order words
1189   unsigned breakWord = getNumWords() - offset -1;
1190   for (unsigned i = 0; i < breakWord; ++i)
1191     val[i] = (pVal[i+offset] >> wordShift) |
1192              (pVal[i+offset+1] << (APINT_BITS_PER_WORD - wordShift));
1193   // Shift the break word.
1194   val[breakWord] = pVal[breakWord+offset] >> wordShift;
1195
1196   // Remaining words are 0
1197   for (unsigned i = breakWord+1; i < getNumWords(); ++i)
1198     val[i] = 0;
1199   APInt Result(val, BitWidth);
1200   Result.clearUnusedBits();
1201   return Result;
1202 }
1203
1204 /// Left-shift this APInt by shiftAmt.
1205 /// @brief Left-shift function.
1206 APInt APInt::shl(const APInt &shiftAmt) const {
1207   // It's undefined behavior in C to shift by BitWidth or greater.
1208   return shl((unsigned)shiftAmt.getLimitedValue(BitWidth));
1209 }
1210
1211 APInt APInt::shlSlowCase(unsigned shiftAmt) const {
1212   // If all the bits were shifted out, the result is 0. This avoids issues
1213   // with shifting by the size of the integer type, which produces undefined
1214   // results. We define these "undefined results" to always be 0.
1215   if (shiftAmt == BitWidth)
1216     return APInt(BitWidth, 0);
1217
1218   // If none of the bits are shifted out, the result is *this. This avoids a
1219   // lshr by the words size in the loop below which can produce incorrect
1220   // results. It also avoids the expensive computation below for a common case.
1221   if (shiftAmt == 0)
1222     return *this;
1223
1224   // Create some space for the result.
1225   uint64_t * val = new uint64_t[getNumWords()];
1226
1227   // If we are shifting less than a word, do it the easy way
1228   if (shiftAmt < APINT_BITS_PER_WORD) {
1229     uint64_t carry = 0;
1230     for (unsigned i = 0; i < getNumWords(); i++) {
1231       val[i] = pVal[i] << shiftAmt | carry;
1232       carry = pVal[i] >> (APINT_BITS_PER_WORD - shiftAmt);
1233     }
1234     APInt Result(val, BitWidth);
1235     Result.clearUnusedBits();
1236     return Result;
1237   }
1238
1239   // Compute some values needed by the remaining shift algorithms
1240   unsigned wordShift = shiftAmt % APINT_BITS_PER_WORD;
1241   unsigned offset = shiftAmt / APINT_BITS_PER_WORD;
1242
1243   // If we are shifting whole words, just move whole words
1244   if (wordShift == 0) {
1245     for (unsigned i = 0; i < offset; i++)
1246       val[i] = 0;
1247     for (unsigned i = offset; i < getNumWords(); i++)
1248       val[i] = pVal[i-offset];
1249     APInt Result(val, BitWidth);
1250     Result.clearUnusedBits();
1251     return Result;
1252   }
1253
1254   // Copy whole words from this to Result.
1255   unsigned i = getNumWords() - 1;
1256   for (; i > offset; --i)
1257     val[i] = pVal[i-offset] << wordShift |
1258              pVal[i-offset-1] >> (APINT_BITS_PER_WORD - wordShift);
1259   val[offset] = pVal[0] << wordShift;
1260   for (i = 0; i < offset; ++i)
1261     val[i] = 0;
1262   APInt Result(val, BitWidth);
1263   Result.clearUnusedBits();
1264   return Result;
1265 }
1266
1267 APInt APInt::rotl(const APInt &rotateAmt) const {
1268   return rotl((unsigned)rotateAmt.getLimitedValue(BitWidth));
1269 }
1270
1271 APInt APInt::rotl(unsigned rotateAmt) const {
1272   rotateAmt %= BitWidth;
1273   if (rotateAmt == 0)
1274     return *this;
1275   return shl(rotateAmt) | lshr(BitWidth - rotateAmt);
1276 }
1277
1278 APInt APInt::rotr(const APInt &rotateAmt) const {
1279   return rotr((unsigned)rotateAmt.getLimitedValue(BitWidth));
1280 }
1281
1282 APInt APInt::rotr(unsigned rotateAmt) const {
1283   rotateAmt %= BitWidth;
1284   if (rotateAmt == 0)
1285     return *this;
1286   return lshr(rotateAmt) | shl(BitWidth - rotateAmt);
1287 }
1288
1289 // Square Root - this method computes and returns the square root of "this".
1290 // Three mechanisms are used for computation. For small values (<= 5 bits),
1291 // a table lookup is done. This gets some performance for common cases. For
1292 // values using less than 52 bits, the value is converted to double and then
1293 // the libc sqrt function is called. The result is rounded and then converted
1294 // back to a uint64_t which is then used to construct the result. Finally,
1295 // the Babylonian method for computing square roots is used.
1296 APInt APInt::sqrt() const {
1297
1298   // Determine the magnitude of the value.
1299   unsigned magnitude = getActiveBits();
1300
1301   // Use a fast table for some small values. This also gets rid of some
1302   // rounding errors in libc sqrt for small values.
1303   if (magnitude <= 5) {
1304     static const uint8_t results[32] = {
1305       /*     0 */ 0,
1306       /*  1- 2 */ 1, 1,
1307       /*  3- 6 */ 2, 2, 2, 2,
1308       /*  7-12 */ 3, 3, 3, 3, 3, 3,
1309       /* 13-20 */ 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4,
1310       /* 21-30 */ 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5,
1311       /*    31 */ 6
1312     };
1313     return APInt(BitWidth, results[ (isSingleWord() ? VAL : pVal[0]) ]);
1314   }
1315
1316   // If the magnitude of the value fits in less than 52 bits (the precision of
1317   // an IEEE double precision floating point value), then we can use the
1318   // libc sqrt function which will probably use a hardware sqrt computation.
1319   // This should be faster than the algorithm below.
1320   if (magnitude < 52) {
1321     return APInt(BitWidth,
1322                  uint64_t(::round(::sqrt(double(isSingleWord()?VAL:pVal[0])))));
1323   }
1324
1325   // Okay, all the short cuts are exhausted. We must compute it. The following
1326   // is a classical Babylonian method for computing the square root. This code
1327   // was adapted to APInt from a wikipedia article on such computations.
1328   // See http://www.wikipedia.org/ and go to the page named
1329   // Calculate_an_integer_square_root.
1330   unsigned nbits = BitWidth, i = 4;
1331   APInt testy(BitWidth, 16);
1332   APInt x_old(BitWidth, 1);
1333   APInt x_new(BitWidth, 0);
1334   APInt two(BitWidth, 2);
1335
1336   // Select a good starting value using binary logarithms.
1337   for (;; i += 2, testy = testy.shl(2))
1338     if (i >= nbits || this->ule(testy)) {
1339       x_old = x_old.shl(i / 2);
1340       break;
1341     }
1342
1343   // Use the Babylonian method to arrive at the integer square root:
1344   for (;;) {
1345     x_new = (this->udiv(x_old) + x_old).udiv(two);
1346     if (x_old.ule(x_new))
1347       break;
1348     x_old = x_new;
1349   }
1350
1351   // Make sure we return the closest approximation
1352   // NOTE: The rounding calculation below is correct. It will produce an
1353   // off-by-one discrepancy with results from pari/gp. That discrepancy has been
1354   // determined to be a rounding issue with pari/gp as it begins to use a
1355   // floating point representation after 192 bits. There are no discrepancies
1356   // between this algorithm and pari/gp for bit widths < 192 bits.
1357   APInt square(x_old * x_old);
1358   APInt nextSquare((x_old + 1) * (x_old +1));
1359   if (this->ult(square))
1360     return x_old;
1361   assert(this->ule(nextSquare) && "Error in APInt::sqrt computation");
1362   APInt midpoint((nextSquare - square).udiv(two));
1363   APInt offset(*this - square);
1364   if (offset.ult(midpoint))
1365     return x_old;
1366   return x_old + 1;
1367 }
1368
1369 /// Computes the multiplicative inverse of this APInt for a given modulo. The
1370 /// iterative extended Euclidean algorithm is used to solve for this value,
1371 /// however we simplify it to speed up calculating only the inverse, and take
1372 /// advantage of div+rem calculations. We also use some tricks to avoid copying
1373 /// (potentially large) APInts around.
1374 APInt APInt::multiplicativeInverse(const APInt& modulo) const {
1375   assert(ult(modulo) && "This APInt must be smaller than the modulo");
1376
1377   // Using the properties listed at the following web page (accessed 06/21/08):
1378   //   http://www.numbertheory.org/php/euclid.html
1379   // (especially the properties numbered 3, 4 and 9) it can be proved that
1380   // BitWidth bits suffice for all the computations in the algorithm implemented
1381   // below. More precisely, this number of bits suffice if the multiplicative
1382   // inverse exists, but may not suffice for the general extended Euclidean
1383   // algorithm.
