Fix APInt::rotl and APInt::rotr so that they work correctly. Found while writing...
[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 #define DEBUG_TYPE "apint"
16 #include "llvm/ADT/APInt.h"
17 #include "llvm/ADT/StringRef.h"
18 #include "llvm/ADT/FoldingSet.h"
19 #include "llvm/ADT/SmallString.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 <limits>
26 #include <cstring>
27 #include <cstdlib>
28 using namespace llvm;
29
30 /// A utility function for allocating memory, checking for allocation failures,
31 /// and ensuring the contents are zeroed.
32 inline static uint64_t* getClearedMemory(unsigned numWords) {
33   uint64_t * result = new uint64_t[numWords];
34   assert(result && "APInt memory allocation fails!");
35   memset(result, 0, numWords * sizeof(uint64_t));
36   return result;
37 }
38
39 /// A utility function for allocating memory and checking for allocation
40 /// failure.  The content is not zeroed.
41 inline static uint64_t* getMemory(unsigned numWords) {
42   uint64_t * result = new uint64_t[numWords];
43   assert(result && "APInt memory allocation fails!");
44   return result;
45 }
46
47 /// A utility function that converts a character to a digit.
48 inline static unsigned getDigit(char cdigit, uint8_t radix) {
49   unsigned r;
50
51   if (radix == 16 || radix == 36) {
52     r = cdigit - '0';
53     if (r <= 9)
54       return r;
55
56     r = cdigit - 'A';
57     if (r <= radix - 11U)
58       return r + 10;
59
60     r = cdigit - 'a';
61     if (r <= radix - 11U)
62       return r + 10;
63     
64     radix = 10;
65   }
66
67   r = cdigit - '0';
68   if (r < radix)
69     return r;
70
71   return -1U;
72 }
73
74
75 void APInt::initSlowCase(unsigned numBits, uint64_t val, bool isSigned) {
76   pVal = getClearedMemory(getNumWords());
77   pVal[0] = val;
78   if (isSigned && int64_t(val) < 0)
79     for (unsigned i = 1; i < getNumWords(); ++i)
80       pVal[i] = -1ULL;
81 }
82
83 void APInt::initSlowCase(const APInt& that) {
84   pVal = getMemory(getNumWords());
85   memcpy(pVal, that.pVal, getNumWords() * APINT_WORD_SIZE);
86 }
87
88 void APInt::initFromArray(ArrayRef<uint64_t> bigVal) {
89   assert(BitWidth && "Bitwidth too small");
90   assert(bigVal.data() && "Null pointer detected!");
91   if (isSingleWord())
92     VAL = bigVal[0];
93   else {
94     // Get memory, cleared to 0
95     pVal = getClearedMemory(getNumWords());
96     // Calculate the number of words to copy
97     unsigned words = std::min<unsigned>(bigVal.size(), getNumWords());
98     // Copy the words from bigVal to pVal
99     memcpy(pVal, bigVal.data(), words * APINT_WORD_SIZE);
100   }
101   // Make sure unused high bits are cleared
102   clearUnusedBits();
103 }
104
105 APInt::APInt(unsigned numBits, ArrayRef<uint64_t> bigVal)
106   : BitWidth(numBits), VAL(0) {
107   initFromArray(bigVal);
108 }
109
110 APInt::APInt(unsigned numBits, unsigned numWords, const uint64_t bigVal[])
111   : BitWidth(numBits), VAL(0) {
112   initFromArray(makeArrayRef(bigVal, numWords));
113 }
114
115 APInt::APInt(unsigned numbits, StringRef Str, uint8_t radix)
116   : BitWidth(numbits), VAL(0) {
117   assert(BitWidth && "Bitwidth too small");
118   fromString(numbits, Str, radix);
119 }
120
121 APInt& APInt::AssignSlowCase(const APInt& RHS) {
122   // Don't do anything for X = X
123   if (this == &RHS)
124     return *this;
125
126   if (BitWidth == RHS.getBitWidth()) {
127     // assume same bit-width single-word case is already handled
128     assert(!isSingleWord());
129     memcpy(pVal, RHS.pVal, getNumWords() * APINT_WORD_SIZE);
130     return *this;
131   }
132
133   if (isSingleWord()) {
134     // assume case where both are single words is already handled
135     assert(!RHS.isSingleWord());
136     VAL = 0;
137     pVal = getMemory(RHS.getNumWords());
138     memcpy(pVal, RHS.pVal, RHS.getNumWords() * APINT_WORD_SIZE);
139   } else if (getNumWords() == RHS.getNumWords())
140     memcpy(pVal, RHS.pVal, RHS.getNumWords() * APINT_WORD_SIZE);
141   else if (RHS.isSingleWord()) {
142     delete [] pVal;
143     VAL = RHS.VAL;
144   } else {
145     delete [] pVal;
146     pVal = getMemory(RHS.getNumWords());
147     memcpy(pVal, RHS.pVal, RHS.getNumWords() * APINT_WORD_SIZE);
148   }
149   BitWidth = RHS.BitWidth;
150   return clearUnusedBits();
151 }
152
153 APInt& APInt::operator=(uint64_t RHS) {
154   if (isSingleWord())
155     VAL = RHS;
156   else {
157     pVal[0] = RHS;
158     memset(pVal+1, 0, (getNumWords() - 1) * APINT_WORD_SIZE);
159   }
160   return clearUnusedBits();
161 }
162
163 /// Profile - This method 'profiles' an APInt for use with FoldingSet.
164 void APInt::Profile(FoldingSetNodeID& ID) const {
165   ID.AddInteger(BitWidth);
166
167   if (isSingleWord()) {
168     ID.AddInteger(VAL);
169     return;
170   }
171
172   unsigned NumWords = getNumWords();
173   for (unsigned i = 0; i < NumWords; ++i)
174     ID.AddInteger(pVal[i]);
175 }
176
177 /// add_1 - This function adds a single "digit" integer, y, to the multiple
178 /// "digit" integer array,  x[]. x[] is modified to reflect the addition and
179 /// 1 is returned if there is a carry out, otherwise 0 is returned.
180 /// @returns the carry of the addition.
181 static bool add_1(uint64_t dest[], uint64_t x[], unsigned len, uint64_t y) {
182   for (unsigned i = 0; i < len; ++i) {
183     dest[i] = y + x[i];
184     if (dest[i] < y)
185       y = 1; // Carry one to next digit.
186     else {
187       y = 0; // No need to carry so exit early
188       break;
189     }
190   }
191   return y;
192 }
193
194 /// @brief Prefix increment operator. Increments the APInt by one.
195 APInt& APInt::operator++() {
196   if (isSingleWord())
197     ++VAL;
198   else
199     add_1(pVal, pVal, getNumWords(), 1);
200   return clearUnusedBits();
201 }
202
203 /// sub_1 - This function subtracts a single "digit" (64-bit word), y, from
204 /// the multi-digit integer array, x[], propagating the borrowed 1 value until
205 /// no further borrowing is neeeded or it runs out of "digits" in x.  The result
206 /// is 1 if "borrowing" exhausted the digits in x, or 0 if x was not exhausted.
207 /// In other words, if y > x then this function returns 1, otherwise 0.
208 /// @returns the borrow out of the subtraction
209 static bool sub_1(uint64_t x[], unsigned len, uint64_t y) {
210   for (unsigned i = 0; i < len; ++i) {
211     uint64_t X = x[i];
212     x[i] -= y;
213     if (y > X)
214       y = 1;  // We have to "borrow 1" from next "digit"
215     else {
216       y = 0;  // No need to borrow
217       break;  // Remaining digits are unchanged so exit early
218     }
219   }
220   return bool(y);
221 }
222
223 /// @brief Prefix decrement operator. Decrements the APInt by one.
224 APInt& APInt::operator--() {
225   if (isSingleWord())
226     --VAL;
227   else
228     sub_1(pVal, getNumWords(), 1);
229   return clearUnusedBits();
230 }
231
232 /// add - This function adds the integer array x to the integer array Y and
233 /// places the result in dest.
234 /// @returns the carry out from the addition
235 /// @brief General addition of 64-bit integer arrays
236 static bool add(uint64_t *dest, const uint64_t *x, const uint64_t *y,
237                 unsigned len) {
238   bool carry = false;
239   for (unsigned i = 0; i< len; ++i) {
240     uint64_t limit = std::min(x[i],y[i]); // must come first in case dest == x
241     dest[i] = x[i] + y[i] + carry;
242     carry = dest[i] < limit || (carry && dest[i] == limit);
243   }
244   return carry;
245 }
246
247 /// Adds the RHS APint to this APInt.
248 /// @returns this, after addition of RHS.
249 /// @brief Addition assignment operator.
250 APInt& APInt::operator+=(const APInt& RHS) {
251   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
252   if (isSingleWord())
253     VAL += RHS.VAL;
254   else {
255     add(pVal, pVal, RHS.pVal, getNumWords());
256   }
257   return clearUnusedBits();
258 }
259
260 /// Subtracts the integer array y from the integer array x
261 /// @returns returns the borrow out.
262 /// @brief Generalized subtraction of 64-bit integer arrays.
263 static bool sub(uint64_t *dest, const uint64_t *x, const uint64_t *y,
264                 unsigned len) {
265   bool borrow = false;
266   for (unsigned i = 0; i < len; ++i) {
267     uint64_t x_tmp = borrow ? x[i] - 1 : x[i];
268     borrow = y[i] > x_tmp || (borrow && x[i] == 0);
269     dest[i] = x_tmp - y[i];
270   }
271   return borrow;
272 }
273
274 /// Subtracts the RHS APInt from this APInt
275 /// @returns this, after subtraction
276 /// @brief Subtraction assignment operator.
277 APInt& APInt::operator-=(const APInt& RHS) {
278   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
279   if (isSingleWord())
280     VAL -= RHS.VAL;
281   else
282     sub(pVal, pVal, RHS.pVal, getNumWords());
283   return clearUnusedBits();
284 }
285
286 /// Multiplies an integer array, x, by a uint64_t integer and places the result
287 /// into dest.
288 /// @returns the carry out of the multiplication.
289 /// @brief Multiply a multi-digit APInt by a single digit (64-bit) integer.
290 static uint64_t mul_1(uint64_t dest[], uint64_t x[], unsigned len, uint64_t y) {
291   // Split y into high 32-bit part (hy)  and low 32-bit part (ly)
292   uint64_t ly = y & 0xffffffffULL, hy = y >> 32;
293   uint64_t carry = 0;
294
295   // For each digit of x.
296   for (unsigned i = 0; i < len; ++i) {
297     // Split x into high and low words
298     uint64_t lx = x[i] & 0xffffffffULL;
299     uint64_t hx = x[i] >> 32;
300     // hasCarry - A flag to indicate if there is a carry to the next digit.
301     // hasCarry == 0, no carry
302     // hasCarry == 1, has carry
303     // hasCarry == 2, no carry and the calculation result == 0.
304     uint8_t hasCarry = 0;
305     dest[i] = carry + lx * ly;
306     // Determine if the add above introduces carry.
307     hasCarry = (dest[i] < carry) ? 1 : 0;
308     carry = hx * ly + (dest[i] >> 32) + (hasCarry ? (1ULL << 32) : 0);
309     // The upper limit of carry can be (2^32 - 1)(2^32 - 1) +
310     // (2^32 - 1) + 2^32 = 2^64.
311     hasCarry = (!carry && hasCarry) ? 1 : (!carry ? 2 : 0);
312
313     carry += (lx * hy) & 0xffffffffULL;
314     dest[i] = (carry << 32) | (dest[i] & 0xffffffffULL);
315     carry = (((!carry && hasCarry != 2) || hasCarry == 1) ? (1ULL << 32) : 0) +
316             (carry >> 32) + ((lx * hy) >> 32) + hx * hy;
317   }
318   return carry;
319 }
320
321 /// Multiplies integer array x by integer array y and stores the result into
322 /// the integer array dest. Note that dest's size must be >= xlen + ylen.
323 /// @brief Generalized multiplicate of integer arrays.
324 static void mul(uint64_t dest[], uint64_t x[], unsigned xlen, uint64_t y[],
325                 unsigned ylen) {
326   dest[xlen] = mul_1(dest, x, xlen, y[0]);
327   for (unsigned i = 1; i < ylen; ++i) {
328     uint64_t ly = y[i] & 0xffffffffULL, hy = y[i] >> 32;
329     uint64_t carry = 0, lx = 0, hx = 0;
330     for (unsigned j = 0; j < xlen; ++j) {
331       lx = x[j] & 0xffffffffULL;
332       hx = x[j] >> 32;
333       // hasCarry - A flag to indicate if has carry.
334       // hasCarry == 0, no carry
335       // hasCarry == 1, has carry
336       // hasCarry == 2, no carry and the calculation result == 0.
