Modernize old-style static asserts. NFC.
[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 /// Profile - 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 /// add_1 - 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 /// sub_1 - 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 /// add - 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 /// HiBits - This function returns the high "numBits" bits of this APInt.
676 APInt APInt::getHiBits(unsigned numBits) const {
677   return APIntOps::lshr(*this, BitWidth - numBits);
678 }
679
680 /// LoBits - This function returns the low "numBits" bits of this APInt.
681 APInt APInt::getLoBits(unsigned numBits) const {
682   return APIntOps::lshr(APIntOps::shl(*this, BitWidth - numBits),
683                         BitWidth - numBits);
684 }
685
686 unsigned APInt::countLeadingZerosSlowCase() const {
687   // Treat the most significand word differently because it might have
688   // meaningless bits set beyond the precision.
689   unsigned BitsInMSW = BitWidth % APINT_BITS_PER_WORD;
690   integerPart MSWMask;
691   if (BitsInMSW) MSWMask = (integerPart(1) << BitsInMSW) - 1;
692   else {
693     MSWMask = ~integerPart(0);
694     BitsInMSW = APINT_BITS_PER_WORD;
695   }
696
697   unsigned i = getNumWords();
698   integerPart MSW = pVal[i-1] & MSWMask;
699   if (MSW)
700     return llvm::countLeadingZeros(MSW) - (APINT_BITS_PER_WORD - BitsInMSW);
701
702   unsigned Count = BitsInMSW;
703   for (--i; i > 0u; --i) {
704     if (pVal[i-1] == 0)
705       Count += APINT_BITS_PER_WORD;
706     else {
707       Count += llvm::countLeadingZeros(pVal[i-1]);
708       break;
709     }
710   }
711   return Count;
712 }
713
714 unsigned APInt::countLeadingOnes() const {
715   if (isSingleWord())
716     return CountLeadingOnes_64(VAL << (APINT_BITS_PER_WORD - BitWidth));
717
718   unsigned highWordBits = BitWidth % APINT_BITS_PER_WORD;
719   unsigned shift;
720   if (!highWordBits) {
721     highWordBits = APINT_BITS_PER_WORD;
722     shift = 0;
723   } else {
724     shift = APINT_BITS_PER_WORD - highWordBits;
725   }
726   int i = getNumWords() - 1;
727   unsigned Count = CountLeadingOnes_64(pVal[i] << shift);
728   if (Count == highWordBits) {
729     for (i--; i >= 0; --i) {
730       if (pVal[i] == -1ULL)
731         Count += APINT_BITS_PER_WORD;
732       else {
733         Count += CountLeadingOnes_64(pVal[i]);
734         break;
735       }
736     }
737   }
738   return Count;
739 }
740
741 unsigned APInt::countTrailingZeros() const {
742   if (isSingleWord())
743     return std::min(unsigned(llvm::countTrailingZeros(VAL)), BitWidth);
744   unsigned Count = 0;
745   unsigned i = 0;
746   for (; i < getNumWords() && pVal[i] == 0; ++i)
747     Count += APINT_BITS_PER_WORD;
748   if (i < getNumWords())
749     Count += llvm::countTrailingZeros(pVal[i]);
750   return std::min(Count, BitWidth);
751 }
752
753 unsigned APInt::countTrailingOnesSlowCase() const {
754   unsigned Count = 0;
755   unsigned i = 0;
756   for (; i < getNumWords() && pVal[i] == -1ULL; ++i)
757     Count += APINT_BITS_PER_WORD;
758   if (i < getNumWords())
759     Count += CountTrailingOnes_64(pVal[i]);
760   return std::min(Count, BitWidth);
761 }
762
763 unsigned APInt::countPopulationSlowCase() const {
764   unsigned Count = 0;
765   for (unsigned i = 0; i < getNumWords(); ++i)
766     Count += CountPopulation_64(pVal[i]);
767   return Count;
768 }
769
770 /// Perform a logical right-shift from Src to Dst, which must be equal or
771 /// non-overlapping, of Words words, by Shift, which must be less than 64.
772 static void lshrNear(uint64_t *Dst, uint64_t *Src, unsigned Words,
773                      unsigned Shift) {
774   uint64_t Carry = 0;
775   for (int I = Words - 1; I >= 0; --I) {
776     uint64_t Tmp = Src[I];
777     Dst[I] = (Tmp >> Shift) | Carry;
778     Carry = Tmp << (64 - Shift);
779   }
780 }
781
782 APInt APInt::byteSwap() const {
783   assert(BitWidth >= 16 && BitWidth % 16 == 0 && "Cannot byteswap!");
784   if (BitWidth == 16)
785     return APInt(BitWidth, ByteSwap_16(uint16_t(VAL)));
786   if (BitWidth == 32)
787     return APInt(BitWidth, ByteSwap_32(unsigned(VAL)));
788   if (BitWidth == 48) {
789     unsigned Tmp1 = unsigned(VAL >> 16);
790     Tmp1 = ByteSwap_32(Tmp1);
791     uint16_t Tmp2 = uint16_t(VAL);
792     Tmp2 = ByteSwap_16(Tmp2);
793     return APInt(BitWidth, (uint64_t(Tmp2) << 32) | Tmp1);
794   }
795   if (BitWidth == 64)
796     return APInt(BitWidth, ByteSwap_64(VAL));
797
798   APInt Result(getNumWords() * APINT_BITS_PER_WORD, 0);
799   for (unsigned I = 0, N = getNumWords(); I != N; ++I)
800     Result.pVal[I] = ByteSwap_64(pVal[N - I - 1]);
801   if (Result.BitWidth != BitWidth) {
802     lshrNear(Result.pVal, Result.pVal, getNumWords(),
803              Result.BitWidth - BitWidth);
804     Result.BitWidth = BitWidth;
805   }
806   return Result;
807 }
808
809 APInt llvm::APIntOps::GreatestCommonDivisor(const APInt& API1,
810                                             const APInt& API2) {
811   APInt A = API1, B = API2;
812   while (!!B) {
813     APInt T = B;
814     B = APIntOps::urem(A, B);
815     A = T;
816   }
817   return A;
818 }
819
820 APInt llvm::APIntOps::RoundDoubleToAPInt(double Double, unsigned width) {
821   union {
822     double D;
823     uint64_t I;
824   } T;
825   T.D = Double;
826
827   // Get the sign bit from the highest order bit
828   bool isNeg = T.I >> 63;
829
830   // Get the 11-bit exponent and adjust for the 1023 bit bias
831   int64_t exp = ((T.I >> 52) & 0x7ff) - 1023;
832
833   // If the exponent is negative, the value is < 0 so just return 0.
834   if (exp < 0)
835     return APInt(width, 0u);
836
837   // Extract the mantissa by clearing the top 12 bits (sign + exponent).
838   uint64_t mantissa = (T.I & (~0ULL >> 12)) | 1ULL << 52;
839
840   // If the exponent doesn't shift all bits out of the mantissa
841   if (exp < 52)
842     return isNeg ? -APInt(width, mantissa >> (52 - exp)) :
843                     APInt(width, mantissa >> (52 - exp));
844
845   // If the client didn't provide enough bits for us to shift the mantissa into
846   // then the result is undefined, just return 0
847   if (width <= exp - 52)
848     return APInt(width, 0);
849
850   // Otherwise, we have to shift the mantissa bits up to the right location
851   APInt Tmp(width, mantissa);
852   Tmp = Tmp.shl((unsigned)exp - 52);
853   return isNeg ? -Tmp : Tmp;
854 }
855
856 /// RoundToDouble - This function converts this APInt to a double.
857 /// The layout for double is as following (IEEE Standard 754):
858 ///  --------------------------------------
859 /// |  Sign    Exponent    Fraction    Bias |
860 /// |-------------------------------------- |
861 /// |  1[63]   11[62-52]   52[51-00]   1023 |
862 ///  --------------------------------------
863 double APInt::roundToDouble(bool isSigned) const {
864
865   // Handle the simple case where the value is contained in one uint64_t.
866   // It is wrong to optimize getWord(0) to VAL; there might be more than one word.
867   if (isSingleWord() || getActiveBits() <= APINT_BITS_PER_WORD) {
868     if (isSigned) {
869       int64_t sext = (int64_t(getWord(0)) << (64-BitWidth)) >> (64-BitWidth);
870       return double(sext);
871     } else
872       return double(getWord(0));
873   }
874
875   // Determine if the value is negative.
876   bool isNeg = isSigned ? (*this)[BitWidth-1] : false;
877
878   // Construct the absolute value if we're negative.
879   APInt Tmp(isNeg ? -(*this) : (*this));
880
881   // Figure out how many bits we're using.
882   unsigned n = Tmp.getActiveBits();
883
884   // The exponent (without bias normalization) is just the number of bits
885   // we are using. Note that the sign bit is gone since we constructed the
886   // absolute value.
887   uint64_t exp = n;
888
889   // Return infinity for exponent overflow
890   if (exp > 1023) {
891     if (!isSigned || !isNeg)
892       return std::numeric_limits<double>::infinity();
893     else
894       return -std::numeric_limits<double>::infinity();
895   }
896   exp += 1023; // Increment for 1023 bias
897
898   // Number of bits in mantissa is 52. To obtain the mantissa value, we must
899   // extract the high 52 bits from the correct words in pVal.
900   uint64_t mantissa;
901   unsigned hiWord = whichWord(n-1);
902   if (hiWord == 0) {
903     mantissa = Tmp.pVal[0];
904     if (n > 52)
905       mantissa >>= n - 52; // shift down, we want the top 52 bits.
906   } else {
907     assert(hiWord > 0 && "huh?");
908     uint64_t hibits = Tmp.pVal[hiWord] << (52 - n % APINT_BITS_PER_WORD);
909     uint64_t lobits = Tmp.pVal[hiWord-1] >> (11 + n % APINT_BITS_PER_WORD);
910     mantissa = hibits | lobits;
911   }
912
913   // The leading bit of mantissa is implicit, so get rid of it.
914   uint64_t sign = isNeg ? (1ULL << (APINT_BITS_PER_WORD - 1)) : 0;
915   union {
916     double D;
917     uint64_t I;
918   } T;
919   T.I = sign | (exp << 52) | mantissa;
920   return T.D;
921 }
922
923 // Truncate to new width.
924 APInt APInt::trunc(unsigned width) const {
925   assert(width < BitWidth && "Invalid APInt Truncate request");
926   assert(width && "Can't truncate to 0 bits");
927
928   if (width <= APINT_BITS_PER_WORD)
929     return APInt(width, getRawData()[0]);
930
931   APInt Result(getMemory(getNumWords(width)), width);
932
933   // Copy full words.
