include/llvm/Support/MathExtras.h

   1 //===-- llvm/Support/MathExtras.h - Useful math functions -------*- C++ -*-===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file contains some functions that are useful for math stuff.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #ifndef LLVM_SUPPORT_MATHEXTRAS_H
  15 #define LLVM_SUPPORT_MATHEXTRAS_H
  16
  17 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
  18
  19 namespace llvm {
  20
  21 // NOTE: The following support functions use the _32/_64 extensions instead of
  22 // type overloading so that signed and unsigned integers can be used without
  23 // ambiguity.
  24
  25
  26 // Hi_32 - This function returns the high 32 bits of a 64 bit value.
  27 inline unsigned Hi_32(uint64_t Value) {
  28   return static_cast<unsigned>(Value >> 32);
  29 }
  30
  31 // Lo_32 - This function returns the low 32 bits of a 64 bit value.
  32 inline unsigned Lo_32(uint64_t Value) {
  33   return static_cast<unsigned>(Value);
  34 }
  35
  36 // is?Type - these functions produce optimal testing for integer data types.
  37 inline bool isInt8  (int Value)     {
  38   return static_cast<signed char>(Value) == Value;
  39 }
  40 inline bool isUInt8 (int Value)     {
  41   return static_cast<unsigned char>(Value) == Value;
  42 }
  43 inline bool isInt16 (int Value)     {
  44   return static_cast<signed short>(Value) == Value;
  45 }
  46 inline bool isUInt16(int Value)     {
  47   return static_cast<unsigned short>(Value) == Value;
  48 }
  49 inline bool isInt32 (int64_t Value) {
  50   return static_cast<signed int>(Value) == Value;
  51 }
  52 inline bool isUInt32(int64_t Value) {
  53   return static_cast<unsigned int>(Value) == Value;
  54 }
  55
  56 // isMask_32 - This function returns true if the argument is a sequence of ones
  57 // starting at the least significant bit with the remainder zero (32 bit version.)
  58 // Ex. isMask_32(0x0000FFFFU) == true.
  59 inline const bool isMask_32(unsigned Value) {
  60   return Value && ((Value + 1) & Value) == 0;
  61 }
  62
  63 // isMask_64 - This function returns true if the argument is a sequence of ones
  64 // starting at the least significant bit with the remainder zero (64 bit version.)
  65 inline const bool isMask_64(uint64_t Value) {
  66   return Value && ((Value + 1) & Value) == 0;
  67 }
  68
  69 // isShiftedMask_32 - This function returns true if the argument contains a
  70 // sequence of ones with the remainder zero (32 bit version.)
  71 // Ex. isShiftedMask_32(0x0000FF00U) == true.
  72 inline const bool isShiftedMask_32(unsigned Value) {
  73   return isMask_32((Value - 1) | Value);
  74 }
  75
  76 // isShiftedMask_64 - This function returns true if the argument contains a
  77 // sequence of ones with the remainder zero (64 bit version.)
  78 inline const bool isShiftedMask_64(uint64_t Value) {
  79   return isMask_64((Value - 1) | Value);
  80 }
  81
  82 // isPowerOf2_32 - This function returns true if the argument is a power of
  83 // two > 0. Ex. isPowerOf2_32(0x00100000U) == true (32 bit edition.)
  84 inline bool isPowerOf2_32(unsigned Value) {
  85   return Value && !(Value & (Value - 1));
  86 }
  87
  88 // isPowerOf2_64 - This function returns true if the argument is a power of two
  89 // > 0 (64 bit edition.)
  90 inline bool isPowerOf2_64(uint64_t Value) {
  91   return Value && !(Value & (Value - int64_t(1L)));
  92 }
  93
  94 // ByteSwap_16 - This function returns a byte-swapped representation of the
  95 // 16-bit argument, Value.
  96 inline unsigned short ByteSwap_16(unsigned short Value) {
  97   unsigned short Hi = Value << 8;
  98   unsigned short Lo = Value >> 8;
  99   return Hi | Lo;
 100 }
 101
 102 // ByteSwap_32 - This function returns a byte-swapped representation of the
 103 // 32-bit argument, Value.