1384
1385   APInt r[2] = { modulo, *this };
1386   APInt t[2] = { APInt(BitWidth, 0), APInt(BitWidth, 1) };
1387   APInt q(BitWidth, 0);
1388
1389   unsigned i;
1390   for (i = 0; r[i^1] != 0; i ^= 1) {
1391     // An overview of the math without the confusing bit-flipping:
1392     // q = r[i-2] / r[i-1]
1393     // r[i] = r[i-2] % r[i-1]
1394     // t[i] = t[i-2] - t[i-1] * q
1395     udivrem(r[i], r[i^1], q, r[i]);
1396     t[i] -= t[i^1] * q;
1397   }
1398
1399   // If this APInt and the modulo are not coprime, there is no multiplicative
1400   // inverse, so return 0. We check this by looking at the next-to-last
1401   // remainder, which is the gcd(*this,modulo) as calculated by the Euclidean
1402   // algorithm.
1403   if (r[i] != 1)
1404     return APInt(BitWidth, 0);
1405
1406   // The next-to-last t is the multiplicative inverse.  However, we are
1407   // interested in a positive inverse. Calcuate a positive one from a negative
1408   // one if necessary. A simple addition of the modulo suffices because
1409   // abs(t[i]) is known to be less than *this/2 (see the link above).
1410   return t[i].isNegative() ? t[i] + modulo : t[i];
1411 }
1412
1413 /// Calculate the magic numbers required to implement a signed integer division
1414 /// by a constant as a sequence of multiplies, adds and shifts.  Requires that
1415 /// the divisor not be 0, 1, or -1.  Taken from "Hacker's Delight", Henry S.
1416 /// Warren, Jr., chapter 10.
1417 APInt::ms APInt::magic() const {
1418   const APInt& d = *this;
1419   unsigned p;
1420   APInt ad, anc, delta, q1, r1, q2, r2, t;
1421   APInt signedMin = APInt::getSignedMinValue(d.getBitWidth());
1422   struct ms mag;
1423
1424   ad = d.abs();
1425   t = signedMin + (d.lshr(d.getBitWidth() - 1));
1426   anc = t - 1 - t.urem(ad);   // absolute value of nc
1427   p = d.getBitWidth() - 1;    // initialize p
1428   q1 = signedMin.udiv(anc);   // initialize q1 = 2p/abs(nc)
1429   r1 = signedMin - q1*anc;    // initialize r1 = rem(2p,abs(nc))
1430   q2 = signedMin.udiv(ad);    // initialize q2 = 2p/abs(d)
1431   r2 = signedMin - q2*ad;     // initialize r2 = rem(2p,abs(d))
1432   do {
1433     p = p + 1;
1434     q1 = q1<<1;          // update q1 = 2p/abs(nc)
1435     r1 = r1<<1;          // update r1 = rem(2p/abs(nc))
1436     if (r1.uge(anc)) {  // must be unsigned comparison
1437       q1 = q1 + 1;
1438       r1 = r1 - anc;
1439     }
1440     q2 = q2<<1;          // update q2 = 2p/abs(d)
1441     r2 = r2<<1;          // update r2 = rem(2p/abs(d))
1442     if (r2.uge(ad)) {   // must be unsigned comparison
1443       q2 = q2 + 1;
1444       r2 = r2 - ad;
1445     }
1446     delta = ad - r2;
1447   } while (q1.ult(delta) || (q1 == delta && r1 == 0));
1448
1449   mag.m = q2 + 1;
1450   if (d.isNegative()) mag.m = -mag.m;   // resulting magic number
1451   mag.s = p - d.getBitWidth();          // resulting shift
1452   return mag;
1453 }
1454
1455 /// Calculate the magic numbers required to implement an unsigned integer
1456 /// division by a constant as a sequence of multiplies, adds and shifts.
1457 /// Requires that the divisor not be 0.  Taken from "Hacker's Delight", Henry
1458 /// S. Warren, Jr., chapter 10.
1459 /// LeadingZeros can be used to simplify the calculation if the upper bits
1460 /// of the divided value are known zero.
1461 APInt::mu APInt::magicu(unsigned LeadingZeros) const {
1462   const APInt& d = *this;
1463   unsigned p;
1464   APInt nc, delta, q1, r1, q2, r2;
1465   struct mu magu;
1466   magu.a = 0;               // initialize "add" indicator
1467   APInt allOnes = APInt::getAllOnesValue(d.getBitWidth()).lshr(LeadingZeros);
1468   APInt signedMin = APInt::getSignedMinValue(d.getBitWidth());
1469   APInt signedMax = APInt::getSignedMaxValue(d.getBitWidth());
1470
1471   nc = allOnes - (allOnes - d).urem(d);
1472   p = d.getBitWidth() - 1;  // initialize p
1473   q1 = signedMin.udiv(nc);  // initialize q1 = 2p/nc
1474   r1 = signedMin - q1*nc;   // initialize r1 = rem(2p,nc)
1475   q2 = signedMax.udiv(d);   // initialize q2 = (2p-1)/d
1476   r2 = signedMax - q2*d;    // initialize r2 = rem((2p-1),d)
1477   do {
1478     p = p + 1;
1479     if (r1.uge(nc - r1)) {
1480       q1 = q1 + q1 + 1;  // update q1
1481       r1 = r1 + r1 - nc; // update r1
1482     }
1483     else {
1484       q1 = q1+q1; // update q1
1485       r1 = r1+r1; // update r1
1486     }
1487     if ((r2 + 1).uge(d - r2)) {
1488       if (q2.uge(signedMax)) magu.a = 1;
1489       q2 = q2+q2 + 1;     // update q2
1490       r2 = r2+r2 + 1 - d; // update r2
1491     }
1492     else {
1493       if (q2.uge(signedMin)) magu.a = 1;
1494       q2 = q2+q2;     // update q2
1495       r2 = r2+r2 + 1; // update r2
1496     }
1497     delta = d - 1 - r2;
1498   } while (p < d.getBitWidth()*2 &&
1499            (q1.ult(delta) || (q1 == delta && r1 == 0)));
1500   magu.m = q2 + 1; // resulting magic number
1501   magu.s = p - d.getBitWidth();  // resulting shift
1502   return magu;
1503 }
1504
1505 /// Implementation of Knuth's Algorithm D (Division of nonnegative integers)
1506 /// from "Art of Computer Programming, Volume 2", section 4.3.1, p. 272. The
1507 /// variables here have the same names as in the algorithm. Comments explain
1508 /// the algorithm and any deviation from it.
1509 static void KnuthDiv(unsigned *u, unsigned *v, unsigned *q, unsigned* r,
1510                      unsigned m, unsigned n) {
1511   assert(u && "Must provide dividend");
1512   assert(v && "Must provide divisor");
1513   assert(q && "Must provide quotient");
1514   assert(u != v && u != q && v != q && "Must use different memory");
1515   assert(n>1 && "n must be > 1");
1516
1517   // b denotes the base of the number system. In our case b is 2^32.
1518   LLVM_CONSTEXPR uint64_t b = uint64_t(1) << 32;
1519
1520   DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: m=" << m << " n=" << n << '\n');
1521   DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: original:");
1522   DEBUG(for (int i = m+n; i >=0; i--) dbgs() << " " << u[i]);
1523   DEBUG(dbgs() << " by");
1524   DEBUG(for (int i = n; i >0; i--) dbgs() << " " << v[i-1]);
1525   DEBUG(dbgs() << '\n');
1526   // D1. [Normalize.] Set d = b / (v[n-1] + 1) and multiply all the digits of
1527   // u and v by d. Note that we have taken Knuth's advice here to use a power
1528   // of 2 value for d such that d * v[n-1] >= b/2 (b is the base). A power of
1529   // 2 allows us to shift instead of multiply and it is easy to determine the
1530   // shift amount from the leading zeros.  We are basically normalizing the u
1531   // and v so that its high bits are shifted to the top of v's range without
1532   // overflow. Note that this can require an extra word in u so that u must
1533   // be of length m+n+1.
1534   unsigned shift = countLeadingZeros(v[n-1]);
1535   unsigned v_carry = 0;
1536   unsigned u_carry = 0;
1537   if (shift) {
1538     for (unsigned i = 0; i < m+n; ++i) {
1539       unsigned u_tmp = u[i] >> (32 - shift);
1540       u[i] = (u[i] << shift) | u_carry;
1541       u_carry = u_tmp;
1542     }
1543     for (unsigned i = 0; i < n; ++i) {
1544       unsigned v_tmp = v[i] >> (32 - shift);
1545       v[i] = (v[i] << shift) | v_carry;
1546       v_carry = v_tmp;
1547     }
1548   }
1549   u[m+n] = u_carry;
1550
1551   DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv:   normal:");
1552   DEBUG(for (int i = m+n; i >=0; i--) dbgs() << " " << u[i]);
1553   DEBUG(dbgs() << " by");
1554   DEBUG(for (int i = n; i >0; i--) dbgs() << " " << v[i-1]);
1555   DEBUG(dbgs() << '\n');
1556
1557   // D2. [Initialize j.]  Set j to m. This is the loop counter over the places.
