Fix ashr for bitwidths > 64. This is now validated up to 1024 bits.
[oota-llvm.git] / lib / Support / APInt.cpp
1 //===-- APInt.cpp - Implement APInt class ---------------------------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by Sheng Zhou and is distributed under the 
6 // University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file implements a class to represent arbitrary precision integer
11 // constant values and provide a variety of arithmetic operations on them.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #define DEBUG_TYPE "apint"
16 #include "llvm/ADT/APInt.h"
17 #include "llvm/DerivedTypes.h"
18 #include "llvm/Support/Debug.h"
19 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
20 #include <cstring>
21 #include <cstdlib>
22 #ifndef NDEBUG
23 #include <iomanip>
24 #endif
25
26 using namespace llvm;
27
28 /// A utility function for allocating memory, checking for allocation failures,
29 /// and ensuring the contents are zeroed.
30 inline static uint64_t* getClearedMemory(uint32_t numWords) {
31   uint64_t * result = new uint64_t[numWords];
32   assert(result && "APInt memory allocation fails!");
33   memset(result, 0, numWords * sizeof(uint64_t));
34   return result;
35 }
36
37 /// A utility function for allocating memory and checking for allocation 
38 /// failure.  The content is not zeroed.
39 inline static uint64_t* getMemory(uint32_t numWords) {
40   uint64_t * result = new uint64_t[numWords];
41   assert(result && "APInt memory allocation fails!");
42   return result;
43 }
44
45 APInt::APInt(uint32_t numBits, uint64_t val) : BitWidth(numBits), VAL(0) {
46   assert(BitWidth >= IntegerType::MIN_INT_BITS && "bitwidth too small");
47   assert(BitWidth <= IntegerType::MAX_INT_BITS && "bitwidth too large");
48   if (isSingleWord())
49     VAL = val;
50   else {
51     pVal = getClearedMemory(getNumWords());
52     pVal[0] = val;
53   }
54   clearUnusedBits();
55 }
56
57 APInt::APInt(uint32_t numBits, uint32_t numWords, uint64_t bigVal[])
58   : BitWidth(numBits), VAL(0)  {
59   assert(BitWidth >= IntegerType::MIN_INT_BITS && "bitwidth too small");
60   assert(BitWidth <= IntegerType::MAX_INT_BITS && "bitwidth too large");
61   assert(bigVal && "Null pointer detected!");
62   if (isSingleWord())
63     VAL = bigVal[0];
64   else {
65     // Get memory, cleared to 0
66     pVal = getClearedMemory(getNumWords());
67     // Calculate the number of words to copy
68     uint32_t words = std::min<uint32_t>(numWords, getNumWords());
69     // Copy the words from bigVal to pVal
70     memcpy(pVal, bigVal, words * APINT_WORD_SIZE);
71   }
72   // Make sure unused high bits are cleared
73   clearUnusedBits();
74 }
75
76 APInt::APInt(uint32_t numbits, const char StrStart[], uint32_t slen, 
77              uint8_t radix) 
78   : BitWidth(numbits), VAL(0) {
79   fromString(numbits, StrStart, slen, radix);
80 }
81
82 APInt::APInt(uint32_t numbits, const std::string& Val, uint8_t radix)
83   : BitWidth(numbits), VAL(0) {
84   assert(!Val.empty() && "String empty?");
85   fromString(numbits, Val.c_str(), Val.size(), radix);
86 }
87
88 APInt::APInt(const APInt& that)
89   : BitWidth(that.BitWidth), VAL(0) {
90   if (isSingleWord()) 
91     VAL = that.VAL;
92   else {
93     pVal = getMemory(getNumWords());
94     memcpy(pVal, that.pVal, getNumWords() * APINT_WORD_SIZE);
95   }
96 }
97
98 APInt::~APInt() {
99   if (!isSingleWord() && pVal) 
100     delete [] pVal;
101 }
102
103 APInt& APInt::operator=(const APInt& RHS) {
104   // Don't do anything for X = X
105   if (this == &RHS)
106     return *this;
107
108   // If the bitwidths are the same, we can avoid mucking with memory
109   if (BitWidth == RHS.getBitWidth()) {
110     if (isSingleWord()) 
111       VAL = RHS.VAL;
112     else
113       memcpy(pVal, RHS.pVal, getNumWords() * APINT_WORD_SIZE);
114     return *this;
115   }
116
117   if (isSingleWord())
118     if (RHS.isSingleWord())
119       VAL = RHS.VAL;
120     else {
121       VAL = 0;
122       pVal = getMemory(RHS.getNumWords());
123       memcpy(pVal, RHS.pVal, RHS.getNumWords() * APINT_WORD_SIZE);
124     }
125   else if (getNumWords() == RHS.getNumWords()) 
126     memcpy(pVal, RHS.pVal, RHS.getNumWords() * APINT_WORD_SIZE);
127   else if (RHS.isSingleWord()) {
128     delete [] pVal;
129     VAL = RHS.VAL;
130   } else {
131     delete [] pVal;
132     pVal = getMemory(RHS.getNumWords());
133     memcpy(pVal, RHS.pVal, RHS.getNumWords() * APINT_WORD_SIZE);
134   }
135   BitWidth = RHS.BitWidth;
136   return clearUnusedBits();
137 }
138
139 APInt& APInt::operator=(uint64_t RHS) {
140   if (isSingleWord()) 
141     VAL = RHS;
142   else {
143     pVal[0] = RHS;
144     memset(pVal+1, 0, (getNumWords() - 1) * APINT_WORD_SIZE);
145   }
146   return clearUnusedBits();
147 }
148
149 /// add_1 - This function adds a single "digit" integer, y, to the multiple 
150 /// "digit" integer array,  x[]. x[] is modified to reflect the addition and
151 /// 1 is returned if there is a carry out, otherwise 0 is returned.
152 /// @returns the carry of the addition.
153 static bool add_1(uint64_t dest[], uint64_t x[], uint32_t len, uint64_t y) {
154   for (uint32_t i = 0; i < len; ++i) {
155     dest[i] = y + x[i];
156     if (dest[i] < y)
157       y = 1; // Carry one to next digit.
158     else {
159       y = 0; // No need to carry so exit early
160       break;
161     }
162   }
163   return y;
164 }
165
166 /// @brief Prefix increment operator. Increments the APInt by one.
167 APInt& APInt::operator++() {
168   if (isSingleWord()) 
169     ++VAL;
170   else
171     add_1(pVal, pVal, getNumWords(), 1);
172   return clearUnusedBits();
173 }
174
175 /// sub_1 - This function subtracts a single "digit" (64-bit word), y, from 
176 /// the multi-digit integer array, x[], propagating the borrowed 1 value until 
177 /// no further borrowing is neeeded or it runs out of "digits" in x.  The result
178 /// is 1 if "borrowing" exhausted the digits in x, or 0 if x was not exhausted.
179 /// In other words, if y > x then this function returns 1, otherwise 0.
180 /// @returns the borrow out of the subtraction
181 static bool sub_1(uint64_t x[], uint32_t len, uint64_t y) {
182   for (uint32_t i = 0; i < len; ++i) {
183     uint64_t X = x[i];
184     x[i] -= y;
185     if (y > X) 
186       y = 1;  // We have to "borrow 1" from next "digit"
187     else {
188       y = 0;  // No need to borrow
189       break;  // Remaining digits are unchanged so exit early
190     }
191   }
192   return bool(y);
193 }
194
195 /// @brief Prefix decrement operator. Decrements the APInt by one.
196 APInt& APInt::operator--() {
197   if (isSingleWord()) 
198     --VAL;
199   else
200     sub_1(pVal, getNumWords(), 1);
201   return clearUnusedBits();
202 }
203
204 /// add - This function adds the integer array x to the integer array Y and
205 /// places the result in dest. 
206 /// @returns the carry out from the addition
207 /// @brief General addition of 64-bit integer arrays
208 static bool add(uint64_t *dest, const uint64_t *x, const uint64_t *y, 
209                 uint32_t len) {
210   bool carry = false;
211   for (uint32_t i = 0; i< len; ++i) {
212     uint64_t limit = std::min(x[i],y[i]); // must come first in case dest == x
213     dest[i] = x[i] + y[i] + carry;
214     carry = dest[i] < limit || (carry && dest[i] == limit);
215   }
216   return carry;
217 }
218
219 /// Adds the RHS APint to this APInt.
220 /// @returns this, after addition of RHS.
221 /// @brief Addition assignment operator. 
222 APInt& APInt::operator+=(const APInt& RHS) {
223   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
224   if (isSingleWord()) 
225     VAL += RHS.VAL;
226   else {
227     add(pVal, pVal, RHS.pVal, getNumWords());
228   }
229   return clearUnusedBits();
230 }
231
232 /// Subtracts the integer array y from the integer array x 
233 /// @returns returns the borrow out.
234 /// @brief Generalized subtraction of 64-bit integer arrays.
235 static bool sub(uint64_t *dest, const uint64_t *x, const uint64_t *y, 
236                 uint32_t len) {
237   bool borrow = false;
238   for (uint32_t i = 0; i < len; ++i) {
239     uint64_t x_tmp = borrow ? x[i] - 1 : x[i];
240     borrow = y[i] > x_tmp || (borrow && x[i] == 0);
241     dest[i] = x_tmp - y[i];
242   }
243   return borrow;
244 }
245
246 /// Subtracts the RHS APInt from this APInt
247 /// @returns this, after subtraction
248 /// @brief Subtraction assignment operator. 
249 APInt& APInt::operator-=(const APInt& RHS) {
250   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
251   if (isSingleWord()) 
252     VAL -= RHS.VAL;
253   else
254     sub(pVal, pVal, RHS.pVal, getNumWords());
255   return clearUnusedBits();
256 }
257
258 /// Multiplies an integer array, x by a a uint64_t integer and places the result
259 /// into dest. 