 104 inline unsigned ByteSwap_32(unsigned Value) {
 105   unsigned Byte0 = Value & 0x000000FF;
 106   unsigned Byte1 = Value & 0x0000FF00;
 107   unsigned Byte2 = Value & 0x00FF0000;
 108   unsigned Byte3 = Value & 0xFF000000;
 109   return (Byte0 << 24) | (Byte1 << 8) | (Byte2 >> 8) | (Byte3 >> 24);
 110 }
 111
 112 // ByteSwap_64 - This function returns a byte-swapped representation of the
 113 // 64-bit argument, Value.
 114 inline uint64_t ByteSwap_64(uint64_t Value) {
 115   uint64_t Hi = ByteSwap_32(unsigned(Value));
 116   uint64_t Lo = ByteSwap_32(unsigned(Value >> 32));
 117   return (Hi << 32) | Lo;
 118 }
 119
 120 // CountLeadingZeros_32 - this function performs the platform optimal form of
 121 // counting the number of zeros from the most significant bit to the first one
 122 // bit.  Ex. CountLeadingZeros_32(0x00F000FF) == 8.
 123 // Returns 32 if the word is zero.
 124 inline unsigned CountLeadingZeros_32(unsigned Value) {
 125   unsigned Count; // result
 126 #if __GNUC__ >= 4
 127   // PowerPC is defined for __builtin_clz(0)
 128 #if !defined(__ppc__) && !defined(__ppc64__)
 129   if (!Value) return 32;
 130 #endif
 131   Count = __builtin_clz(Value);
 132 #else
 133   if (!Value) return 32;
 134   Count = 0;
 135   // bisecton method for count leading zeros
 136   for (unsigned Shift = 32 >> 1; Shift; Shift >>= 1) {
 137     unsigned Tmp = Value >> Shift;
 138     if (Tmp) {
 139       Value = Tmp;
 140     } else {
 141       Count |= Shift;
 142     }
 143   }
 144 #endif
 145   return Count;
 146 }
 147
 148 // CountLeadingZeros_64 - This function performs the platform optimal form
 149 // of counting the number of zeros from the most significant bit to the first
 150 // one bit (64 bit edition.)
 151 // Returns 64 if the word is zero.
 152 inline unsigned CountLeadingZeros_64(uint64_t Value) {
 153   unsigned Count; // result
 154 #if __GNUC__ >= 4
 155   // PowerPC is defined for __builtin_clzll(0)
 156 #if !defined(__ppc__) && !defined(__ppc64__)
 157   if (!Value) return 64;
 158 #endif
 159   Count = __builtin_clzll(Value);
 160 #else
 161   if (sizeof(long) == sizeof(int64_t)) {
 162     if (!Value) return 64;
 163     Count = 0;
 164     // bisecton method for count leading zeros
 165     for (uint64_t Shift = 64 >> 1; Shift; Shift >>= 1) {
 166       uint64_t Tmp = Value >> Shift;
 167       if (Tmp) {
 168         Value = Tmp;
 169       } else {
 170         Count |= Shift;
 171       }
 172     }
 173   } else {
 174     // get hi portion
 175     unsigned Hi = Hi_32(Value);
 176
 177     // if some bits in hi portion
 178     if (Hi) {
 179         // leading zeros in hi portion plus all bits in lo portion
 180         Count = CountLeadingZeros_32(Hi);
 181     } else {
 182         // get lo portion
 183         unsigned Lo = Lo_32(Value);
 184         // same as 32 bit value
 185         Count = CountLeadingZeros_32(Lo)+32;
 186     }
 187   }
 188 #endif
 189   return Count;
 190 }
 191
 192 // CountTrailingZeros_32 - this function performs the platform optimal form of
 193 // counting the number of zeros from the least significant bit to the first one
 194 // bit.  Ex. CountTrailingZeros_32(0xFF00FF00) == 8.
 195 // Returns 32 if the word is zero.
 196 inline unsigned CountTrailingZeros_32(unsigned Value) {
 197   return 32 - CountLeadingZeros_32(~Value & (Value - 1));
 198 }
 199
 200 // CountTrailingZeros_64 - This function performs the platform optimal form
 201 // of counting the number of zeros from the least significant bit to the first
 202 // one bit (64 bit edition.)
 203 // Returns 64 if the word is zero.