934   unsigned i;
935   for (i = 0; i != width / APINT_BITS_PER_WORD; i++)
936     Result.pVal[i] = pVal[i];
937
938   // Truncate and copy any partial word.
939   unsigned bits = (0 - width) % APINT_BITS_PER_WORD;
940   if (bits != 0)
941     Result.pVal[i] = pVal[i] << bits >> bits;
942
943   return Result;
944 }
945
946 // Sign extend to a new width.
947 APInt APInt::sext(unsigned width) const {
948   assert(width > BitWidth && "Invalid APInt SignExtend request");
949
950   if (width <= APINT_BITS_PER_WORD) {
951     uint64_t val = VAL << (APINT_BITS_PER_WORD - BitWidth);
952     val = (int64_t)val >> (width - BitWidth);
953     return APInt(width, val >> (APINT_BITS_PER_WORD - width));
954   }
955
956   APInt Result(getMemory(getNumWords(width)), width);
957
958   // Copy full words.
959   unsigned i;
960   uint64_t word = 0;
961   for (i = 0; i != BitWidth / APINT_BITS_PER_WORD; i++) {
962     word = getRawData()[i];
963     Result.pVal[i] = word;
964   }
965
966   // Read and sign-extend any partial word.
967   unsigned bits = (0 - BitWidth) % APINT_BITS_PER_WORD;
968   if (bits != 0)
969     word = (int64_t)getRawData()[i] << bits >> bits;
970   else
971     word = (int64_t)word >> (APINT_BITS_PER_WORD - 1);
972
973   // Write remaining full words.
974   for (; i != width / APINT_BITS_PER_WORD; i++) {
975     Result.pVal[i] = word;
976     word = (int64_t)word >> (APINT_BITS_PER_WORD - 1);
977   }
978
979   // Write any partial word.
980   bits = (0 - width) % APINT_BITS_PER_WORD;
981   if (bits != 0)
982     Result.pVal[i] = word << bits >> bits;
983
984   return Result;
985 }
986
987 //  Zero extend to a new width.
988 APInt APInt::zext(unsigned width) const {
989   assert(width > BitWidth && "Invalid APInt ZeroExtend request");
990
991   if (width <= APINT_BITS_PER_WORD)
992     return APInt(width, VAL);
993
994   APInt Result(getMemory(getNumWords(width)), width);
995
996   // Copy words.
997   unsigned i;
998   for (i = 0; i != getNumWords(); i++)
999     Result.pVal[i] = getRawData()[i];
1000
1001   // Zero remaining words.
1002   memset(&Result.pVal[i], 0, (Result.getNumWords() - i) * APINT_WORD_SIZE);
1003
1004   return Result;
1005 }
1006
1007 APInt APInt::zextOrTrunc(unsigned width) const {
1008   if (BitWidth < width)
1009     return zext(width);
1010   if (BitWidth > width)
1011     return trunc(width);
1012   return *this;
1013 }
1014
1015 APInt APInt::sextOrTrunc(unsigned width) const {
1016   if (BitWidth < width)
1017     return sext(width);
1018   if (BitWidth > width)
1019     return trunc(width);
1020   return *this;
1021 }
1022
1023 APInt APInt::zextOrSelf(unsigned width) const {
1024   if (BitWidth < width)
1025     return zext(width);
1026   return *this;
1027 }
1028
1029 APInt APInt::sextOrSelf(unsigned width) const {
1030   if (BitWidth < width)
1031     return sext(width);
1032   return *this;
1033 }
1034
1035 /// Arithmetic right-shift this APInt by shiftAmt.
1036 /// @brief Arithmetic right-shift function.
1037 APInt APInt::ashr(const APInt &shiftAmt) const {
1038   return ashr((unsigned)shiftAmt.getLimitedValue(BitWidth));
1039 }
1040
1041 /// Arithmetic right-shift this APInt by shiftAmt.
1042 /// @brief Arithmetic right-shift function.
1043 APInt APInt::ashr(unsigned shiftAmt) const {
1044   assert(shiftAmt <= BitWidth && "Invalid shift amount");
1045   // Handle a degenerate case
1046   if (shiftAmt == 0)
1047     return *this;
1048
1049   // Handle single word shifts with built-in ashr
1050   if (isSingleWord()) {
1051     if (shiftAmt == BitWidth)
1052       return APInt(BitWidth, 0); // undefined
1053     else {
1054       unsigned SignBit = APINT_BITS_PER_WORD - BitWidth;
1055       return APInt(BitWidth,
1056         (((int64_t(VAL) << SignBit) >> SignBit) >> shiftAmt));
1057     }
1058   }
1059
1060   // If all the bits were shifted out, the result is, technically, undefined.
1061   // We return -1 if it was negative, 0 otherwise. We check this early to avoid
1062   // issues in the algorithm below.
1063   if (shiftAmt == BitWidth) {
1064     if (isNegative())
1065       return APInt(BitWidth, -1ULL, true);
1066     else
1067       return APInt(BitWidth, 0);
1068   }
1069
1070   // Create some space for the result.
1071   uint64_t * val = new uint64_t[getNumWords()];
1072
1073   // Compute some values needed by the following shift algorithms
1074   unsigned wordShift = shiftAmt % APINT_BITS_PER_WORD; // bits to shift per word
1075   unsigned offset = shiftAmt / APINT_BITS_PER_WORD; // word offset for shift
1076   unsigned breakWord = getNumWords() - 1 - offset; // last word affected
1077   unsigned bitsInWord = whichBit(BitWidth); // how many bits in last word?
1078   if (bitsInWord == 0)
1079     bitsInWord = APINT_BITS_PER_WORD;
1080
1081   // If we are shifting whole words, just move whole words
1082   if (wordShift == 0) {
1083     // Move the words containing significant bits
1084     for (unsigned i = 0; i <= breakWord; ++i)
1085       val[i] = pVal[i+offset]; // move whole word
1086
1087     // Adjust the top significant word for sign bit fill, if negative
1088     if (isNegative())
1089       if (bitsInWord < APINT_BITS_PER_WORD)
1090         val[breakWord] |= ~0ULL << bitsInWord; // set high bits
1091   } else {
1092     // Shift the low order words
1093     for (unsigned i = 0; i < breakWord; ++i) {
1094       // This combines the shifted corresponding word with the low bits from
1095       // the next word (shifted into this word's high bits).
1096       val[i] = (pVal[i+offset] >> wordShift) |
1097                (pVal[i+offset+1] << (APINT_BITS_PER_WORD - wordShift));
1098     }
1099
1100     // Shift the break word. In this case there are no bits from the next word
1101     // to include in this word.
1102     val[breakWord] = pVal[breakWord+offset] >> wordShift;
1103
1104     // Deal with sign extension in the break word, and possibly the word before
1105     // it.
1106     if (isNegative()) {
1107       if (wordShift > bitsInWord) {
1108         if (breakWord > 0)
1109           val[breakWord-1] |=
1110             ~0ULL << (APINT_BITS_PER_WORD - (wordShift - bitsInWord));
1111         val[breakWord] |= ~0ULL;
1112       } else
1113         val[breakWord] |= (~0ULL << (bitsInWord - wordShift));
1114     }
1115   }
1116
1117   // Remaining words are 0 or -1, just assign them.
1118   uint64_t fillValue = (isNegative() ? -1ULL : 0);
1119   for (unsigned i = breakWord+1; i < getNumWords(); ++i)
1120     val[i] = fillValue;
1121   APInt Result(val, BitWidth);
1122   Result.clearUnusedBits();
1123   return Result;
1124 }
1125
1126 /// Logical right-shift this APInt by shiftAmt.
1127 /// @brief Logical right-shift function.
1128 APInt APInt::lshr(const APInt &shiftAmt) const {
1129   return lshr((unsigned)shiftAmt.getLimitedValue(BitWidth));
1130 }
1131
1132 /// Logical right-shift this APInt by shiftAmt.
1133 /// @brief Logical right-shift function.
1134 APInt APInt::lshr(unsigned shiftAmt) const {
1135   if (isSingleWord()) {
1136     if (shiftAmt >= BitWidth)
1137       return APInt(BitWidth, 0);
1138     else
1139       return APInt(BitWidth, this->VAL >> shiftAmt);
1140   }
1141
1142   // If all the bits were shifted out, the result is 0. This avoids issues
1143   // with shifting by the size of the integer type, which produces undefined
1144   // results. We define these "undefined results" to always be 0.
1145   if (shiftAmt >= BitWidth)
1146     return APInt(BitWidth, 0);
1147
1148   // If none of the bits are shifted out, the result is *this. This avoids
1149   // issues with shifting by the size of the integer type, which produces
1150   // undefined results in the code below. This is also an optimization.
1151   if (shiftAmt == 0)
1152     return *this;
1153
1154   // Create some space for the result.
1155   uint64_t * val = new uint64_t[getNumWords()];
1156
1157   // If we are shifting less than a word, compute the shift with a simple carry
1158   if (shiftAmt < APINT_BITS_PER_WORD) {
1159     lshrNear(val, pVal, getNumWords(), shiftAmt);
1160     APInt Result(val, BitWidth);
1161     Result.clearUnusedBits();
1162     return Result;
1163   }
1164
1165   // Compute some values needed by the remaining shift algorithms
1166   unsigned wordShift = shiftAmt % APINT_BITS_PER_WORD;
1167   unsigned offset = shiftAmt / APINT_BITS_PER_WORD;
1168
1169   // If we are shifting whole words, just move whole words
1170   if (wordShift == 0) {
1171     for (unsigned i = 0; i < getNumWords() - offset; ++i)
1172       val[i] = pVal[i+offset];
1173     for (unsigned i = getNumWords()-offset; i < getNumWords(); i++)
1174       val[i] = 0;
1175     APInt Result(val, BitWidth);
1176     Result.clearUnusedBits();
1177     return Result;
1178   }
1179
1180   // Shift the low order words
1181   unsigned breakWord = getNumWords() - offset -1;
1182   for (unsigned i = 0; i < breakWord; ++i)
1183     val[i] = (pVal[i+offset] >> wordShift) |
1184              (pVal[i+offset+1] << (APINT_BITS_PER_WORD - wordShift));
1185   // Shift the break word.
1186   val[breakWord] = pVal[breakWord+offset] >> wordShift;
1187
1188   // Remaining words are 0
1189   for (unsigned i = breakWord+1; i < getNumWords(); ++i)
1190     val[i] = 0;
1191   APInt Result(val, BitWidth);
1192   Result.clearUnusedBits();
1193   return Result;
1194 }
1195
1196 /// Left-shift this APInt by shiftAmt.