337       uint8_t hasCarry = 0;
338       uint64_t resul = carry + lx * ly;
339       hasCarry = (resul < carry) ? 1 : 0;
340       carry = (hasCarry ? (1ULL << 32) : 0) + hx * ly + (resul >> 32);
341       hasCarry = (!carry && hasCarry) ? 1 : (!carry ? 2 : 0);
342
343       carry += (lx * hy) & 0xffffffffULL;
344       resul = (carry << 32) | (resul & 0xffffffffULL);
345       dest[i+j] += resul;
346       carry = (((!carry && hasCarry != 2) || hasCarry == 1) ? (1ULL << 32) : 0)+
347               (carry >> 32) + (dest[i+j] < resul ? 1 : 0) +
348               ((lx * hy) >> 32) + hx * hy;
349     }
350     dest[i+xlen] = carry;
351   }
352 }
353
354 APInt& APInt::operator*=(const APInt& RHS) {
355   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
356   if (isSingleWord()) {
357     VAL *= RHS.VAL;
358     clearUnusedBits();
359     return *this;
360   }
361
362   // Get some bit facts about LHS and check for zero
363   unsigned lhsBits = getActiveBits();
364   unsigned lhsWords = !lhsBits ? 0 : whichWord(lhsBits - 1) + 1;
365   if (!lhsWords)
366     // 0 * X ===> 0
367     return *this;
368
369   // Get some bit facts about RHS and check for zero
370   unsigned rhsBits = RHS.getActiveBits();
371   unsigned rhsWords = !rhsBits ? 0 : whichWord(rhsBits - 1) + 1;
372   if (!rhsWords) {
373     // X * 0 ===> 0
374     clearAllBits();
375     return *this;
376   }
377
378   // Allocate space for the result
379   unsigned destWords = rhsWords + lhsWords;
380   uint64_t *dest = getMemory(destWords);
381
382   // Perform the long multiply
383   mul(dest, pVal, lhsWords, RHS.pVal, rhsWords);
384
385   // Copy result back into *this
386   clearAllBits();
387   unsigned wordsToCopy = destWords >= getNumWords() ? getNumWords() : destWords;
388   memcpy(pVal, dest, wordsToCopy * APINT_WORD_SIZE);
389   clearUnusedBits();
390
391   // delete dest array and return
392   delete[] dest;
393   return *this;
394 }
395
396 APInt& APInt::operator&=(const APInt& RHS) {
397   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
398   if (isSingleWord()) {
399     VAL &= RHS.VAL;
400     return *this;
401   }
402   unsigned numWords = getNumWords();
403   for (unsigned i = 0; i < numWords; ++i)
404     pVal[i] &= RHS.pVal[i];
405   return *this;
406 }
407
408 APInt& APInt::operator|=(const APInt& RHS) {
409   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
410   if (isSingleWord()) {
411     VAL |= RHS.VAL;
412     return *this;
413   }
414   unsigned numWords = getNumWords();
415   for (unsigned i = 0; i < numWords; ++i)
416     pVal[i] |= RHS.pVal[i];
417   return *this;
418 }
419
420 APInt& APInt::operator^=(const APInt& RHS) {
421   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
422   if (isSingleWord()) {
423     VAL ^= RHS.VAL;
424     this->clearUnusedBits();
425     return *this;
426   }
427   unsigned numWords = getNumWords();
428   for (unsigned i = 0; i < numWords; ++i)
429     pVal[i] ^= RHS.pVal[i];
430   return clearUnusedBits();
431 }
432
433 APInt APInt::AndSlowCase(const APInt& RHS) const {
434   unsigned numWords = getNumWords();
435   uint64_t* val = getMemory(numWords);
436   for (unsigned i = 0; i < numWords; ++i)
437     val[i] = pVal[i] & RHS.pVal[i];
438   return APInt(val, getBitWidth());
439 }
440
441 APInt APInt::OrSlowCase(const APInt& RHS) const {
442   unsigned numWords = getNumWords();
443   uint64_t *val = getMemory(numWords);
444   for (unsigned i = 0; i < numWords; ++i)
445     val[i] = pVal[i] | RHS.pVal[i];
446   return APInt(val, getBitWidth());
447 }
448
449 APInt APInt::XorSlowCase(const APInt& RHS) const {
450   unsigned numWords = getNumWords();
451   uint64_t *val = getMemory(numWords);
452   for (unsigned i = 0; i < numWords; ++i)
453     val[i] = pVal[i] ^ RHS.pVal[i];
454
455   // 0^0==1 so clear the high bits in case they got set.
456   return APInt(val, getBitWidth()).clearUnusedBits();
457 }
458
459 bool APInt::operator !() const {
460   if (isSingleWord())
461     return !VAL;
462
463   for (unsigned i = 0; i < getNumWords(); ++i)
464     if (pVal[i])
465       return false;
466   return true;
467 }
468
469 APInt APInt::operator*(const APInt& RHS) const {
470   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
471   if (isSingleWord())
472     return APInt(BitWidth, VAL * RHS.VAL);
473   APInt Result(*this);
474   Result *= RHS;
475   return Result;
476 }
477
478 APInt APInt::operator+(const APInt& RHS) const {
479   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
480   if (isSingleWord())
481     return APInt(BitWidth, VAL + RHS.VAL);
482   APInt Result(BitWidth, 0);
483   add(Result.pVal, this->pVal, RHS.pVal, getNumWords());
484   return Result.clearUnusedBits();
485 }
486
487 APInt APInt::operator-(const APInt& RHS) const {
488   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
489   if (isSingleWord())
490     return APInt(BitWidth, VAL - RHS.VAL);
491   APInt Result(BitWidth, 0);
492   sub(Result.pVal, this->pVal, RHS.pVal, getNumWords());
493   return Result.clearUnusedBits();
494 }
495
496 bool APInt::operator[](unsigned bitPosition) const {
497   assert(bitPosition < getBitWidth() && "Bit position out of bounds!");
498   return (maskBit(bitPosition) &
499           (isSingleWord() ?  VAL : pVal[whichWord(bitPosition)])) != 0;
500 }
501
502 bool APInt::EqualSlowCase(const APInt& RHS) const {
503   // Get some facts about the number of bits used in the two operands.
504   unsigned n1 = getActiveBits();
505   unsigned n2 = RHS.getActiveBits();
506
507   // If the number of bits isn't the same, they aren't equal
508   if (n1 != n2)
509     return false;
510
511   // If the number of bits fits in a word, we only need to compare the low word.
512   if (n1 <= APINT_BITS_PER_WORD)
513     return pVal[0] == RHS.pVal[0];
514
515   // Otherwise, compare everything
516   for (int i = whichWord(n1 - 1); i >= 0; --i)
517     if (pVal[i] != RHS.pVal[i])
518       return false;
519   return true;
520 }
521
522 bool APInt::EqualSlowCase(uint64_t Val) const {
523   unsigned n = getActiveBits();
524   if (n <= APINT_BITS_PER_WORD)
525     return pVal[0] == Val;
526   else
527     return false;
528 }
529
530 bool APInt::ult(const APInt& RHS) const {
531   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be same for comparison");
532   if (isSingleWord())
533     return VAL < RHS.VAL;
534
535   // Get active bit length of both operands
536   unsigned n1 = getActiveBits();
537   unsigned n2 = RHS.getActiveBits();
538
539   // If magnitude of LHS is less than RHS, return true.
540   if (n1 < n2)
541     return true;
542
543   // If magnitude of RHS is greather than LHS, return false.
544   if (n2 < n1)
545     return false;
546
547   // If they bot fit in a word, just compare the low order word
548   if (n1 <= APINT_BITS_PER_WORD && n2 <= APINT_BITS_PER_WORD)
549     return pVal[0] < RHS.pVal[0];
550
551   // Otherwise, compare all words
552   unsigned topWord = whichWord(std::max(n1,n2)-1);
553   for (int i = topWord; i >= 0; --i) {
554     if (pVal[i] > RHS.pVal[i])
555       return false;
556     if (pVal[i] < RHS.pVal[i])
557       return true;
558   }
559   return false;
560 }
561
562 bool APInt::slt(const APInt& RHS) const {
563   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be same for comparison");
564   if (isSingleWord()) {
565     int64_t lhsSext = (int64_t(VAL) << (64-BitWidth)) >> (64-BitWidth);
566     int64_t rhsSext = (int64_t(RHS.VAL) << (64-BitWidth)) >> (64-BitWidth);
567     return lhsSext < rhsSext;
568   }
569
570   APInt lhs(*this);
571   APInt rhs(RHS);
572   bool lhsNeg = isNegative();
573   bool rhsNeg = rhs.isNegative();
574   if (lhsNeg) {
575     // Sign bit is set so perform two's complement to make it positive
576     lhs.flipAllBits();
577     lhs++;
578   }
579   if (rhsNeg) {
580     // Sign bit is set so perform two's complement to make it positive
581     rhs.flipAllBits();
582     rhs++;
583   }
584
585   // Now we have unsigned values to compare so do the comparison if necessary
586   // based on the negativeness of the values.
587   if (lhsNeg)
588     if (rhsNeg)
589       return lhs.ugt(rhs);
590     else
591       return true;
592   else if (rhsNeg)
593     return false;
594   else
595     return lhs.ult(rhs);
596 }
597
598 void APInt::setBit(unsigned bitPosition) {
599   if (isSingleWord())
600     VAL |= maskBit(bitPosition);
601   else
602     pVal[whichWord(bitPosition)] |= maskBit(bitPosition);
603 }
604
605 /// Set the given bit to 0 whose position is given as "bitPosition".
606 /// @brief Set a given bit to 0.
607 void APInt::clearBit(unsigned bitPosition) {
608   if (isSingleWord())
609     VAL &= ~maskBit(bitPosition);
610   else
611     pVal[whichWord(bitPosition)] &= ~maskBit(bitPosition);
612 }
613
614 /// @brief Toggle every bit to its opposite value.
615
616 /// Toggle a given bit to its opposite value whose position is given
617 /// as "bitPosition".
618 /// @brief Toggles a given bit to its opposite value.
619 void APInt::flipBit(unsigned bitPosition) {
620   assert(bitPosition < BitWidth && "Out of the bit-width range!");
621   if ((*this)[bitPosition]) clearBit(bitPosition);
622   else setBit(bitPosition);
623 }
624
625 unsigned APInt::getBitsNeeded(StringRef str, uint8_t radix) {
626   assert(!str.empty() && "Invalid string length");
627   assert((radix == 10 || radix == 8 || radix == 16 || radix == 2 || 
628           radix == 36) &&
629          "Radix should be 2, 8, 10, 16, or 36!");
630
631   size_t slen = str.size();
632
633   // Each computation below needs to know if it's negative.
634   StringRef::iterator p = str.begin();
635   unsigned isNegative = *p == '-';
636   if (*p == '-' || *p == '+') {
637     p++;
638     slen--;
639     assert(slen && "String is only a sign, needs a value.");
640   }
641
642   // For radixes of power-of-two values, the bits required is accurately and
643   // easily computed
644   if (radix == 2)
645     return slen + isNegative;
646   if (radix == 8)
647     return slen * 3 + isNegative;
648   if (radix == 16)
649     return slen * 4 + isNegative;
650
651   // FIXME: base 36
652   
653   // This is grossly inefficient but accurate. We could probably do something
654   // with a computation of roughly slen*64/20 and then adjust by the value of
655   // the first few digits. But, I'm not sure how accurate that could be.
656
657   // Compute a sufficient number of bits that is always large enough but might
658   // be too large. This avoids the assertion in the constructor. This
659   // calculation doesn't work appropriately for the numbers 0-9, so just use 4
660   // bits in that case.
661   unsigned sufficient 
662     = radix == 10? (slen == 1 ? 4 : slen * 64/18)
663                  : (slen == 1 ? 7 : slen * 16/3);
664
665   // Convert to the actual binary value.
666   APInt tmp(sufficient, StringRef(p, slen), radix);
667
668   // Compute how many bits are required. If the log is infinite, assume we need
669   // just bit.
670   unsigned log = tmp.logBase2();
671   if (log == (unsigned)-1) {
672     return isNegative + 1;
673   } else {
674     return isNegative + log + 1;
675   }
676 }
677
678 // From http://www.burtleburtle.net, byBob Jenkins.
679 // When targeting x86, both GCC and LLVM seem to recognize this as a
680 // rotate instruction.
681 #define rot(x,k) (((x)<<(k)) | ((x)>>(32-(k))))
682
683 // From http://www.burtleburtle.net, by Bob Jenkins.
684 #define mix(a,b,c) \
685   { \
686     a -= c;  a ^= rot(c, 4);  c += b; \
687     b -= a;  b ^= rot(a, 6);  a += c; \
688     c -= b;  c ^= rot(b, 8);  b += a; \
689     a -= c;  a ^= rot(c,16);  c += b; \
690     b -= a;  b ^= rot(a,19);  a += c; \
691     c -= b;  c ^= rot(b, 4);  b += a; \
692   }
693
694 // From http://www.burtleburtle.net, by Bob Jenkins.
695 #define final(a,b,c) \
696   { \
697     c ^= b; c -= rot(b,14); \
698     a ^= c; a -= rot(c,11); \
699     b ^= a; b -= rot(a,25); \
700     c ^= b; c -= rot(b,16); \
701     a ^= c; a -= rot(c,4);  \
702     b ^= a; b -= rot(a,14); \
703     c ^= b; c -= rot(b,24); \
704   }
705
706 // hashword() was adapted from http://www.burtleburtle.net, by Bob
707 // Jenkins.  k is a pointer to an array of uint32_t values; length is
708 // the length of the key, in 32-bit chunks.  This version only handles
709 // keys that are a multiple of 32 bits in size.
710 static inline uint32_t hashword(const uint64_t *k64, size_t length)
711 {
712   const uint32_t *k = reinterpret_cast<const uint32_t *>(k64);
713   uint32_t a,b,c;
714
715   /* Set up the internal state */
716   a = b = c = 0xdeadbeef + (((uint32_t)length)<<2);
717
718   /*------------------------------------------------- handle most of the key */
719   while (length > 3) {
720     a += k[0];
721     b += k[1];
722     c += k[2];
723     mix(a,b,c);
724     length -= 3;
725     k += 3;
726   }
727
728   /*------------------------------------------- handle the last 3 uint32_t's */
729   switch (length) {                  /* all the case statements fall through */
730   case 3 : c+=k[2];
731   case 2 : b+=k[1];
732   case 1 : a+=k[0];
733     final(a,b,c);
734     case 0:     /* case 0: nothing left to add */
735       break;
736     }
737   /*------------------------------------------------------ report the result */
738   return c;
739 }
740
741 // hashword8() was adapted from http://www.burtleburtle.net, by Bob
742 // Jenkins.  This computes a 32-bit hash from one 64-bit word.  When
743 // targeting x86 (32 or 64 bit), both LLVM and GCC compile this
744 // function into about 35 instructions when inlined.
745 static inline uint32_t hashword8(const uint64_t k64)
746 {
747   uint32_t a,b,c;
748   a = b = c = 0xdeadbeef + 4;
749   b += k64 >> 32;
750   a += k64 & 0xffffffff;
751   final(a,b,c);
752   return c;
753 }
754 #undef final
755 #undef mix
756 #undef rot
757
758 uint64_t APInt::getHashValue() const {
759   uint64_t hash;
760   if (isSingleWord())
761     hash = hashword8(VAL);
762   else
763     hash = hashword(pVal, getNumWords()*2);
764   return hash;
765 }
766
767 /// HiBits - This function returns the high "numBits" bits of this APInt.
768 APInt APInt::getHiBits(unsigned numBits) const {
769   return APIntOps::lshr(*this, BitWidth - numBits);
770 }
771
772 /// LoBits - This function returns the low "numBits" bits of this APInt.