260 /// @returns the carry out of the multiplication.
261 /// @brief Multiply a multi-digit APInt by a single digit (64-bit) integer.
262 static uint64_t mul_1(uint64_t dest[], uint64_t x[], uint32_t len, uint64_t y) {
263   // Split y into high 32-bit part (hy)  and low 32-bit part (ly)
264   uint64_t ly = y & 0xffffffffULL, hy = y >> 32;
265   uint64_t carry = 0;
266
267   // For each digit of x.
268   for (uint32_t i = 0; i < len; ++i) {
269     // Split x into high and low words
270     uint64_t lx = x[i] & 0xffffffffULL;
271     uint64_t hx = x[i] >> 32;
272     // hasCarry - A flag to indicate if there is a carry to the next digit.
273     // hasCarry == 0, no carry
274     // hasCarry == 1, has carry
275     // hasCarry == 2, no carry and the calculation result == 0.
276     uint8_t hasCarry = 0;
277     dest[i] = carry + lx * ly;
278     // Determine if the add above introduces carry.
279     hasCarry = (dest[i] < carry) ? 1 : 0;
280     carry = hx * ly + (dest[i] >> 32) + (hasCarry ? (1ULL << 32) : 0);
281     // The upper limit of carry can be (2^32 - 1)(2^32 - 1) + 
282     // (2^32 - 1) + 2^32 = 2^64.
283     hasCarry = (!carry && hasCarry) ? 1 : (!carry ? 2 : 0);
284
285     carry += (lx * hy) & 0xffffffffULL;
286     dest[i] = (carry << 32) | (dest[i] & 0xffffffffULL);
287     carry = (((!carry && hasCarry != 2) || hasCarry == 1) ? (1ULL << 32) : 0) + 
288             (carry >> 32) + ((lx * hy) >> 32) + hx * hy;
289   }
290   return carry;
291 }
292
293 /// Multiplies integer array x by integer array y and stores the result into 
294 /// the integer array dest. Note that dest's size must be >= xlen + ylen.
295 /// @brief Generalized multiplicate of integer arrays.
296 static void mul(uint64_t dest[], uint64_t x[], uint32_t xlen, uint64_t y[], 
297                 uint32_t ylen) {
298   dest[xlen] = mul_1(dest, x, xlen, y[0]);
299   for (uint32_t i = 1; i < ylen; ++i) {
300     uint64_t ly = y[i] & 0xffffffffULL, hy = y[i] >> 32;
301     uint64_t carry = 0, lx = 0, hx = 0;
302     for (uint32_t j = 0; j < xlen; ++j) {
303       lx = x[j] & 0xffffffffULL;
304       hx = x[j] >> 32;
305       // hasCarry - A flag to indicate if has carry.
306       // hasCarry == 0, no carry
307       // hasCarry == 1, has carry
308       // hasCarry == 2, no carry and the calculation result == 0.
309       uint8_t hasCarry = 0;
310       uint64_t resul = carry + lx * ly;
311       hasCarry = (resul < carry) ? 1 : 0;
312       carry = (hasCarry ? (1ULL << 32) : 0) + hx * ly + (resul >> 32);
313       hasCarry = (!carry && hasCarry) ? 1 : (!carry ? 2 : 0);
314
315       carry += (lx * hy) & 0xffffffffULL;
316       resul = (carry << 32) | (resul & 0xffffffffULL);
317       dest[i+j] += resul;
318       carry = (((!carry && hasCarry != 2) || hasCarry == 1) ? (1ULL << 32) : 0)+
319               (carry >> 32) + (dest[i+j] < resul ? 1 : 0) + 
320               ((lx * hy) >> 32) + hx * hy;
321     }
322     dest[i+xlen] = carry;
323   }
324 }
325
326 APInt& APInt::operator*=(const APInt& RHS) {
327   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
328   if (isSingleWord()) {
329     VAL *= RHS.VAL;
330     clearUnusedBits();
331     return *this;
332   }
333
334   // Get some bit facts about LHS and check for zero
335   uint32_t lhsBits = getActiveBits();
336   uint32_t lhsWords = !lhsBits ? 0 : whichWord(lhsBits - 1) + 1;
337   if (!lhsWords) 
338     // 0 * X ===> 0
339     return *this;
340
341   // Get some bit facts about RHS and check for zero
342   uint32_t rhsBits = RHS.getActiveBits();
343   uint32_t rhsWords = !rhsBits ? 0 : whichWord(rhsBits - 1) + 1;
344   if (!rhsWords) {
345     // X * 0 ===> 0
346     clear();
347     return *this;
348   }
349
350   // Allocate space for the result
351   uint32_t destWords = rhsWords + lhsWords;
352   uint64_t *dest = getMemory(destWords);
353
354   // Perform the long multiply
355   mul(dest, pVal, lhsWords, RHS.pVal, rhsWords);
356
357   // Copy result back into *this
358   clear();
359   uint32_t wordsToCopy = destWords >= getNumWords() ? getNumWords() : destWords;
360   memcpy(pVal, dest, wordsToCopy * APINT_WORD_SIZE);
361
362   // delete dest array and return
363   delete[] dest;
364   return *this;
365 }
366
367 APInt& APInt::operator&=(const APInt& RHS) {
368   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
369   if (isSingleWord()) {
370     VAL &= RHS.VAL;
371     return *this;
372   }
373   uint32_t numWords = getNumWords();
374   for (uint32_t i = 0; i < numWords; ++i)
375     pVal[i] &= RHS.pVal[i];
376   return *this;
377 }
378
379 APInt& APInt::operator|=(const APInt& RHS) {
380   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
381   if (isSingleWord()) {
382     VAL |= RHS.VAL;
383     return *this;
384   }
385   uint32_t numWords = getNumWords();
386   for (uint32_t i = 0; i < numWords; ++i)
387     pVal[i] |= RHS.pVal[i];
388   return *this;
389 }
390
391 APInt& APInt::operator^=(const APInt& RHS) {
392   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
393   if (isSingleWord()) {
394     VAL ^= RHS.VAL;
395     this->clearUnusedBits();
396     return *this;
397   } 
398   uint32_t numWords = getNumWords();
399   for (uint32_t i = 0; i < numWords; ++i)
400     pVal[i] ^= RHS.pVal[i];
401   return clearUnusedBits();
402 }
403
404 APInt APInt::operator&(const APInt& RHS) const {
405   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
406   if (isSingleWord())
407     return APInt(getBitWidth(), VAL & RHS.VAL);
408
409   uint32_t numWords = getNumWords();
410   uint64_t* val = getMemory(numWords);
411   for (uint32_t i = 0; i < numWords; ++i)
412     val[i] = pVal[i] & RHS.pVal[i];
413   return APInt(val, getBitWidth());
414 }
415
416 APInt APInt::operator|(const APInt& RHS) const {
417   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
418   if (isSingleWord())
419     return APInt(getBitWidth(), VAL | RHS.VAL);
420
421   uint32_t numWords = getNumWords();
422   uint64_t *val = getMemory(numWords);
423   for (uint32_t i = 0; i < numWords; ++i)
424     val[i] = pVal[i] | RHS.pVal[i];
425   return APInt(val, getBitWidth());
426 }
427
428 APInt APInt::operator^(const APInt& RHS) const {
429   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
430   if (isSingleWord())
431     return APInt(BitWidth, VAL ^ RHS.VAL);
432
433   uint32_t numWords = getNumWords();
434   uint64_t *val = getMemory(numWords);
435   for (uint32_t i = 0; i < numWords; ++i)
436     val[i] = pVal[i] ^ RHS.pVal[i];
437
438   // 0^0==1 so clear the high bits in case they got set.
439   return APInt(val, getBitWidth()).clearUnusedBits();
440 }
441
442 bool APInt::operator !() const {
443   if (isSingleWord())
444     return !VAL;
445
446   for (uint32_t i = 0; i < getNumWords(); ++i)
447     if (pVal[i]) 
448       return false;
449   return true;
450 }
451
452 APInt APInt::operator*(const APInt& RHS) const {
453   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
454   if (isSingleWord())
455     return APInt(BitWidth, VAL * RHS.VAL);
456   APInt Result(*this);
457   Result *= RHS;
458   return Result.clearUnusedBits();
459 }
460
461 APInt APInt::operator+(const APInt& RHS) const {
462   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
463   if (isSingleWord())
464     return APInt(BitWidth, VAL + RHS.VAL);
465   APInt Result(BitWidth, 0);
466   add(Result.pVal, this->pVal, RHS.pVal, getNumWords());
467   return Result.clearUnusedBits();
468 }
469
470 APInt APInt::operator-(const APInt& RHS) const {
471   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
472   if (isSingleWord())
473     return APInt(BitWidth, VAL - RHS.VAL);
474   APInt Result(BitWidth, 0);
475   sub(Result.pVal, this->pVal, RHS.pVal, getNumWords());
476   return Result.clearUnusedBits();
477 }
478
479 bool APInt::operator[](uint32_t bitPosition) const {
480   return (maskBit(bitPosition) & 
481           (isSingleWord() ?  VAL : pVal[whichWord(bitPosition)])) != 0;
482 }
483
484 bool APInt::operator==(const APInt& RHS) const {
485   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Comparison requires equal bit widths");
486   if (isSingleWord())
487     return VAL == RHS.VAL;
488
489   // Get some facts about the number of bits used in the two operands.
490   uint32_t n1 = getActiveBits();
491   uint32_t n2 = RHS.getActiveBits();
492
493   // If the number of bits isn't the same, they aren't equal
494   if (n1 != n2) 
495     return false;
496
497   // If the number of bits fits in a word, we only need to compare the low word.