1558   int j = m;
1559   do {
1560     DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: quotient digit #" << j << '\n');
1561     // D3. [Calculate q'.].
1562     //     Set qp = (u[j+n]*b + u[j+n-1]) / v[n-1]. (qp=qprime=q')
1563     //     Set rp = (u[j+n]*b + u[j+n-1]) % v[n-1]. (rp=rprime=r')
1564     // Now test if qp == b or qp*v[n-2] > b*rp + u[j+n-2]; if so, decrease
1565     // qp by 1, inrease rp by v[n-1], and repeat this test if rp < b. The test
1566     // on v[n-2] determines at high speed most of the cases in which the trial
1567     // value qp is one too large, and it eliminates all cases where qp is two
1568     // too large.
1569     uint64_t dividend = ((uint64_t(u[j+n]) << 32) + u[j+n-1]);
1570     DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: dividend == " << dividend << '\n');
1571     uint64_t qp = dividend / v[n-1];
1572     uint64_t rp = dividend % v[n-1];
1573     if (qp == b || qp*v[n-2] > b*rp + u[j+n-2]) {
1574       qp--;
1575       rp += v[n-1];
1576       if (rp < b && (qp == b || qp*v[n-2] > b*rp + u[j+n-2]))
1577         qp--;
1578     }
1579     DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: qp == " << qp << ", rp == " << rp << '\n');
1580
1581     // D4. [Multiply and subtract.] Replace (u[j+n]u[j+n-1]...u[j]) with
1582     // (u[j+n]u[j+n-1]..u[j]) - qp * (v[n-1]...v[1]v[0]). This computation
1583     // consists of a simple multiplication by a one-place number, combined with
1584     // a subtraction.
1585     // The digits (u[j+n]...u[j]) should be kept positive; if the result of
1586     // this step is actually negative, (u[j+n]...u[j]) should be left as the
1587     // true value plus b**(n+1), namely as the b's complement of
1588     // the true value, and a "borrow" to the left should be remembered.
1589     bool isNeg = false;
1590     for (unsigned i = 0; i < n; ++i) {
1591       uint64_t u_tmp = (uint64_t(u[j+i+1]) << 32) | uint64_t(u[j+i]);
1592       uint64_t subtrahend = uint64_t(qp) * uint64_t(v[i]);
1593       bool borrow = subtrahend > u_tmp;
1594       DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: u_tmp = " << u_tmp
1595                    << ", subtrahend = " << subtrahend
1596                    << ", borrow = " << borrow << '\n');
1597
1598       uint64_t result = u_tmp - subtrahend;
1599       unsigned k = j + i;
1600       u[k++] = (unsigned)result;         // subtraction low word
1601       u[k++] = (unsigned)(result >> 32); // subtraction high word
1602       while (borrow && k <= m+n) {       // deal with borrow to the left
1603         borrow = u[k] == 0;
1604         u[k]--;
1605         k++;
1606       }
1607       isNeg |= borrow;
1608       DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: u[j+i] = " << u[j+i] 
1609                    << ", u[j+i+1] = " << u[j+i+1] << '\n');
1610     }
1611     DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: after subtraction:");
1612     DEBUG(for (int i = m+n; i >=0; i--) dbgs() << " " << u[i]);
1613     DEBUG(dbgs() << '\n');
1614
1615     // D5. [Test remainder.] Set q[j] = qp. If the result of step D4 was
1616     // negative, go to step D6; otherwise go on to step D7.
1617     q[j] = (unsigned)qp;
1618     if (isNeg) {
1619       // D6. [Add back]. The probability that this step is necessary is very
1620       // small, on the order of only 2/b. Make sure that test data accounts for
1621       // this possibility. Decrease q[j] by 1
1622       q[j]--;
1623       // and add (0v[n-1]...v[1]v[0]) to (u[j+n]u[j+n-1]...u[j+1]u[j]).
1624       // A carry will occur to the left of u[j+n], and it should be ignored
1625       // since it cancels with the borrow that occurred in D4.
1626       bool carry = false;
1627       for (unsigned i = 0; i < n; i++) {
1628         unsigned limit = std::min(u[j+i],v[i]);
1629         u[j+i] += v[i] + carry;
1630         carry = u[j+i] < limit || (carry && u[j+i] == limit);
1631       }
1632       u[j+n] += carry;
1633     }
1634     DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: after correction:");
1635     DEBUG(for (int i = m+n; i >=0; i--) dbgs() << " " << u[i]);
1636     DEBUG(dbgs() << "\nKnuthDiv: digit result = " << q[j] << '\n');
1637
1638   // D7. [Loop on j.]  Decrease j by one. Now if j >= 0, go back to D3.
1639   } while (--j >= 0);
1640
1641   DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: quotient:");
1642   DEBUG(for (int i = m; i >=0; i--) dbgs() <<" " << q[i]);
1643   DEBUG(dbgs() << '\n');
1644
1645   // D8. [Unnormalize]. Now q[...] is the desired quotient, and the desired
1646   // remainder may be obtained by dividing u[...] by d. If r is non-null we
1647   // compute the remainder (urem uses this).
1648   if (r) {
1649     // The value d is expressed by the "shift" value above since we avoided
1650     // multiplication by d by using a shift left. So, all we have to do is
1651     // shift right here. In order to mak
1652     if (shift) {
1653       unsigned carry = 0;
1654       DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: remainder:");
1655       for (int i = n-1; i >= 0; i--) {
1656         r[i] = (u[i] >> shift) | carry;
1657         carry = u[i] << (32 - shift);
1658         DEBUG(dbgs() << " " << r[i]);
1659       }
1660     } else {
1661       for (int i = n-1; i >= 0; i--) {
1662         r[i] = u[i];
1663         DEBUG(dbgs() << " " << r[i]);
1664       }
1665     }
1666     DEBUG(dbgs() << '\n');
1667   }
1668   DEBUG(dbgs() << '\n');
1669 }
1670
1671 void APInt::divide(const APInt LHS, unsigned lhsWords,
1672                    const APInt &RHS, unsigned rhsWords,
1673                    APInt *Quotient, APInt *Remainder)
1674 {
1675   assert(lhsWords >= rhsWords && "Fractional result");
1676
1677   // First, compose the values into an array of 32-bit words instead of
1678   // 64-bit words. This is a necessity of both the "short division" algorithm
1679   // and the Knuth "classical algorithm" which requires there to be native
1680   // operations for +, -, and * on an m bit value with an m*2 bit result. We
1681   // can't use 64-bit operands here because we don't have native results of
1682   // 128-bits. Furthermore, casting the 64-bit values to 32-bit values won't
1683   // work on large-endian machines.
1684   uint64_t mask = ~0ull >> (sizeof(unsigned)*CHAR_BIT);
1685   unsigned n = rhsWords * 2;
1686   unsigned m = (lhsWords * 2) - n;
1687
1688   // Allocate space for the temporary values we need either on the stack, if
1689   // it will fit, or on the heap if it won't.
1690   unsigned SPACE[128];
1691   unsigned *U = nullptr;
1692   unsigned *V = nullptr;
1693   unsigned *Q = nullptr;
1694   unsigned *R = nullptr;
1695   if ((Remainder?4:3)*n+2*m+1 <= 128) {
1696     U = &SPACE[0];
1697     V = &SPACE[m+n+1];
1698     Q = &SPACE[(m+n+1) + n];
1699     if (Remainder)
1700       R = &SPACE[(m+n+1) + n + (m+n)];
1701   } else {
1702     U = new unsigned[m + n + 1];
1703     V = new unsigned[n];
1704     Q = new unsigned[m+n];
1705     if (Remainder)
1706       R = new unsigned[n];
1707   }
1708
1709   // Initialize the dividend
1710   memset(U, 0, (m+n+1)*sizeof(unsigned));
1711   for (unsigned i = 0; i < lhsWords; ++i) {
1712     uint64_t tmp = (LHS.getNumWords() == 1 ? LHS.VAL : LHS.pVal[i]);
1713     U[i * 2] = (unsigned)(tmp & mask);
1714     U[i * 2 + 1] = (unsigned)(tmp >> (sizeof(unsigned)*CHAR_BIT));
1715   }
1716   U[m+n] = 0; // this extra word is for "spill" in the Knuth algorithm.
1717
1718   // Initialize the divisor
1719   memset(V, 0, (n)*sizeof(unsigned));
1720   for (unsigned i = 0; i < rhsWords; ++i) {
1721     uint64_t tmp = (RHS.getNumWords() == 1 ? RHS.VAL : RHS.pVal[i]);
1722     V[i * 2] = (unsigned)(tmp & mask);
1723     V[i * 2 + 1] = (unsigned)(tmp >> (sizeof(unsigned)*CHAR_BIT));
1724   }
1725
1726   // initialize the quotient and remainder
1727   memset(Q, 0, (m+n) * sizeof(unsigned));
1728   if (Remainder)
1729     memset(R, 0, n * sizeof(unsigned));
1730
1731   // Now, adjust m and n for the Knuth division. n is the number of words in
1732   // the divisor. m is the number of words by which the dividend exceeds the
1733   // divisor (i.e. m+n is the length of the dividend). These sizes must not
1734   // contain any zero words or the Knuth algorithm fails.