773 APInt APInt::getLoBits(unsigned numBits) const {
774   return APIntOps::lshr(APIntOps::shl(*this, BitWidth - numBits),
775                         BitWidth - numBits);
776 }
777
778 unsigned APInt::countLeadingZerosSlowCase() const {
779   // Treat the most significand word differently because it might have
780   // meaningless bits set beyond the precision.
781   unsigned BitsInMSW = BitWidth % APINT_BITS_PER_WORD;
782   integerPart MSWMask;
783   if (BitsInMSW) MSWMask = (integerPart(1) << BitsInMSW) - 1;
784   else {
785     MSWMask = ~integerPart(0);
786     BitsInMSW = APINT_BITS_PER_WORD;
787   }
788
789   unsigned i = getNumWords();
790   integerPart MSW = pVal[i-1] & MSWMask;
791   if (MSW)
792     return CountLeadingZeros_64(MSW) - (APINT_BITS_PER_WORD - BitsInMSW);
793
794   unsigned Count = BitsInMSW;
795   for (--i; i > 0u; --i) {
796     if (pVal[i-1] == 0)
797       Count += APINT_BITS_PER_WORD;
798     else {
799       Count += CountLeadingZeros_64(pVal[i-1]);
800       break;
801     }
802   }
803   return Count;
804 }
805
806 static unsigned countLeadingOnes_64(uint64_t V, unsigned skip) {
807   unsigned Count = 0;
808   if (skip)
809     V <<= skip;
810   while (V && (V & (1ULL << 63))) {
811     Count++;
812     V <<= 1;
813   }
814   return Count;
815 }
816
817 unsigned APInt::countLeadingOnes() const {
818   if (isSingleWord())
819     return countLeadingOnes_64(VAL, APINT_BITS_PER_WORD - BitWidth);
820
821   unsigned highWordBits = BitWidth % APINT_BITS_PER_WORD;
822   unsigned shift;
823   if (!highWordBits) {
824     highWordBits = APINT_BITS_PER_WORD;
825     shift = 0;
826   } else {
827     shift = APINT_BITS_PER_WORD - highWordBits;
828   }
829   int i = getNumWords() - 1;
830   unsigned Count = countLeadingOnes_64(pVal[i], shift);
831   if (Count == highWordBits) {
832     for (i--; i >= 0; --i) {
833       if (pVal[i] == -1ULL)
834         Count += APINT_BITS_PER_WORD;
835       else {
836         Count += countLeadingOnes_64(pVal[i], 0);
837         break;
838       }
839     }
840   }
841   return Count;
842 }
843
844 unsigned APInt::countTrailingZeros() const {
845   if (isSingleWord())
846     return std::min(unsigned(CountTrailingZeros_64(VAL)), BitWidth);
847   unsigned Count = 0;
848   unsigned i = 0;
849   for (; i < getNumWords() && pVal[i] == 0; ++i)
850     Count += APINT_BITS_PER_WORD;
851   if (i < getNumWords())
852     Count += CountTrailingZeros_64(pVal[i]);
853   return std::min(Count, BitWidth);
854 }
855
856 unsigned APInt::countTrailingOnesSlowCase() const {
857   unsigned Count = 0;
858   unsigned i = 0;
859   for (; i < getNumWords() && pVal[i] == -1ULL; ++i)
860     Count += APINT_BITS_PER_WORD;
861   if (i < getNumWords())
862     Count += CountTrailingOnes_64(pVal[i]);
863   return std::min(Count, BitWidth);
864 }
865
866 unsigned APInt::countPopulationSlowCase() const {
867   unsigned Count = 0;
868   for (unsigned i = 0; i < getNumWords(); ++i)
869     Count += CountPopulation_64(pVal[i]);
870   return Count;
871 }
872
873 /// Perform a logical right-shift from Src to Dst, which must be equal or
874 /// non-overlapping, of Words words, by Shift, which must be less than 64.
875 static void lshrNear(uint64_t *Dst, uint64_t *Src, unsigned Words,
876                      unsigned Shift) {
877   uint64_t Carry = 0;
878   for (int I = Words - 1; I >= 0; --I) {
879     uint64_t Tmp = Src[I];
880     Dst[I] = (Tmp >> Shift) | Carry;
881     Carry = Tmp << (64 - Shift);
882   }
883 }
884
885 APInt APInt::byteSwap() const {
886   assert(BitWidth >= 16 && BitWidth % 16 == 0 && "Cannot byteswap!");
887   if (BitWidth == 16)
888     return APInt(BitWidth, ByteSwap_16(uint16_t(VAL)));
889   if (BitWidth == 32)
890     return APInt(BitWidth, ByteSwap_32(unsigned(VAL)));
891   if (BitWidth == 48) {
892     unsigned Tmp1 = unsigned(VAL >> 16);
893     Tmp1 = ByteSwap_32(Tmp1);
894     uint16_t Tmp2 = uint16_t(VAL);
895     Tmp2 = ByteSwap_16(Tmp2);
896     return APInt(BitWidth, (uint64_t(Tmp2) << 32) | Tmp1);
897   }
898   if (BitWidth == 64)
899     return APInt(BitWidth, ByteSwap_64(VAL));
900
901   APInt Result(getNumWords() * APINT_BITS_PER_WORD, 0);
902   for (unsigned I = 0, N = getNumWords(); I != N; ++I)
903     Result.pVal[I] = ByteSwap_64(pVal[N - I - 1]);
904   if (Result.BitWidth != BitWidth) {
905     lshrNear(Result.pVal, Result.pVal, getNumWords(),
906              Result.BitWidth - BitWidth);
907     Result.BitWidth = BitWidth;
908   }
909   return Result;
910 }
911
912 APInt llvm::APIntOps::GreatestCommonDivisor(const APInt& API1,
913                                             const APInt& API2) {
914   APInt A = API1, B = API2;
915   while (!!B) {
916     APInt T = B;
917     B = APIntOps::urem(A, B);
918     A = T;
919   }
920   return A;
921 }
922
923 APInt llvm::APIntOps::RoundDoubleToAPInt(double Double, unsigned width) {
924   union {
925     double D;
926     uint64_t I;
927   } T;
928   T.D = Double;
929
930   // Get the sign bit from the highest order bit
931   bool isNeg = T.I >> 63;
932
933   // Get the 11-bit exponent and adjust for the 1023 bit bias
934   int64_t exp = ((T.I >> 52) & 0x7ff) - 1023;
935
936   // If the exponent is negative, the value is < 0 so just return 0.
937   if (exp < 0)
938     return APInt(width, 0u);
939
940   // Extract the mantissa by clearing the top 12 bits (sign + exponent).
941   uint64_t mantissa = (T.I & (~0ULL >> 12)) | 1ULL << 52;
942
943   // If the exponent doesn't shift all bits out of the mantissa
944   if (exp < 52)
945     return isNeg ? -APInt(width, mantissa >> (52 - exp)) :
946                     APInt(width, mantissa >> (52 - exp));
947
948   // If the client didn't provide enough bits for us to shift the mantissa into
949   // then the result is undefined, just return 0
950   if (width <= exp - 52)
951     return APInt(width, 0);
952
953   // Otherwise, we have to shift the mantissa bits up to the right location
954   APInt Tmp(width, mantissa);
955   Tmp = Tmp.shl((unsigned)exp - 52);
956   return isNeg ? -Tmp : Tmp;
957 }
958
959 /// RoundToDouble - This function converts this APInt to a double.
960 /// The layout for double is as following (IEEE Standard 754):
961 ///  --------------------------------------
962 /// |  Sign    Exponent    Fraction    Bias |
963 /// |-------------------------------------- |
964 /// |  1[63]   11[62-52]   52[51-00]   1023 |
965 ///  --------------------------------------
966 double APInt::roundToDouble(bool isSigned) const {
967
968   // Handle the simple case where the value is contained in one uint64_t.
969   // It is wrong to optimize getWord(0) to VAL; there might be more than one word.
970   if (isSingleWord() || getActiveBits() <= APINT_BITS_PER_WORD) {
971     if (isSigned) {
972       int64_t sext = (int64_t(getWord(0)) << (64-BitWidth)) >> (64-BitWidth);
973       return double(sext);
974     } else
975       return double(getWord(0));
976   }
977
978   // Determine if the value is negative.
979   bool isNeg = isSigned ? (*this)[BitWidth-1] : false;
980
981   // Construct the absolute value if we're negative.
982   APInt Tmp(isNeg ? -(*this) : (*this));
983
984   // Figure out how many bits we're using.
985   unsigned n = Tmp.getActiveBits();
986
987   // The exponent (without bias normalization) is just the number of bits
988   // we are using. Note that the sign bit is gone since we constructed the
989   // absolute value.
990   uint64_t exp = n;
991
992   // Return infinity for exponent overflow
993   if (exp > 1023) {
994     if (!isSigned || !isNeg)
995       return std::numeric_limits<double>::infinity();
996     else
997       return -std::numeric_limits<double>::infinity();
998   }
999   exp += 1023; // Increment for 1023 bias
1000
1001   // Number of bits in mantissa is 52. To obtain the mantissa value, we must
1002   // extract the high 52 bits from the correct words in pVal.
1003   uint64_t mantissa;
1004   unsigned hiWord = whichWord(n-1);
1005   if (hiWord == 0) {
1006     mantissa = Tmp.pVal[0];
1007     if (n > 52)
1008       mantissa >>= n - 52; // shift down, we want the top 52 bits.
1009   } else {
1010     assert(hiWord > 0 && "huh?");
1011     uint64_t hibits = Tmp.pVal[hiWord] << (52 - n % APINT_BITS_PER_WORD);
1012     uint64_t lobits = Tmp.pVal[hiWord-1] >> (11 + n % APINT_BITS_PER_WORD);
1013     mantissa = hibits | lobits;
1014   }
1015
1016   // The leading bit of mantissa is implicit, so get rid of it.
1017   uint64_t sign = isNeg ? (1ULL << (APINT_BITS_PER_WORD - 1)) : 0;
1018   union {
1019     double D;
1020     uint64_t I;
1021   } T;
1022   T.I = sign | (exp << 52) | mantissa;
1023   return T.D;
1024 }
1025
1026 // Truncate to new width.
1027 APInt APInt::trunc(unsigned width) const {
1028   assert(width < BitWidth && "Invalid APInt Truncate request");
1029   assert(width && "Can't truncate to 0 bits");
1030
1031   if (width <= APINT_BITS_PER_WORD)
1032     return APInt(width, getRawData()[0]);
1033
1034   APInt Result(getMemory(getNumWords(width)), width);
1035
1036   // Copy full words.
1037   unsigned i;
1038   for (i = 0; i != width / APINT_BITS_PER_WORD; i++)
1039     Result.pVal[i] = pVal[i];
1040
1041   // Truncate and copy any partial word.
1042   unsigned bits = (0 - width) % APINT_BITS_PER_WORD;
1043   if (bits != 0)
1044     Result.pVal[i] = pVal[i] << bits >> bits;
1045
1046   return Result;
1047 }
1048
1049 // Sign extend to a new width.
1050 APInt APInt::sext(unsigned width) const {
1051   assert(width > BitWidth && "Invalid APInt SignExtend request");
1052
1053   if (width <= APINT_BITS_PER_WORD) {
1054     uint64_t val = VAL << (APINT_BITS_PER_WORD - BitWidth);
1055     val = (int64_t)val >> (width - BitWidth);
1056     return APInt(width, val >> (APINT_BITS_PER_WORD - width));
1057   }
1058
1059   APInt Result(getMemory(getNumWords(width)), width);
1060
1061   // Copy full words.
1062   unsigned i;
1063   uint64_t word = 0;
1064   for (i = 0; i != BitWidth / APINT_BITS_PER_WORD; i++) {
1065     word = getRawData()[i];
1066     Result.pVal[i] = word;
1067   }
1068
1069   // Read and sign-extend any partial word.
1070   unsigned bits = (0 - BitWidth) % APINT_BITS_PER_WORD;
1071   if (bits != 0)
1072     word = (int64_t)getRawData()[i] << bits >> bits;
1073   else
1074     word = (int64_t)word >> (APINT_BITS_PER_WORD - 1);
1075
1076   // Write remaining full words.
1077   for (; i != width / APINT_BITS_PER_WORD; i++) {
1078     Result.pVal[i] = word;
1079     word = (int64_t)word >> (APINT_BITS_PER_WORD - 1);
1080   }
1081
1082   // Write any partial word.
1083   bits = (0 - width) % APINT_BITS_PER_WORD;
1084   if (bits != 0)
1085     Result.pVal[i] = word << bits >> bits;
1086
1087   return Result;
1088 }
1089
1090 //  Zero extend to a new width.
1091 APInt APInt::zext(unsigned width) const {
1092   assert(width > BitWidth && "Invalid APInt ZeroExtend request");
1093
1094   if (width <= APINT_BITS_PER_WORD)
1095     return APInt(width, VAL);
1096
1097   APInt Result(getMemory(getNumWords(width)), width);
1098
1099   // Copy words.
1100   unsigned i;
1101   for (i = 0; i != getNumWords(); i++)
1102     Result.pVal[i] = getRawData()[i];
1103
1104   // Zero remaining words.
1105   memset(&Result.pVal[i], 0, (Result.getNumWords() - i) * APINT_WORD_SIZE);
1106
1107   return Result;
1108 }
1109
1110 APInt APInt::zextOrTrunc(unsigned width) const {
1111   if (BitWidth < width)
1112     return zext(width);
1113   if (BitWidth > width)
1114     return trunc(width);
1115   return *this;
1116 }
1117
1118 APInt APInt::sextOrTrunc(unsigned width) const {
1119   if (BitWidth < width)
1120     return sext(width);
1121   if (BitWidth > width)
1122     return trunc(width);
1123   return *this;
1124 }
1125
1126 /// Arithmetic right-shift this APInt by shiftAmt.
1127 /// @brief Arithmetic right-shift function.
1128 APInt APInt::ashr(const APInt &shiftAmt) const {
1129   return ashr((unsigned)shiftAmt.getLimitedValue(BitWidth));
1130 }
1131
1132 /// Arithmetic right-shift this APInt by shiftAmt.
1133 /// @brief Arithmetic right-shift function.