498   if (n1 <= APINT_BITS_PER_WORD)
499     return pVal[0] == RHS.pVal[0];
500
501   // Otherwise, compare everything
502   for (int i = whichWord(n1 - 1); i >= 0; --i)
503     if (pVal[i] != RHS.pVal[i]) 
504       return false;
505   return true;
506 }
507
508 bool APInt::operator==(uint64_t Val) const {
509   if (isSingleWord())
510     return VAL == Val;
511
512   uint32_t n = getActiveBits(); 
513   if (n <= APINT_BITS_PER_WORD)
514     return pVal[0] == Val;
515   else
516     return false;
517 }
518
519 bool APInt::ult(const APInt& RHS) const {
520   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be same for comparison");
521   if (isSingleWord())
522     return VAL < RHS.VAL;
523
524   // Get active bit length of both operands
525   uint32_t n1 = getActiveBits();
526   uint32_t n2 = RHS.getActiveBits();
527
528   // If magnitude of LHS is less than RHS, return true.
529   if (n1 < n2)
530     return true;
531
532   // If magnitude of RHS is greather than LHS, return false.
533   if (n2 < n1)
534     return false;
535
536   // If they bot fit in a word, just compare the low order word
537   if (n1 <= APINT_BITS_PER_WORD && n2 <= APINT_BITS_PER_WORD)
538     return pVal[0] < RHS.pVal[0];
539
540   // Otherwise, compare all words
541   uint32_t topWord = whichWord(std::max(n1,n2)-1);
542   for (int i = topWord; i >= 0; --i) {
543     if (pVal[i] > RHS.pVal[i]) 
544       return false;
545     if (pVal[i] < RHS.pVal[i]) 
546       return true;
547   }
548   return false;
549 }
550
551 bool APInt::slt(const APInt& RHS) const {
552   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be same for comparison");
553   if (isSingleWord()) {
554     int64_t lhsSext = (int64_t(VAL) << (64-BitWidth)) >> (64-BitWidth);
555     int64_t rhsSext = (int64_t(RHS.VAL) << (64-BitWidth)) >> (64-BitWidth);
556     return lhsSext < rhsSext;
557   }
558
559   APInt lhs(*this);
560   APInt rhs(RHS);
561   bool lhsNeg = isNegative();
562   bool rhsNeg = rhs.isNegative();
563   if (lhsNeg) {
564     // Sign bit is set so perform two's complement to make it positive
565     lhs.flip();
566     lhs++;
567   }
568   if (rhsNeg) {
569     // Sign bit is set so perform two's complement to make it positive
570     rhs.flip();
571     rhs++;
572   }
573
574   // Now we have unsigned values to compare so do the comparison if necessary
575   // based on the negativeness of the values.
576   if (lhsNeg)
577     if (rhsNeg)
578       return lhs.ugt(rhs);
579     else
580       return true;
581   else if (rhsNeg)
582     return false;
583   else 
584     return lhs.ult(rhs);
585 }
586
587 APInt& APInt::set(uint32_t bitPosition) {
588   if (isSingleWord()) 
589     VAL |= maskBit(bitPosition);
590   else 
591     pVal[whichWord(bitPosition)] |= maskBit(bitPosition);
592   return *this;
593 }
594
595 APInt& APInt::set() {
596   if (isSingleWord()) {
597     VAL = -1ULL;
598     return clearUnusedBits();
599   }
600
601   // Set all the bits in all the words.
602   for (uint32_t i = 0; i < getNumWords() - 1; ++i)
603     pVal[i] = -1ULL;
604   // Clear the unused ones
605   return clearUnusedBits();
606 }
607
608 /// Set the given bit to 0 whose position is given as "bitPosition".
609 /// @brief Set a given bit to 0.
610 APInt& APInt::clear(uint32_t bitPosition) {
611   if (isSingleWord()) 
612     VAL &= ~maskBit(bitPosition);
613   else 
614     pVal[whichWord(bitPosition)] &= ~maskBit(bitPosition);
615   return *this;
616 }
617
618 /// @brief Set every bit to 0.
619 APInt& APInt::clear() {
620   if (isSingleWord()) 
621     VAL = 0;
622   else 
623     memset(pVal, 0, getNumWords() * APINT_WORD_SIZE);
624   return *this;
625 }
626
627 /// @brief Bitwise NOT operator. Performs a bitwise logical NOT operation on
628 /// this APInt.
629 APInt APInt::operator~() const {
630   APInt Result(*this);
631   Result.flip();
632   return Result;
633 }
634
635 /// @brief Toggle every bit to its opposite value.
636 APInt& APInt::flip() {
637   if (isSingleWord()) {
638     VAL ^= -1ULL;
639     return clearUnusedBits();
640   }
641   for (uint32_t i = 0; i < getNumWords(); ++i)
642     pVal[i] ^= -1ULL;
643   return clearUnusedBits();
644 }
645
646 /// Toggle a given bit to its opposite value whose position is given 
647 /// as "bitPosition".
648 /// @brief Toggles a given bit to its opposite value.
649 APInt& APInt::flip(uint32_t bitPosition) {
650   assert(bitPosition < BitWidth && "Out of the bit-width range!");
651   if ((*this)[bitPosition]) clear(bitPosition);
652   else set(bitPosition);
653   return *this;
654 }
655
656 uint64_t APInt::getHashValue() const {
657   // Put the bit width into the low order bits.
658   uint64_t hash = BitWidth;
659
660   // Add the sum of the words to the hash.
661   if (isSingleWord())
662     hash += VAL << 6; // clear separation of up to 64 bits
663   else
664     for (uint32_t i = 0; i < getNumWords(); ++i)
665       hash += pVal[i] << 6; // clear sepration of up to 64 bits
666   return hash;
667 }
668
669 /// HiBits - This function returns the high "numBits" bits of this APInt.
670 APInt APInt::getHiBits(uint32_t numBits) const {
671   return APIntOps::lshr(*this, BitWidth - numBits);
672 }
673
674 /// LoBits - This function returns the low "numBits" bits of this APInt.
675 APInt APInt::getLoBits(uint32_t numBits) const {
676   return APIntOps::lshr(APIntOps::shl(*this, BitWidth - numBits), 
677                         BitWidth - numBits);
678 }
679
680 bool APInt::isPowerOf2() const {
681   return (!!*this) && !(*this & (*this - APInt(BitWidth,1)));
682 }
683
684 uint32_t APInt::countLeadingZeros() const {
685   uint32_t Count = 0;
686   if (isSingleWord())
687     Count = CountLeadingZeros_64(VAL);
688   else {
689     for (uint32_t i = getNumWords(); i > 0u; --i) {
690       if (pVal[i-1] == 0)
691         Count += APINT_BITS_PER_WORD;
692       else {
693         Count += CountLeadingZeros_64(pVal[i-1]);
694         break;
695       }
696     }
697   }
698   uint32_t remainder = BitWidth % APINT_BITS_PER_WORD;
699   if (remainder)
700     Count -= APINT_BITS_PER_WORD - remainder;
701   return Count;
702 }
703
704 static uint32_t countLeadingOnes_64(uint64_t V, uint32_t skip) {
705   uint32_t Count = 0;
706   if (skip)
707     V <<= skip;
708   while (V && (V & (1ULL << 63))) {
709     Count++;
710     V <<= 1;
711   }
712   return Count;
713 }
714
715 uint32_t APInt::countLeadingOnes() const {
716   if (isSingleWord())
717     return countLeadingOnes_64(VAL, APINT_BITS_PER_WORD - BitWidth);
718
719   uint32_t highWordBits = BitWidth % APINT_BITS_PER_WORD;
720   uint32_t shift = (highWordBits == 0 ? 0 : APINT_BITS_PER_WORD - highWordBits);
721   int i = getNumWords() - 1;
722   uint32_t Count = countLeadingOnes_64(pVal[i], shift);
723   if (Count == highWordBits) {
724     for (i--; i >= 0; --i) {
725       if (pVal[i] == -1ULL)
726         Count += APINT_BITS_PER_WORD;
727       else {
728         Count += countLeadingOnes_64(pVal[i], 0);
729         break;
730       }
731     }
732   }
733   return Count;
734 }
735
736 uint32_t APInt::countTrailingZeros() const {
737   if (isSingleWord())
738     return CountTrailingZeros_64(VAL);
739   uint32_t Count = 0;
740   uint32_t i = 0;
741   for (; i < getNumWords() && pVal[i] == 0; ++i)
742     Count += APINT_BITS_PER_WORD;
743   if (i < getNumWords())
744     Count += CountTrailingZeros_64(pVal[i]);
745   return Count;
746 }
747
748 uint32_t APInt::countPopulation() const {
749   if (isSingleWord())
750     return CountPopulation_64(VAL);
751   uint32_t Count = 0;
752   for (uint32_t i = 0; i < getNumWords(); ++i)
753     Count += CountPopulation_64(pVal[i]);
754   return Count;
755 }
756
757 APInt APInt::byteSwap() const {
758   assert(BitWidth >= 16 && BitWidth % 16 == 0 && "Cannot byteswap!");
759   if (BitWidth == 16)
760     return APInt(BitWidth, ByteSwap_16(VAL));
761   else if (BitWidth == 32)
762     return APInt(BitWidth, ByteSwap_32(VAL));
763   else if (BitWidth == 48) {
764     uint64_t Tmp1 = ((VAL >> 32) << 16) | (VAL & 0xFFFF);
765     Tmp1 = ByteSwap_32(Tmp1);
766     uint64_t Tmp2 = (VAL >> 16) & 0xFFFF;
767     Tmp2 = ByteSwap_16(Tmp2);
768     return 
769       APInt(BitWidth, 
770             (Tmp1 & 0xff) | ((Tmp1<<16) & 0xffff00000000ULL) | (Tmp2 << 16));
771   } else if (BitWidth == 64)
772     return APInt(BitWidth, ByteSwap_64(VAL));
773   else {
774     APInt Result(BitWidth, 0);
775     char *pByte = (char*)Result.pVal;
776     for (uint32_t i = 0; i < BitWidth / APINT_WORD_SIZE / 2; ++i) {
777       char Tmp = pByte[i];
778       pByte[i] = pByte[BitWidth / APINT_WORD_SIZE - 1 - i];
779       pByte[BitWidth / APINT_WORD_SIZE - i - 1] = Tmp;
780     }
781     return Result;
782   }
783 }
784
785 APInt llvm::APIntOps::GreatestCommonDivisor(const APInt& API1, 
786                                             const APInt& API2) {
787   APInt A = API1, B = API2;
788   while (!!B) {
789     APInt T = B;
790     B = APIntOps::urem(A, B);
791     A = T;
792   }
793   return A;
794 }
795
796 APInt llvm::APIntOps::RoundDoubleToAPInt(double Double, uint32_t width) {
797   union {
798     double D;
799     uint64_t I;
800   } T;
801   T.D = Double;
802
803   // Get the sign bit from the highest order bit
804   bool isNeg = T.I >> 63;
805
806   // Get the 11-bit exponent and adjust for the 1023 bit bias
807   int64_t exp = ((T.I >> 52) & 0x7ff) - 1023;
808
809   // If the exponent is negative, the value is < 0 so just return 0.