1735   for (unsigned i = n; i > 0 && V[i-1] == 0; i--) {
1736     n--;
1737     m++;
1738   }
1739   for (unsigned i = m+n; i > 0 && U[i-1] == 0; i--)
1740     m--;
1741
1742   // If we're left with only a single word for the divisor, Knuth doesn't work
1743   // so we implement the short division algorithm here. This is much simpler
1744   // and faster because we are certain that we can divide a 64-bit quantity
1745   // by a 32-bit quantity at hardware speed and short division is simply a
1746   // series of such operations. This is just like doing short division but we
1747   // are using base 2^32 instead of base 10.
1748   assert(n != 0 && "Divide by zero?");
1749   if (n == 1) {
1750     unsigned divisor = V[0];
1751     unsigned remainder = 0;
1752     for (int i = m+n-1; i >= 0; i--) {
1753       uint64_t partial_dividend = uint64_t(remainder) << 32 | U[i];
1754       if (partial_dividend == 0) {
1755         Q[i] = 0;
1756         remainder = 0;
1757       } else if (partial_dividend < divisor) {
1758         Q[i] = 0;
1759         remainder = (unsigned)partial_dividend;
1760       } else if (partial_dividend == divisor) {
1761         Q[i] = 1;
1762         remainder = 0;
1763       } else {
1764         Q[i] = (unsigned)(partial_dividend / divisor);
1765         remainder = (unsigned)(partial_dividend - (Q[i] * divisor));
1766       }
1767     }
1768     if (R)
1769       R[0] = remainder;
1770   } else {
1771     // Now we're ready to invoke the Knuth classical divide algorithm. In this
1772     // case n > 1.
1773     KnuthDiv(U, V, Q, R, m, n);
1774   }
1775
1776   // If the caller wants the quotient
1777   if (Quotient) {
1778     // Set up the Quotient value's memory.
1779     if (Quotient->BitWidth != LHS.BitWidth) {
1780       if (Quotient->isSingleWord())
1781         Quotient->VAL = 0;
1782       else
1783         delete [] Quotient->pVal;
1784       Quotient->BitWidth = LHS.BitWidth;
1785       if (!Quotient->isSingleWord())
1786         Quotient->pVal = getClearedMemory(Quotient->getNumWords());
1787     } else
1788       Quotient->clearAllBits();
1789
1790     // The quotient is in Q. Reconstitute the quotient into Quotient's low
1791     // order words.
1792     // This case is currently dead as all users of divide() handle trivial cases
1793     // earlier.
1794     if (lhsWords == 1) {
1795       uint64_t tmp =
1796         uint64_t(Q[0]) | (uint64_t(Q[1]) << (APINT_BITS_PER_WORD / 2));
1797       if (Quotient->isSingleWord())
1798         Quotient->VAL = tmp;
1799       else
1800         Quotient->pVal[0] = tmp;
1801     } else {
1802       assert(!Quotient->isSingleWord() && "Quotient APInt not large enough");
1803       for (unsigned i = 0; i < lhsWords; ++i)
1804         Quotient->pVal[i] =
1805           uint64_t(Q[i*2]) | (uint64_t(Q[i*2+1]) << (APINT_BITS_PER_WORD / 2));
1806     }
1807   }
1808
1809   // If the caller wants the remainder
1810   if (Remainder) {
1811     // Set up the Remainder value's memory.
1812     if (Remainder->BitWidth != RHS.BitWidth) {
1813       if (Remainder->isSingleWord())
1814         Remainder->VAL = 0;
1815       else
1816         delete [] Remainder->pVal;
1817       Remainder->BitWidth = RHS.BitWidth;
1818       if (!Remainder->isSingleWord())
1819         Remainder->pVal = getClearedMemory(Remainder->getNumWords());
1820     } else
1821       Remainder->clearAllBits();
1822
1823     // The remainder is in R. Reconstitute the remainder into Remainder's low
1824     // order words.
1825     if (rhsWords == 1) {
1826       uint64_t tmp =
1827         uint64_t(R[0]) | (uint64_t(R[1]) << (APINT_BITS_PER_WORD / 2));
1828       if (Remainder->isSingleWord())
1829         Remainder->VAL = tmp;
1830       else
1831         Remainder->pVal[0] = tmp;
1832     } else {
1833       assert(!Remainder->isSingleWord() && "Remainder APInt not large enough");
1834       for (unsigned i = 0; i < rhsWords; ++i)
1835         Remainder->pVal[i] =
1836           uint64_t(R[i*2]) | (uint64_t(R[i*2+1]) << (APINT_BITS_PER_WORD / 2));
1837     }
1838   }
1839
1840   // Clean up the memory we allocated.
1841   if (U != &SPACE[0]) {
1842     delete [] U;
1843     delete [] V;
1844     delete [] Q;
1845     delete [] R;
1846   }
1847 }
1848
1849 APInt APInt::udiv(const APInt& RHS) const {
1850   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
1851
1852   // First, deal with the easy case
1853   if (isSingleWord()) {
1854     assert(RHS.VAL != 0 && "Divide by zero?");
1855     return APInt(BitWidth, VAL / RHS.VAL);
1856   }
1857
1858   // Get some facts about the LHS and RHS number of bits and words
1859   unsigned rhsBits = RHS.getActiveBits();
1860   unsigned rhsWords = !rhsBits ? 0 : (APInt::whichWord(rhsBits - 1) + 1);
1861   assert(rhsWords && "Divided by zero???");
1862   unsigned lhsBits = this->getActiveBits();
1863   unsigned lhsWords = !lhsBits ? 0 : (APInt::whichWord(lhsBits - 1) + 1);
1864
1865   // Deal with some degenerate cases
1866   if (!lhsWords)
1867     // 0 / X ===> 0
1868     return APInt(BitWidth, 0);
1869   else if (lhsWords < rhsWords || this->ult(RHS)) {
1870     // X / Y ===> 0, iff X < Y
1871     return APInt(BitWidth, 0);
1872   } else if (*this == RHS) {
1873     // X / X ===> 1
1874     return APInt(BitWidth, 1);
1875   } else if (lhsWords == 1 && rhsWords == 1) {
1876     // All high words are zero, just use native divide
1877     return APInt(BitWidth, this->pVal[0] / RHS.pVal[0]);
1878   }
1879
1880   // We have to compute it the hard way. Invoke the Knuth divide algorithm.
1881   APInt Quotient(1,0); // to hold result.
1882   divide(*this, lhsWords, RHS, rhsWords, &Quotient, nullptr);
1883   return Quotient;
1884 }
1885
1886 APInt APInt::sdiv(const APInt &RHS) const {
1887   if (isNegative()) {
1888     if (RHS.isNegative())
1889       return (-(*this)).udiv(-RHS);
1890     return -((-(*this)).udiv(RHS));
1891   }
1892   if (RHS.isNegative())
1893     return -(this->udiv(-RHS));
1894   return this->udiv(RHS);
1895 }
1896
1897 APInt APInt::urem(const APInt& RHS) const {
1898   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
1899   if (isSingleWord()) {
1900     assert(RHS.VAL != 0 && "Remainder by zero?");
1901     return APInt(BitWidth, VAL % RHS.VAL);
1902   }
1903
1904   // Get some facts about the LHS
1905   unsigned lhsBits = getActiveBits();
1906   unsigned lhsWords = !lhsBits ? 0 : (whichWord(lhsBits - 1) + 1);
1907
1908   // Get some facts about the RHS
1909   unsigned rhsBits = RHS.getActiveBits();
1910   unsigned rhsWords = !rhsBits ? 0 : (APInt::whichWord(rhsBits - 1) + 1);
1911   assert(rhsWords && "Performing remainder operation by zero ???");
1912
1913   // Check the degenerate cases
1914   if (lhsWords == 0) {
1915     // 0 % Y ===> 0
1916     return APInt(BitWidth, 0);
1917   } else if (lhsWords < rhsWords || this->ult(RHS)) {
1918     // X % Y ===> X, iff X < Y
1919     return *this;
1920   } else if (*this == RHS) {
1921     // X % X == 0;
1922     return APInt(BitWidth, 0);
1923   } else if (lhsWords == 1) {
1924     // All high words are zero, just use native remainder
1925     return APInt(BitWidth, pVal[0] % RHS.pVal[0]);
1926   }
1927
1928   // We have to compute it the hard way. Invoke the Knuth divide algorithm.