1134 APInt APInt::ashr(unsigned shiftAmt) const {
1135   assert(shiftAmt <= BitWidth && "Invalid shift amount");
1136   // Handle a degenerate case
1137   if (shiftAmt == 0)
1138     return *this;
1139
1140   // Handle single word shifts with built-in ashr
1141   if (isSingleWord()) {
1142     if (shiftAmt == BitWidth)
1143       return APInt(BitWidth, 0); // undefined
1144     else {
1145       unsigned SignBit = APINT_BITS_PER_WORD - BitWidth;
1146       return APInt(BitWidth,
1147         (((int64_t(VAL) << SignBit) >> SignBit) >> shiftAmt));
1148     }
1149   }
1150
1151   // If all the bits were shifted out, the result is, technically, undefined.
1152   // We return -1 if it was negative, 0 otherwise. We check this early to avoid
1153   // issues in the algorithm below.
1154   if (shiftAmt == BitWidth) {
1155     if (isNegative())
1156       return APInt(BitWidth, -1ULL, true);
1157     else
1158       return APInt(BitWidth, 0);
1159   }
1160
1161   // Create some space for the result.
1162   uint64_t * val = new uint64_t[getNumWords()];
1163
1164   // Compute some values needed by the following shift algorithms
1165   unsigned wordShift = shiftAmt % APINT_BITS_PER_WORD; // bits to shift per word
1166   unsigned offset = shiftAmt / APINT_BITS_PER_WORD; // word offset for shift
1167   unsigned breakWord = getNumWords() - 1 - offset; // last word affected
1168   unsigned bitsInWord = whichBit(BitWidth); // how many bits in last word?
1169   if (bitsInWord == 0)
1170     bitsInWord = APINT_BITS_PER_WORD;
1171
1172   // If we are shifting whole words, just move whole words
1173   if (wordShift == 0) {
1174     // Move the words containing significant bits
1175     for (unsigned i = 0; i <= breakWord; ++i)
1176       val[i] = pVal[i+offset]; // move whole word
1177
1178     // Adjust the top significant word for sign bit fill, if negative
1179     if (isNegative())
1180       if (bitsInWord < APINT_BITS_PER_WORD)
1181         val[breakWord] |= ~0ULL << bitsInWord; // set high bits
1182   } else {
1183     // Shift the low order words
1184     for (unsigned i = 0; i < breakWord; ++i) {
1185       // This combines the shifted corresponding word with the low bits from
1186       // the next word (shifted into this word's high bits).
1187       val[i] = (pVal[i+offset] >> wordShift) |
1188                (pVal[i+offset+1] << (APINT_BITS_PER_WORD - wordShift));
1189     }
1190
1191     // Shift the break word. In this case there are no bits from the next word
1192     // to include in this word.
1193     val[breakWord] = pVal[breakWord+offset] >> wordShift;
1194
1195     // Deal with sign extenstion in the break word, and possibly the word before
1196     // it.
1197     if (isNegative()) {
1198       if (wordShift > bitsInWord) {
1199         if (breakWord > 0)
1200           val[breakWord-1] |=
1201             ~0ULL << (APINT_BITS_PER_WORD - (wordShift - bitsInWord));
1202         val[breakWord] |= ~0ULL;
1203       } else
1204         val[breakWord] |= (~0ULL << (bitsInWord - wordShift));
1205     }
1206   }
1207
1208   // Remaining words are 0 or -1, just assign them.
1209   uint64_t fillValue = (isNegative() ? -1ULL : 0);
1210   for (unsigned i = breakWord+1; i < getNumWords(); ++i)
1211     val[i] = fillValue;
1212   return APInt(val, BitWidth).clearUnusedBits();
1213 }
1214
1215 /// Logical right-shift this APInt by shiftAmt.
1216 /// @brief Logical right-shift function.
1217 APInt APInt::lshr(const APInt &shiftAmt) const {
1218   return lshr((unsigned)shiftAmt.getLimitedValue(BitWidth));
1219 }
1220
1221 /// Logical right-shift this APInt by shiftAmt.
1222 /// @brief Logical right-shift function.
1223 APInt APInt::lshr(unsigned shiftAmt) const {
1224   if (isSingleWord()) {
1225     if (shiftAmt == BitWidth)
1226       return APInt(BitWidth, 0);
1227     else
1228       return APInt(BitWidth, this->VAL >> shiftAmt);
1229   }
1230
1231   // If all the bits were shifted out, the result is 0. This avoids issues
1232   // with shifting by the size of the integer type, which produces undefined
1233   // results. We define these "undefined results" to always be 0.
1234   if (shiftAmt == BitWidth)
1235     return APInt(BitWidth, 0);
1236
1237   // If none of the bits are shifted out, the result is *this. This avoids
1238   // issues with shifting by the size of the integer type, which produces
1239   // undefined results in the code below. This is also an optimization.
1240   if (shiftAmt == 0)
1241     return *this;
1242
1243   // Create some space for the result.
1244   uint64_t * val = new uint64_t[getNumWords()];
1245
1246   // If we are shifting less than a word, compute the shift with a simple carry
1247   if (shiftAmt < APINT_BITS_PER_WORD) {
1248     lshrNear(val, pVal, getNumWords(), shiftAmt);
1249     return APInt(val, BitWidth).clearUnusedBits();
1250   }
1251
1252   // Compute some values needed by the remaining shift algorithms
1253   unsigned wordShift = shiftAmt % APINT_BITS_PER_WORD;
1254   unsigned offset = shiftAmt / APINT_BITS_PER_WORD;
1255
1256   // If we are shifting whole words, just move whole words
1257   if (wordShift == 0) {
1258     for (unsigned i = 0; i < getNumWords() - offset; ++i)
1259       val[i] = pVal[i+offset];
1260     for (unsigned i = getNumWords()-offset; i < getNumWords(); i++)
1261       val[i] = 0;
1262     return APInt(val,BitWidth).clearUnusedBits();
1263   }
1264
1265   // Shift the low order words
1266   unsigned breakWord = getNumWords() - offset -1;
1267   for (unsigned i = 0; i < breakWord; ++i)
1268     val[i] = (pVal[i+offset] >> wordShift) |
1269              (pVal[i+offset+1] << (APINT_BITS_PER_WORD - wordShift));
1270   // Shift the break word.
1271   val[breakWord] = pVal[breakWord+offset] >> wordShift;
1272
1273   // Remaining words are 0
1274   for (unsigned i = breakWord+1; i < getNumWords(); ++i)
1275     val[i] = 0;
1276   return APInt(val, BitWidth).clearUnusedBits();
1277 }
1278
1279 /// Left-shift this APInt by shiftAmt.
1280 /// @brief Left-shift function.
1281 APInt APInt::shl(const APInt &shiftAmt) const {
1282   // It's undefined behavior in C to shift by BitWidth or greater.
1283   return shl((unsigned)shiftAmt.getLimitedValue(BitWidth));
1284 }
1285
1286 APInt APInt::shlSlowCase(unsigned shiftAmt) const {
1287   // If all the bits were shifted out, the result is 0. This avoids issues
1288   // with shifting by the size of the integer type, which produces undefined
1289   // results. We define these "undefined results" to always be 0.
1290   if (shiftAmt == BitWidth)
1291     return APInt(BitWidth, 0);
1292
1293   // If none of the bits are shifted out, the result is *this. This avoids a
1294   // lshr by the words size in the loop below which can produce incorrect
1295   // results. It also avoids the expensive computation below for a common case.
1296   if (shiftAmt == 0)
1297     return *this;
1298
1299   // Create some space for the result.
1300   uint64_t * val = new uint64_t[getNumWords()];
1301
1302   // If we are shifting less than a word, do it the easy way
1303   if (shiftAmt < APINT_BITS_PER_WORD) {
1304     uint64_t carry = 0;
1305     for (unsigned i = 0; i < getNumWords(); i++) {
1306       val[i] = pVal[i] << shiftAmt | carry;
1307       carry = pVal[i] >> (APINT_BITS_PER_WORD - shiftAmt);
1308     }
1309     return APInt(val, BitWidth).clearUnusedBits();
1310   }
1311
1312   // Compute some values needed by the remaining shift algorithms
1313   unsigned wordShift = shiftAmt % APINT_BITS_PER_WORD;
1314   unsigned offset = shiftAmt / APINT_BITS_PER_WORD;
1315
1316   // If we are shifting whole words, just move whole words
1317   if (wordShift == 0) {
1318     for (unsigned i = 0; i < offset; i++)
1319       val[i] = 0;
1320     for (unsigned i = offset; i < getNumWords(); i++)
1321       val[i] = pVal[i-offset];
1322     return APInt(val,BitWidth).clearUnusedBits();
1323   }
1324
1325   // Copy whole words from this to Result.
1326   unsigned i = getNumWords() - 1;
1327   for (; i > offset; --i)
1328     val[i] = pVal[i-offset] << wordShift |
1329              pVal[i-offset-1] >> (APINT_BITS_PER_WORD - wordShift);
1330   val[offset] = pVal[0] << wordShift;
1331   for (i = 0; i < offset; ++i)
1332     val[i] = 0;
1333   return APInt(val, BitWidth).clearUnusedBits();
1334 }
1335
1336 APInt APInt::rotl(const APInt &rotateAmt) const {
1337   return rotl((unsigned)rotateAmt.getLimitedValue(BitWidth));
1338 }
1339
1340 APInt APInt::rotl(unsigned rotateAmt) const {
1341   rotateAmt %= BitWidth;
1342   if (rotateAmt == 0)
1343     return *this;
1344   return shl(rotateAmt) | lshr(BitWidth - rotateAmt);
1345 }
1346
1347 APInt APInt::rotr(const APInt &rotateAmt) const {
1348   return rotr((unsigned)rotateAmt.getLimitedValue(BitWidth));
1349 }
1350
1351 APInt APInt::rotr(unsigned rotateAmt) const {
1352   rotateAmt %= BitWidth;
1353   if (rotateAmt == 0)
1354     return *this;
1355   return lshr(rotateAmt) | shl(BitWidth - rotateAmt);
1356 }
1357
1358 // Square Root - this method computes and returns the square root of "this".
1359 // Three mechanisms are used for computation. For small values (<= 5 bits),
1360 // a table lookup is done. This gets some performance for common cases. For
1361 // values using less than 52 bits, the value is converted to double and then
1362 // the libc sqrt function is called. The result is rounded and then converted
1363 // back to a uint64_t which is then used to construct the result. Finally,
1364 // the Babylonian method for computing square roots is used.
1365 APInt APInt::sqrt() const {
1366
1367   // Determine the magnitude of the value.
1368   unsigned magnitude = getActiveBits();
1369
1370   // Use a fast table for some small values. This also gets rid of some
1371   // rounding errors in libc sqrt for small values.
1372   if (magnitude <= 5) {
1373     static const uint8_t results[32] = {
1374       /*     0 */ 0,
1375       /*  1- 2 */ 1, 1,
1376       /*  3- 6 */ 2, 2, 2, 2,
1377       /*  7-12 */ 3, 3, 3, 3, 3, 3,
1378       /* 13-20 */ 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4,
1379       /* 21-30 */ 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5,
1380       /*    31 */ 6
1381     };
1382     return APInt(BitWidth, results[ (isSingleWord() ? VAL : pVal[0]) ]);
1383   }
1384
1385   // If the magnitude of the value fits in less than 52 bits (the precision of
1386   // an IEEE double precision floating point value), then we can use the
1387   // libc sqrt function which will probably use a hardware sqrt computation.
1388   // This should be faster than the algorithm below.
1389   if (magnitude < 52) {
1390 #if HAVE_ROUND
1391     return APInt(BitWidth,
1392                  uint64_t(::round(::sqrt(double(isSingleWord()?VAL:pVal[0])))));
1393 #else
1394     return APInt(BitWidth,
1395                  uint64_t(::sqrt(double(isSingleWord()?VAL:pVal[0])) + 0.5));
1396 #endif
1397   }
1398
1399   // Okay, all the short cuts are exhausted. We must compute it. The following
1400   // is a classical Babylonian method for computing the square root. This code
1401   // was adapted to APINt from a wikipedia article on such computations.
1402   // See http://www.wikipedia.org/ and go to the page named
1403   // Calculate_an_integer_square_root.
1404   unsigned nbits = BitWidth, i = 4;
1405   APInt testy(BitWidth, 16);
1406   APInt x_old(BitWidth, 1);
1407   APInt x_new(BitWidth, 0);
1408   APInt two(BitWidth, 2);
1409
1410   // Select a good starting value using binary logarithms.
1411   for (;; i += 2, testy = testy.shl(2))
1412     if (i >= nbits || this->ule(testy)) {
1413       x_old = x_old.shl(i / 2);
1414       break;
1415     }
1416
1417   // Use the Babylonian method to arrive at the integer square root:
1418   for (;;) {
1419     x_new = (this->udiv(x_old) + x_old).udiv(two);
1420     if (x_old.ule(x_new))
1421       break;
1422     x_old = x_new;
1423   }
1424
1425   // Make sure we return the closest approximation
1426   // NOTE: The rounding calculation below is correct. It will produce an
1427   // off-by-one discrepancy with results from pari/gp. That discrepancy has been
1428   // determined to be a rounding issue with pari/gp as it begins to use a
1429   // floating point representation after 192 bits. There are no discrepancies
1430   // between this algorithm and pari/gp for bit widths < 192 bits.
1431   APInt square(x_old * x_old);
1432   APInt nextSquare((x_old + 1) * (x_old +1));
1433   if (this->ult(square))
1434     return x_old;
1435   assert(this->ule(nextSquare) && "Error in APInt::sqrt computation");
1436   APInt midpoint((nextSquare - square).udiv(two));
1437   APInt offset(*this - square);
1438   if (offset.ult(midpoint))
1439     return x_old;
1440   return x_old + 1;
1441 }
1442
1443 /// Computes the multiplicative inverse of this APInt for a given modulo. The
1444 /// iterative extended Euclidean algorithm is used to solve for this value,
1445 /// however we simplify it to speed up calculating only the inverse, and take
1446 /// advantage of div+rem calculations. We also use some tricks to avoid copying
1447 /// (potentially large) APInts around.
1448 APInt APInt::multiplicativeInverse(const APInt& modulo) const {
1449   assert(ult(modulo) && "This APInt must be smaller than the modulo");
1450
1451   // Using the properties listed at the following web page (accessed 06/21/08):
1452   //   http://www.numbertheory.org/php/euclid.html
1453   // (especially the properties numbered 3, 4 and 9) it can be proved that
1454   // BitWidth bits suffice for all the computations in the algorithm implemented
1455   // below. More precisely, this number of bits suffice if the multiplicative
1456   // inverse exists, but may not suffice for the general extended Euclidean
1457   // algorithm.