810   if (exp < 0)
811     return APInt(width, 0u);
812
813   // Extract the mantissa by clearing the top 12 bits (sign + exponent).
814   uint64_t mantissa = (T.I & (~0ULL >> 12)) | 1ULL << 52;
815
816   // If the exponent doesn't shift all bits out of the mantissa
817   if (exp < 52)
818     return isNeg ? -APInt(width, mantissa >> (52 - exp)) : 
819                     APInt(width, mantissa >> (52 - exp));
820
821   // If the client didn't provide enough bits for us to shift the mantissa into
822   // then the result is undefined, just return 0
823   if (width <= exp - 52)
824     return APInt(width, 0);
825
826   // Otherwise, we have to shift the mantissa bits up to the right location
827   APInt Tmp(width, mantissa);
828   Tmp = Tmp.shl(exp - 52);
829   return isNeg ? -Tmp : Tmp;
830 }
831
832 /// RoundToDouble - This function convert this APInt to a double.
833 /// The layout for double is as following (IEEE Standard 754):
834 ///  --------------------------------------
835 /// |  Sign    Exponent    Fraction    Bias |
836 /// |-------------------------------------- |
837 /// |  1[63]   11[62-52]   52[51-00]   1023 |
838 ///  -------------------------------------- 
839 double APInt::roundToDouble(bool isSigned) const {
840
841   // Handle the simple case where the value is contained in one uint64_t.
842   if (isSingleWord() || getActiveBits() <= APINT_BITS_PER_WORD) {
843     if (isSigned) {
844       int64_t sext = (int64_t(VAL) << (64-BitWidth)) >> (64-BitWidth);
845       return double(sext);
846     } else
847       return double(VAL);
848   }
849
850   // Determine if the value is negative.
851   bool isNeg = isSigned ? (*this)[BitWidth-1] : false;
852
853   // Construct the absolute value if we're negative.
854   APInt Tmp(isNeg ? -(*this) : (*this));
855
856   // Figure out how many bits we're using.
857   uint32_t n = Tmp.getActiveBits();
858
859   // The exponent (without bias normalization) is just the number of bits
860   // we are using. Note that the sign bit is gone since we constructed the
861   // absolute value.
862   uint64_t exp = n;
863
864   // Return infinity for exponent overflow
865   if (exp > 1023) {
866     if (!isSigned || !isNeg)
867       return double(1.0E300 * 1.0E300); // positive infinity
868     else 
869       return double(-1.0E300 * 1.0E300); // negative infinity
870   }
871   exp += 1023; // Increment for 1023 bias
872
873   // Number of bits in mantissa is 52. To obtain the mantissa value, we must
874   // extract the high 52 bits from the correct words in pVal.
875   uint64_t mantissa;
876   unsigned hiWord = whichWord(n-1);
877   if (hiWord == 0) {
878     mantissa = Tmp.pVal[0];
879     if (n > 52)
880       mantissa >>= n - 52; // shift down, we want the top 52 bits.
881   } else {
882     assert(hiWord > 0 && "huh?");
883     uint64_t hibits = Tmp.pVal[hiWord] << (52 - n % APINT_BITS_PER_WORD);
884     uint64_t lobits = Tmp.pVal[hiWord-1] >> (11 + n % APINT_BITS_PER_WORD);
885     mantissa = hibits | lobits;
886   }
887
888   // The leading bit of mantissa is implicit, so get rid of it.
889   uint64_t sign = isNeg ? (1ULL << (APINT_BITS_PER_WORD - 1)) : 0;
890   union {
891     double D;
892     uint64_t I;
893   } T;
894   T.I = sign | (exp << 52) | mantissa;
895   return T.D;
896 }
897
898 // Truncate to new width.
899 APInt &APInt::trunc(uint32_t width) {
900   assert(width < BitWidth && "Invalid APInt Truncate request");
901   assert(width >= IntegerType::MIN_INT_BITS && "Can't truncate to 0 bits");
902   uint32_t wordsBefore = getNumWords();
903   BitWidth = width;
904   uint32_t wordsAfter = getNumWords();
905   if (wordsBefore != wordsAfter) {
906     if (wordsAfter == 1) {
907       uint64_t *tmp = pVal;
908       VAL = pVal[0];
909       delete [] tmp;
910     } else {
911       uint64_t *newVal = getClearedMemory(wordsAfter);
912       for (uint32_t i = 0; i < wordsAfter; ++i)
913         newVal[i] = pVal[i];
914       delete [] pVal;
915       pVal = newVal;
916     }
917   }
918   return clearUnusedBits();
919 }
920
921 // Sign extend to a new width.
922 APInt &APInt::sext(uint32_t width) {
923   assert(width > BitWidth && "Invalid APInt SignExtend request");
924   assert(width <= IntegerType::MAX_INT_BITS && "Too many bits");
925   // If the sign bit isn't set, this is the same as zext.
926   if (!isNegative()) {
927     zext(width);
928     return *this;
929   }
930
931   // The sign bit is set. First, get some facts
932   uint32_t wordsBefore = getNumWords();
933   uint32_t wordBits = BitWidth % APINT_BITS_PER_WORD;
934   BitWidth = width;
935   uint32_t wordsAfter = getNumWords();
936
937   // Mask the high order word appropriately
938   if (wordsBefore == wordsAfter) {
939     uint32_t newWordBits = width % APINT_BITS_PER_WORD;
940     // The extension is contained to the wordsBefore-1th word.
941     uint64_t mask = ~0ULL;
942     if (newWordBits)
943       mask >>= APINT_BITS_PER_WORD - newWordBits;
944     mask <<= wordBits;
945     if (wordsBefore == 1)
946       VAL |= mask;
947     else
948       pVal[wordsBefore-1] |= mask;
949     return clearUnusedBits();
950   }
951
952   uint64_t mask = wordBits == 0 ? 0 : ~0ULL << wordBits;
953   uint64_t *newVal = getMemory(wordsAfter);
954   if (wordsBefore == 1)
955     newVal[0] = VAL | mask;
956   else {
957     for (uint32_t i = 0; i < wordsBefore; ++i)
958       newVal[i] = pVal[i];
959     newVal[wordsBefore-1] |= mask;
960   }
961   for (uint32_t i = wordsBefore; i < wordsAfter; i++)
962     newVal[i] = -1ULL;
963   if (wordsBefore != 1)
964     delete [] pVal;
965   pVal = newVal;
966   return clearUnusedBits();
967 }
968
969 //  Zero extend to a new width.
970 APInt &APInt::zext(uint32_t width) {
971   assert(width > BitWidth && "Invalid APInt ZeroExtend request");
972   assert(width <= IntegerType::MAX_INT_BITS && "Too many bits");
973   uint32_t wordsBefore = getNumWords();
974   BitWidth = width;
975   uint32_t wordsAfter = getNumWords();
976   if (wordsBefore != wordsAfter) {
977     uint64_t *newVal = getClearedMemory(wordsAfter);
978     if (wordsBefore == 1)
979       newVal[0] = VAL;
980     else 
981       for (uint32_t i = 0; i < wordsBefore; ++i)
982         newVal[i] = pVal[i];
983     if (wordsBefore != 1)
984       delete [] pVal;
985     pVal = newVal;
986   }
987   return *this;
988 }
989
990 APInt &APInt::zextOrTrunc(uint32_t width) {
991   if (BitWidth < width)
992     return zext(width);
993   if (BitWidth > width)
994     return trunc(width);
995   return *this;
996 }
997
998 APInt &APInt::sextOrTrunc(uint32_t width) {
999   if (BitWidth < width)
1000     return sext(width);
1001   if (BitWidth > width)
1002     return trunc(width);
1003   return *this;
1004 }
1005
1006 /// Arithmetic right-shift this APInt by shiftAmt.
1007 /// @brief Arithmetic right-shift function.
1008 APInt APInt::ashr(uint32_t shiftAmt) const {
1009   assert(shiftAmt <= BitWidth && "Invalid shift amount");
1010   // Handle a degenerate case
1011   if (shiftAmt == 0)
1012     return *this;
1013
1014   // Handle single word shifts with built-in ashr
1015   if (isSingleWord()) {
1016     if (shiftAmt == BitWidth)
1017       return APInt(BitWidth, 0); // undefined
1018     else {
1019       uint32_t SignBit = APINT_BITS_PER_WORD - BitWidth;
1020       return APInt(BitWidth, 
1021         (((int64_t(VAL) << SignBit) >> SignBit) >> shiftAmt));
1022     }
1023   }
1024
1025   // If all the bits were shifted out, the result is, technically, undefined.