1197 /// @brief Left-shift function.
1198 APInt APInt::shl(const APInt &shiftAmt) const {
1199   // It's undefined behavior in C to shift by BitWidth or greater.
1200   return shl((unsigned)shiftAmt.getLimitedValue(BitWidth));
1201 }
1202
1203 APInt APInt::shlSlowCase(unsigned shiftAmt) const {
1204   // If all the bits were shifted out, the result is 0. This avoids issues
1205   // with shifting by the size of the integer type, which produces undefined
1206   // results. We define these "undefined results" to always be 0.
1207   if (shiftAmt == BitWidth)
1208     return APInt(BitWidth, 0);
1209
1210   // If none of the bits are shifted out, the result is *this. This avoids a
1211   // lshr by the words size in the loop below which can produce incorrect
1212   // results. It also avoids the expensive computation below for a common case.
1213   if (shiftAmt == 0)
1214     return *this;
1215
1216   // Create some space for the result.
1217   uint64_t * val = new uint64_t[getNumWords()];
1218
1219   // If we are shifting less than a word, do it the easy way
1220   if (shiftAmt < APINT_BITS_PER_WORD) {
1221     uint64_t carry = 0;
1222     for (unsigned i = 0; i < getNumWords(); i++) {
1223       val[i] = pVal[i] << shiftAmt | carry;
1224       carry = pVal[i] >> (APINT_BITS_PER_WORD - shiftAmt);
1225     }
1226     APInt Result(val, BitWidth);
1227     Result.clearUnusedBits();
1228     return Result;
1229   }
1230
1231   // Compute some values needed by the remaining shift algorithms
1232   unsigned wordShift = shiftAmt % APINT_BITS_PER_WORD;
1233   unsigned offset = shiftAmt / APINT_BITS_PER_WORD;
1234
1235   // If we are shifting whole words, just move whole words
1236   if (wordShift == 0) {
1237     for (unsigned i = 0; i < offset; i++)
1238       val[i] = 0;
1239     for (unsigned i = offset; i < getNumWords(); i++)
1240       val[i] = pVal[i-offset];
1241     APInt Result(val, BitWidth);
1242     Result.clearUnusedBits();
1243     return Result;
1244   }
1245
1246   // Copy whole words from this to Result.
1247   unsigned i = getNumWords() - 1;
1248   for (; i > offset; --i)
1249     val[i] = pVal[i-offset] << wordShift |
1250              pVal[i-offset-1] >> (APINT_BITS_PER_WORD - wordShift);
1251   val[offset] = pVal[0] << wordShift;
1252   for (i = 0; i < offset; ++i)
1253     val[i] = 0;
1254   APInt Result(val, BitWidth);
1255   Result.clearUnusedBits();
1256   return Result;
1257 }
1258
1259 APInt APInt::rotl(const APInt &rotateAmt) const {
1260   return rotl((unsigned)rotateAmt.getLimitedValue(BitWidth));
1261 }
1262
1263 APInt APInt::rotl(unsigned rotateAmt) const {
1264   rotateAmt %= BitWidth;
1265   if (rotateAmt == 0)
1266     return *this;
1267   return shl(rotateAmt) | lshr(BitWidth - rotateAmt);
1268 }
1269
1270 APInt APInt::rotr(const APInt &rotateAmt) const {
1271   return rotr((unsigned)rotateAmt.getLimitedValue(BitWidth));
1272 }
1273
1274 APInt APInt::rotr(unsigned rotateAmt) const {
1275   rotateAmt %= BitWidth;
1276   if (rotateAmt == 0)
1277     return *this;
1278   return lshr(rotateAmt) | shl(BitWidth - rotateAmt);
1279 }
1280
1281 // Square Root - this method computes and returns the square root of "this".
1282 // Three mechanisms are used for computation. For small values (<= 5 bits),
1283 // a table lookup is done. This gets some performance for common cases. For
1284 // values using less than 52 bits, the value is converted to double and then
1285 // the libc sqrt function is called. The result is rounded and then converted
1286 // back to a uint64_t which is then used to construct the result. Finally,
1287 // the Babylonian method for computing square roots is used.
1288 APInt APInt::sqrt() const {
1289
1290   // Determine the magnitude of the value.
1291   unsigned magnitude = getActiveBits();
1292
1293   // Use a fast table for some small values. This also gets rid of some
1294   // rounding errors in libc sqrt for small values.
1295   if (magnitude <= 5) {
1296     static const uint8_t results[32] = {
1297       /*     0 */ 0,
1298       /*  1- 2 */ 1, 1,
1299       /*  3- 6 */ 2, 2, 2, 2,
1300       /*  7-12 */ 3, 3, 3, 3, 3, 3,
1301       /* 13-20 */ 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4,
1302       /* 21-30 */ 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5,
1303       /*    31 */ 6
1304     };
1305     return APInt(BitWidth, results[ (isSingleWord() ? VAL : pVal[0]) ]);
1306   }
1307
1308   // If the magnitude of the value fits in less than 52 bits (the precision of
1309   // an IEEE double precision floating point value), then we can use the
1310   // libc sqrt function which will probably use a hardware sqrt computation.
1311   // This should be faster than the algorithm below.
1312   if (magnitude < 52) {
1313 #if HAVE_ROUND
1314     return APInt(BitWidth,
1315                  uint64_t(::round(::sqrt(double(isSingleWord()?VAL:pVal[0])))));
1316 #else
1317     return APInt(BitWidth,
1318                  uint64_t(::sqrt(double(isSingleWord()?VAL:pVal[0])) + 0.5));
1319 #endif
1320   }
1321
1322   // Okay, all the short cuts are exhausted. We must compute it. The following
1323   // is a classical Babylonian method for computing the square root. This code
1324   // was adapted to APInt from a wikipedia article on such computations.
1325   // See http://www.wikipedia.org/ and go to the page named
1326   // Calculate_an_integer_square_root.
1327   unsigned nbits = BitWidth, i = 4;
1328   APInt testy(BitWidth, 16);
1329   APInt x_old(BitWidth, 1);
1330   APInt x_new(BitWidth, 0);
1331   APInt two(BitWidth, 2);
1332
1333   // Select a good starting value using binary logarithms.
1334   for (;; i += 2, testy = testy.shl(2))
1335     if (i >= nbits || this->ule(testy)) {
1336       x_old = x_old.shl(i / 2);
1337       break;
1338     }
1339
1340   // Use the Babylonian method to arrive at the integer square root:
1341   for (;;) {
1342     x_new = (this->udiv(x_old) + x_old).udiv(two);
1343     if (x_old.ule(x_new))
1344       break;
1345     x_old = x_new;
1346   }
1347
1348   // Make sure we return the closest approximation
1349   // NOTE: The rounding calculation below is correct. It will produce an
1350   // off-by-one discrepancy with results from pari/gp. That discrepancy has been
1351   // determined to be a rounding issue with pari/gp as it begins to use a
1352   // floating point representation after 192 bits. There are no discrepancies
1353   // between this algorithm and pari/gp for bit widths < 192 bits.
1354   APInt square(x_old * x_old);
1355   APInt nextSquare((x_old + 1) * (x_old +1));
1356   if (this->ult(square))
1357     return x_old;
1358   assert(this->ule(nextSquare) && "Error in APInt::sqrt computation");
1359   APInt midpoint((nextSquare - square).udiv(two));
1360   APInt offset(*this - square);
1361   if (offset.ult(midpoint))
1362     return x_old;
1363   return x_old + 1;
1364 }
1365
1366 /// Computes the multiplicative inverse of this APInt for a given modulo. The
1367 /// iterative extended Euclidean algorithm is used to solve for this value,
1368 /// however we simplify it to speed up calculating only the inverse, and take
1369 /// advantage of div+rem calculations. We also use some tricks to avoid copying
1370 /// (potentially large) APInts around.
1371 APInt APInt::multiplicativeInverse(const APInt& modulo) const {
1372   assert(ult(modulo) && "This APInt must be smaller than the modulo");
1373
1374   // Using the properties listed at the following web page (accessed 06/21/08):
1375   //   http://www.numbertheory.org/php/euclid.html
1376   // (especially the properties numbered 3, 4 and 9) it can be proved that
1377   // BitWidth bits suffice for all the computations in the algorithm implemented
1378   // below. More precisely, this number of bits suffice if the multiplicative
1379   // inverse exists, but may not suffice for the general extended Euclidean
1380   // algorithm.
1381
1382   APInt r[2] = { modulo, *this };
1383   APInt t[2] = { APInt(BitWidth, 0), APInt(BitWidth, 1) };
1384   APInt q(BitWidth, 0);
1385
1386   unsigned i;
1387   for (i = 0; r[i^1] != 0; i ^= 1) {
1388     // An overview of the math without the confusing bit-flipping:
1389     // q = r[i-2] / r[i-1]
1390     // r[i] = r[i-2] % r[i-1]
1391     // t[i] = t[i-2] - t[i-1] * q
1392     udivrem(r[i], r[i^1], q, r[i]);
1393     t[i] -= t[i^1] * q;
1394   }
1395
1396   // If this APInt and the modulo are not coprime, there is no multiplicative
1397   // inverse, so return 0. We check this by looking at the next-to-last
1398   // remainder, which is the gcd(*this,modulo) as calculated by the Euclidean
1399   // algorithm.
1400   if (r[i] != 1)
1401     return APInt(BitWidth, 0);
1402
1403   // The next-to-last t is the multiplicative inverse.  However, we are
1404   // interested in a positive inverse. Calcuate a positive one from a negative
1405   // one if necessary. A simple addition of the modulo suffices because
1406   // abs(t[i]) is known to be less than *this/2 (see the link above).
1407   return t[i].isNegative() ? t[i] + modulo : t[i];
1408 }
1409
1410 /// Calculate the magic numbers required to implement a signed integer division
1411 /// by a constant as a sequence of multiplies, adds and shifts.  Requires that
1412 /// the divisor not be 0, 1, or -1.  Taken from "Hacker's Delight", Henry S.
1413 /// Warren, Jr., chapter 10.