1458
1459   APInt r[2] = { modulo, *this };
1460   APInt t[2] = { APInt(BitWidth, 0), APInt(BitWidth, 1) };
1461   APInt q(BitWidth, 0);
1462
1463   unsigned i;
1464   for (i = 0; r[i^1] != 0; i ^= 1) {
1465     // An overview of the math without the confusing bit-flipping:
1466     // q = r[i-2] / r[i-1]
1467     // r[i] = r[i-2] % r[i-1]
1468     // t[i] = t[i-2] - t[i-1] * q
1469     udivrem(r[i], r[i^1], q, r[i]);
1470     t[i] -= t[i^1] * q;
1471   }
1472
1473   // If this APInt and the modulo are not coprime, there is no multiplicative
1474   // inverse, so return 0. We check this by looking at the next-to-last
1475   // remainder, which is the gcd(*this,modulo) as calculated by the Euclidean
1476   // algorithm.
1477   if (r[i] != 1)
1478     return APInt(BitWidth, 0);
1479
1480   // The next-to-last t is the multiplicative inverse.  However, we are
1481   // interested in a positive inverse. Calcuate a positive one from a negative
1482   // one if necessary. A simple addition of the modulo suffices because
1483   // abs(t[i]) is known to be less than *this/2 (see the link above).
1484   return t[i].isNegative() ? t[i] + modulo : t[i];
1485 }
1486
1487 /// Calculate the magic numbers required to implement a signed integer division
1488 /// by a constant as a sequence of multiplies, adds and shifts.  Requires that
1489 /// the divisor not be 0, 1, or -1.  Taken from "Hacker's Delight", Henry S.
1490 /// Warren, Jr., chapter 10.
1491 APInt::ms APInt::magic() const {
1492   const APInt& d = *this;
1493   unsigned p;
1494   APInt ad, anc, delta, q1, r1, q2, r2, t;
1495   APInt signedMin = APInt::getSignedMinValue(d.getBitWidth());
1496   struct ms mag;
1497
1498   ad = d.abs();
1499   t = signedMin + (d.lshr(d.getBitWidth() - 1));
1500   anc = t - 1 - t.urem(ad);   // absolute value of nc
1501   p = d.getBitWidth() - 1;    // initialize p
1502   q1 = signedMin.udiv(anc);   // initialize q1 = 2p/abs(nc)
1503   r1 = signedMin - q1*anc;    // initialize r1 = rem(2p,abs(nc))
1504   q2 = signedMin.udiv(ad);    // initialize q2 = 2p/abs(d)
1505   r2 = signedMin - q2*ad;     // initialize r2 = rem(2p,abs(d))
1506   do {
1507     p = p + 1;
1508     q1 = q1<<1;          // update q1 = 2p/abs(nc)
1509     r1 = r1<<1;          // update r1 = rem(2p/abs(nc))
1510     if (r1.uge(anc)) {  // must be unsigned comparison
1511       q1 = q1 + 1;
1512       r1 = r1 - anc;
1513     }
1514     q2 = q2<<1;          // update q2 = 2p/abs(d)
1515     r2 = r2<<1;          // update r2 = rem(2p/abs(d))
1516     if (r2.uge(ad)) {   // must be unsigned comparison
1517       q2 = q2 + 1;
1518       r2 = r2 - ad;
1519     }
1520     delta = ad - r2;
1521   } while (q1.ult(delta) || (q1 == delta && r1 == 0));
1522
1523   mag.m = q2 + 1;
1524   if (d.isNegative()) mag.m = -mag.m;   // resulting magic number
1525   mag.s = p - d.getBitWidth();          // resulting shift
1526   return mag;
1527 }
1528
1529 /// Calculate the magic numbers required to implement an unsigned integer
1530 /// division by a constant as a sequence of multiplies, adds and shifts.
1531 /// Requires that the divisor not be 0.  Taken from "Hacker's Delight", Henry
1532 /// S. Warren, Jr., chapter 10.
1533 /// LeadingZeros can be used to simplify the calculation if the upper bits
1534 /// of the divided value are known zero.
1535 APInt::mu APInt::magicu(unsigned LeadingZeros) const {
1536   const APInt& d = *this;
1537   unsigned p;
1538   APInt nc, delta, q1, r1, q2, r2;
1539   struct mu magu;
1540   magu.a = 0;               // initialize "add" indicator
1541   APInt allOnes = APInt::getAllOnesValue(d.getBitWidth()).lshr(LeadingZeros);
1542   APInt signedMin = APInt::getSignedMinValue(d.getBitWidth());
1543   APInt signedMax = APInt::getSignedMaxValue(d.getBitWidth());
1544
1545   nc = allOnes - (-d).urem(d);
1546   p = d.getBitWidth() - 1;  // initialize p
1547   q1 = signedMin.udiv(nc);  // initialize q1 = 2p/nc
1548   r1 = signedMin - q1*nc;   // initialize r1 = rem(2p,nc)
1549   q2 = signedMax.udiv(d);   // initialize q2 = (2p-1)/d
1550   r2 = signedMax - q2*d;    // initialize r2 = rem((2p-1),d)
1551   do {
1552     p = p + 1;
1553     if (r1.uge(nc - r1)) {
1554       q1 = q1 + q1 + 1;  // update q1
1555       r1 = r1 + r1 - nc; // update r1
1556     }
1557     else {
1558       q1 = q1+q1; // update q1
1559       r1 = r1+r1; // update r1
1560     }
1561     if ((r2 + 1).uge(d - r2)) {
1562       if (q2.uge(signedMax)) magu.a = 1;
1563       q2 = q2+q2 + 1;     // update q2
1564       r2 = r2+r2 + 1 - d; // update r2
1565     }
1566     else {
1567       if (q2.uge(signedMin)) magu.a = 1;
1568       q2 = q2+q2;     // update q2
1569       r2 = r2+r2 + 1; // update r2
1570     }
1571     delta = d - 1 - r2;
1572   } while (p < d.getBitWidth()*2 &&
1573            (q1.ult(delta) || (q1 == delta && r1 == 0)));
1574   magu.m = q2 + 1; // resulting magic number
1575   magu.s = p - d.getBitWidth();  // resulting shift
1576   return magu;
1577 }
1578
1579 /// Implementation of Knuth's Algorithm D (Division of nonnegative integers)
1580 /// from "Art of Computer Programming, Volume 2", section 4.3.1, p. 272. The
1581 /// variables here have the same names as in the algorithm. Comments explain
1582 /// the algorithm and any deviation from it.
1583 static void KnuthDiv(unsigned *u, unsigned *v, unsigned *q, unsigned* r,
1584                      unsigned m, unsigned n) {
1585   assert(u && "Must provide dividend");
1586   assert(v && "Must provide divisor");
1587   assert(q && "Must provide quotient");
1588   assert(u != v && u != q && v != q && "Must us different memory");
1589   assert(n>1 && "n must be > 1");
1590
1591   // Knuth uses the value b as the base of the number system. In our case b
1592   // is 2^31 so we just set it to -1u.
1593   uint64_t b = uint64_t(1) << 32;
1594
1595 #if 0
1596   DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: m=" << m << " n=" << n << '\n');
1597   DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: original:");
1598   DEBUG(for (int i = m+n; i >=0; i--) dbgs() << " " << u[i]);
1599   DEBUG(dbgs() << " by");
1600   DEBUG(for (int i = n; i >0; i--) dbgs() << " " << v[i-1]);
1601   DEBUG(dbgs() << '\n');
1602 #endif
1603   // D1. [Normalize.] Set d = b / (v[n-1] + 1) and multiply all the digits of
1604   // u and v by d. Note that we have taken Knuth's advice here to use a power
1605   // of 2 value for d such that d * v[n-1] >= b/2 (b is the base). A power of
1606   // 2 allows us to shift instead of multiply and it is easy to determine the
1607   // shift amount from the leading zeros.  We are basically normalizing the u
1608   // and v so that its high bits are shifted to the top of v's range without
1609   // overflow. Note that this can require an extra word in u so that u must
1610   // be of length m+n+1.
1611   unsigned shift = CountLeadingZeros_32(v[n-1]);
1612   unsigned v_carry = 0;
1613   unsigned u_carry = 0;
1614   if (shift) {
1615     for (unsigned i = 0; i < m+n; ++i) {
1616       unsigned u_tmp = u[i] >> (32 - shift);
1617       u[i] = (u[i] << shift) | u_carry;
1618       u_carry = u_tmp;
1619     }
1620     for (unsigned i = 0; i < n; ++i) {
1621       unsigned v_tmp = v[i] >> (32 - shift);
1622       v[i] = (v[i] << shift) | v_carry;
1623       v_carry = v_tmp;
1624     }
1625   }
1626   u[m+n] = u_carry;
1627 #if 0
1628   DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv:   normal:");
1629   DEBUG(for (int i = m+n; i >=0; i--) dbgs() << " " << u[i]);
1630   DEBUG(dbgs() << " by");
1631   DEBUG(for (int i = n; i >0; i--) dbgs() << " " << v[i-1]);
1632   DEBUG(dbgs() << '\n');
1633 #endif
1634
1635   // D2. [Initialize j.]  Set j to m. This is the loop counter over the places.
1636   int j = m;
1637   do {
1638     DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: quotient digit #" << j << '\n');
1639     // D3. [Calculate q'.].
1640     //     Set qp = (u[j+n]*b + u[j+n-1]) / v[n-1]. (qp=qprime=q')
1641     //     Set rp = (u[j+n]*b + u[j+n-1]) % v[n-1]. (rp=rprime=r')
1642     // Now test if qp == b or qp*v[n-2] > b*rp + u[j+n-2]; if so, decrease
1643     // qp by 1, inrease rp by v[n-1], and repeat this test if rp < b. The test
1644     // on v[n-2] determines at high speed most of the cases in which the trial
1645     // value qp is one too large, and it eliminates all cases where qp is two
1646     // too large.
1647     uint64_t dividend = ((uint64_t(u[j+n]) << 32) + u[j+n-1]);
1648     DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: dividend == " << dividend << '\n');
1649     uint64_t qp = dividend / v[n-1];
1650     uint64_t rp = dividend % v[n-1];
1651     if (qp == b || qp*v[n-2] > b*rp + u[j+n-2]) {
1652       qp--;
1653       rp += v[n-1];
1654       if (rp < b && (qp == b || qp*v[n-2] > b*rp + u[j+n-2]))
1655         qp--;
1656     }
1657     DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: qp == " << qp << ", rp == " << rp << '\n');
1658
1659     // D4. [Multiply and subtract.] Replace (u[j+n]u[j+n-1]...u[j]) with
1660     // (u[j+n]u[j+n-1]..u[j]) - qp * (v[n-1]...v[1]v[0]). This computation
1661     // consists of a simple multiplication by a one-place number, combined with
1662     // a subtraction.
1663     bool isNeg = false;
1664     for (unsigned i = 0; i < n; ++i) {
1665       uint64_t u_tmp = uint64_t(u[j+i]) | (uint64_t(u[j+i+1]) << 32);
1666       uint64_t subtrahend = uint64_t(qp) * uint64_t(v[i]);
1667       bool borrow = subtrahend > u_tmp;
1668       DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: u_tmp == " << u_tmp
1669                    << ", subtrahend == " << subtrahend
1670                    << ", borrow = " << borrow << '\n');
1671
1672       uint64_t result = u_tmp - subtrahend;
1673       unsigned k = j + i;
1674       u[k++] = (unsigned)(result & (b-1)); // subtract low word
1675       u[k++] = (unsigned)(result >> 32);   // subtract high word
1676       while (borrow && k <= m+n) { // deal with borrow to the left
1677         borrow = u[k] == 0;
1678         u[k]--;
1679         k++;
1680       }
1681       isNeg |= borrow;
1682       DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: u[j+i] == " << u[j+i] << ",  u[j+i+1] == " <<
1683                     u[j+i+1] << '\n');
1684     }
1685     DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: after subtraction:");
1686     DEBUG(for (int i = m+n; i >=0; i--) dbgs() << " " << u[i]);
1687     DEBUG(dbgs() << '\n');
1688     // The digits (u[j+n]...u[j]) should be kept positive; if the result of
1689     // this step is actually negative, (u[j+n]...u[j]) should be left as the
1690     // true value plus b**(n+1), namely as the b's complement of
1691     // the true value, and a "borrow" to the left should be remembered.
1692     //
1693     if (isNeg) {
1694       bool carry = true;  // true because b's complement is "complement + 1"
1695       for (unsigned i = 0; i <= m+n; ++i) {
1696         u[i] = ~u[i] + carry; // b's complement
1697         carry = carry && u[i] == 0;
1698       }
1699     }
1700     DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: after complement:");
1701     DEBUG(for (int i = m+n; i >=0; i--) dbgs() << " " << u[i]);
1702     DEBUG(dbgs() << '\n');
1703
1704     // D5. [Test remainder.] Set q[j] = qp. If the result of step D4 was
1705     // negative, go to step D6; otherwise go on to step D7.
1706     q[j] = (unsigned)qp;
1707     if (isNeg) {
1708       // D6. [Add back]. The probability that this step is necessary is very
1709       // small, on the order of only 2/b. Make sure that test data accounts for
1710       // this possibility. Decrease q[j] by 1
1711       q[j]--;
1712       // and add (0v[n-1]...v[1]v[0]) to (u[j+n]u[j+n-1]...u[j+1]u[j]).
1713       // A carry will occur to the left of u[j+n], and it should be ignored
1714       // since it cancels with the borrow that occurred in D4.
1715       bool carry = false;
1716       for (unsigned i = 0; i < n; i++) {
1717         unsigned limit = std::min(u[j+i],v[i]);
1718         u[j+i] += v[i] + carry;
1719         carry = u[j+i] < limit || (carry && u[j+i] == limit);
1720       }
1721       u[j+n] += carry;
1722     }
1723     DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: after correction:");
1724     DEBUG(for (int i = m+n; i >=0; i--) dbgs() <<" " << u[i]);
1725     DEBUG(dbgs() << "\nKnuthDiv: digit result = " << q[j] << '\n');
1726
1727   // D7. [Loop on j.]  Decrease j by one. Now if j >= 0, go back to D3.