1026   // We return -1 if it was negative, 0 otherwise. We check this early to avoid
1027   // issues in the algorithm below.
1028   if (shiftAmt == BitWidth)
1029     if (isNegative())
1030       return APInt(BitWidth, -1ULL);
1031     else
1032       return APInt(BitWidth, 0);
1033
1034   // Create some space for the result.
1035   uint64_t * val = new uint64_t[getNumWords()];
1036
1037   // Compute some values needed by the following shift algorithms
1038   uint32_t wordShift = shiftAmt % APINT_BITS_PER_WORD; // bits to shift per word
1039   uint32_t offset = shiftAmt / APINT_BITS_PER_WORD; // word offset for shift
1040   uint32_t breakWord = getNumWords() - 1 - offset; // last word affected
1041   uint32_t bitsInWord = whichBit(BitWidth); // how many bits in last word?
1042   if (bitsInWord == 0)
1043     bitsInWord = APINT_BITS_PER_WORD;
1044
1045   // If we are shifting whole words, just move whole words
1046   if (wordShift == 0) {
1047     // Move the words containing significant bits
1048     for (uint32_t i = 0; i <= breakWord; ++i) 
1049       val[i] = pVal[i+offset]; // move whole word
1050
1051     // Adjust the top significant word for sign bit fill, if negative
1052     if (isNegative())
1053       if (bitsInWord < APINT_BITS_PER_WORD)
1054         val[breakWord] |= ~0ULL << bitsInWord; // set high bits
1055   } else {
1056     // Shift the low order words 
1057     for (uint32_t i = 0; i < breakWord; ++i) {
1058       // This combines the shifted corresponding word with the low bits from
1059       // the next word (shifted into this word's high bits).
1060       val[i] = (pVal[i+offset] >> wordShift) | 
1061                (pVal[i+offset+1] << (APINT_BITS_PER_WORD - wordShift));
1062     }
1063
1064     // Shift the break word. In this case there are no bits from the next word
1065     // to include in this word.
1066     val[breakWord] = pVal[breakWord+offset] >> wordShift;
1067
1068     // Deal with sign extenstion in the break word, and possibly the word before
1069     // it.
1070     if (isNegative())
1071       if (wordShift > bitsInWord) {
1072         if (breakWord > 0)
1073           val[breakWord-1] |= 
1074             ~0ULL << (APINT_BITS_PER_WORD - (wordShift - bitsInWord));
1075         val[breakWord] |= ~0ULL;
1076       } else 
1077         val[breakWord] |= (~0ULL << (bitsInWord - wordShift));
1078   }
1079
1080   // Remaining words are 0 or -1, just assign them.
1081   uint64_t fillValue = (isNegative() ? -1ULL : 0);
1082   for (uint32_t i = breakWord+1; i < getNumWords(); ++i)
1083     val[i] = fillValue;
1084   return APInt(val, BitWidth).clearUnusedBits();
1085 }
1086
1087 /// Logical right-shift this APInt by shiftAmt.
1088 /// @brief Logical right-shift function.
1089 APInt APInt::lshr(uint32_t shiftAmt) const {
1090   if (isSingleWord())
1091     if (shiftAmt == BitWidth)
1092       return APInt(BitWidth, 0);
1093     else 
1094       return APInt(BitWidth, this->VAL >> shiftAmt);
1095
1096   // If all the bits were shifted out, the result is 0. This avoids issues
1097   // with shifting by the size of the integer type, which produces undefined
1098   // results. We define these "undefined results" to always be 0.
1099   if (shiftAmt == BitWidth)
1100     return APInt(BitWidth, 0);
1101
1102   // Create some space for the result.
1103   uint64_t * val = new uint64_t[getNumWords()];
1104
1105   // If we are shifting less than a word, compute the shift with a simple carry
1106   if (shiftAmt < APINT_BITS_PER_WORD) {
1107     uint64_t carry = 0;
1108     for (int i = getNumWords()-1; i >= 0; --i) {
1109       val[i] = (pVal[i] >> shiftAmt) | carry;
1110       carry = pVal[i] << (APINT_BITS_PER_WORD - shiftAmt);
1111     }
1112     return APInt(val, BitWidth).clearUnusedBits();
1113   }
1114
1115   // Compute some values needed by the remaining shift algorithms
1116   uint32_t wordShift = shiftAmt % APINT_BITS_PER_WORD;
1117   uint32_t offset = shiftAmt / APINT_BITS_PER_WORD;
1118
1119   // If we are shifting whole words, just move whole words
1120   if (wordShift == 0) {
1121     for (uint32_t i = 0; i < getNumWords() - offset; ++i) 
1122       val[i] = pVal[i+offset];
1123     for (uint32_t i = getNumWords()-offset; i < getNumWords(); i++)
1124       val[i] = 0;
1125     return APInt(val,BitWidth).clearUnusedBits();
1126   }
1127
1128   // Shift the low order words 
1129   uint32_t breakWord = getNumWords() - offset -1;
1130   for (uint32_t i = 0; i < breakWord; ++i)
1131     val[i] = (pVal[i+offset] >> wordShift) |
1132              (pVal[i+offset+1] << (APINT_BITS_PER_WORD - wordShift));
1133   // Shift the break word.
1134   val[breakWord] = pVal[breakWord+offset] >> wordShift;
1135
1136   // Remaining words are 0
1137   for (uint32_t i = breakWord+1; i < getNumWords(); ++i)
1138     val[i] = 0;
1139   return APInt(val, BitWidth).clearUnusedBits();
1140 }
1141
1142 /// Left-shift this APInt by shiftAmt.
1143 /// @brief Left-shift function.
1144 APInt APInt::shl(uint32_t shiftAmt) const {
1145   assert(shiftAmt <= BitWidth && "Invalid shift amount");
1146   if (isSingleWord()) {
1147     if (shiftAmt == BitWidth)
1148       return APInt(BitWidth, 0); // avoid undefined shift results
1149     return APInt(BitWidth, VAL << shiftAmt);
1150   }
1151
1152   // If all the bits were shifted out, the result is 0. This avoids issues
1153   // with shifting by the size of the integer type, which produces undefined
1154   // results. We define these "undefined results" to always be 0.
1155   if (shiftAmt == BitWidth)
1156     return APInt(BitWidth, 0);
1157
1158   // Create some space for the result.
1159   uint64_t * val = new uint64_t[getNumWords()];
1160
1161   // If we are shifting less than a word, do it the easy way
1162   if (shiftAmt < APINT_BITS_PER_WORD) {
1163     uint64_t carry = 0;
1164     for (uint32_t i = 0; i < getNumWords(); i++) {
1165       val[i] = pVal[i] << shiftAmt | carry;
1166       carry = pVal[i] >> (APINT_BITS_PER_WORD - shiftAmt);
1167     }
1168     return APInt(val, BitWidth).clearUnusedBits();
1169   }
1170
1171   // Compute some values needed by the remaining shift algorithms
1172   uint32_t wordShift = shiftAmt % APINT_BITS_PER_WORD;
1173   uint32_t offset = shiftAmt / APINT_BITS_PER_WORD;
1174
1175   // If we are shifting whole words, just move whole words
1176   if (wordShift == 0) {
1177     for (uint32_t i = 0; i < offset; i++) 
1178       val[i] = 0;
1179     for (uint32_t i = offset; i < getNumWords(); i++)
1180       val[i] = pVal[i-offset];
1181     return APInt(val,BitWidth).clearUnusedBits();
1182   }
1183
1184   // Copy whole words from this to Result.
1185   uint32_t i = getNumWords() - 1;
1186   for (; i > offset; --i)
1187     val[i] = pVal[i-offset] << wordShift |
1188              pVal[i-offset-1] >> (APINT_BITS_PER_WORD - wordShift);
1189   val[offset] = pVal[0] << wordShift;
1190   for (i = 0; i < offset; ++i)
1191     val[i] = 0;
1192   return APInt(val, BitWidth).clearUnusedBits();
1193 }
1194
1195
1196 // Square Root - this method computes and returns the square root of "this".
1197 // Three mechanisms are used for computation. For small values (<= 5 bits),
1198 // a table lookup is done. This gets some performance for common cases. For
1199 // values using less than 52 bits, the value is converted to double and then
1200 // the libc sqrt function is called. The result is rounded and then converted
1201 // back to a uint64_t which is then used to construct the result. Finally,
1202 // the Babylonian method for computing square roots is used. 
1203 APInt APInt::sqrt() const {
1204
1205   // Determine the magnitude of the value.
1206   uint32_t magnitude = getActiveBits();
1207
1208   // Use a fast table for some small values. This also gets rid of some
1209   // rounding errors in libc sqrt for small values.
1210   if (magnitude <= 5) {
1211     static const uint8_t results[32] = {
1212       /*     0 */ 0,
1213       /*  1- 2 */ 1, 1,
1214       /*  3- 6 */ 2, 2, 2, 2, 
1215       /*  7-12 */ 3, 3, 3, 3, 3, 3,
1216       /* 13-20 */ 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4,
1217       /* 21-30 */ 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5,
1218       /*    31 */ 6
1219     };
1220     return APInt(BitWidth, results[ (isSingleWord() ? VAL : pVal[0]) ]);
1221   }
1222
1223   // If the magnitude of the value fits in less than 52 bits (the precision of
1224   // an IEEE double precision floating point value), then we can use the
1225   // libc sqrt function which will probably use a hardware sqrt computation.
1226   // This should be faster than the algorithm below.
