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