1929   APInt Remainder(1,0);
1930   divide(*this, lhsWords, RHS, rhsWords, nullptr, &Remainder);
1931   return Remainder;
1932 }
1933
1934 APInt APInt::srem(const APInt &RHS) const {
1935   if (isNegative()) {
1936     if (RHS.isNegative())
1937       return -((-(*this)).urem(-RHS));
1938     return -((-(*this)).urem(RHS));
1939   }
1940   if (RHS.isNegative())
1941     return this->urem(-RHS);
1942   return this->urem(RHS);
1943 }
1944
1945 void APInt::udivrem(const APInt &LHS, const APInt &RHS,
1946                     APInt &Quotient, APInt &Remainder) {
1947   assert(LHS.BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
1948
1949   // First, deal with the easy case
1950   if (LHS.isSingleWord()) {
1951     assert(RHS.VAL != 0 && "Divide by zero?");
1952     uint64_t QuotVal = LHS.VAL / RHS.VAL;
1953     uint64_t RemVal = LHS.VAL % RHS.VAL;
1954     Quotient = APInt(LHS.BitWidth, QuotVal);
1955     Remainder = APInt(LHS.BitWidth, RemVal);
1956     return;
1957   }
1958
1959   // Get some size facts about the dividend and divisor
1960   unsigned lhsBits  = LHS.getActiveBits();
1961   unsigned lhsWords = !lhsBits ? 0 : (APInt::whichWord(lhsBits - 1) + 1);
1962   unsigned rhsBits  = RHS.getActiveBits();
1963   unsigned rhsWords = !rhsBits ? 0 : (APInt::whichWord(rhsBits - 1) + 1);
1964
1965   // Check the degenerate cases
1966   if (lhsWords == 0) {
1967     Quotient = 0;                // 0 / Y ===> 0
1968     Remainder = 0;               // 0 % Y ===> 0
1969     return;
1970   }
1971
1972   if (lhsWords < rhsWords || LHS.ult(RHS)) {
1973     Remainder = LHS;            // X % Y ===> X, iff X < Y
1974     Quotient = 0;               // X / Y ===> 0, iff X < Y
1975     return;
1976   }
1977
1978   if (LHS == RHS) {
1979     Quotient  = 1;              // X / X ===> 1
1980     Remainder = 0;              // X % X ===> 0;
1981     return;
1982   }
1983
1984   if (lhsWords == 1 && rhsWords == 1) {
1985     // There is only one word to consider so use the native versions.
1986     uint64_t lhsValue = LHS.isSingleWord() ? LHS.VAL : LHS.pVal[0];
1987     uint64_t rhsValue = RHS.isSingleWord() ? RHS.VAL : RHS.pVal[0];
1988     Quotient = APInt(LHS.getBitWidth(), lhsValue / rhsValue);
1989     Remainder = APInt(LHS.getBitWidth(), lhsValue % rhsValue);
1990     return;
1991   }
1992
1993   // Okay, lets do it the long way
1994   divide(LHS, lhsWords, RHS, rhsWords, &Quotient, &Remainder);
1995 }
1996
1997 void APInt::sdivrem(const APInt &LHS, const APInt &RHS,
1998                     APInt &Quotient, APInt &Remainder) {
1999   if (LHS.isNegative()) {
2000     if (RHS.isNegative())
2001       APInt::udivrem(-LHS, -RHS, Quotient, Remainder);
2002     else {
2003       APInt::udivrem(-LHS, RHS, Quotient, Remainder);
2004       Quotient = -Quotient;
2005     }
2006     Remainder = -Remainder;
2007   } else if (RHS.isNegative()) {
2008     APInt::udivrem(LHS, -RHS, Quotient, Remainder);
2009     Quotient = -Quotient;
2010   } else {
2011     APInt::udivrem(LHS, RHS, Quotient, Remainder);
2012   }
2013 }
2014
2015 APInt APInt::sadd_ov(const APInt &RHS, bool &Overflow) const {
2016   APInt Res = *this+RHS;
2017   Overflow = isNonNegative() == RHS.isNonNegative() &&
2018              Res.isNonNegative() != isNonNegative();
2019   return Res;
2020 }
2021
2022 APInt APInt::uadd_ov(const APInt &RHS, bool &Overflow) const {
2023   APInt Res = *this+RHS;
2024   Overflow = Res.ult(RHS);
2025   return Res;
2026 }
2027
2028 APInt APInt::ssub_ov(const APInt &RHS, bool &Overflow) const {
2029   APInt Res = *this - RHS;
2030   Overflow = isNonNegative() != RHS.isNonNegative() &&
2031              Res.isNonNegative() != isNonNegative();
2032   return Res;
2033 }
2034
2035 APInt APInt::usub_ov(const APInt &RHS, bool &Overflow) const {
2036   APInt Res = *this-RHS;
2037   Overflow = Res.ugt(*this);
2038   return Res;
2039 }
2040
2041 APInt APInt::sdiv_ov(const APInt &RHS, bool &Overflow) const {
2042   // MININT/-1  -->  overflow.
2043   Overflow = isMinSignedValue() && RHS.isAllOnesValue();
2044   return sdiv(RHS);
2045 }
2046
2047 APInt APInt::smul_ov(const APInt &RHS, bool &Overflow) const {
2048   APInt Res = *this * RHS;
2049   
2050   if (*this != 0 && RHS != 0)
2051     Overflow = Res.sdiv(RHS) != *this || Res.sdiv(*this) != RHS;
2052   else
2053     Overflow = false;
2054   return Res;
2055 }
2056
2057 APInt APInt::umul_ov(const APInt &RHS, bool &Overflow) const {
2058   APInt Res = *this * RHS;
2059
2060   if (*this != 0 && RHS != 0)
2061     Overflow = Res.udiv(RHS) != *this || Res.udiv(*this) != RHS;
2062   else
2063     Overflow = false;
2064   return Res;
2065 }
2066
2067 APInt APInt::sshl_ov(const APInt &ShAmt, bool &Overflow) const {
2068   Overflow = ShAmt.uge(getBitWidth());
2069   if (Overflow)
2070     return APInt(BitWidth, 0);
2071
2072   if (isNonNegative()) // Don't allow sign change.
2073     Overflow = ShAmt.uge(countLeadingZeros());
2074   else
2075     Overflow = ShAmt.uge(countLeadingOnes());
2076   
2077   return *this << ShAmt;
2078 }
2079
2080 APInt APInt::ushl_ov(const APInt &ShAmt, bool &Overflow) const {
2081   Overflow = ShAmt.uge(getBitWidth());
2082   if (Overflow)
2083     return APInt(BitWidth, 0);
2084
2085   Overflow = ShAmt.ugt(countLeadingZeros());
2086
2087   return *this << ShAmt;
2088 }
2089
2090
2091
2092
2093 void APInt::fromString(unsigned numbits, StringRef str, uint8_t radix) {
2094   // Check our assumptions here
2095   assert(!str.empty() && "Invalid string length");
2096   assert((radix == 10 || radix == 8 || radix == 16 || radix == 2 || 
2097           radix == 36) &&
2098          "Radix should be 2, 8, 10, 16, or 36!");
2099
2100   StringRef::iterator p = str.begin();
2101   size_t slen = str.size();
2102   bool isNeg = *p == '-';
2103   if (*p == '-' || *p == '+') {
2104     p++;
2105     slen--;
2106     assert(slen && "String is only a sign, needs a value.");
2107   }
2108   assert((slen <= numbits || radix != 2) && "Insufficient bit width");
2109   assert(((slen-1)*3 <= numbits || radix != 8) && "Insufficient bit width");
2110   assert(((slen-1)*4 <= numbits || radix != 16) && "Insufficient bit width");
2111   assert((((slen-1)*64)/22 <= numbits || radix != 10) &&
2112          "Insufficient bit width");
2113
2114   // Allocate memory
2115   if (!isSingleWord())
2116     pVal = getClearedMemory(getNumWords());
2117
2118   // Figure out if we can shift instead of multiply
2119   unsigned shift = (radix == 16 ? 4 : radix == 8 ? 3 : radix == 2 ? 1 : 0);
2120
2121   // Set up an APInt for the digit to add outside the loop so we don't
2122   // constantly construct/destruct it.