1227   if (magnitude < 52)
1228     return APInt(BitWidth, 
1229                  uint64_t(::round(::sqrt(double(isSingleWord()?VAL:pVal[0])))));
1230
1231   // Okay, all the short cuts are exhausted. We must compute it. The following
1232   // is a classical Babylonian method for computing the square root. This code
1233   // was adapted to APINt from a wikipedia article on such computations.
1234   // See http://www.wikipedia.org/ and go to the page named
1235   // Calculate_an_integer_square_root. 
1236   uint32_t nbits = BitWidth, i = 4;
1237   APInt testy(BitWidth, 16);
1238   APInt x_old(BitWidth, 1);
1239   APInt x_new(BitWidth, 0);
1240   APInt two(BitWidth, 2);
1241
1242   // Select a good starting value using binary logarithms.
1243   for (;; i += 2, testy = testy.shl(2)) 
1244     if (i >= nbits || this->ule(testy)) {
1245       x_old = x_old.shl(i / 2);
1246       break;
1247     }
1248
1249   // Use the Babylonian method to arrive at the integer square root: 
1250   for (;;) {
1251     x_new = (this->udiv(x_old) + x_old).udiv(two);
1252     if (x_old.ule(x_new))
1253       break;
1254     x_old = x_new;
1255   }
1256
1257   // Make sure we return the closest approximation
1258   // NOTE: The rounding calculation below is correct. It will produce an 
1259   // off-by-one discrepancy with results from pari/gp. That discrepancy has been
1260   // determined to be a rounding issue with pari/gp as it begins to use a 
1261   // floating point representation after 192 bits. There are no discrepancies
1262   // between this algorithm and pari/gp for bit widths < 192 bits.
1263   APInt square(x_old * x_old);
1264   APInt nextSquare((x_old + 1) * (x_old +1));
1265   if (this->ult(square))
1266     return x_old;
1267   else if (this->ule(nextSquare)) {
1268     APInt midpoint((nextSquare - square).udiv(two));
1269     APInt offset(*this - square);
1270     if (offset.ult(midpoint))
1271       return x_old;
1272     else
1273       return x_old + 1;
1274   } else
1275     assert(0 && "Error in APInt::sqrt computation");
1276   return x_old + 1;
1277 }
1278
1279 /// Implementation of Knuth's Algorithm D (Division of nonnegative integers)
1280 /// from "Art of Computer Programming, Volume 2", section 4.3.1, p. 272. The
1281 /// variables here have the same names as in the algorithm. Comments explain
1282 /// the algorithm and any deviation from it.
1283 static void KnuthDiv(uint32_t *u, uint32_t *v, uint32_t *q, uint32_t* r, 
1284                      uint32_t m, uint32_t n) {
1285   assert(u && "Must provide dividend");
1286   assert(v && "Must provide divisor");
1287   assert(q && "Must provide quotient");
1288   assert(u != v && u != q && v != q && "Must us different memory");
1289   assert(n>1 && "n must be > 1");
1290
1291   // Knuth uses the value b as the base of the number system. In our case b
1292   // is 2^31 so we just set it to -1u.
1293   uint64_t b = uint64_t(1) << 32;
1294
1295   DEBUG(cerr << "KnuthDiv: m=" << m << " n=" << n << '\n');
1296   DEBUG(cerr << "KnuthDiv: original:");
1297   DEBUG(for (int i = m+n; i >=0; i--) cerr << " " << std::setbase(16) << u[i]);
1298   DEBUG(cerr << " by");
1299   DEBUG(for (int i = n; i >0; i--) cerr << " " << std::setbase(16) << v[i-1]);
1300   DEBUG(cerr << '\n');
1301   // D1. [Normalize.] Set d = b / (v[n-1] + 1) and multiply all the digits of 
1302   // u and v by d. Note that we have taken Knuth's advice here to use a power 
1303   // of 2 value for d such that d * v[n-1] >= b/2 (b is the base). A power of 
1304   // 2 allows us to shift instead of multiply and it is easy to determine the 
1305   // shift amount from the leading zeros.  We are basically normalizing the u
1306   // and v so that its high bits are shifted to the top of v's range without
1307   // overflow. Note that this can require an extra word in u so that u must
1308   // be of length m+n+1.
1309   uint32_t shift = CountLeadingZeros_32(v[n-1]);
1310   uint32_t v_carry = 0;
1311   uint32_t u_carry = 0;
1312   if (shift) {
1313     for (uint32_t i = 0; i < m+n; ++i) {
1314       uint32_t u_tmp = u[i] >> (32 - shift);
1315       u[i] = (u[i] << shift) | u_carry;
1316       u_carry = u_tmp;
1317     }
1318     for (uint32_t i = 0; i < n; ++i) {
1319       uint32_t v_tmp = v[i] >> (32 - shift);
1320       v[i] = (v[i] << shift) | v_carry;
1321       v_carry = v_tmp;
1322     }
1323   }
1324   u[m+n] = u_carry;
1325   DEBUG(cerr << "KnuthDiv:   normal:");
1326   DEBUG(for (int i = m+n; i >=0; i--) cerr << " " << std::setbase(16) << u[i]);
1327   DEBUG(cerr << " by");
1328   DEBUG(for (int i = n; i >0; i--) cerr << " " << std::setbase(16) << v[i-1]);
1329   DEBUG(cerr << '\n');
1330
1331   // D2. [Initialize j.]  Set j to m. This is the loop counter over the places.
1332   int j = m;
1333   do {
1334     DEBUG(cerr << "KnuthDiv: quotient digit #" << j << '\n');
1335     // D3. [Calculate q'.]. 
1336     //     Set qp = (u[j+n]*b + u[j+n-1]) / v[n-1]. (qp=qprime=q')
1337     //     Set rp = (u[j+n]*b + u[j+n-1]) % v[n-1]. (rp=rprime=r')
1338     // Now test if qp == b or qp*v[n-2] > b*rp + u[j+n-2]; if so, decrease
1339     // qp by 1, inrease rp by v[n-1], and repeat this test if rp < b. The test
1340     // on v[n-2] determines at high speed most of the cases in which the trial
1341     // value qp is one too large, and it eliminates all cases where qp is two 
1342     // too large. 
1343     uint64_t dividend = ((uint64_t(u[j+n]) << 32) + u[j+n-1]);
1344     DEBUG(cerr << "KnuthDiv: dividend == " << dividend << '\n');
1345     uint64_t qp = dividend / v[n-1];
1346     uint64_t rp = dividend % v[n-1];
1347     if (qp == b || qp*v[n-2] > b*rp + u[j+n-2]) {
1348       qp--;
1349       rp += v[n-1];
1350       if (rp < b && (qp == b || qp*v[n-2] > b*rp + u[j+n-2]))
1351         qp--;
1352     }
1353     DEBUG(cerr << "KnuthDiv: qp == " << qp << ", rp == " << rp << '\n');
1354
1355     // D4. [Multiply and subtract.] Replace (u[j+n]u[j+n-1]...u[j]) with
1356     // (u[j+n]u[j+n-1]..u[j]) - qp * (v[n-1]...v[1]v[0]). This computation
1357     // consists of a simple multiplication by a one-place number, combined with
1358     // a subtraction. 
1359     bool isNeg = false;
1360     for (uint32_t i = 0; i < n; ++i) {
1361       uint64_t u_tmp = uint64_t(u[j+i]) | (uint64_t(u[j+i+1]) << 32);
1362       uint64_t subtrahend = uint64_t(qp) * uint64_t(v[i]);
1363       bool borrow = subtrahend > u_tmp;
1364       DEBUG(cerr << "KnuthDiv: u_tmp == " << u_tmp 
1365                  << ", subtrahend == " << subtrahend
1366                  << ", borrow = " << borrow << '\n');
1367
1368       uint64_t result = u_tmp - subtrahend;
1369       uint32_t k = j + i;
1370       u[k++] = result & (b-1); // subtract low word
1371       u[k++] = result >> 32;   // subtract high word
1372       while (borrow && k <= m+n) { // deal with borrow to the left
1373         borrow = u[k] == 0;
1374         u[k]--;
1375         k++;
1376       }
1377       isNeg |= borrow;
1378       DEBUG(cerr << "KnuthDiv: u[j+i] == " << u[j+i] << ",  u[j+i+1] == " << 
1379                     u[j+i+1] << '\n'); 
1380     }
1381     DEBUG(cerr << "KnuthDiv: after subtraction:");
1382     DEBUG(for (int i = m+n; i >=0; i--) cerr << " " << u[i]);
1383     DEBUG(cerr << '\n');
1384     // The digits (u[j+n]...u[j]) should be kept positive; if the result of 
1385     // this step is actually negative, (u[j+n]...u[j]) should be left as the 
1386     // true value plus b**(n+1), namely as the b's complement of
1387     // the true value, and a "borrow" to the left should be remembered.
1388     //
1389     if (isNeg) {
1390       bool carry = true;  // true because b's complement is "complement + 1"
1391       for (uint32_t i = 0; i <= m+n; ++i) {
1392         u[i] = ~u[i] + carry; // b's complement
1393         carry = carry && u[i] == 0;
1394       }
1395     }
1396     DEBUG(cerr << "KnuthDiv: after complement:");
1397     DEBUG(for (int i = m+n; i >=0; i--) cerr << " " << u[i]);
1398     DEBUG(cerr << '\n');
1399
1400     // D5. [Test remainder.] Set q[j] = qp. If the result of step D4 was 
1401     // negative, go to step D6; otherwise go on to step D7.
1402     q[j] = qp;
1403     if (isNeg) {
1404       // D6. [Add back]. The probability that this step is necessary is very 
1405       // small, on the order of only 2/b. Make sure that test data accounts for
1406       // this possibility. Decrease q[j] by 1 
1407       q[j]--;
1408       // and add (0v[n-1]...v[1]v[0]) to (u[j+n]u[j+n-1]...u[j+1]u[j]). 