1414 APInt::ms APInt::magic() const {
1415   const APInt& d = *this;
1416   unsigned p;
1417   APInt ad, anc, delta, q1, r1, q2, r2, t;
1418   APInt signedMin = APInt::getSignedMinValue(d.getBitWidth());
1419   struct ms mag;
1420
1421   ad = d.abs();
1422   t = signedMin + (d.lshr(d.getBitWidth() - 1));
1423   anc = t - 1 - t.urem(ad);   // absolute value of nc
1424   p = d.getBitWidth() - 1;    // initialize p
1425   q1 = signedMin.udiv(anc);   // initialize q1 = 2p/abs(nc)
1426   r1 = signedMin - q1*anc;    // initialize r1 = rem(2p,abs(nc))
1427   q2 = signedMin.udiv(ad);    // initialize q2 = 2p/abs(d)
1428   r2 = signedMin - q2*ad;     // initialize r2 = rem(2p,abs(d))
1429   do {
1430     p = p + 1;
1431     q1 = q1<<1;          // update q1 = 2p/abs(nc)
1432     r1 = r1<<1;          // update r1 = rem(2p/abs(nc))
1433     if (r1.uge(anc)) {  // must be unsigned comparison
1434       q1 = q1 + 1;
1435       r1 = r1 - anc;
1436     }
1437     q2 = q2<<1;          // update q2 = 2p/abs(d)
1438     r2 = r2<<1;          // update r2 = rem(2p/abs(d))
1439     if (r2.uge(ad)) {   // must be unsigned comparison
1440       q2 = q2 + 1;
1441       r2 = r2 - ad;
1442     }
1443     delta = ad - r2;
1444   } while (q1.ult(delta) || (q1 == delta && r1 == 0));
1445
1446   mag.m = q2 + 1;
1447   if (d.isNegative()) mag.m = -mag.m;   // resulting magic number
1448   mag.s = p - d.getBitWidth();          // resulting shift
1449   return mag;
1450 }
1451
1452 /// Calculate the magic numbers required to implement an unsigned integer
1453 /// division by a constant as a sequence of multiplies, adds and shifts.
1454 /// Requires that the divisor not be 0.  Taken from "Hacker's Delight", Henry
1455 /// S. Warren, Jr., chapter 10.
1456 /// LeadingZeros can be used to simplify the calculation if the upper bits
1457 /// of the divided value are known zero.
1458 APInt::mu APInt::magicu(unsigned LeadingZeros) const {
1459   const APInt& d = *this;
1460   unsigned p;
1461   APInt nc, delta, q1, r1, q2, r2;
1462   struct mu magu;
1463   magu.a = 0;               // initialize "add" indicator
1464   APInt allOnes = APInt::getAllOnesValue(d.getBitWidth()).lshr(LeadingZeros);
1465   APInt signedMin = APInt::getSignedMinValue(d.getBitWidth());
1466   APInt signedMax = APInt::getSignedMaxValue(d.getBitWidth());
1467
1468   nc = allOnes - (allOnes - d).urem(d);
1469   p = d.getBitWidth() - 1;  // initialize p
1470   q1 = signedMin.udiv(nc);  // initialize q1 = 2p/nc
1471   r1 = signedMin - q1*nc;   // initialize r1 = rem(2p,nc)
1472   q2 = signedMax.udiv(d);   // initialize q2 = (2p-1)/d
1473   r2 = signedMax - q2*d;    // initialize r2 = rem((2p-1),d)
1474   do {
1475     p = p + 1;
1476     if (r1.uge(nc - r1)) {
1477       q1 = q1 + q1 + 1;  // update q1
1478       r1 = r1 + r1 - nc; // update r1
1479     }
1480     else {
1481       q1 = q1+q1; // update q1
1482       r1 = r1+r1; // update r1
1483     }
1484     if ((r2 + 1).uge(d - r2)) {
1485       if (q2.uge(signedMax)) magu.a = 1;
1486       q2 = q2+q2 + 1;     // update q2
1487       r2 = r2+r2 + 1 - d; // update r2
1488     }
1489     else {
1490       if (q2.uge(signedMin)) magu.a = 1;
1491       q2 = q2+q2;     // update q2
1492       r2 = r2+r2 + 1; // update r2
1493     }
1494     delta = d - 1 - r2;
1495   } while (p < d.getBitWidth()*2 &&
1496            (q1.ult(delta) || (q1 == delta && r1 == 0)));
1497   magu.m = q2 + 1; // resulting magic number
1498   magu.s = p - d.getBitWidth();  // resulting shift
1499   return magu;
1500 }
1501
1502 /// Implementation of Knuth's Algorithm D (Division of nonnegative integers)
1503 /// from "Art of Computer Programming, Volume 2", section 4.3.1, p. 272. The
1504 /// variables here have the same names as in the algorithm. Comments explain
1505 /// the algorithm and any deviation from it.
1506 static void KnuthDiv(unsigned *u, unsigned *v, unsigned *q, unsigned* r,
1507                      unsigned m, unsigned n) {
1508   assert(u && "Must provide dividend");
1509   assert(v && "Must provide divisor");
1510   assert(q && "Must provide quotient");
1511   assert(u != v && u != q && v != q && "Must us different memory");
1512   assert(n>1 && "n must be > 1");
1513
1514   // Knuth uses the value b as the base of the number system. In our case b
1515   // is 2^31 so we just set it to -1u.
1516   uint64_t b = uint64_t(1) << 32;
1517
1518 #if 0
1519   DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: m=" << m << " n=" << n << '\n');
1520   DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: original:");
1521   DEBUG(for (int i = m+n; i >=0; i--) dbgs() << " " << u[i]);
1522   DEBUG(dbgs() << " by");
1523   DEBUG(for (int i = n; i >0; i--) dbgs() << " " << v[i-1]);
1524   DEBUG(dbgs() << '\n');
1525 #endif
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 #if 0
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 #endif
1557
1558   // D2. [Initialize j.]  Set j to m. This is the loop counter over the places.
1559   int j = m;
1560   do {
1561     DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: quotient digit #" << j << '\n');
1562     // D3. [Calculate q'.].
1563     //     Set qp = (u[j+n]*b + u[j+n-1]) / v[n-1]. (qp=qprime=q')
1564     //     Set rp = (u[j+n]*b + u[j+n-1]) % v[n-1]. (rp=rprime=r')
1565     // Now test if qp == b or qp*v[n-2] > b*rp + u[j+n-2]; if so, decrease
1566     // qp by 1, inrease rp by v[n-1], and repeat this test if rp < b. The test
1567     // on v[n-2] determines at high speed most of the cases in which the trial
1568     // value qp is one too large, and it eliminates all cases where qp is two
1569     // too large.
1570     uint64_t dividend = ((uint64_t(u[j+n]) << 32) + u[j+n-1]);
1571     DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: dividend == " << dividend << '\n');
1572     uint64_t qp = dividend / v[n-1];
1573     uint64_t rp = dividend % v[n-1];
1574     if (qp == b || qp*v[n-2] > b*rp + u[j+n-2]) {
1575       qp--;
1576       rp += v[n-1];
1577       if (rp < b && (qp == b || qp*v[n-2] > b*rp + u[j+n-2]))
1578         qp--;
1579     }
1580     DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: qp == " << qp << ", rp == " << rp << '\n');
1581
1582     // D4. [Multiply and subtract.] Replace (u[j+n]u[j+n-1]...u[j]) with
1583     // (u[j+n]u[j+n-1]..u[j]) - qp * (v[n-1]...v[1]v[0]). This computation
1584     // consists of a simple multiplication by a one-place number, combined with
1585     // a subtraction.
1586     bool isNeg = false;
1587     for (unsigned i = 0; i < n; ++i) {
1588       uint64_t u_tmp = uint64_t(u[j+i]) | (uint64_t(u[j+i+1]) << 32);
1589       uint64_t subtrahend = uint64_t(qp) * uint64_t(v[i]);
1590       bool borrow = subtrahend > u_tmp;
1591       DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: u_tmp == " << u_tmp
1592                    << ", subtrahend == " << subtrahend
1593                    << ", borrow = " << borrow << '\n');
1594
1595       uint64_t result = u_tmp - subtrahend;
1596       unsigned k = j + i;
1597       u[k++] = (unsigned)(result & (b-1)); // subtract low word
1598       u[k++] = (unsigned)(result >> 32);   // subtract high word
1599       while (borrow && k <= m+n) { // deal with borrow to the left
1600         borrow = u[k] == 0;
1601         u[k]--;
1602         k++;
1603       }
1604       isNeg |= borrow;
1605       DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: u[j+i] == " << u[j+i] << ",  u[j+i+1] == " <<
1606                     u[j+i+1] << '\n');
1607     }
1608     DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: after subtraction:");
1609     DEBUG(for (int i = m+n; i >=0; i--) dbgs() << " " << u[i]);
1610     DEBUG(dbgs() << '\n');
1611     // The digits (u[j+n]...u[j]) should be kept positive; if the result of
1612     // this step is actually negative, (u[j+n]...u[j]) should be left as the
1613     // true value plus b**(n+1), namely as the b's complement of
1614     // the true value, and a "borrow" to the left should be remembered.
1615     //
1616     if (isNeg) {
1617       bool carry = true;  // true because b's complement is "complement + 1"
1618       for (unsigned i = 0; i <= m+n; ++i) {
1619         u[i] = ~u[i] + carry; // b's complement
1620         carry = carry && u[i] == 0;
1621       }
1622     }
1623     DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: after complement:");
1624     DEBUG(for (int i = m+n; i >=0; i--) dbgs() << " " << u[i]);
1625     DEBUG(dbgs() << '\n');
1626
1627     // D5. [Test remainder.] Set q[j] = qp. If the result of step D4 was
1628     // negative, go to step D6; otherwise go on to step D7.
1629     q[j] = (unsigned)qp;
1630     if (isNeg) {
1631       // D6. [Add back]. The probability that this step is necessary is very
1632       // small, on the order of only 2/b. Make sure that test data accounts for
1633       // this possibility. Decrease q[j] by 1
1634       q[j]--;
1635       // and add (0v[n-1]...v[1]v[0]) to (u[j+n]u[j+n-1]...u[j+1]u[j]).
1636       // A carry will occur to the left of u[j+n], and it should be ignored
1637       // since it cancels with the borrow that occurred in D4.
1638       bool carry = false;
1639       for (unsigned i = 0; i < n; i++) {
1640         unsigned limit = std::min(u[j+i],v[i]);
1641         u[j+i] += v[i] + carry;
1642         carry = u[j+i] < limit || (carry && u[j+i] == limit);
1643       }
1644       u[j+n] += carry;
1645     }
1646     DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: after correction:");
1647     DEBUG(for (int i = m+n; i >=0; i--) dbgs() <<" " << u[i]);
1648     DEBUG(dbgs() << "\nKnuthDiv: digit result = " << q[j] << '\n');
1649
1650   // D7. [Loop on j.]  Decrease j by one. Now if j >= 0, go back to D3.