2123   APInt apdigit(getBitWidth(), 0);
2124   APInt apradix(getBitWidth(), radix);
2125
2126   // Enter digit traversal loop
2127   for (StringRef::iterator e = str.end(); p != e; ++p) {
2128     unsigned digit = getDigit(*p, radix);
2129     assert(digit < radix && "Invalid character in digit string");
2130
2131     // Shift or multiply the value by the radix
2132     if (slen > 1) {
2133       if (shift)
2134         *this <<= shift;
2135       else
2136         *this *= apradix;
2137     }
2138
2139     // Add in the digit we just interpreted
2140     if (apdigit.isSingleWord())
2141       apdigit.VAL = digit;
2142     else
2143       apdigit.pVal[0] = digit;
2144     *this += apdigit;
2145   }
2146   // If its negative, put it in two's complement form
2147   if (isNeg) {
2148     --(*this);
2149     this->flipAllBits();
2150   }
2151 }
2152
2153 void APInt::toString(SmallVectorImpl<char> &Str, unsigned Radix,
2154                      bool Signed, bool formatAsCLiteral) const {
2155   assert((Radix == 10 || Radix == 8 || Radix == 16 || Radix == 2 || 
2156           Radix == 36) &&
2157          "Radix should be 2, 8, 10, 16, or 36!");
2158
2159   const char *Prefix = "";
2160   if (formatAsCLiteral) {
2161     switch (Radix) {
2162       case 2:
2163         // Binary literals are a non-standard extension added in gcc 4.3:
2164         // http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.3.0/gcc/Binary-constants.html
2165         Prefix = "0b";
2166         break;
2167       case 8:
2168         Prefix = "0";
2169         break;
2170       case 10:
2171         break; // No prefix
2172       case 16:
2173         Prefix = "0x";
2174         break;
2175       default:
2176         llvm_unreachable("Invalid radix!");
2177     }
2178   }
2179
2180   // First, check for a zero value and just short circuit the logic below.
2181   if (*this == 0) {
2182     while (*Prefix) {
2183       Str.push_back(*Prefix);
2184       ++Prefix;
2185     };
2186     Str.push_back('0');
2187     return;
2188   }
2189
2190   static const char Digits[] = "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
2191
2192   if (isSingleWord()) {
2193     char Buffer[65];
2194     char *BufPtr = Buffer+65;
2195
2196     uint64_t N;
2197     if (!Signed) {
2198       N = getZExtValue();
2199     } else {
2200       int64_t I = getSExtValue();
2201       if (I >= 0) {
2202         N = I;
2203       } else {
2204         Str.push_back('-');
2205         N = -(uint64_t)I;
2206       }
2207     }
2208
2209     while (*Prefix) {
2210       Str.push_back(*Prefix);
2211       ++Prefix;
2212     };
2213
2214     while (N) {
2215       *--BufPtr = Digits[N % Radix];
2216       N /= Radix;
2217     }
2218     Str.append(BufPtr, Buffer+65);
2219     return;
2220   }
2221
2222   APInt Tmp(*this);
2223
2224   if (Signed && isNegative()) {
2225     // They want to print the signed version and it is a negative value
2226     // Flip the bits and add one to turn it into the equivalent positive
2227     // value and put a '-' in the result.
2228     Tmp.flipAllBits();
2229     ++Tmp;
2230     Str.push_back('-');
2231   }
2232
2233   while (*Prefix) {
2234     Str.push_back(*Prefix);
2235     ++Prefix;
2236   };
2237
2238   // We insert the digits backward, then reverse them to get the right order.
2239   unsigned StartDig = Str.size();
2240
2241   // For the 2, 8 and 16 bit cases, we can just shift instead of divide
2242   // because the number of bits per digit (1, 3 and 4 respectively) divides
2243   // equaly.  We just shift until the value is zero.
2244   if (Radix == 2 || Radix == 8 || Radix == 16) {
2245     // Just shift tmp right for each digit width until it becomes zero
2246     unsigned ShiftAmt = (Radix == 16 ? 4 : (Radix == 8 ? 3 : 1));
2247     unsigned MaskAmt = Radix - 1;
2248
2249     while (Tmp != 0) {
2250       unsigned Digit = unsigned(Tmp.getRawData()[0]) & MaskAmt;
2251       Str.push_back(Digits[Digit]);
2252       Tmp = Tmp.lshr(ShiftAmt);
2253     }
2254   } else {
2255     APInt divisor(Radix == 10? 4 : 8, Radix);
2256     while (Tmp != 0) {
2257       APInt APdigit(1, 0);
2258       APInt tmp2(Tmp.getBitWidth(), 0);
2259       divide(Tmp, Tmp.getNumWords(), divisor, divisor.getNumWords(), &tmp2,
2260              &APdigit);
2261       unsigned Digit = (unsigned)APdigit.getZExtValue();
2262       assert(Digit < Radix && "divide failed");
2263       Str.push_back(Digits[Digit]);
2264       Tmp = tmp2;
2265     }
2266   }
2267
2268   // Reverse the digits before returning.
2269   std::reverse(Str.begin()+StartDig, Str.end());
2270 }
2271
2272 /// Returns the APInt as a std::string. Note that this is an inefficient method.
2273 /// It is better to pass in a SmallVector/SmallString to the methods above.
2274 std::string APInt::toString(unsigned Radix = 10, bool Signed = true) const {
2275   SmallString<40> S;
2276   toString(S, Radix, Signed, /* formatAsCLiteral = */false);
2277   return S.str();
2278 }
2279
2280
2281 void APInt::dump() const {
2282   SmallString<40> S, U;
2283   this->toStringUnsigned(U);
2284   this->toStringSigned(S);
2285   dbgs() << "APInt(" << BitWidth << "b, "
2286          << U << "u " << S << "s)";
2287 }
2288
2289 void APInt::print(raw_ostream &OS, bool isSigned) const {
2290   SmallString<40> S;
2291   this->toString(S, 10, isSigned, /* formatAsCLiteral = */false);
2292   OS << S;
2293 }
2294
2295 // This implements a variety of operations on a representation of
2296 // arbitrary precision, two's-complement, bignum integer values.
2297
2298 // Assumed by lowHalf, highHalf, partMSB and partLSB.  A fairly safe
2299 // and unrestricting assumption.
2300 static_assert(integerPartWidth % 2 == 0, "Part width must be divisible by 2!");
2301
2302 /* Some handy functions local to this file.  */
2303 namespace {
2304
2305   /* Returns the integer part with the least significant BITS set.
2306      BITS cannot be zero.  */
2307   static inline integerPart
2308   lowBitMask(unsigned int bits)
2309   {
2310     assert(bits != 0 && bits <= integerPartWidth);
2311
2312     return ~(integerPart) 0 >> (integerPartWidth - bits);
2313   }
2314
2315   /* Returns the value of the lower half of PART.  */
2316   static inline integerPart
2317   lowHalf(integerPart part)
2318   {
2319     return part & lowBitMask(integerPartWidth / 2);
2320   }
2321
2322   /* Returns the value of the upper half of PART.  */
2323   static inline integerPart
2324   highHalf(integerPart part)
2325   {
2326     return part >> (integerPartWidth / 2);
2327   }
2328
2329   /* Returns the bit number of the most significant set bit of a part.
2330      If the input number has no bits set -1U is returned.  */
2331   static unsigned int
2332   partMSB(integerPart value)
2333   {
2334     return findLastSet(value, ZB_Max);
2335   }
2336
2337   /* Returns the bit number of the least significant set bit of a
2338      part.  If the input number has no bits set -1U is returned.  */
2339   static unsigned int
2340   partLSB(integerPart value)
2341   {
2342     return findFirstSet(value, ZB_Max);
2343   }
2344 }
2345
2346 /* Sets the least significant part of a bignum to the input value, and
2347    zeroes out higher parts.  */
2348 void
2349 APInt::tcSet(integerPart *dst, integerPart part, unsigned int parts)
2350 {
2351   unsigned int i;
2352
2353   assert(parts > 0);
2354
2355   dst[0] = part;
2356   for (i = 1; i < parts; i++)
2357     dst[i] = 0;
2358 }
2359
2360 /* Assign one bignum to another.  */
2361 void
2362 APInt::tcAssign(integerPart *dst, const integerPart *src, unsigned int parts)
2363 {
2364   unsigned int i;
2365
2366   for (i = 0; i < parts; i++)
2367     dst[i] = src[i];
2368 }
2369
2370 /* Returns true if a bignum is zero, false otherwise.  */
2371 bool
2372 APInt::tcIsZero(const integerPart *src, unsigned int parts)
2373 {
2374   unsigned int i;
2375
2376   for (i = 0; i < parts; i++)
2377     if (src[i])
2378       return false;
2379
2380   return true;
2381 }
2382
2383 /* Extract the given bit of a bignum; returns 0 or 1.  */
2384 int
2385 APInt::tcExtractBit(const integerPart *parts, unsigned int bit)
2386 {
2387   return (parts[bit / integerPartWidth] &
2388           ((integerPart) 1 << bit % integerPartWidth)) != 0;
2389 }
2390
2391 /* Set the given bit of a bignum. */
2392 void
2393 APInt::tcSetBit(integerPart *parts, unsigned int bit)
2394 {
2395   parts[bit / integerPartWidth] |= (integerPart) 1 << (bit % integerPartWidth);
2396 }
2397
2398 /* Clears the given bit of a bignum. */
2399 void
2400 APInt::tcClearBit(integerPart *parts, unsigned int bit)
2401 {
2402   parts[bit / integerPartWidth] &=
2403     ~((integerPart) 1 << (bit % integerPartWidth));
2404 }
2405
2406 /* Returns the bit number of the least significant set bit of a
2407    number.  If the input number has no bits set -1U is returned.  */
2408 unsigned int
2409 APInt::tcLSB(const integerPart *parts, unsigned int n)
2410 {
2411   unsigned int i, lsb;
2412
2413   for (i = 0; i < n; i++) {
2414       if (parts[i] != 0) {
2415           lsb = partLSB(parts[i]);
2416
2417           return lsb + i * integerPartWidth;
2418       }
2419   }
2420
2421   return -1U;
2422 }
2423
2424 /* Returns the bit number of the most significant set bit of a number.