1728   } while (--j >= 0);
1729
1730   DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: quotient:");
1731   DEBUG(for (int i = m; i >=0; i--) dbgs() <<" " << q[i]);
1732   DEBUG(dbgs() << '\n');
1733
1734   // D8. [Unnormalize]. Now q[...] is the desired quotient, and the desired
1735   // remainder may be obtained by dividing u[...] by d. If r is non-null we
1736   // compute the remainder (urem uses this).
1737   if (r) {
1738     // The value d is expressed by the "shift" value above since we avoided
1739     // multiplication by d by using a shift left. So, all we have to do is
1740     // shift right here. In order to mak
1741     if (shift) {
1742       unsigned carry = 0;
1743       DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: remainder:");
1744       for (int i = n-1; i >= 0; i--) {
1745         r[i] = (u[i] >> shift) | carry;
1746         carry = u[i] << (32 - shift);
1747         DEBUG(dbgs() << " " << r[i]);
1748       }
1749     } else {
1750       for (int i = n-1; i >= 0; i--) {
1751         r[i] = u[i];
1752         DEBUG(dbgs() << " " << r[i]);
1753       }
1754     }
1755     DEBUG(dbgs() << '\n');
1756   }
1757 #if 0
1758   DEBUG(dbgs() << '\n');
1759 #endif
1760 }
1761
1762 void APInt::divide(const APInt LHS, unsigned lhsWords,
1763                    const APInt &RHS, unsigned rhsWords,
1764                    APInt *Quotient, APInt *Remainder)
1765 {
1766   assert(lhsWords >= rhsWords && "Fractional result");
1767
1768   // First, compose the values into an array of 32-bit words instead of
1769   // 64-bit words. This is a necessity of both the "short division" algorithm
1770   // and the Knuth "classical algorithm" which requires there to be native
1771   // operations for +, -, and * on an m bit value with an m*2 bit result. We
1772   // can't use 64-bit operands here because we don't have native results of
1773   // 128-bits. Furthermore, casting the 64-bit values to 32-bit values won't
1774   // work on large-endian machines.
1775   uint64_t mask = ~0ull >> (sizeof(unsigned)*CHAR_BIT);
1776   unsigned n = rhsWords * 2;
1777   unsigned m = (lhsWords * 2) - n;
1778
1779   // Allocate space for the temporary values we need either on the stack, if
1780   // it will fit, or on the heap if it won't.
1781   unsigned SPACE[128];
1782   unsigned *U = 0;
1783   unsigned *V = 0;
1784   unsigned *Q = 0;
1785   unsigned *R = 0;
1786   if ((Remainder?4:3)*n+2*m+1 <= 128) {
1787     U = &SPACE[0];
1788     V = &SPACE[m+n+1];
1789     Q = &SPACE[(m+n+1) + n];
1790     if (Remainder)
1791       R = &SPACE[(m+n+1) + n + (m+n)];
1792   } else {
1793     U = new unsigned[m + n + 1];
1794     V = new unsigned[n];
1795     Q = new unsigned[m+n];
1796     if (Remainder)
1797       R = new unsigned[n];
1798   }
1799
1800   // Initialize the dividend
1801   memset(U, 0, (m+n+1)*sizeof(unsigned));
1802   for (unsigned i = 0; i < lhsWords; ++i) {
1803     uint64_t tmp = (LHS.getNumWords() == 1 ? LHS.VAL : LHS.pVal[i]);
1804     U[i * 2] = (unsigned)(tmp & mask);
1805     U[i * 2 + 1] = (unsigned)(tmp >> (sizeof(unsigned)*CHAR_BIT));
1806   }
1807   U[m+n] = 0; // this extra word is for "spill" in the Knuth algorithm.
1808
1809   // Initialize the divisor
1810   memset(V, 0, (n)*sizeof(unsigned));
1811   for (unsigned i = 0; i < rhsWords; ++i) {
1812     uint64_t tmp = (RHS.getNumWords() == 1 ? RHS.VAL : RHS.pVal[i]);
1813     V[i * 2] = (unsigned)(tmp & mask);
1814     V[i * 2 + 1] = (unsigned)(tmp >> (sizeof(unsigned)*CHAR_BIT));
1815   }
1816
1817   // initialize the quotient and remainder
1818   memset(Q, 0, (m+n) * sizeof(unsigned));
1819   if (Remainder)
1820     memset(R, 0, n * sizeof(unsigned));
1821
1822   // Now, adjust m and n for the Knuth division. n is the number of words in
1823   // the divisor. m is the number of words by which the dividend exceeds the
1824   // divisor (i.e. m+n is the length of the dividend). These sizes must not
1825   // contain any zero words or the Knuth algorithm fails.
1826   for (unsigned i = n; i > 0 && V[i-1] == 0; i--) {
1827     n--;
1828     m++;
1829   }
1830   for (unsigned i = m+n; i > 0 && U[i-1] == 0; i--)
1831     m--;
1832
1833   // If we're left with only a single word for the divisor, Knuth doesn't work
1834   // so we implement the short division algorithm here. This is much simpler
1835   // and faster because we are certain that we can divide a 64-bit quantity
1836   // by a 32-bit quantity at hardware speed and short division is simply a
1837   // series of such operations. This is just like doing short division but we
1838   // are using base 2^32 instead of base 10.
1839   assert(n != 0 && "Divide by zero?");
1840   if (n == 1) {
1841     unsigned divisor = V[0];
1842     unsigned remainder = 0;
1843     for (int i = m+n-1; i >= 0; i--) {
1844       uint64_t partial_dividend = uint64_t(remainder) << 32 | U[i];
1845       if (partial_dividend == 0) {
1846         Q[i] = 0;
1847         remainder = 0;
1848       } else if (partial_dividend < divisor) {
1849         Q[i] = 0;
1850         remainder = (unsigned)partial_dividend;
1851       } else if (partial_dividend == divisor) {
1852         Q[i] = 1;
1853         remainder = 0;
1854       } else {
1855         Q[i] = (unsigned)(partial_dividend / divisor);
1856         remainder = (unsigned)(partial_dividend - (Q[i] * divisor));
1857       }
1858     }
1859     if (R)
1860       R[0] = remainder;
1861   } else {
1862     // Now we're ready to invoke the Knuth classical divide algorithm. In this
1863     // case n > 1.
1864     KnuthDiv(U, V, Q, R, m, n);
1865   }
1866
1867   // If the caller wants the quotient
1868   if (Quotient) {
1869     // Set up the Quotient value's memory.
1870     if (Quotient->BitWidth != LHS.BitWidth) {
1871       if (Quotient->isSingleWord())
1872         Quotient->VAL = 0;
1873       else
1874         delete [] Quotient->pVal;
1875       Quotient->BitWidth = LHS.BitWidth;
1876       if (!Quotient->isSingleWord())
1877         Quotient->pVal = getClearedMemory(Quotient->getNumWords());
1878     } else
1879       Quotient->clearAllBits();
1880
1881     // The quotient is in Q. Reconstitute the quotient into Quotient's low
1882     // order words.
1883     if (lhsWords == 1) {
1884       uint64_t tmp =
1885         uint64_t(Q[0]) | (uint64_t(Q[1]) << (APINT_BITS_PER_WORD / 2));
1886       if (Quotient->isSingleWord())
1887         Quotient->VAL = tmp;
1888       else
1889         Quotient->pVal[0] = tmp;
1890     } else {
1891       assert(!Quotient->isSingleWord() && "Quotient APInt not large enough");
1892       for (unsigned i = 0; i < lhsWords; ++i)
1893         Quotient->pVal[i] =
1894           uint64_t(Q[i*2]) | (uint64_t(Q[i*2+1]) << (APINT_BITS_PER_WORD / 2));
1895     }
1896   }
1897
1898   // If the caller wants the remainder
1899   if (Remainder) {
1900     // Set up the Remainder value's memory.
1901     if (Remainder->BitWidth != RHS.BitWidth) {
1902       if (Remainder->isSingleWord())
1903         Remainder->VAL = 0;
1904       else
1905         delete [] Remainder->pVal;
1906       Remainder->BitWidth = RHS.BitWidth;
1907       if (!Remainder->isSingleWord())
1908         Remainder->pVal = getClearedMemory(Remainder->getNumWords());
1909     } else
1910       Remainder->clearAllBits();
1911
1912     // The remainder is in R. Reconstitute the remainder into Remainder's low
1913     // order words.
1914     if (rhsWords == 1) {
1915       uint64_t tmp =
1916         uint64_t(R[0]) | (uint64_t(R[1]) << (APINT_BITS_PER_WORD / 2));
1917       if (Remainder->isSingleWord())
1918         Remainder->VAL = tmp;
1919       else
1920         Remainder->pVal[0] = tmp;
1921     } else {
1922       assert(!Remainder->isSingleWord() && "Remainder APInt not large enough");
1923       for (unsigned i = 0; i < rhsWords; ++i)
1924         Remainder->pVal[i] =
1925           uint64_t(R[i*2]) | (uint64_t(R[i*2+1]) << (APINT_BITS_PER_WORD / 2));
1926     }
1927   }
1928
1929   // Clean up the memory we allocated.
1930   if (U != &SPACE[0]) {
1931     delete [] U;
1932     delete [] V;
1933     delete [] Q;
1934     delete [] R;
1935   }
1936 }
1937
1938 APInt APInt::udiv(const APInt& RHS) const {
1939   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
1940
1941   // First, deal with the easy case
1942   if (isSingleWord()) {
1943     assert(RHS.VAL != 0 && "Divide by zero?");
1944     return APInt(BitWidth, VAL / RHS.VAL);
1945   }
1946
1947   // Get some facts about the LHS and RHS number of bits and words
1948   unsigned rhsBits = RHS.getActiveBits();
1949   unsigned rhsWords = !rhsBits ? 0 : (APInt::whichWord(rhsBits - 1) + 1);
1950   assert(rhsWords && "Divided by zero???");
1951   unsigned lhsBits = this->getActiveBits();
1952   unsigned lhsWords = !lhsBits ? 0 : (APInt::whichWord(lhsBits - 1) + 1);
1953
1954   // Deal with some degenerate cases
1955   if (!lhsWords)
1956     // 0 / X ===> 0
1957     return APInt(BitWidth, 0);
1958   else if (lhsWords < rhsWords || this->ult(RHS)) {
1959     // X / Y ===> 0, iff X < Y
1960     return APInt(BitWidth, 0);
1961   } else if (*this == RHS) {
1962     // X / X ===> 1
1963     return APInt(BitWidth, 1);
1964   } else if (lhsWords == 1 && rhsWords == 1) {
1965     // All high words are zero, just use native divide
1966     return APInt(BitWidth, this->pVal[0] / RHS.pVal[0]);
1967   }
1968
1969   // We have to compute it the hard way. Invoke the Knuth divide algorithm.
1970   APInt Quotient(1,0); // to hold result.
1971   divide(*this, lhsWords, RHS, rhsWords, &Quotient, 0);
1972   return Quotient;
1973 }
1974
1975 APInt APInt::urem(const APInt& RHS) const {
1976   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
1977   if (isSingleWord()) {
1978     assert(RHS.VAL != 0 && "Remainder by zero?");
1979     return APInt(BitWidth, VAL % RHS.VAL);
1980   }
1981
1982   // Get some facts about the LHS
1983   unsigned lhsBits = getActiveBits();
1984   unsigned lhsWords = !lhsBits ? 0 : (whichWord(lhsBits - 1) + 1);
1985
1986   // Get some facts about the RHS
1987   unsigned rhsBits = RHS.getActiveBits();
1988   unsigned rhsWords = !rhsBits ? 0 : (APInt::whichWord(rhsBits - 1) + 1);
1989   assert(rhsWords && "Performing remainder operation by zero ???");
1990
1991   // Check the degenerate cases
1992   if (lhsWords == 0) {
1993     // 0 % Y ===> 0
1994     return APInt(BitWidth, 0);
1995   } else if (lhsWords < rhsWords || this->ult(RHS)) {
1996     // X % Y ===> X, iff X < Y
1997     return *this;
1998   } else if (*this == RHS) {
1999     // X % X == 0;
2000     return APInt(BitWidth, 0);
2001   } else if (lhsWords == 1) {
2002     // All high words are zero, just use native remainder
2003     return APInt(BitWidth, pVal[0] % RHS.pVal[0]);
2004   }
2005
2006   // We have to compute it the hard way. Invoke the Knuth divide algorithm.
2007   APInt Remainder(1,0);
2008   divide(*this, lhsWords, RHS, rhsWords, 0, &Remainder);
2009   return Remainder;
2010 }
2011
2012 void APInt::udivrem(const APInt &LHS, const APInt &RHS,
2013                     APInt &Quotient, APInt &Remainder) {
2014   // Get some size facts about the dividend and divisor
2015   unsigned lhsBits  = LHS.getActiveBits();
2016   unsigned lhsWords = !lhsBits ? 0 : (APInt::whichWord(lhsBits - 1) + 1);
2017   unsigned rhsBits  = RHS.getActiveBits();
2018   unsigned rhsWords = !rhsBits ? 0 : (APInt::whichWord(rhsBits - 1) + 1);
2019
2020   // Check the degenerate cases
2021   if (lhsWords == 0) {
2022     Quotient = 0;                // 0 / Y ===> 0
2023     Remainder = 0;               // 0 % Y ===> 0
2024     return;
2025   }
2026
2027   if (lhsWords < rhsWords || LHS.ult(RHS)) {
2028     Remainder = LHS;            // X % Y ===> X, iff X < Y
2029     Quotient = 0;               // X / Y ===> 0, iff X < Y
2030     return;
2031   }
2032
2033   if (LHS == RHS) {
2034     Quotient  = 1;              // X / X ===> 1
2035     Remainder = 0;              // X % X ===> 0;
2036     return;
2037   }
2038
2039   if (lhsWords == 1 && rhsWords == 1) {
2040     // There is only one word to consider so use the native versions.