1651   } while (--j >= 0);
1652
1653   DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: quotient:");
1654   DEBUG(for (int i = m; i >=0; i--) dbgs() <<" " << q[i]);
1655   DEBUG(dbgs() << '\n');
1656
1657   // D8. [Unnormalize]. Now q[...] is the desired quotient, and the desired
1658   // remainder may be obtained by dividing u[...] by d. If r is non-null we
1659   // compute the remainder (urem uses this).
1660   if (r) {
1661     // The value d is expressed by the "shift" value above since we avoided
1662     // multiplication by d by using a shift left. So, all we have to do is
1663     // shift right here. In order to mak
1664     if (shift) {
1665       unsigned carry = 0;
1666       DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: remainder:");
1667       for (int i = n-1; i >= 0; i--) {
1668         r[i] = (u[i] >> shift) | carry;
1669         carry = u[i] << (32 - shift);
1670         DEBUG(dbgs() << " " << r[i]);
1671       }
1672     } else {
1673       for (int i = n-1; i >= 0; i--) {
1674         r[i] = u[i];
1675         DEBUG(dbgs() << " " << r[i]);
1676       }
1677     }
1678     DEBUG(dbgs() << '\n');
1679   }
1680 #if 0
1681   DEBUG(dbgs() << '\n');
1682 #endif
1683 }
1684
1685 void APInt::divide(const APInt LHS, unsigned lhsWords,
1686                    const APInt &RHS, unsigned rhsWords,
1687                    APInt *Quotient, APInt *Remainder)
1688 {
1689   assert(lhsWords >= rhsWords && "Fractional result");
1690
1691   // First, compose the values into an array of 32-bit words instead of
1692   // 64-bit words. This is a necessity of both the "short division" algorithm
1693   // and the Knuth "classical algorithm" which requires there to be native
1694   // operations for +, -, and * on an m bit value with an m*2 bit result. We
1695   // can't use 64-bit operands here because we don't have native results of
1696   // 128-bits. Furthermore, casting the 64-bit values to 32-bit values won't
1697   // work on large-endian machines.
1698   uint64_t mask = ~0ull >> (sizeof(unsigned)*CHAR_BIT);
1699   unsigned n = rhsWords * 2;
1700   unsigned m = (lhsWords * 2) - n;
1701
1702   // Allocate space for the temporary values we need either on the stack, if
1703   // it will fit, or on the heap if it won't.
1704   unsigned SPACE[128];
1705   unsigned *U = nullptr;
1706   unsigned *V = nullptr;
1707   unsigned *Q = nullptr;
1708   unsigned *R = nullptr;
1709   if ((Remainder?4:3)*n+2*m+1 <= 128) {
1710     U = &SPACE[0];
1711     V = &SPACE[m+n+1];
1712     Q = &SPACE[(m+n+1) + n];
1713     if (Remainder)
1714       R = &SPACE[(m+n+1) + n + (m+n)];
1715   } else {
1716     U = new unsigned[m + n + 1];
1717     V = new unsigned[n];
1718     Q = new unsigned[m+n];
1719     if (Remainder)
1720       R = new unsigned[n];
1721   }
1722
1723   // Initialize the dividend
1724   memset(U, 0, (m+n+1)*sizeof(unsigned));
1725   for (unsigned i = 0; i < lhsWords; ++i) {
1726     uint64_t tmp = (LHS.getNumWords() == 1 ? LHS.VAL : LHS.pVal[i]);
1727     U[i * 2] = (unsigned)(tmp & mask);
1728     U[i * 2 + 1] = (unsigned)(tmp >> (sizeof(unsigned)*CHAR_BIT));
1729   }
1730   U[m+n] = 0; // this extra word is for "spill" in the Knuth algorithm.
1731
1732   // Initialize the divisor
1733   memset(V, 0, (n)*sizeof(unsigned));
1734   for (unsigned i = 0; i < rhsWords; ++i) {
1735     uint64_t tmp = (RHS.getNumWords() == 1 ? RHS.VAL : RHS.pVal[i]);
1736     V[i * 2] = (unsigned)(tmp & mask);
1737     V[i * 2 + 1] = (unsigned)(tmp >> (sizeof(unsigned)*CHAR_BIT));
1738   }
1739
1740   // initialize the quotient and remainder
1741   memset(Q, 0, (m+n) * sizeof(unsigned));
1742   if (Remainder)
1743     memset(R, 0, n * sizeof(unsigned));
1744
1745   // Now, adjust m and n for the Knuth division. n is the number of words in
1746   // the divisor. m is the number of words by which the dividend exceeds the
1747   // divisor (i.e. m+n is the length of the dividend). These sizes must not
1748   // contain any zero words or the Knuth algorithm fails.
1749   for (unsigned i = n; i > 0 && V[i-1] == 0; i--) {
1750     n--;
1751     m++;
1752   }
1753   for (unsigned i = m+n; i > 0 && U[i-1] == 0; i--)
1754     m--;
1755
1756   // If we're left with only a single word for the divisor, Knuth doesn't work
1757   // so we implement the short division algorithm here. This is much simpler
1758   // and faster because we are certain that we can divide a 64-bit quantity
1759   // by a 32-bit quantity at hardware speed and short division is simply a
1760   // series of such operations. This is just like doing short division but we
1761   // are using base 2^32 instead of base 10.
1762   assert(n != 0 && "Divide by zero?");
1763   if (n == 1) {
1764     unsigned divisor = V[0];
1765     unsigned remainder = 0;
1766     for (int i = m+n-1; i >= 0; i--) {
1767       uint64_t partial_dividend = uint64_t(remainder) << 32 | U[i];
1768       if (partial_dividend == 0) {
1769         Q[i] = 0;
1770         remainder = 0;
1771       } else if (partial_dividend < divisor) {
1772         Q[i] = 0;
1773         remainder = (unsigned)partial_dividend;
1774       } else if (partial_dividend == divisor) {
1775         Q[i] = 1;
1776         remainder = 0;
1777       } else {
1778         Q[i] = (unsigned)(partial_dividend / divisor);
1779         remainder = (unsigned)(partial_dividend - (Q[i] * divisor));
1780       }
1781     }
1782     if (R)
1783       R[0] = remainder;
1784   } else {
1785     // Now we're ready to invoke the Knuth classical divide algorithm. In this
1786     // case n > 1.
1787     KnuthDiv(U, V, Q, R, m, n);
1788   }
1789
1790   // If the caller wants the quotient
1791   if (Quotient) {
1792     // Set up the Quotient value's memory.
1793     if (Quotient->BitWidth != LHS.BitWidth) {
1794       if (Quotient->isSingleWord())
1795         Quotient->VAL = 0;
1796       else
1797         delete [] Quotient->pVal;
1798       Quotient->BitWidth = LHS.BitWidth;
1799       if (!Quotient->isSingleWord())
1800         Quotient->pVal = getClearedMemory(Quotient->getNumWords());
1801     } else
1802       Quotient->clearAllBits();
1803
1804     // The quotient is in Q. Reconstitute the quotient into Quotient's low
1805     // order words.
1806     if (lhsWords == 1) {
1807       uint64_t tmp =
1808         uint64_t(Q[0]) | (uint64_t(Q[1]) << (APINT_BITS_PER_WORD / 2));
1809       if (Quotient->isSingleWord())
1810         Quotient->VAL = tmp;
1811       else
1812         Quotient->pVal[0] = tmp;
1813     } else {
1814       assert(!Quotient->isSingleWord() && "Quotient APInt not large enough");
1815       for (unsigned i = 0; i < lhsWords; ++i)
1816         Quotient->pVal[i] =
1817           uint64_t(Q[i*2]) | (uint64_t(Q[i*2+1]) << (APINT_BITS_PER_WORD / 2));
1818     }
1819   }
1820
1821   // If the caller wants the remainder
1822   if (Remainder) {
1823     // Set up the Remainder value's memory.
1824     if (Remainder->BitWidth != RHS.BitWidth) {
1825       if (Remainder->isSingleWord())
1826         Remainder->VAL = 0;
1827       else
1828         delete [] Remainder->pVal;
1829       Remainder->BitWidth = RHS.BitWidth;
1830       if (!Remainder->isSingleWord())
1831         Remainder->pVal = getClearedMemory(Remainder->getNumWords());
1832     } else
1833       Remainder->clearAllBits();
1834
1835     // The remainder is in R. Reconstitute the remainder into Remainder's low
1836     // order words.
1837     if (rhsWords == 1) {
1838       uint64_t tmp =
1839         uint64_t(R[0]) | (uint64_t(R[1]) << (APINT_BITS_PER_WORD / 2));
1840       if (Remainder->isSingleWord())
1841         Remainder->VAL = tmp;
1842       else
1843         Remainder->pVal[0] = tmp;
1844     } else {
1845       assert(!Remainder->isSingleWord() && "Remainder APInt not large enough");
1846       for (unsigned i = 0; i < rhsWords; ++i)
1847         Remainder->pVal[i] =
1848           uint64_t(R[i*2]) | (uint64_t(R[i*2+1]) << (APINT_BITS_PER_WORD / 2));
1849     }
1850   }
1851
1852   // Clean up the memory we allocated.
1853   if (U != &SPACE[0]) {
1854     delete [] U;
1855     delete [] V;
1856     delete [] Q;
1857     delete [] R;
1858   }
1859 }
1860
1861 APInt APInt::udiv(const APInt& RHS) const {
1862   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
1863
1864   // First, deal with the easy case
1865   if (isSingleWord()) {
1866     assert(RHS.VAL != 0 && "Divide by zero?");
1867     return APInt(BitWidth, VAL / RHS.VAL);
1868   }
1869
1870   // Get some facts about the LHS and RHS number of bits and words
1871   unsigned rhsBits = RHS.getActiveBits();
1872   unsigned rhsWords = !rhsBits ? 0 : (APInt::whichWord(rhsBits - 1) + 1);
1873   assert(rhsWords && "Divided by zero???");
1874   unsigned lhsBits = this->getActiveBits();
1875   unsigned lhsWords = !lhsBits ? 0 : (APInt::whichWord(lhsBits - 1) + 1);
1876
1877   // Deal with some degenerate cases
1878   if (!lhsWords)
1879     // 0 / X ===> 0
1880     return APInt(BitWidth, 0);
1881   else if (lhsWords < rhsWords || this->ult(RHS)) {
1882     // X / Y ===> 0, iff X < Y
1883     return APInt(BitWidth, 0);
1884   } else if (*this == RHS) {
1885     // X / X ===> 1
1886     return APInt(BitWidth, 1);
1887   } else if (lhsWords == 1 && rhsWords == 1) {
1888     // All high words are zero, just use native divide
1889     return APInt(BitWidth, this->pVal[0] / RHS.pVal[0]);
1890   }
1891
1892   // We have to compute it the hard way. Invoke the Knuth divide algorithm.