2425    If the input number has no bits set -1U is returned.  */
2426 unsigned int
2427 APInt::tcMSB(const integerPart *parts, unsigned int n)
2428 {
2429   unsigned int msb;
2430
2431   do {
2432     --n;
2433
2434     if (parts[n] != 0) {
2435       msb = partMSB(parts[n]);
2436
2437       return msb + n * integerPartWidth;
2438     }
2439   } while (n);
2440
2441   return -1U;
2442 }
2443
2444 /* Copy the bit vector of width srcBITS from SRC, starting at bit
2445    srcLSB, to DST, of dstCOUNT parts, such that the bit srcLSB becomes
2446    the least significant bit of DST.  All high bits above srcBITS in
2447    DST are zero-filled.  */
2448 void
2449 APInt::tcExtract(integerPart *dst, unsigned int dstCount,const integerPart *src,
2450                  unsigned int srcBits, unsigned int srcLSB)
2451 {
2452   unsigned int firstSrcPart, dstParts, shift, n;
2453
2454   dstParts = (srcBits + integerPartWidth - 1) / integerPartWidth;
2455   assert(dstParts <= dstCount);
2456
2457   firstSrcPart = srcLSB / integerPartWidth;
2458   tcAssign (dst, src + firstSrcPart, dstParts);
2459
2460   shift = srcLSB % integerPartWidth;
2461   tcShiftRight (dst, dstParts, shift);
2462
2463   /* We now have (dstParts * integerPartWidth - shift) bits from SRC
2464      in DST.  If this is less that srcBits, append the rest, else
2465      clear the high bits.  */
2466   n = dstParts * integerPartWidth - shift;
2467   if (n < srcBits) {
2468     integerPart mask = lowBitMask (srcBits - n);
2469     dst[dstParts - 1] |= ((src[firstSrcPart + dstParts] & mask)
2470                           << n % integerPartWidth);
2471   } else if (n > srcBits) {
2472     if (srcBits % integerPartWidth)
2473       dst[dstParts - 1] &= lowBitMask (srcBits % integerPartWidth);
2474   }
2475
2476   /* Clear high parts.  */
2477   while (dstParts < dstCount)
2478     dst[dstParts++] = 0;
2479 }
2480
2481 /* DST += RHS + C where C is zero or one.  Returns the carry flag.  */
2482 integerPart
2483 APInt::tcAdd(integerPart *dst, const integerPart *rhs,
2484              integerPart c, unsigned int parts)
2485 {
2486   unsigned int i;
2487
2488   assert(c <= 1);
2489
2490   for (i = 0; i < parts; i++) {
2491     integerPart l;
2492
2493     l = dst[i];
2494     if (c) {
2495       dst[i] += rhs[i] + 1;
2496       c = (dst[i] <= l);
2497     } else {
2498       dst[i] += rhs[i];
2499       c = (dst[i] < l);
2500     }
2501   }
2502
2503   return c;
2504 }
2505
2506 /* DST -= RHS + C where C is zero or one.  Returns the carry flag.  */
2507 integerPart
2508 APInt::tcSubtract(integerPart *dst, const integerPart *rhs,
2509                   integerPart c, unsigned int parts)
2510 {
2511   unsigned int i;
2512
2513   assert(c <= 1);
2514
2515   for (i = 0; i < parts; i++) {
2516     integerPart l;
2517
2518     l = dst[i];
2519     if (c) {
2520       dst[i] -= rhs[i] + 1;
2521       c = (dst[i] >= l);
2522     } else {
2523       dst[i] -= rhs[i];
2524       c = (dst[i] > l);
2525     }
2526   }
2527
2528   return c;
2529 }
2530
2531 /* Negate a bignum in-place.  */
2532 void
2533 APInt::tcNegate(integerPart *dst, unsigned int parts)
2534 {
2535   tcComplement(dst, parts);
2536   tcIncrement(dst, parts);
2537 }
2538
2539 /*  DST += SRC * MULTIPLIER + CARRY   if add is true
2540     DST  = SRC * MULTIPLIER + CARRY   if add is false
2541
2542     Requires 0 <= DSTPARTS <= SRCPARTS + 1.  If DST overlaps SRC
2543     they must start at the same point, i.e. DST == SRC.
2544
2545     If DSTPARTS == SRCPARTS + 1 no overflow occurs and zero is
2546     returned.  Otherwise DST is filled with the least significant
2547     DSTPARTS parts of the result, and if all of the omitted higher
2548     parts were zero return zero, otherwise overflow occurred and
2549     return one.  */
2550 int
2551 APInt::tcMultiplyPart(integerPart *dst, const integerPart *src,
2552                       integerPart multiplier, integerPart carry,
2553                       unsigned int srcParts, unsigned int dstParts,
2554                       bool add)
2555 {
2556   unsigned int i, n;
2557
2558   /* Otherwise our writes of DST kill our later reads of SRC.  */
2559   assert(dst <= src || dst >= src + srcParts);
2560   assert(dstParts <= srcParts + 1);
2561
2562   /* N loops; minimum of dstParts and srcParts.  */
2563   n = dstParts < srcParts ? dstParts: srcParts;
2564
2565   for (i = 0; i < n; i++) {
2566     integerPart low, mid, high, srcPart;
2567
2568       /* [ LOW, HIGH ] = MULTIPLIER * SRC[i] + DST[i] + CARRY.
2569
2570          This cannot overflow, because
2571
2572          (n - 1) * (n - 1) + 2 (n - 1) = (n - 1) * (n + 1)
2573
2574          which is less than n^2.  */
2575
2576     srcPart = src[i];
2577
2578     if (multiplier == 0 || srcPart == 0)        {
2579       low = carry;
2580       high = 0;
2581     } else {
2582       low = lowHalf(srcPart) * lowHalf(multiplier);
2583       high = highHalf(srcPart) * highHalf(multiplier);
2584
2585       mid = lowHalf(srcPart) * highHalf(multiplier);
2586       high += highHalf(mid);
2587       mid <<= integerPartWidth / 2;
2588       if (low + mid < low)
2589         high++;
2590       low += mid;
2591
2592       mid = highHalf(srcPart) * lowHalf(multiplier);
2593       high += highHalf(mid);
2594       mid <<= integerPartWidth / 2;
2595       if (low + mid < low)
2596         high++;
2597       low += mid;
2598
2599       /* Now add carry.  */
2600       if (low + carry < low)
2601         high++;
2602       low += carry;
2603     }
2604
2605     if (add) {
2606       /* And now DST[i], and store the new low part there.  */
2607       if (low + dst[i] < low)
2608         high++;
2609       dst[i] += low;
2610     } else
2611       dst[i] = low;
2612
2613     carry = high;
2614   }
2615
2616   if (i < dstParts) {
2617     /* Full multiplication, there is no overflow.  */
2618     assert(i + 1 == dstParts);
2619     dst[i] = carry;
2620     return 0;
2621   } else {
2622     /* We overflowed if there is carry.  */
2623     if (carry)
2624       return 1;
2625
2626     /* We would overflow if any significant unwritten parts would be
2627        non-zero.  This is true if any remaining src parts are non-zero
2628        and the multiplier is non-zero.  */
2629     if (multiplier)
2630       for (; i < srcParts; i++)
2631         if (src[i])
2632           return 1;
2633
2634     /* We fitted in the narrow destination.  */
2635     return 0;
2636   }
2637 }
2638
2639 /* DST = LHS * RHS, where DST has the same width as the operands and
2640    is filled with the least significant parts of the result.  Returns
2641    one if overflow occurred, otherwise zero.  DST must be disjoint
2642    from both operands.  */
2643 int
2644 APInt::tcMultiply(integerPart *dst, const integerPart *lhs,
2645                   const integerPart *rhs, unsigned int parts)
2646 {
2647   unsigned int i;
2648   int overflow;
2649
2650   assert(dst != lhs && dst != rhs);
2651
2652   overflow = 0;
2653   tcSet(dst, 0, parts);
2654
2655   for (i = 0; i < parts; i++)
2656     overflow |= tcMultiplyPart(&dst[i], lhs, rhs[i], 0, parts,
2657                                parts - i, true);
2658
2659   return overflow;
2660 }
2661
2662 /* DST = LHS * RHS, where DST has width the sum of the widths of the
2663    operands.  No overflow occurs.  DST must be disjoint from both
2664    operands.  Returns the number of parts required to hold the
2665    result.  */
2666 unsigned int
2667 APInt::tcFullMultiply(integerPart *dst, const integerPart *lhs,
2668                       const integerPart *rhs, unsigned int lhsParts,
2669                       unsigned int rhsParts)
2670 {
2671   /* Put the narrower number on the LHS for less loops below.  */
2672   if (lhsParts > rhsParts) {
2673     return tcFullMultiply (dst, rhs, lhs, rhsParts, lhsParts);
2674   } else {
2675     unsigned int n;
2676
2677     assert(dst != lhs && dst != rhs);
2678
2679     tcSet(dst, 0, rhsParts);
2680
2681     for (n = 0; n < lhsParts; n++)
2682       tcMultiplyPart(&dst[n], rhs, lhs[n], 0, rhsParts, rhsParts + 1, true);
2683
2684     n = lhsParts + rhsParts;
2685
2686     return n - (dst[n - 1] == 0);
2687   }
2688 }
2689
2690 /* If RHS is zero LHS and REMAINDER are left unchanged, return one.