2041     uint64_t lhsValue = LHS.isSingleWord() ? LHS.VAL : LHS.pVal[0];
2042     uint64_t rhsValue = RHS.isSingleWord() ? RHS.VAL : RHS.pVal[0];
2043     Quotient = APInt(LHS.getBitWidth(), lhsValue / rhsValue);
2044     Remainder = APInt(LHS.getBitWidth(), lhsValue % rhsValue);
2045     return;
2046   }
2047
2048   // Okay, lets do it the long way
2049   divide(LHS, lhsWords, RHS, rhsWords, &Quotient, &Remainder);
2050 }
2051
2052 APInt APInt::sadd_ov(const APInt &RHS, bool &Overflow) const {
2053   APInt Res = *this+RHS;
2054   Overflow = isNonNegative() == RHS.isNonNegative() &&
2055              Res.isNonNegative() != isNonNegative();
2056   return Res;
2057 }
2058
2059 APInt APInt::uadd_ov(const APInt &RHS, bool &Overflow) const {
2060   APInt Res = *this+RHS;
2061   Overflow = Res.ult(RHS);
2062   return Res;
2063 }
2064
2065 APInt APInt::ssub_ov(const APInt &RHS, bool &Overflow) const {
2066   APInt Res = *this - RHS;
2067   Overflow = isNonNegative() != RHS.isNonNegative() &&
2068              Res.isNonNegative() != isNonNegative();
2069   return Res;
2070 }
2071
2072 APInt APInt::usub_ov(const APInt &RHS, bool &Overflow) const {
2073   APInt Res = *this-RHS;
2074   Overflow = Res.ugt(*this);
2075   return Res;
2076 }
2077
2078 APInt APInt::sdiv_ov(const APInt &RHS, bool &Overflow) const {
2079   // MININT/-1  -->  overflow.
2080   Overflow = isMinSignedValue() && RHS.isAllOnesValue();
2081   return sdiv(RHS);
2082 }
2083
2084 APInt APInt::smul_ov(const APInt &RHS, bool &Overflow) const {
2085   APInt Res = *this * RHS;
2086   
2087   if (*this != 0 && RHS != 0)
2088     Overflow = Res.sdiv(RHS) != *this || Res.sdiv(*this) != RHS;
2089   else
2090     Overflow = false;
2091   return Res;
2092 }
2093
2094 APInt APInt::umul_ov(const APInt &RHS, bool &Overflow) const {
2095   APInt Res = *this * RHS;
2096
2097   if (*this != 0 && RHS != 0)
2098     Overflow = Res.udiv(RHS) != *this || Res.udiv(*this) != RHS;
2099   else
2100     Overflow = false;
2101   return Res;
2102 }
2103
2104 APInt APInt::sshl_ov(unsigned ShAmt, bool &Overflow) const {
2105   Overflow = ShAmt >= getBitWidth();
2106   if (Overflow)
2107     ShAmt = getBitWidth()-1;
2108
2109   if (isNonNegative()) // Don't allow sign change.
2110     Overflow = ShAmt >= countLeadingZeros();
2111   else
2112     Overflow = ShAmt >= countLeadingOnes();
2113   
2114   return *this << ShAmt;
2115 }
2116
2117
2118
2119
2120 void APInt::fromString(unsigned numbits, StringRef str, uint8_t radix) {
2121   // Check our assumptions here
2122   assert(!str.empty() && "Invalid string length");
2123   assert((radix == 10 || radix == 8 || radix == 16 || radix == 2 || 
2124           radix == 36) &&
2125          "Radix should be 2, 8, 10, 16, or 36!");
2126
2127   StringRef::iterator p = str.begin();
2128   size_t slen = str.size();
2129   bool isNeg = *p == '-';
2130   if (*p == '-' || *p == '+') {
2131     p++;
2132     slen--;
2133     assert(slen && "String is only a sign, needs a value.");
2134   }
2135   assert((slen <= numbits || radix != 2) && "Insufficient bit width");
2136   assert(((slen-1)*3 <= numbits || radix != 8) && "Insufficient bit width");
2137   assert(((slen-1)*4 <= numbits || radix != 16) && "Insufficient bit width");
2138   assert((((slen-1)*64)/22 <= numbits || radix != 10) &&
2139          "Insufficient bit width");
2140
2141   // Allocate memory
2142   if (!isSingleWord())
2143     pVal = getClearedMemory(getNumWords());
2144
2145   // Figure out if we can shift instead of multiply
2146   unsigned shift = (radix == 16 ? 4 : radix == 8 ? 3 : radix == 2 ? 1 : 0);
2147
2148   // Set up an APInt for the digit to add outside the loop so we don't
2149   // constantly construct/destruct it.
2150   APInt apdigit(getBitWidth(), 0);
2151   APInt apradix(getBitWidth(), radix);
2152
2153   // Enter digit traversal loop
2154   for (StringRef::iterator e = str.end(); p != e; ++p) {
2155     unsigned digit = getDigit(*p, radix);
2156     assert(digit < radix && "Invalid character in digit string");
2157
2158     // Shift or multiply the value by the radix
2159     if (slen > 1) {
2160       if (shift)
2161         *this <<= shift;
2162       else
2163         *this *= apradix;
2164     }
2165
2166     // Add in the digit we just interpreted
2167     if (apdigit.isSingleWord())
2168       apdigit.VAL = digit;
2169     else
2170       apdigit.pVal[0] = digit;
2171     *this += apdigit;
2172   }
2173   // If its negative, put it in two's complement form
2174   if (isNeg) {
2175     (*this)--;
2176     this->flipAllBits();
2177   }
2178 }
2179
2180 void APInt::toString(SmallVectorImpl<char> &Str, unsigned Radix,
2181                      bool Signed, bool formatAsCLiteral) const {
2182   assert((Radix == 10 || Radix == 8 || Radix == 16 || Radix == 2 || 
2183           Radix == 36) &&
2184          "Radix should be 2, 8, 10, 16, or 36!");
2185
2186   const char *Prefix = "";
2187   if (formatAsCLiteral) {
2188     switch (Radix) {
2189       case 2:
2190         // Binary literals are a non-standard extension added in gcc 4.3:
2191         // http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.3.0/gcc/Binary-constants.html
2192         Prefix = "0b";
2193         break;
2194       case 8:
2195         Prefix = "0";
2196         break;
2197       case 10:
2198         break; // No prefix
2199       case 16:
2200         Prefix = "0x";
2201         break;
2202       default:
2203         llvm_unreachable("Invalid radix!");
2204     }
2205   }
2206
2207   // First, check for a zero value and just short circuit the logic below.
2208   if (*this == 0) {
2209     while (*Prefix) {
2210       Str.push_back(*Prefix);
2211       ++Prefix;
2212     };
2213     Str.push_back('0');
2214     return;
2215   }
2216
2217   static const char Digits[] = "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
2218
2219   if (isSingleWord()) {
2220     char Buffer[65];
2221     char *BufPtr = Buffer+65;
2222
2223     uint64_t N;
2224     if (!Signed) {
2225       N = getZExtValue();
2226     } else {
2227       int64_t I = getSExtValue();
2228       if (I >= 0) {
2229         N = I;
2230       } else {
2231         Str.push_back('-');
2232         N = -(uint64_t)I;
2233       }
2234     }
2235
2236     while (*Prefix) {
2237       Str.push_back(*Prefix);
2238       ++Prefix;
2239     };
2240
2241     while (N) {
2242       *--BufPtr = Digits[N % Radix];
2243       N /= Radix;
2244     }
2245     Str.append(BufPtr, Buffer+65);
2246     return;
2247   }
2248
2249   APInt Tmp(*this);
2250
2251   if (Signed && isNegative()) {
2252     // They want to print the signed version and it is a negative value
2253     // Flip the bits and add one to turn it into the equivalent positive
2254     // value and put a '-' in the result.
2255     Tmp.flipAllBits();
2256     Tmp++;
2257     Str.push_back('-');
2258   }
2259
2260   while (*Prefix) {
2261     Str.push_back(*Prefix);
2262     ++Prefix;
2263   };
2264
2265   // We insert the digits backward, then reverse them to get the right order.
2266   unsigned StartDig = Str.size();
2267
2268   // For the 2, 8 and 16 bit cases, we can just shift instead of divide
2269   // because the number of bits per digit (1, 3 and 4 respectively) divides
2270   // equaly.  We just shift until the value is zero.
2271   if (Radix == 2 || Radix == 8 || Radix == 16) {
2272     // Just shift tmp right for each digit width until it becomes zero
2273     unsigned ShiftAmt = (Radix == 16 ? 4 : (Radix == 8 ? 3 : 1));
2274     unsigned MaskAmt = Radix - 1;
2275
2276     while (Tmp != 0) {
2277       unsigned Digit = unsigned(Tmp.getRawData()[0]) & MaskAmt;
2278       Str.push_back(Digits[Digit]);
2279       Tmp = Tmp.lshr(ShiftAmt);
2280     }
2281   } else {
2282     APInt divisor(Radix == 10? 4 : 8, Radix);
2283     while (Tmp != 0) {
2284       APInt APdigit(1, 0);
2285       APInt tmp2(Tmp.getBitWidth(), 0);
2286       divide(Tmp, Tmp.getNumWords(), divisor, divisor.getNumWords(), &tmp2,
2287              &APdigit);
2288       unsigned Digit = (unsigned)APdigit.getZExtValue();
2289       assert(Digit < Radix && "divide failed");
2290       Str.push_back(Digits[Digit]);
2291       Tmp = tmp2;
2292     }
2293   }
2294
2295   // Reverse the digits before returning.
2296   std::reverse(Str.begin()+StartDig, Str.end());
2297 }
2298
2299 /// toString - This returns the APInt as a std::string.  Note that this is an
2300 /// inefficient method.  It is better to pass in a SmallVector/SmallString
2301 /// to the methods above.
2302 std::string APInt::toString(unsigned Radix = 10, bool Signed = true) const {
2303   SmallString<40> S;
2304   toString(S, Radix, Signed, /* formatAsCLiteral = */false);
2305   return S.str();
2306 }
2307
2308
2309 void APInt::dump() const {
2310   SmallString<40> S, U;
2311   this->toStringUnsigned(U);
2312   this->toStringSigned(S);
2313   dbgs() << "APInt(" << BitWidth << "b, "
2314          << U.str() << "u " << S.str() << "s)";
2315 }
2316
2317 void APInt::print(raw_ostream &OS, bool isSigned) const {
2318   SmallString<40> S;
2319   this->toString(S, 10, isSigned, /* formatAsCLiteral = */false);
2320   OS << S.str();
2321 }
2322
2323 // This implements a variety of operations on a representation of
2324 // arbitrary precision, two's-complement, bignum integer values.
2325
2326 // Assumed by lowHalf, highHalf, partMSB and partLSB.  A fairly safe
2327 // and unrestricting assumption.
2328 #define COMPILE_TIME_ASSERT(cond) extern int CTAssert[(cond) ? 1 : -1]
2329 COMPILE_TIME_ASSERT(integerPartWidth % 2 == 0);
2330
2331 /* Some handy functions local to this file.  */
2332 namespace {
2333
2334   /* Returns the integer part with the least significant BITS set.
2335      BITS cannot be zero.  */
2336   static inline integerPart
2337   lowBitMask(unsigned int bits)
2338   {
2339     assert(bits != 0 && bits <= integerPartWidth);
2340
2341     return ~(integerPart) 0 >> (integerPartWidth - bits);
2342   }
2343
2344   /* Returns the value of the lower half of PART.  */
2345   static inline integerPart
2346   lowHalf(integerPart part)
2347   {
2348     return part & lowBitMask(integerPartWidth / 2);
2349   }
2350
2351   /* Returns the value of the upper half of PART.  */
2352   static inline integerPart
2353   highHalf(integerPart part)
2354   {
2355     return part >> (integerPartWidth / 2);
2356   }
2357
2358   /* Returns the bit number of the most significant set bit of a part.
2359      If the input number has no bits set -1U is returned.  */
2360   static unsigned int
2361   partMSB(integerPart value)
2362   {
2363     unsigned int n, msb;
2364
2365     if (value == 0)
2366       return -1U;
2367
2368     n = integerPartWidth / 2;
2369
2370     msb = 0;
2371     do {
2372       if (value >> n) {
2373         value >>= n;
2374         msb += n;
2375       }
2376
2377       n >>= 1;
2378     } while (n);
2379
2380     return msb;
2381   }
2382
2383   /* Returns the bit number of the least significant set bit of a
2384      part.  If the input number has no bits set -1U is returned.  */
2385   static unsigned int
2386   partLSB(integerPart value)
2387   {
2388     unsigned int n, lsb;
2389
2390     if (value == 0)
2391       return -1U;
2392
2393     lsb = integerPartWidth - 1;
2394     n = integerPartWidth / 2;
2395
2396     do {
2397       if (value << n) {
2398         value <<= n;
2399         lsb -= n;
2400       }
2401
2402       n >>= 1;
2403     } while (n);
2404
2405     return lsb;
2406   }
2407 }
2408
2409 /* Sets the least significant part of a bignum to the input value, and
2410    zeroes out higher parts.  */
2411 void
2412 APInt::tcSet(integerPart *dst, integerPart part, unsigned int parts)
2413 {
2414   unsigned int i;
2415
2416   assert(parts > 0);
2417
2418   dst[0] = part;
2419   for (i = 1; i < parts; i++)
2420     dst[i] = 0;
2421 }
2422
2423 /* Assign one bignum to another.  */
2424 void
2425 APInt::tcAssign(integerPart *dst, const integerPart *src, unsigned int parts)
2426 {
2427   unsigned int i;
2428
2429   for (i = 0; i < parts; i++)
2430     dst[i] = src[i];
2431 }
2432
2433 /* Returns true if a bignum is zero, false otherwise.  */
2434 bool
2435 APInt::tcIsZero(const integerPart *src, unsigned int parts)
2436 {
2437   unsigned int i;
2438
2439   for (i = 0; i < parts; i++)
2440     if (src[i])
2441       return false;
2442
2443   return true;
2444 }
2445
2446 /* Extract the given bit of a bignum; returns 0 or 1.  */
2447 int
2448 APInt::tcExtractBit(const integerPart *parts, unsigned int bit)
2449 {
2450   return (parts[bit / integerPartWidth] &
2451           ((integerPart) 1 << bit % integerPartWidth)) != 0;
2452 }
2453
2454 /* Set the given bit of a bignum. */
2455 void
2456 APInt::tcSetBit(integerPart *parts, unsigned int bit)
2457 {
2458   parts[bit / integerPartWidth] |= (integerPart) 1 << (bit % integerPartWidth);
2459 }
2460
2461 /* Clears the given bit of a bignum. */
2462 void
2463 APInt::tcClearBit(integerPart *parts, unsigned int bit)
2464 {
2465   parts[bit / integerPartWidth] &=
2466     ~((integerPart) 1 << (bit % integerPartWidth));
2467 }
2468
2469 /* Returns the bit number of the least significant set bit of a
2470    number.  If the input number has no bits set -1U is returned.  */
2471 unsigned int
2472 APInt::tcLSB(const integerPart *parts, unsigned int n)
2473 {
2474   unsigned int i, lsb;
2475
2476   for (i = 0; i < n; i++) {
2477       if (parts[i] != 0) {
2478           lsb = partLSB(parts[i]);
2479
2480           return lsb + i * integerPartWidth;
2481       }
2482   }
2483
2484   return -1U;
2485 }
2486
2487 /* Returns the bit number of the most significant set bit of a number.