1893   APInt Quotient(1,0); // to hold result.
1894   divide(*this, lhsWords, RHS, rhsWords, &Quotient, nullptr);
1895   return Quotient;
1896 }
1897
1898 APInt APInt::sdiv(const APInt &RHS) const {
1899   if (isNegative()) {
1900     if (RHS.isNegative())
1901       return (-(*this)).udiv(-RHS);
1902     return -((-(*this)).udiv(RHS));
1903   }
1904   if (RHS.isNegative())
1905     return -(this->udiv(-RHS));
1906   return this->udiv(RHS);
1907 }
1908
1909 APInt APInt::urem(const APInt& RHS) const {
1910   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
1911   if (isSingleWord()) {
1912     assert(RHS.VAL != 0 && "Remainder by zero?");
1913     return APInt(BitWidth, VAL % RHS.VAL);
1914   }
1915
1916   // Get some facts about the LHS
1917   unsigned lhsBits = getActiveBits();
1918   unsigned lhsWords = !lhsBits ? 0 : (whichWord(lhsBits - 1) + 1);
1919
1920   // Get some facts about the RHS
1921   unsigned rhsBits = RHS.getActiveBits();
1922   unsigned rhsWords = !rhsBits ? 0 : (APInt::whichWord(rhsBits - 1) + 1);
1923   assert(rhsWords && "Performing remainder operation by zero ???");
1924
1925   // Check the degenerate cases
1926   if (lhsWords == 0) {
1927     // 0 % Y ===> 0
1928     return APInt(BitWidth, 0);
1929   } else if (lhsWords < rhsWords || this->ult(RHS)) {
1930     // X % Y ===> X, iff X < Y
1931     return *this;
1932   } else if (*this == RHS) {
1933     // X % X == 0;
1934     return APInt(BitWidth, 0);
1935   } else if (lhsWords == 1) {
1936     // All high words are zero, just use native remainder
1937     return APInt(BitWidth, pVal[0] % RHS.pVal[0]);
1938   }
1939
1940   // We have to compute it the hard way. Invoke the Knuth divide algorithm.
1941   APInt Remainder(1,0);
1942   divide(*this, lhsWords, RHS, rhsWords, nullptr, &Remainder);
1943   return Remainder;
1944 }
1945
1946 APInt APInt::srem(const APInt &RHS) const {
1947   if (isNegative()) {
1948     if (RHS.isNegative())
1949       return -((-(*this)).urem(-RHS));
1950     return -((-(*this)).urem(RHS));
1951   }
1952   if (RHS.isNegative())
1953     return this->urem(-RHS);
1954   return this->urem(RHS);
1955 }
1956
1957 void APInt::udivrem(const APInt &LHS, const APInt &RHS,
1958                     APInt &Quotient, APInt &Remainder) {
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(unsigned ShAmt, bool &Overflow) const {
2068   Overflow = ShAmt >= getBitWidth();
2069   if (Overflow)
2070     ShAmt = getBitWidth()-1;
2071
2072   if (isNonNegative()) // Don't allow sign change.
2073     Overflow = ShAmt >= countLeadingZeros();
2074   else
2075     Overflow = ShAmt >= countLeadingOnes();
2076   
2077   return *this << ShAmt;
2078 }
2079
2080
2081
2082
2083 void APInt::fromString(unsigned numbits, StringRef str, uint8_t radix) {
2084   // Check our assumptions here
2085   assert(!str.empty() && "Invalid string length");
2086   assert((radix == 10 || radix == 8 || radix == 16 || radix == 2 || 
2087           radix == 36) &&
2088          "Radix should be 2, 8, 10, 16, or 36!");
2089
2090   StringRef::iterator p = str.begin();
2091   size_t slen = str.size();
2092   bool isNeg = *p == '-';
2093   if (*p == '-' || *p == '+') {
2094     p++;
2095     slen--;
2096     assert(slen && "String is only a sign, needs a value.");
2097   }
2098   assert((slen <= numbits || radix != 2) && "Insufficient bit width");
2099   assert(((slen-1)*3 <= numbits || radix != 8) && "Insufficient bit width");
2100   assert(((slen-1)*4 <= numbits || radix != 16) && "Insufficient bit width");
2101   assert((((slen-1)*64)/22 <= numbits || radix != 10) &&
2102          "Insufficient bit width");
2103
2104   // Allocate memory
2105   if (!isSingleWord())
2106     pVal = getClearedMemory(getNumWords());
2107
2108   // Figure out if we can shift instead of multiply
2109   unsigned shift = (radix == 16 ? 4 : radix == 8 ? 3 : radix == 2 ? 1 : 0);
2110
2111   // Set up an APInt for the digit to add outside the loop so we don't
2112   // constantly construct/destruct it.
2113   APInt apdigit(getBitWidth(), 0);
2114   APInt apradix(getBitWidth(), radix);
2115
2116   // Enter digit traversal loop
2117   for (StringRef::iterator e = str.end(); p != e; ++p) {
2118     unsigned digit = getDigit(*p, radix);
2119     assert(digit < radix && "Invalid character in digit string");
2120
2121     // Shift or multiply the value by the radix
2122     if (slen > 1) {
2123       if (shift)
2124         *this <<= shift;
2125       else
2126         *this *= apradix;
2127     }
2128
2129     // Add in the digit we just interpreted
2130     if (apdigit.isSingleWord())
2131       apdigit.VAL = digit;
2132     else
2133       apdigit.pVal[0] = digit;
2134     *this += apdigit;
2135   }
2136   // If its negative, put it in two's complement form
2137   if (isNeg) {
2138     --(*this);
2139     this->flipAllBits();
2140   }
2141 }
2142
2143 void APInt::toString(SmallVectorImpl<char> &Str, unsigned Radix,
2144                      bool Signed, bool formatAsCLiteral) const {
2145   assert((Radix == 10 || Radix == 8 || Radix == 16 || Radix == 2 || 
2146           Radix == 36) &&
2147          "Radix should be 2, 8, 10, 16, or 36!");
2148
2149   const char *Prefix = "";
2150   if (formatAsCLiteral) {
2151     switch (Radix) {
2152       case 2:
2153         // Binary literals are a non-standard extension added in gcc 4.3:
2154         // http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.3.0/gcc/Binary-constants.html
2155         Prefix = "0b";
2156         break;
2157       case 8:
2158         Prefix = "0";
2159         break;
2160       case 10:
2161         break; // No prefix
2162       case 16:
2163         Prefix = "0x";
2164         break;
2165       default:
2166         llvm_unreachable("Invalid radix!");
2167     }
2168   }
2169
2170   // First, check for a zero value and just short circuit the logic below.
2171   if (*this == 0) {
2172     while (*Prefix) {
2173       Str.push_back(*Prefix);
2174       ++Prefix;
2175     };
2176     Str.push_back('0');
2177     return;
2178   }
2179
2180   static const char Digits[] = "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
2181
2182   if (isSingleWord()) {
2183     char Buffer[65];
2184     char *BufPtr = Buffer+65;
2185
2186     uint64_t N;
2187     if (!Signed) {
2188       N = getZExtValue();
2189     } else {
2190       int64_t I = getSExtValue();
2191       if (I >= 0) {
2192         N = I;
2193       } else {
2194         Str.push_back('-');
2195         N = -(uint64_t)I;
2196       }
2197     }
2198
2199     while (*Prefix) {
2200       Str.push_back(*Prefix);
2201       ++Prefix;
2202     };
2203
2204     while (N) {
2205       *--BufPtr = Digits[N % Radix];
2206       N /= Radix;
2207     }
2208     Str.append(BufPtr, Buffer+65);
2209     return;
2210   }
2211
2212   APInt Tmp(*this);
2213
2214   if (Signed && isNegative()) {
2215     // They want to print the signed version and it is a negative value
2216     // Flip the bits and add one to turn it into the equivalent positive
2217     // value and put a '-' in the result.
2218     Tmp.flipAllBits();
2219     ++Tmp;
2220     Str.push_back('-');
2221   }
2222
2223   while (*Prefix) {
2224     Str.push_back(*Prefix);
2225     ++Prefix;
2226   };
2227
2228   // We insert the digits backward, then reverse them to get the right order.
2229   unsigned StartDig = Str.size();
2230
2231   // For the 2, 8 and 16 bit cases, we can just shift instead of divide
2232   // because the number of bits per digit (1, 3 and 4 respectively) divides
2233   // equaly.  We just shift until the value is zero.
2234   if (Radix == 2 || Radix == 8 || Radix == 16) {
2235     // Just shift tmp right for each digit width until it becomes zero
2236     unsigned ShiftAmt = (Radix == 16 ? 4 : (Radix == 8 ? 3 : 1));
2237     unsigned MaskAmt = Radix - 1;
2238
2239     while (Tmp != 0) {
2240       unsigned Digit = unsigned(Tmp.getRawData()[0]) & MaskAmt;
2241       Str.push_back(Digits[Digit]);
2242       Tmp = Tmp.lshr(ShiftAmt);
2243     }
2244   } else {
2245     APInt divisor(Radix == 10? 4 : 8, Radix);
2246     while (Tmp != 0) {
2247       APInt APdigit(1, 0);
2248       APInt tmp2(Tmp.getBitWidth(), 0);
2249       divide(Tmp, Tmp.getNumWords(), divisor, divisor.getNumWords(), &tmp2,
2250              &APdigit);
2251       unsigned Digit = (unsigned)APdigit.getZExtValue();
2252       assert(Digit < Radix && "divide failed");
2253       Str.push_back(Digits[Digit]);
2254       Tmp = tmp2;
2255     }
2256   }
2257
2258   // Reverse the digits before returning.
2259   std::reverse(Str.begin()+StartDig, Str.end());
2260 }
2261
2262 /// toString - This returns the APInt as a std::string.  Note that this is an
2263 /// inefficient method.  It is better to pass in a SmallVector/SmallString
2264 /// to the methods above.
2265 std::string APInt::toString(unsigned Radix = 10, bool Signed = true) const {
2266   SmallString<40> S;
2267   toString(S, Radix, Signed, /* formatAsCLiteral = */false);
2268   return S.str();
2269 }
2270
2271
2272 void APInt::dump() const {
2273   SmallString<40> S, U;
2274   this->toStringUnsigned(U);
2275   this->toStringSigned(S);
2276   dbgs() << "APInt(" << BitWidth << "b, "
2277          << U.str() << "u " << S.str() << "s)";
2278 }
2279
2280 void APInt::print(raw_ostream &OS, bool isSigned) const {
2281   SmallString<40> S;
2282   this->toString(S, 10, isSigned, /* formatAsCLiteral = */false);
2283   OS << S.str();
2284 }
2285
2286 // This implements a variety of operations on a representation of
2287 // arbitrary precision, two's-complement, bignum integer values.