2691    Otherwise set LHS to LHS / RHS with the fractional part discarded,
2692    set REMAINDER to the remainder, return zero.  i.e.
2693
2694    OLD_LHS = RHS * LHS + REMAINDER
2695
2696    SCRATCH is a bignum of the same size as the operands and result for
2697    use by the routine; its contents need not be initialized and are
2698    destroyed.  LHS, REMAINDER and SCRATCH must be distinct.
2699 */
2700 int
2701 APInt::tcDivide(integerPart *lhs, const integerPart *rhs,
2702                 integerPart *remainder, integerPart *srhs,
2703                 unsigned int parts)
2704 {
2705   unsigned int n, shiftCount;
2706   integerPart mask;
2707
2708   assert(lhs != remainder && lhs != srhs && remainder != srhs);
2709
2710   shiftCount = tcMSB(rhs, parts) + 1;
2711   if (shiftCount == 0)
2712     return true;
2713
2714   shiftCount = parts * integerPartWidth - shiftCount;
2715   n = shiftCount / integerPartWidth;
2716   mask = (integerPart) 1 << (shiftCount % integerPartWidth);
2717
2718   tcAssign(srhs, rhs, parts);
2719   tcShiftLeft(srhs, parts, shiftCount);
2720   tcAssign(remainder, lhs, parts);
2721   tcSet(lhs, 0, parts);
2722
2723   /* Loop, subtracting SRHS if REMAINDER is greater and adding that to
2724      the total.  */
2725   for (;;) {
2726       int compare;
2727
2728       compare = tcCompare(remainder, srhs, parts);
2729       if (compare >= 0) {
2730         tcSubtract(remainder, srhs, 0, parts);
2731         lhs[n] |= mask;
2732       }
2733
2734       if (shiftCount == 0)
2735         break;
2736       shiftCount--;
2737       tcShiftRight(srhs, parts, 1);
2738       if ((mask >>= 1) == 0)
2739         mask = (integerPart) 1 << (integerPartWidth - 1), n--;
2740   }
2741
2742   return false;
2743 }
2744
2745 /* Shift a bignum left COUNT bits in-place.  Shifted in bits are zero.
2746    There are no restrictions on COUNT.  */
2747 void
2748 APInt::tcShiftLeft(integerPart *dst, unsigned int parts, unsigned int count)
2749 {
2750   if (count) {
2751     unsigned int jump, shift;
2752
2753     /* Jump is the inter-part jump; shift is is intra-part shift.  */
2754     jump = count / integerPartWidth;
2755     shift = count % integerPartWidth;
2756
2757     while (parts > jump) {
2758       integerPart part;
2759
2760       parts--;
2761
2762       /* dst[i] comes from the two parts src[i - jump] and, if we have
2763          an intra-part shift, src[i - jump - 1].  */
2764       part = dst[parts - jump];
2765       if (shift) {
2766         part <<= shift;
2767         if (parts >= jump + 1)
2768           part |= dst[parts - jump - 1] >> (integerPartWidth - shift);
2769       }
2770
2771       dst[parts] = part;
2772     }
2773
2774     while (parts > 0)
2775       dst[--parts] = 0;
2776   }
2777 }
2778
2779 /* Shift a bignum right COUNT bits in-place.  Shifted in bits are
2780    zero.  There are no restrictions on COUNT.  */
2781 void
2782 APInt::tcShiftRight(integerPart *dst, unsigned int parts, unsigned int count)
2783 {
2784   if (count) {
2785     unsigned int i, jump, shift;
2786
2787     /* Jump is the inter-part jump; shift is is intra-part shift.  */
2788     jump = count / integerPartWidth;
2789     shift = count % integerPartWidth;
2790
2791     /* Perform the shift.  This leaves the most significant COUNT bits
2792        of the result at zero.  */
2793     for (i = 0; i < parts; i++) {
2794       integerPart part;
2795
2796       if (i + jump >= parts) {
2797         part = 0;
2798       } else {
2799         part = dst[i + jump];
2800         if (shift) {
2801           part >>= shift;
2802           if (i + jump + 1 < parts)
2803             part |= dst[i + jump + 1] << (integerPartWidth - shift);
2804         }
2805       }
2806
2807       dst[i] = part;
2808     }
2809   }
2810 }
2811
2812 /* Bitwise and of two bignums.  */
2813 void
2814 APInt::tcAnd(integerPart *dst, const integerPart *rhs, unsigned int parts)
2815 {
2816   unsigned int i;
2817
2818   for (i = 0; i < parts; i++)
2819     dst[i] &= rhs[i];
2820 }
2821
2822 /* Bitwise inclusive or of two bignums.  */
2823 void
2824 APInt::tcOr(integerPart *dst, const integerPart *rhs, unsigned int parts)
2825 {
2826   unsigned int i;
2827
2828   for (i = 0; i < parts; i++)
2829     dst[i] |= rhs[i];
2830 }
2831
2832 /* Bitwise exclusive or of two bignums.  */
2833 void
2834 APInt::tcXor(integerPart *dst, const integerPart *rhs, unsigned int parts)
2835 {
2836   unsigned int i;
2837
2838   for (i = 0; i < parts; i++)
2839     dst[i] ^= rhs[i];
2840 }
2841
2842 /* Complement a bignum in-place.  */
2843 void
2844 APInt::tcComplement(integerPart *dst, unsigned int parts)
2845 {
2846   unsigned int i;
2847
2848   for (i = 0; i < parts; i++)
2849     dst[i] = ~dst[i];
2850 }
2851
2852 /* Comparison (unsigned) of two bignums.  */
2853 int
2854 APInt::tcCompare(const integerPart *lhs, const integerPart *rhs,
2855                  unsigned int parts)
2856 {
2857   while (parts) {
2858       parts--;
2859       if (lhs[parts] == rhs[parts])
2860         continue;
2861
2862       if (lhs[parts] > rhs[parts])
2863         return 1;
2864       else
2865         return -1;
2866     }
2867
2868   return 0;
2869 }
2870
2871 /* Increment a bignum in-place, return the carry flag.  */
2872 integerPart
2873 APInt::tcIncrement(integerPart *dst, unsigned int parts)
2874 {
2875   unsigned int i;
2876
2877   for (i = 0; i < parts; i++)
2878     if (++dst[i] != 0)
2879       break;
2880
2881   return i == parts;
2882 }
2883
2884 /* Decrement a bignum in-place, return the borrow flag.  */
2885 integerPart
2886 APInt::tcDecrement(integerPart *dst, unsigned int parts) {
2887   for (unsigned int i = 0; i < parts; i++) {
2888     // If the current word is non-zero, then the decrement has no effect on the
2889     // higher-order words of the integer and no borrow can occur. Exit early.
2890     if (dst[i]--)
2891       return 0;
2892   }
2893   // If every word was zero, then there is a borrow.
2894   return 1;
2895 }
2896
2897
2898 /* Set the least significant BITS bits of a bignum, clear the
2899    rest.  */
2900 void
2901 APInt::tcSetLeastSignificantBits(integerPart *dst, unsigned int parts,
2902                                  unsigned int bits)
2903 {
2904   unsigned int i;
2905
2906   i = 0;
2907   while (bits > integerPartWidth) {
2908     dst[i++] = ~(integerPart) 0;
2909     bits -= integerPartWidth;
2910   }
2911
2912   if (bits)
2913     dst[i++] = ~(integerPart) 0 >> (integerPartWidth - bits);
2914
2915   while (i < parts)
2916     dst[i++] = 0;
2917 }