1409       // A carry will occur to the left of u[j+n], and it should be ignored 
1410       // since it cancels with the borrow that occurred in D4.
1411       bool carry = false;
1412       for (uint32_t i = 0; i < n; i++) {
1413         uint32_t limit = std::min(u[j+i],v[i]);
1414         u[j+i] += v[i] + carry;
1415         carry = u[j+i] < limit || (carry && u[j+i] == limit);
1416       }
1417       u[j+n] += carry;
1418     }
1419     DEBUG(cerr << "KnuthDiv: after correction:");
1420     DEBUG(for (int i = m+n; i >=0; i--) cerr <<" " << u[i]);
1421     DEBUG(cerr << "\nKnuthDiv: digit result = " << q[j] << '\n');
1422
1423   // D7. [Loop on j.]  Decrease j by one. Now if j >= 0, go back to D3.
1424   } while (--j >= 0);
1425
1426   DEBUG(cerr << "KnuthDiv: quotient:");
1427   DEBUG(for (int i = m; i >=0; i--) cerr <<" " << q[i]);
1428   DEBUG(cerr << '\n');
1429
1430   // D8. [Unnormalize]. Now q[...] is the desired quotient, and the desired
1431   // remainder may be obtained by dividing u[...] by d. If r is non-null we
1432   // compute the remainder (urem uses this).
1433   if (r) {
1434     // The value d is expressed by the "shift" value above since we avoided
1435     // multiplication by d by using a shift left. So, all we have to do is
1436     // shift right here. In order to mak
1437     if (shift) {
1438       uint32_t carry = 0;
1439       DEBUG(cerr << "KnuthDiv: remainder:");
1440       for (int i = n-1; i >= 0; i--) {
1441         r[i] = (u[i] >> shift) | carry;
1442         carry = u[i] << (32 - shift);
1443         DEBUG(cerr << " " << r[i]);
1444       }
1445     } else {
1446       for (int i = n-1; i >= 0; i--) {
1447         r[i] = u[i];
1448         DEBUG(cerr << " " << r[i]);
1449       }
1450     }
1451     DEBUG(cerr << '\n');
1452   }
1453   DEBUG(cerr << std::setbase(10) << '\n');
1454 }
1455
1456 void APInt::divide(const APInt LHS, uint32_t lhsWords, 
1457                    const APInt &RHS, uint32_t rhsWords,
1458                    APInt *Quotient, APInt *Remainder)
1459 {
1460   assert(lhsWords >= rhsWords && "Fractional result");
1461
1462   // First, compose the values into an array of 32-bit words instead of 
1463   // 64-bit words. This is a necessity of both the "short division" algorithm
1464   // and the the Knuth "classical algorithm" which requires there to be native 
1465   // operations for +, -, and * on an m bit value with an m*2 bit result. We 
1466   // can't use 64-bit operands here because we don't have native results of 
1467   // 128-bits. Furthremore, casting the 64-bit values to 32-bit values won't 
1468   // work on large-endian machines.
1469   uint64_t mask = ~0ull >> (sizeof(uint32_t)*8);
1470   uint32_t n = rhsWords * 2;
1471   uint32_t m = (lhsWords * 2) - n;
1472
1473   // Allocate space for the temporary values we need either on the stack, if
1474   // it will fit, or on the heap if it won't.
1475   uint32_t SPACE[128];
1476   uint32_t *U = 0;
1477   uint32_t *V = 0;
1478   uint32_t *Q = 0;
1479   uint32_t *R = 0;
1480   if ((Remainder?4:3)*n+2*m+1 <= 128) {
1481     U = &SPACE[0];
1482     V = &SPACE[m+n+1];
1483     Q = &SPACE[(m+n+1) + n];
1484     if (Remainder)
1485       R = &SPACE[(m+n+1) + n + (m+n)];
1486   } else {
1487     U = new uint32_t[m + n + 1];
1488     V = new uint32_t[n];
1489     Q = new uint32_t[m+n];
1490     if (Remainder)
1491       R = new uint32_t[n];
1492   }
1493
1494   // Initialize the dividend
1495   memset(U, 0, (m+n+1)*sizeof(uint32_t));
1496   for (unsigned i = 0; i < lhsWords; ++i) {
1497     uint64_t tmp = (LHS.getNumWords() == 1 ? LHS.VAL : LHS.pVal[i]);
1498     U[i * 2] = tmp & mask;
1499     U[i * 2 + 1] = tmp >> (sizeof(uint32_t)*8);
1500   }
1501   U[m+n] = 0; // this extra word is for "spill" in the Knuth algorithm.
1502
1503   // Initialize the divisor
1504   memset(V, 0, (n)*sizeof(uint32_t));
1505   for (unsigned i = 0; i < rhsWords; ++i) {
1506     uint64_t tmp = (RHS.getNumWords() == 1 ? RHS.VAL : RHS.pVal[i]);
1507     V[i * 2] = tmp & mask;
1508     V[i * 2 + 1] = tmp >> (sizeof(uint32_t)*8);
1509   }
1510
1511   // initialize the quotient and remainder
1512   memset(Q, 0, (m+n) * sizeof(uint32_t));
1513   if (Remainder)
1514     memset(R, 0, n * sizeof(uint32_t));
1515
1516   // Now, adjust m and n for the Knuth division. n is the number of words in 
1517   // the divisor. m is the number of words by which the dividend exceeds the
1518   // divisor (i.e. m+n is the length of the dividend). These sizes must not 
1519   // contain any zero words or the Knuth algorithm fails.
1520   for (unsigned i = n; i > 0 && V[i-1] == 0; i--) {
1521     n--;
1522     m++;
1523   }
1524   for (unsigned i = m+n; i > 0 && U[i-1] == 0; i--)
1525     m--;
1526
1527   // If we're left with only a single word for the divisor, Knuth doesn't work
1528   // so we implement the short division algorithm here. This is much simpler
1529   // and faster because we are certain that we can divide a 64-bit quantity
1530   // by a 32-bit quantity at hardware speed and short division is simply a
1531   // series of such operations. This is just like doing short division but we
1532   // are using base 2^32 instead of base 10.
1533   assert(n != 0 && "Divide by zero?");
1534   if (n == 1) {
1535     uint32_t divisor = V[0];
1536     uint32_t remainder = 0;
1537     for (int i = m+n-1; i >= 0; i--) {
1538       uint64_t partial_dividend = uint64_t(remainder) << 32 | U[i];
1539       if (partial_dividend == 0) {
1540         Q[i] = 0;
1541         remainder = 0;
1542       } else if (partial_dividend < divisor) {
1543         Q[i] = 0;
1544         remainder = partial_dividend;
1545       } else if (partial_dividend == divisor) {
1546         Q[i] = 1;
1547         remainder = 0;
1548       } else {
1549         Q[i] = partial_dividend / divisor;
1550         remainder = partial_dividend - (Q[i] * divisor);
1551       }
1552     }
1553     if (R)
1554       R[0] = remainder;
1555   } else {
1556     // Now we're ready to invoke the Knuth classical divide algorithm. In this
1557     // case n > 1.
1558     KnuthDiv(U, V, Q, R, m, n);
1559   }
1560
1561   // If the caller wants the quotient
1562   if (Quotient) {
1563     // Set up the Quotient value's memory.
1564     if (Quotient->BitWidth != LHS.BitWidth) {
1565       if (Quotient->isSingleWord())
1566         Quotient->VAL = 0;
1567       else
1568         delete [] Quotient->pVal;
1569       Quotient->BitWidth = LHS.BitWidth;
1570       if (!Quotient->isSingleWord())
1571         Quotient->pVal = getClearedMemory(Quotient->getNumWords());
1572     } else
1573       Quotient->clear();
1574
1575     // The quotient is in Q. Reconstitute the quotient into Quotient's low 
1576     // order words.
1577     if (lhsWords == 1) {
1578       uint64_t tmp = 
1579         uint64_t(Q[0]) | (uint64_t(Q[1]) << (APINT_BITS_PER_WORD / 2));
1580       if (Quotient->isSingleWord())
1581         Quotient->VAL = tmp;
1582       else
1583         Quotient->pVal[0] = tmp;
1584     } else {
1585       assert(!Quotient->isSingleWord() && "Quotient APInt not large enough");
1586       for (unsigned i = 0; i < lhsWords; ++i)
1587         Quotient->pVal[i] = 
1588           uint64_t(Q[i*2]) | (uint64_t(Q[i*2+1]) << (APINT_BITS_PER_WORD / 2));
1589     }
1590   }
1591
1592   // If the caller wants the remainder
1593   if (Remainder) {
1594     // Set up the Remainder value's memory.
1595     if (Remainder->BitWidth != RHS.BitWidth) {
1596       if (Remainder->isSingleWord())
1597         Remainder->VAL = 0;
1598       else
1599         delete [] Remainder->pVal;
1600       Remainder->BitWidth = RHS.BitWidth;
1601       if (!Remainder->isSingleWord())
1602         Remainder->pVal = getClearedMemory(Remainder->getNumWords());
1603     } else
1604       Remainder->clear();
1605
1606     // The remainder is in R. Reconstitute the remainder into Remainder's low
1607     // order words.
1608     if (rhsWords == 1) {
1609       uint64_t tmp = 
1610         uint64_t(R[0]) | (uint64_t(R[1]) << (APINT_BITS_PER_WORD / 2));
1611       if (Remainder->isSingleWord())
1612         Remainder->VAL = tmp;
1613       else
1614         Remainder->pVal[0] = tmp;
1615     } else {
1616       assert(!Remainder->isSingleWord() && "Remainder APInt not large enough");
1617       for (unsigned i = 0; i < rhsWords; ++i)
1618         Remainder->pVal[i] = 
1619           uint64_t(R[i*2]) | (uint64_t(R[i*2+1]) << (APINT_BITS_PER_WORD / 2));
1620     }
1621   }
1622
1623   // Clean up the memory we allocated.