2288
2289 // Assumed by lowHalf, highHalf, partMSB and partLSB.  A fairly safe
2290 // and unrestricting assumption.
2291 static_assert(integerPartWidth % 2 == 0, "Part width must be divisible by 2!");
2292
2293 /* Some handy functions local to this file.  */
2294 namespace {
2295
2296   /* Returns the integer part with the least significant BITS set.
2297      BITS cannot be zero.  */
2298   static inline integerPart
2299   lowBitMask(unsigned int bits)
2300   {
2301     assert(bits != 0 && bits <= integerPartWidth);
2302
2303     return ~(integerPart) 0 >> (integerPartWidth - bits);
2304   }
2305
2306   /* Returns the value of the lower half of PART.  */
2307   static inline integerPart
2308   lowHalf(integerPart part)
2309   {
2310     return part & lowBitMask(integerPartWidth / 2);
2311   }
2312
2313   /* Returns the value of the upper half of PART.  */
2314   static inline integerPart
2315   highHalf(integerPart part)
2316   {
2317     return part >> (integerPartWidth / 2);
2318   }
2319
2320   /* Returns the bit number of the most significant set bit of a part.
2321      If the input number has no bits set -1U is returned.  */
2322   static unsigned int
2323   partMSB(integerPart value)
2324   {
2325     return findLastSet(value, ZB_Max);
2326   }
2327
2328   /* Returns the bit number of the least significant set bit of a
2329      part.  If the input number has no bits set -1U is returned.  */
2330   static unsigned int
2331   partLSB(integerPart value)
2332   {
2333     return findFirstSet(value, ZB_Max);
2334   }
2335 }
2336
2337 /* Sets the least significant part of a bignum to the input value, and
2338    zeroes out higher parts.  */
2339 void
2340 APInt::tcSet(integerPart *dst, integerPart part, unsigned int parts)
2341 {
2342   unsigned int i;
2343
2344   assert(parts > 0);
2345
2346   dst[0] = part;
2347   for (i = 1; i < parts; i++)
2348     dst[i] = 0;
2349 }
2350
2351 /* Assign one bignum to another.  */
2352 void
2353 APInt::tcAssign(integerPart *dst, const integerPart *src, unsigned int parts)
2354 {
2355   unsigned int i;
2356
2357   for (i = 0; i < parts; i++)
2358     dst[i] = src[i];
2359 }
2360
2361 /* Returns true if a bignum is zero, false otherwise.  */
2362 bool
2363 APInt::tcIsZero(const integerPart *src, unsigned int parts)
2364 {
2365   unsigned int i;
2366
2367   for (i = 0; i < parts; i++)
2368     if (src[i])
2369       return false;
2370
2371   return true;
2372 }
2373
2374 /* Extract the given bit of a bignum; returns 0 or 1.  */
2375 int
2376 APInt::tcExtractBit(const integerPart *parts, unsigned int bit)
2377 {
2378   return (parts[bit / integerPartWidth] &
2379           ((integerPart) 1 << bit % integerPartWidth)) != 0;
2380 }
2381
2382 /* Set the given bit of a bignum. */
2383 void
2384 APInt::tcSetBit(integerPart *parts, unsigned int bit)
2385 {
2386   parts[bit / integerPartWidth] |= (integerPart) 1 << (bit % integerPartWidth);
2387 }
2388
2389 /* Clears the given bit of a bignum. */
2390 void
2391 APInt::tcClearBit(integerPart *parts, unsigned int bit)
2392 {
2393   parts[bit / integerPartWidth] &=
2394     ~((integerPart) 1 << (bit % integerPartWidth));
2395 }
2396
2397 /* Returns the bit number of the least significant set bit of a
2398    number.  If the input number has no bits set -1U is returned.  */
2399 unsigned int
2400 APInt::tcLSB(const integerPart *parts, unsigned int n)
2401 {
2402   unsigned int i, lsb;
2403
2404   for (i = 0; i < n; i++) {
2405       if (parts[i] != 0) {
2406           lsb = partLSB(parts[i]);
2407
2408           return lsb + i * integerPartWidth;
2409       }
2410   }
2411
2412   return -1U;
2413 }
2414
2415 /* Returns the bit number of the most significant set bit of a number.
2416    If the input number has no bits set -1U is returned.  */
2417 unsigned int
2418 APInt::tcMSB(const integerPart *parts, unsigned int n)
2419 {
2420   unsigned int msb;
2421
2422   do {
2423     --n;
2424
2425     if (parts[n] != 0) {
2426       msb = partMSB(parts[n]);
2427
2428       return msb + n * integerPartWidth;
2429     }
2430   } while (n);
2431
2432   return -1U;
2433 }
2434
2435 /* Copy the bit vector of width srcBITS from SRC, starting at bit
2436    srcLSB, to DST, of dstCOUNT parts, such that the bit srcLSB becomes
2437    the least significant bit of DST.  All high bits above srcBITS in
2438    DST are zero-filled.  */
2439 void
2440 APInt::tcExtract(integerPart *dst, unsigned int dstCount,const integerPart *src,
2441                  unsigned int srcBits, unsigned int srcLSB)
2442 {
2443   unsigned int firstSrcPart, dstParts, shift, n;
2444
2445   dstParts = (srcBits + integerPartWidth - 1) / integerPartWidth;
2446   assert(dstParts <= dstCount);
2447
2448   firstSrcPart = srcLSB / integerPartWidth;
2449   tcAssign (dst, src + firstSrcPart, dstParts);
2450
2451   shift = srcLSB % integerPartWidth;
2452   tcShiftRight (dst, dstParts, shift);
2453
2454   /* We now have (dstParts * integerPartWidth - shift) bits from SRC
2455      in DST.  If this is less that srcBits, append the rest, else
2456      clear the high bits.  */
2457   n = dstParts * integerPartWidth - shift;
2458   if (n < srcBits) {
2459     integerPart mask = lowBitMask (srcBits - n);
2460     dst[dstParts - 1] |= ((src[firstSrcPart + dstParts] & mask)
2461                           << n % integerPartWidth);
2462   } else if (n > srcBits) {
2463     if (srcBits % integerPartWidth)
2464       dst[dstParts - 1] &= lowBitMask (srcBits % integerPartWidth);
2465   }
2466
2467   /* Clear high parts.  */
2468   while (dstParts < dstCount)
2469     dst[dstParts++] = 0;
2470 }
2471
2472 /* DST += RHS + C where C is zero or one.  Returns the carry flag.  */
2473 integerPart
2474 APInt::tcAdd(integerPart *dst, const integerPart *rhs,
2475              integerPart c, unsigned int parts)
2476 {
2477   unsigned int i;
2478
2479   assert(c <= 1);
2480
2481   for (i = 0; i < parts; i++) {
2482     integerPart l;
2483
2484     l = dst[i];
2485     if (c) {
2486       dst[i] += rhs[i] + 1;
2487       c = (dst[i] <= l);
2488     } else {
2489       dst[i] += rhs[i];
2490       c = (dst[i] < l);
2491     }
2492   }
2493
2494   return c;
2495 }
2496
2497 /* DST -= RHS + C where C is zero or one.  Returns the carry flag.  */
2498 integerPart
2499 APInt::tcSubtract(integerPart *dst, const integerPart *rhs,
2500                   integerPart c, unsigned int parts)
2501 {
2502   unsigned int i;
2503
2504   assert(c <= 1);
2505
2506   for (i = 0; i < parts; i++) {
2507     integerPart l;
2508
2509     l = dst[i];
2510     if (c) {
2511       dst[i] -= rhs[i] + 1;
2512       c = (dst[i] >= l);
2513     } else {
2514       dst[i] -= rhs[i];
2515       c = (dst[i] > l);
2516     }
2517   }
2518
2519   return c;
2520 }
2521
2522 /* Negate a bignum in-place.  */
2523 void
2524 APInt::tcNegate(integerPart *dst, unsigned int parts)
2525 {
2526   tcComplement(dst, parts);
2527   tcIncrement(dst, parts);
2528 }
2529
2530 /*  DST += SRC * MULTIPLIER + CARRY   if add is true
2531     DST  = SRC * MULTIPLIER + CARRY   if add is false
2532
2533     Requires 0 <= DSTPARTS <= SRCPARTS + 1.  If DST overlaps SRC
2534     they must start at the same point, i.e. DST == SRC.
2535
2536     If DSTPARTS == SRCPARTS + 1 no overflow occurs and zero is
2537     returned.  Otherwise DST is filled with the least significant
2538     DSTPARTS parts of the result, and if all of the omitted higher
2539     parts were zero return zero, otherwise overflow occurred and
2540     return one.  */
2541 int
2542 APInt::tcMultiplyPart(integerPart *dst, const integerPart *src,
2543                       integerPart multiplier, integerPart carry,
2544                       unsigned int srcParts, unsigned int dstParts,
2545                       bool add)
2546 {
2547   unsigned int i, n;
2548
2549   /* Otherwise our writes of DST kill our later reads of SRC.  */
2550   assert(dst <= src || dst >= src + srcParts);
2551   assert(dstParts <= srcParts + 1);
2552
2553   /* N loops; minimum of dstParts and srcParts.  */
2554   n = dstParts < srcParts ? dstParts: srcParts;
2555
2556   for (i = 0; i < n; i++) {
2557     integerPart low, mid, high, srcPart;
2558
2559       /* [ LOW, HIGH ] = MULTIPLIER * SRC[i] + DST[i] + CARRY.