 204 inline unsigned CountTrailingZeros_64(uint64_t Value) {
 205   return 64 - CountLeadingZeros_64(~Value & (Value - 1));
 206 }
 207
 208 // CountPopulation_32 - this function counts the number of set bits in a value.
 209 // Ex. CountPopulation(0xF000F000) = 8
 210 // Returns 0 if the word is zero.
 211 inline unsigned CountPopulation_32(unsigned Value) {
 212   unsigned x, t;
 213   x = Value - ((Value >> 1) & 0x55555555);
 214   t = ((x >> 2) & 0x33333333);
 215   x = (x & 0x33333333) + t;
 216   x = (x + (x >> 4)) & 0x0F0F0F0F;
 217   x = x + (x << 8);
 218   x = x + (x << 16);
 219   return x >> 24;
 220 }
 221
 222 // CountPopulation_64 - this function counts the number of set bits in a value,
 223 // (64 bit edition.)
 224 inline unsigned CountPopulation_64(uint64_t Value) {
 225   return CountPopulation_32(unsigned(Value >> 32)) +
 226          CountPopulation_32(unsigned(Value));
 227 }
 228
 229 // Log2_32 - This function returns the floor log base 2 of the specified value,
 230 // -1 if the value is zero. (32 bit edition.)
 231 // Ex. Log2_32(32) == 5, Log2_32(1) == 0, Log2_32(0) == -1, Log2_32(6) == 2
 232 inline unsigned Log2_32(unsigned Value) {
 233     return 31 - CountLeadingZeros_32(Value);
 234 }
 235
 236 // Log2_64 - This function returns the floor log base 2 of the specified value,
 237 // -1 if the value is zero. (64 bit edition.)
 238 inline unsigned Log2_64(uint64_t Value) {
 239     return 63 - CountLeadingZeros_64(Value);
 240 }
 241
 242 // Log2_32_Ceil - This function returns the ceil log base 2 of the specified
 243 // value, 32 if the value is zero. (32 bit edition).
 244 // Ex. Log2_32_Ceil(32) == 5, Log2_32_Ceil(1) == 0, Log2_32_Ceil(6) == 3
 245 inline unsigned Log2_32_Ceil(unsigned Value) {
 246   return 32-CountLeadingZeros_32(Value-1);
 247 }
 248
 249 // Log2_64 - This function returns the ceil log base 2 of the specified value,
 250 // 64 if the value is zero. (64 bit edition.)
 251 inline unsigned Log2_64_Ceil(uint64_t Value) {
 252   return 64-CountLeadingZeros_64(Value-1);
 253 }
 254
 255 // BitsToDouble - This function takes a 64-bit integer and returns the bit
 256 // equivalent double.
 257 inline double BitsToDouble(uint64_t Bits) {
 258   union {
 259     uint64_t L;
 260     double D;
 261   } T;
 262   T.L = Bits;
 263   return T.D;
 264 }
 265
 266 // BitsToFloat - This function takes a 32-bit integer and returns the bit
 267 // equivalent float.
 268 inline float BitsToFloat(uint32_t Bits) {
 269   union {
 270     uint32_t I;
 271     float F;
 272   } T;
 273   T.I = Bits;
 274   return T.F;
 275 }
 276
 277 // DoubleToBits - This function takes a double and returns the bit
 278 // equivalent 64-bit integer.
 279 inline uint64_t DoubleToBits(double Double) {
 280   union {
 281     uint64_t L;
 282     double D;
 283   } T;
 284   T.D = Double;
 285   return T.L;
 286 }
 287
 288 // FloatToBits - This function takes a float and returns the bit
 289 // equivalent 32-bit integer.
 290 inline uint32_t FloatToBits(float Float) {
 291   union {
 292     uint32_t I;
 293     float F;
 294   } T;
 295   T.F = Float;
 296   return T.I;
 297 }
 298
 299 // Platform-independent wrappers for the C99 isnan() function.
 300 int IsNAN (float f);
 301 int IsNAN (double d);
 302
 303 // Platform-independent wrappers for the C99 isinf() function.
 304 int IsInf (float f);
 305 int IsInf (double d);
 306
 307 } // End llvm namespace
 308
 309 #endif