1624   if (U != &SPACE[0]) {
1625     delete [] U;
1626     delete [] V;
1627     delete [] Q;
1628     delete [] R;
1629   }
1630 }
1631
1632 APInt APInt::udiv(const APInt& RHS) const {
1633   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
1634
1635   // First, deal with the easy case
1636   if (isSingleWord()) {
1637     assert(RHS.VAL != 0 && "Divide by zero?");
1638     return APInt(BitWidth, VAL / RHS.VAL);
1639   }
1640
1641   // Get some facts about the LHS and RHS number of bits and words
1642   uint32_t rhsBits = RHS.getActiveBits();
1643   uint32_t rhsWords = !rhsBits ? 0 : (APInt::whichWord(rhsBits - 1) + 1);
1644   assert(rhsWords && "Divided by zero???");
1645   uint32_t lhsBits = this->getActiveBits();
1646   uint32_t lhsWords = !lhsBits ? 0 : (APInt::whichWord(lhsBits - 1) + 1);
1647
1648   // Deal with some degenerate cases
1649   if (!lhsWords) 
1650     // 0 / X ===> 0
1651     return APInt(BitWidth, 0); 
1652   else if (lhsWords < rhsWords || this->ult(RHS)) {
1653     // X / Y ===> 0, iff X < Y
1654     return APInt(BitWidth, 0);
1655   } else if (*this == RHS) {
1656     // X / X ===> 1
1657     return APInt(BitWidth, 1);
1658   } else if (lhsWords == 1 && rhsWords == 1) {
1659     // All high words are zero, just use native divide
1660     return APInt(BitWidth, this->pVal[0] / RHS.pVal[0]);
1661   }
1662
1663   // We have to compute it the hard way. Invoke the Knuth divide algorithm.
1664   APInt Quotient(1,0); // to hold result.
1665   divide(*this, lhsWords, RHS, rhsWords, &Quotient, 0);
1666   return Quotient;
1667 }
1668
1669 APInt APInt::urem(const APInt& RHS) const {
1670   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
1671   if (isSingleWord()) {
1672     assert(RHS.VAL != 0 && "Remainder by zero?");
1673     return APInt(BitWidth, VAL % RHS.VAL);
1674   }
1675
1676   // Get some facts about the LHS
1677   uint32_t lhsBits = getActiveBits();
1678   uint32_t lhsWords = !lhsBits ? 0 : (whichWord(lhsBits - 1) + 1);
1679
1680   // Get some facts about the RHS
1681   uint32_t rhsBits = RHS.getActiveBits();
1682   uint32_t rhsWords = !rhsBits ? 0 : (APInt::whichWord(rhsBits - 1) + 1);
1683   assert(rhsWords && "Performing remainder operation by zero ???");
1684
1685   // Check the degenerate cases
1686   if (lhsWords == 0) {
1687     // 0 % Y ===> 0
1688     return APInt(BitWidth, 0);
1689   } else if (lhsWords < rhsWords || this->ult(RHS)) {
1690     // X % Y ===> X, iff X < Y
1691     return *this;
1692   } else if (*this == RHS) {
1693     // X % X == 0;
1694     return APInt(BitWidth, 0);
1695   } else if (lhsWords == 1) {
1696     // All high words are zero, just use native remainder
1697     return APInt(BitWidth, pVal[0] % RHS.pVal[0]);
1698   }
1699
1700   // We have to compute it the hard way. Invoke the Knute divide algorithm.
1701   APInt Remainder(1,0);
1702   divide(*this, lhsWords, RHS, rhsWords, 0, &Remainder);
1703   return Remainder;
1704 }
1705
1706 void APInt::fromString(uint32_t numbits, const char *str, uint32_t slen, 
1707                        uint8_t radix) {
1708   // Check our assumptions here
1709   assert((radix == 10 || radix == 8 || radix == 16 || radix == 2) &&
1710          "Radix should be 2, 8, 10, or 16!");
1711   assert(str && "String is null?");
1712   bool isNeg = str[0] == '-';
1713   if (isNeg)
1714     str++, slen--;
1715   assert(slen <= numbits || radix != 2 && "Insufficient bit width");
1716   assert(slen*3 <= numbits || radix != 8 && "Insufficient bit width");
1717   assert(slen*4 <= numbits || radix != 16 && "Insufficient bit width");
1718   assert((slen*64)/20 <= numbits || radix != 10 && "Insufficient bit width");
1719
1720   // Allocate memory
1721   if (!isSingleWord())
1722     pVal = getClearedMemory(getNumWords());
1723
1724   // Figure out if we can shift instead of multiply
1725   uint32_t shift = (radix == 16 ? 4 : radix == 8 ? 3 : radix == 2 ? 1 : 0);
1726
1727   // Set up an APInt for the digit to add outside the loop so we don't
1728   // constantly construct/destruct it.
1729   APInt apdigit(getBitWidth(), 0);
1730   APInt apradix(getBitWidth(), radix);
1731
1732   // Enter digit traversal loop
1733   for (unsigned i = 0; i < slen; i++) {
1734     // Get a digit
1735     uint32_t digit = 0;
1736     char cdigit = str[i];
1737     if (isdigit(cdigit))
1738       digit = cdigit - '0';
1739     else if (isxdigit(cdigit))
1740       if (cdigit >= 'a')
1741         digit = cdigit - 'a' + 10;
1742       else if (cdigit >= 'A')
1743         digit = cdigit - 'A' + 10;
1744       else
1745         assert(0 && "huh?");
1746     else
1747       assert(0 && "Invalid character in digit string");
1748
1749     // Shift or multiple the value by the radix
1750     if (shift)
1751       this->shl(shift);
1752     else
1753       *this *= apradix;
1754
1755     // Add in the digit we just interpreted
1756     if (apdigit.isSingleWord())
1757       apdigit.VAL = digit;
1758     else
1759       apdigit.pVal[0] = digit;
1760     *this += apdigit;
1761   }
1762   // If its negative, put it in two's complement form
1763   if (isNeg) {
1764     (*this)--;
1765     this->flip();
1766   }
1767 }
1768
1769 std::string APInt::toString(uint8_t radix, bool wantSigned) const {
1770   assert((radix == 10 || radix == 8 || radix == 16 || radix == 2) &&
1771          "Radix should be 2, 8, 10, or 16!");
1772   static const char *digits[] = { 
1773     "0","1","2","3","4","5","6","7","8","9","A","B","C","D","E","F" 
1774   };
1775   std::string result;
1776   uint32_t bits_used = getActiveBits();
1777   if (isSingleWord()) {
1778     char buf[65];
1779     const char *format = (radix == 10 ? (wantSigned ? "%lld" : "%llu") :
1780        (radix == 16 ? "%llX" : (radix == 8 ? "%llo" : 0)));
1781     if (format) {
1782       if (wantSigned) {
1783         int64_t sextVal = (int64_t(VAL) << (APINT_BITS_PER_WORD-BitWidth)) >> 
1784                            (APINT_BITS_PER_WORD-BitWidth);
1785         sprintf(buf, format, sextVal);
1786       } else 
1787         sprintf(buf, format, VAL);
1788     } else {
1789       memset(buf, 0, 65);
1790       uint64_t v = VAL;
1791       while (bits_used) {
1792         uint32_t bit = v & 1;
1793         bits_used--;
1794         buf[bits_used] = digits[bit][0];
1795         v >>=1;
1796       }
1797     }
1798     result = buf;
1799     return result;
1800   }
1801
1802   if (radix != 10) {
1803     uint64_t mask = radix - 1;
1804     uint32_t shift = (radix == 16 ? 4 : radix  == 8 ? 3 : 1);
1805     uint32_t nibbles = APINT_BITS_PER_WORD / shift;
1806     for (uint32_t i = 0; i < getNumWords(); ++i) {
1807       uint64_t value = pVal[i];
1808       for (uint32_t j = 0; j < nibbles; ++j) {
1809         result.insert(0, digits[ value & mask ]);
1810         value >>= shift;
1811       }
1812     }
1813     return result;
1814   }
1815
1816   APInt tmp(*this);
1817   APInt divisor(4, radix);
1818   APInt zero(tmp.getBitWidth(), 0);
1819   size_t insert_at = 0;
1820   if (wantSigned && tmp[BitWidth-1]) {
1821     // They want to print the signed version and it is a negative value
1822     // Flip the bits and add one to turn it into the equivalent positive
1823     // value and put a '-' in the result.
1824     tmp.flip();
1825     tmp++;
1826     result = "-";
1827     insert_at = 1;
1828   }
1829   if (tmp == APInt(tmp.getBitWidth(), 0))
1830     result = "0";
1831   else while (tmp.ne(zero)) {
1832     APInt APdigit(1,0);
1833     APInt tmp2(tmp.getBitWidth(), 0);
1834     divide(tmp, tmp.getNumWords(), divisor, divisor.getNumWords(), &tmp2, 
1835            &APdigit);
1836     uint32_t digit = APdigit.getZExtValue();
1837     assert(digit < radix && "divide failed");
1838     result.insert(insert_at,digits[digit]);
1839     tmp = tmp2;
1840   }
1841
1842   return result;
1843 }
1844
1845 #ifndef NDEBUG
1846 void APInt::dump() const
1847 {
1848   cerr << "APInt(" << BitWidth << ")=" << std::setbase(16);
1849   if (isSingleWord())
1850     cerr << VAL;
1851   else for (unsigned i = getNumWords(); i > 0; i--) {
1852     cerr << pVal[i-1] << " ";
1853   }
1854   cerr << " U(" << this->toString(10) << ") S(" << this->toStringSigned(10)
1855        << ")\n" << std::setbase(10);
1856 }
1857 #endif