2560
2561          This cannot overflow, because
2562
2563          (n - 1) * (n - 1) + 2 (n - 1) = (n - 1) * (n + 1)
2564
2565          which is less than n^2.  */
2566
2567     srcPart = src[i];
2568
2569     if (multiplier == 0 || srcPart == 0)        {
2570       low = carry;
2571       high = 0;
2572     } else {
2573       low = lowHalf(srcPart) * lowHalf(multiplier);
2574       high = highHalf(srcPart) * highHalf(multiplier);
2575
2576       mid = lowHalf(srcPart) * highHalf(multiplier);
2577       high += highHalf(mid);
2578       mid <<= integerPartWidth / 2;
2579       if (low + mid < low)
2580         high++;
2581       low += mid;
2582
2583       mid = highHalf(srcPart) * lowHalf(multiplier);
2584       high += highHalf(mid);
2585       mid <<= integerPartWidth / 2;
2586       if (low + mid < low)
2587         high++;
2588       low += mid;
2589
2590       /* Now add carry.  */
2591       if (low + carry < low)
2592         high++;
2593       low += carry;
2594     }
2595
2596     if (add) {
2597       /* And now DST[i], and store the new low part there.  */
2598       if (low + dst[i] < low)
2599         high++;
2600       dst[i] += low;
2601     } else
2602       dst[i] = low;
2603
2604     carry = high;
2605   }
2606
2607   if (i < dstParts) {
2608     /* Full multiplication, there is no overflow.  */
2609     assert(i + 1 == dstParts);
2610     dst[i] = carry;
2611     return 0;
2612   } else {
2613     /* We overflowed if there is carry.  */
2614     if (carry)
2615       return 1;
2616
2617     /* We would overflow if any significant unwritten parts would be
2618        non-zero.  This is true if any remaining src parts are non-zero
2619        and the multiplier is non-zero.  */
2620     if (multiplier)
2621       for (; i < srcParts; i++)
2622         if (src[i])
2623           return 1;
2624
2625     /* We fitted in the narrow destination.  */
2626     return 0;
2627   }
2628 }
2629
2630 /* DST = LHS * RHS, where DST has the same width as the operands and
2631    is filled with the least significant parts of the result.  Returns
2632    one if overflow occurred, otherwise zero.  DST must be disjoint
2633    from both operands.  */
2634 int
2635 APInt::tcMultiply(integerPart *dst, const integerPart *lhs,
2636                   const integerPart *rhs, unsigned int parts)
2637 {
2638   unsigned int i;
2639   int overflow;
2640
2641   assert(dst != lhs && dst != rhs);
2642
2643   overflow = 0;
2644   tcSet(dst, 0, parts);
2645
2646   for (i = 0; i < parts; i++)
2647     overflow |= tcMultiplyPart(&dst[i], lhs, rhs[i], 0, parts,
2648                                parts - i, true);
2649
2650   return overflow;
2651 }
2652
2653 /* DST = LHS * RHS, where DST has width the sum of the widths of the
2654    operands.  No overflow occurs.  DST must be disjoint from both
2655    operands.  Returns the number of parts required to hold the
2656    result.  */
2657 unsigned int
2658 APInt::tcFullMultiply(integerPart *dst, const integerPart *lhs,
2659                       const integerPart *rhs, unsigned int lhsParts,
2660                       unsigned int rhsParts)
2661 {
2662   /* Put the narrower number on the LHS for less loops below.  */
2663   if (lhsParts > rhsParts) {
2664     return tcFullMultiply (dst, rhs, lhs, rhsParts, lhsParts);
2665   } else {
2666     unsigned int n;
2667
2668     assert(dst != lhs && dst != rhs);
2669
2670     tcSet(dst, 0, rhsParts);
2671
2672     for (n = 0; n < lhsParts; n++)
2673       tcMultiplyPart(&dst[n], rhs, lhs[n], 0, rhsParts, rhsParts + 1, true);
2674
2675     n = lhsParts + rhsParts;
2676
2677     return n - (dst[n - 1] == 0);
2678   }
2679 }
2680
2681 /* If RHS is zero LHS and REMAINDER are left unchanged, return one.
2682    Otherwise set LHS to LHS / RHS with the fractional part discarded,
2683    set REMAINDER to the remainder, return zero.  i.e.
2684
2685    OLD_LHS = RHS * LHS + REMAINDER
2686
2687    SCRATCH is a bignum of the same size as the operands and result for
2688    use by the routine; its contents need not be initialized and are
2689    destroyed.  LHS, REMAINDER and SCRATCH must be distinct.
2690 */
2691 int
2692 APInt::tcDivide(integerPart *lhs, const integerPart *rhs,
2693                 integerPart *remainder, integerPart *srhs,
2694                 unsigned int parts)
2695 {
2696   unsigned int n, shiftCount;
2697   integerPart mask;
2698
2699   assert(lhs != remainder && lhs != srhs && remainder != srhs);
2700
2701   shiftCount = tcMSB(rhs, parts) + 1;
2702   if (shiftCount == 0)
2703     return true;
2704
2705   shiftCount = parts * integerPartWidth - shiftCount;
2706   n = shiftCount / integerPartWidth;
2707   mask = (integerPart) 1 << (shiftCount % integerPartWidth);
2708
2709   tcAssign(srhs, rhs, parts);
2710   tcShiftLeft(srhs, parts, shiftCount);
2711   tcAssign(remainder, lhs, parts);
2712   tcSet(lhs, 0, parts);
2713
2714   /* Loop, subtracting SRHS if REMAINDER is greater and adding that to
2715      the total.  */
2716   for (;;) {
2717       int compare;
2718
2719       compare = tcCompare(remainder, srhs, parts);
2720       if (compare >= 0) {
2721         tcSubtract(remainder, srhs, 0, parts);
2722         lhs[n] |= mask;
2723       }
2724
2725       if (shiftCount == 0)
2726         break;
2727       shiftCount--;
2728       tcShiftRight(srhs, parts, 1);
2729       if ((mask >>= 1) == 0)
2730         mask = (integerPart) 1 << (integerPartWidth - 1), n--;
2731   }
2732
2733   return false;
2734 }
2735
2736 /* Shift a bignum left COUNT bits in-place.  Shifted in bits are zero.
2737    There are no restrictions on COUNT.  */
2738 void
2739 APInt::tcShiftLeft(integerPart *dst, unsigned int parts, unsigned int count)
2740 {
2741   if (count) {
2742     unsigned int jump, shift;
2743
2744     /* Jump is the inter-part jump; shift is is intra-part shift.  */
2745     jump = count / integerPartWidth;
2746     shift = count % integerPartWidth;
2747
2748     while (parts > jump) {
2749       integerPart part;
2750
2751       parts--;
2752
2753       /* dst[i] comes from the two parts src[i - jump] and, if we have
2754          an intra-part shift, src[i - jump - 1].  */
2755       part = dst[parts - jump];
2756       if (shift) {
2757         part <<= shift;
2758         if (parts >= jump + 1)
2759           part |= dst[parts - jump - 1] >> (integerPartWidth - shift);
2760       }
2761
2762       dst[parts] = part;
2763     }
2764
2765     while (parts > 0)
2766       dst[--parts] = 0;
2767   }
2768 }
2769
2770 /* Shift a bignum right COUNT bits in-place.  Shifted in bits are
2771    zero.  There are no restrictions on COUNT.  */
2772 void
2773 APInt::tcShiftRight(integerPart *dst, unsigned int parts, unsigned int count)
2774 {
2775   if (count) {
2776     unsigned int i, jump, shift;
2777
2778     /* Jump is the inter-part jump; shift is is intra-part shift.  */
2779     jump = count / integerPartWidth;
2780     shift = count % integerPartWidth;
2781
2782     /* Perform the shift.  This leaves the most significant COUNT bits
2783        of the result at zero.  */
2784     for (i = 0; i < parts; i++) {
2785       integerPart part;
2786
2787       if (i + jump >= parts) {
2788         part = 0;
2789       } else {
2790         part = dst[i + jump];
2791         if (shift) {
2792           part >>= shift;
2793           if (i + jump + 1 < parts)
2794             part |= dst[i + jump + 1] << (integerPartWidth - shift);
2795         }
2796       }
2797
2798       dst[i] = part;
2799     }
2800   }
2801 }
2802
2803 /* Bitwise and of two bignums.  */
2804 void
2805 APInt::tcAnd(integerPart *dst, const integerPart *rhs, unsigned int parts)
2806 {
2807   unsigned int i;
2808
2809   for (i = 0; i < parts; i++)
2810     dst[i] &= rhs[i];
2811 }
2812
2813 /* Bitwise inclusive or of two bignums.  */
2814 void
2815 APInt::tcOr(integerPart *dst, const integerPart *rhs, unsigned int parts)
2816 {
2817   unsigned int i;
2818
2819   for (i = 0; i < parts; i++)
2820     dst[i] |= rhs[i];
2821 }
2822
2823 /* Bitwise exclusive or of two bignums.  */
2824 void
2825 APInt::tcXor(integerPart *dst, const integerPart *rhs, unsigned int parts)
2826 {
2827   unsigned int i;
2828
2829   for (i = 0; i < parts; i++)
2830     dst[i] ^= rhs[i];
2831 }
2832
2833 /* Complement a bignum in-place.  */
2834 void
2835 APInt::tcComplement(integerPart *dst, unsigned int parts)
2836 {
2837   unsigned int i;
2838
2839   for (i = 0; i < parts; i++)
2840     dst[i] = ~dst[i];
2841 }
2842
2843 /* Comparison (unsigned) of two bignums.  */
2844 int
2845 APInt::tcCompare(const integerPart *lhs, const integerPart *rhs,
2846                  unsigned int parts)
2847 {
2848   while (parts) {
2849       parts--;
2850       if (lhs[parts] == rhs[parts])
2851         continue;
2852
2853       if (lhs[parts] > rhs[parts])
2854         return 1;
2855       else
2856         return -1;
2857     }
2858
2859   return 0;
2860 }
2861
2862 /* Increment a bignum in-place, return the carry flag.  */
2863 integerPart
2864 APInt::tcIncrement(integerPart *dst, unsigned int parts)
2865 {
2866   unsigned int i;
2867
2868   for (i = 0; i < parts; i++)
2869     if (++dst[i] != 0)
2870       break;
2871
2872   return i == parts;
2873 }
2874
2875 /* Decrement a bignum in-place, return the borrow flag.  */
2876 integerPart
2877 APInt::tcDecrement(integerPart *dst, unsigned int parts) {
2878   for (unsigned int i = 0; i < parts; i++) {
2879     // If the current word is non-zero, then the decrement has no effect on the
2880     // higher-order words of the integer and no borrow can occur. Exit early.
2881     if (dst[i]--)
2882       return 0;
2883   }
2884   // If every word was zero, then there is a borrow.
2885   return 1;
2886 }
2887
2888
2889 /* Set the least significant BITS bits of a bignum, clear the
2890    rest.  */
2891 void
2892 APInt::tcSetLeastSignificantBits(integerPart *dst, unsigned int parts,
2893                                  unsigned int bits)
2894 {
2895   unsigned int i;
2896
2897   i = 0;
2898   while (bits > integerPartWidth) {
2899     dst[i++] = ~(integerPart) 0;
2900     bits -= integerPartWidth;
2901   }
2902
2903   if (bits)
2904     dst[i++] = ~(integerPart) 0 >> (integerPartWidth - bits);
2905
2906   while (i < parts)
2907     dst[i++] = 0;
2908 }