2488    If the input number has no bits set -1U is returned.  */
2489 unsigned int
2490 APInt::tcMSB(const integerPart *parts, unsigned int n)
2491 {
2492   unsigned int msb;
2493
2494   do {
2495     --n;
2496
2497     if (parts[n] != 0) {
2498       msb = partMSB(parts[n]);
2499
2500       return msb + n * integerPartWidth;
2501     }
2502   } while (n);
2503
2504   return -1U;
2505 }
2506
2507 /* Copy the bit vector of width srcBITS from SRC, starting at bit
2508    srcLSB, to DST, of dstCOUNT parts, such that the bit srcLSB becomes
2509    the least significant bit of DST.  All high bits above srcBITS in
2510    DST are zero-filled.  */
2511 void
2512 APInt::tcExtract(integerPart *dst, unsigned int dstCount,const integerPart *src,
2513                  unsigned int srcBits, unsigned int srcLSB)
2514 {
2515   unsigned int firstSrcPart, dstParts, shift, n;
2516
2517   dstParts = (srcBits + integerPartWidth - 1) / integerPartWidth;
2518   assert(dstParts <= dstCount);
2519
2520   firstSrcPart = srcLSB / integerPartWidth;
2521   tcAssign (dst, src + firstSrcPart, dstParts);
2522
2523   shift = srcLSB % integerPartWidth;
2524   tcShiftRight (dst, dstParts, shift);
2525
2526   /* We now have (dstParts * integerPartWidth - shift) bits from SRC
2527      in DST.  If this is less that srcBits, append the rest, else
2528      clear the high bits.  */
2529   n = dstParts * integerPartWidth - shift;
2530   if (n < srcBits) {
2531     integerPart mask = lowBitMask (srcBits - n);
2532     dst[dstParts - 1] |= ((src[firstSrcPart + dstParts] & mask)
2533                           << n % integerPartWidth);
2534   } else if (n > srcBits) {
2535     if (srcBits % integerPartWidth)
2536       dst[dstParts - 1] &= lowBitMask (srcBits % integerPartWidth);
2537   }
2538
2539   /* Clear high parts.  */
2540   while (dstParts < dstCount)
2541     dst[dstParts++] = 0;
2542 }
2543
2544 /* DST += RHS + C where C is zero or one.  Returns the carry flag.  */
2545 integerPart
2546 APInt::tcAdd(integerPart *dst, const integerPart *rhs,
2547              integerPart c, unsigned int parts)
2548 {
2549   unsigned int i;
2550
2551   assert(c <= 1);
2552
2553   for (i = 0; i < parts; i++) {
2554     integerPart l;
2555
2556     l = dst[i];
2557     if (c) {
2558       dst[i] += rhs[i] + 1;
2559       c = (dst[i] <= l);
2560     } else {
2561       dst[i] += rhs[i];
2562       c = (dst[i] < l);
2563     }
2564   }
2565
2566   return c;
2567 }
2568
2569 /* DST -= RHS + C where C is zero or one.  Returns the carry flag.  */
2570 integerPart
2571 APInt::tcSubtract(integerPart *dst, const integerPart *rhs,
2572                   integerPart c, unsigned int parts)
2573 {
2574   unsigned int i;
2575
2576   assert(c <= 1);
2577
2578   for (i = 0; i < parts; i++) {
2579     integerPart l;
2580
2581     l = dst[i];
2582     if (c) {
2583       dst[i] -= rhs[i] + 1;
2584       c = (dst[i] >= l);
2585     } else {
2586       dst[i] -= rhs[i];
2587       c = (dst[i] > l);
2588     }
2589   }
2590
2591   return c;
2592 }
2593
2594 /* Negate a bignum in-place.  */
2595 void
2596 APInt::tcNegate(integerPart *dst, unsigned int parts)
2597 {
2598   tcComplement(dst, parts);
2599   tcIncrement(dst, parts);
2600 }
2601
2602 /*  DST += SRC * MULTIPLIER + CARRY   if add is true
2603     DST  = SRC * MULTIPLIER + CARRY   if add is false
2604
2605     Requires 0 <= DSTPARTS <= SRCPARTS + 1.  If DST overlaps SRC
2606     they must start at the same point, i.e. DST == SRC.
2607
2608     If DSTPARTS == SRCPARTS + 1 no overflow occurs and zero is
2609     returned.  Otherwise DST is filled with the least significant
2610     DSTPARTS parts of the result, and if all of the omitted higher
2611     parts were zero return zero, otherwise overflow occurred and
2612     return one.  */
2613 int
2614 APInt::tcMultiplyPart(integerPart *dst, const integerPart *src,
2615                       integerPart multiplier, integerPart carry,
2616                       unsigned int srcParts, unsigned int dstParts,
2617                       bool add)
2618 {
2619   unsigned int i, n;
2620
2621   /* Otherwise our writes of DST kill our later reads of SRC.  */
2622   assert(dst <= src || dst >= src + srcParts);
2623   assert(dstParts <= srcParts + 1);
2624
2625   /* N loops; minimum of dstParts and srcParts.  */
2626   n = dstParts < srcParts ? dstParts: srcParts;
2627
2628   for (i = 0; i < n; i++) {
2629     integerPart low, mid, high, srcPart;
2630
2631       /* [ LOW, HIGH ] = MULTIPLIER * SRC[i] + DST[i] + CARRY.
2632
2633          This cannot overflow, because
2634
2635          (n - 1) * (n - 1) + 2 (n - 1) = (n - 1) * (n + 1)
2636
2637          which is less than n^2.  */
2638
2639     srcPart = src[i];
2640
2641     if (multiplier == 0 || srcPart == 0)        {
2642       low = carry;
2643       high = 0;
2644     } else {
2645       low = lowHalf(srcPart) * lowHalf(multiplier);
2646       high = highHalf(srcPart) * highHalf(multiplier);
2647
2648       mid = lowHalf(srcPart) * highHalf(multiplier);
2649       high += highHalf(mid);
2650       mid <<= integerPartWidth / 2;
2651       if (low + mid < low)
2652         high++;
2653       low += mid;
2654
2655       mid = highHalf(srcPart) * lowHalf(multiplier);
2656       high += highHalf(mid);
2657       mid <<= integerPartWidth / 2;
2658       if (low + mid < low)
2659         high++;
2660       low += mid;
2661
2662       /* Now add carry.  */
2663       if (low + carry < low)
2664         high++;
2665       low += carry;
2666     }
2667
2668     if (add) {
2669       /* And now DST[i], and store the new low part there.  */
2670       if (low + dst[i] < low)
2671         high++;
2672       dst[i] += low;
2673     } else
2674       dst[i] = low;
2675
2676     carry = high;
2677   }
2678
2679   if (i < dstParts) {
2680     /* Full multiplication, there is no overflow.  */
2681     assert(i + 1 == dstParts);
2682     dst[i] = carry;
2683     return 0;
2684   } else {
2685     /* We overflowed if there is carry.  */
2686     if (carry)
2687       return 1;
2688
2689     /* We would overflow if any significant unwritten parts would be
2690        non-zero.  This is true if any remaining src parts are non-zero
2691        and the multiplier is non-zero.  */
2692     if (multiplier)
2693       for (; i < srcParts; i++)
2694         if (src[i])
2695           return 1;
2696
2697     /* We fitted in the narrow destination.  */
2698     return 0;
2699   }
2700 }
2701
2702 /* DST = LHS * RHS, where DST has the same width as the operands and
2703    is filled with the least significant parts of the result.  Returns
2704    one if overflow occurred, otherwise zero.  DST must be disjoint
2705    from both operands.  */
2706 int
2707 APInt::tcMultiply(integerPart *dst, const integerPart *lhs,
2708                   const integerPart *rhs, unsigned int parts)
2709 {
2710   unsigned int i;
2711   int overflow;
2712
2713   assert(dst != lhs && dst != rhs);
2714
2715   overflow = 0;
2716   tcSet(dst, 0, parts);
2717
2718   for (i = 0; i < parts; i++)
2719     overflow |= tcMultiplyPart(&dst[i], lhs, rhs[i], 0, parts,
2720                                parts - i, true);
2721
2722   return overflow;
2723 }
2724
2725 /* DST = LHS * RHS, where DST has width the sum of the widths of the
2726    operands.  No overflow occurs.  DST must be disjoint from both
2727    operands.  Returns the number of parts required to hold the
2728    result.  */
2729 unsigned int
2730 APInt::tcFullMultiply(integerPart *dst, const integerPart *lhs,
2731                       const integerPart *rhs, unsigned int lhsParts,
2732                       unsigned int rhsParts)
2733 {
2734   /* Put the narrower number on the LHS for less loops below.  */
2735   if (lhsParts > rhsParts) {
2736     return tcFullMultiply (dst, rhs, lhs, rhsParts, lhsParts);
2737   } else {
2738     unsigned int n;
2739
2740     assert(dst != lhs && dst != rhs);
2741
2742     tcSet(dst, 0, rhsParts);
2743
2744     for (n = 0; n < lhsParts; n++)
2745       tcMultiplyPart(&dst[n], rhs, lhs[n], 0, rhsParts, rhsParts + 1, true);
2746
2747     n = lhsParts + rhsParts;
2748
2749     return n - (dst[n - 1] == 0);
2750   }
2751 }
2752
2753 /* If RHS is zero LHS and REMAINDER are left unchanged, return one.
2754    Otherwise set LHS to LHS / RHS with the fractional part discarded,
2755    set REMAINDER to the remainder, return zero.  i.e.
2756
2757    OLD_LHS = RHS * LHS + REMAINDER
2758
2759    SCRATCH is a bignum of the same size as the operands and result for
2760    use by the routine; its contents need not be initialized and are
2761    destroyed.  LHS, REMAINDER and SCRATCH must be distinct.
2762 */
2763 int
2764 APInt::tcDivide(integerPart *lhs, const integerPart *rhs,
2765                 integerPart *remainder, integerPart *srhs,
2766                 unsigned int parts)
2767 {
2768   unsigned int n, shiftCount;
2769   integerPart mask;
2770
2771   assert(lhs != remainder && lhs != srhs && remainder != srhs);
2772
2773   shiftCount = tcMSB(rhs, parts) + 1;
2774   if (shiftCount == 0)
2775     return true;
2776
2777   shiftCount = parts * integerPartWidth - shiftCount;
2778   n = shiftCount / integerPartWidth;
2779   mask = (integerPart) 1 << (shiftCount % integerPartWidth);
2780
2781   tcAssign(srhs, rhs, parts);
2782   tcShiftLeft(srhs, parts, shiftCount);
2783   tcAssign(remainder, lhs, parts);
2784   tcSet(lhs, 0, parts);
2785
2786   /* Loop, subtracting SRHS if REMAINDER is greater and adding that to
2787      the total.  */
2788   for (;;) {
2789       int compare;
2790
2791       compare = tcCompare(remainder, srhs, parts);
2792       if (compare >= 0) {
2793         tcSubtract(remainder, srhs, 0, parts);
2794         lhs[n] |= mask;
2795       }
2796
2797       if (shiftCount == 0)
2798         break;
2799       shiftCount--;
2800       tcShiftRight(srhs, parts, 1);
2801       if ((mask >>= 1) == 0)
2802         mask = (integerPart) 1 << (integerPartWidth - 1), n--;
2803   }
2804
2805   return false;
2806 }
2807
2808 /* Shift a bignum left COUNT bits in-place.  Shifted in bits are zero.
2809    There are no restrictions on COUNT.  */
2810 void
2811 APInt::tcShiftLeft(integerPart *dst, unsigned int parts, unsigned int count)
2812 {
2813   if (count) {
2814     unsigned int jump, shift;
2815
2816     /* Jump is the inter-part jump; shift is is intra-part shift.  */
2817     jump = count / integerPartWidth;
2818     shift = count % integerPartWidth;
2819
2820     while (parts > jump) {
2821       integerPart part;
2822
2823       parts--;
2824
2825       /* dst[i] comes from the two parts src[i - jump] and, if we have
2826          an intra-part shift, src[i - jump - 1].  */
2827       part = dst[parts - jump];
2828       if (shift) {
2829         part <<= shift;
2830         if (parts >= jump + 1)
2831           part |= dst[parts - jump - 1] >> (integerPartWidth - shift);
2832       }
2833
2834       dst[parts] = part;
2835     }
2836
2837     while (parts > 0)
2838       dst[--parts] = 0;
2839   }
2840 }
2841
2842 /* Shift a bignum right COUNT bits in-place.  Shifted in bits are
2843    zero.  There are no restrictions on COUNT.  */
2844 void
2845 APInt::tcShiftRight(integerPart *dst, unsigned int parts, unsigned int count)
2846 {
2847   if (count) {
2848     unsigned int i, jump, shift;
2849
2850     /* Jump is the inter-part jump; shift is is intra-part shift.  */
2851     jump = count / integerPartWidth;
2852     shift = count % integerPartWidth;
2853
2854     /* Perform the shift.  This leaves the most significant COUNT bits
2855        of the result at zero.  */
2856     for (i = 0; i < parts; i++) {
2857       integerPart part;
2858
2859       if (i + jump >= parts) {
2860         part = 0;
2861       } else {
2862         part = dst[i + jump];
2863         if (shift) {
2864           part >>= shift;
2865           if (i + jump + 1 < parts)
2866             part |= dst[i + jump + 1] << (integerPartWidth - shift);
2867         }
2868       }
2869
2870       dst[i] = part;
2871     }
2872   }
2873 }
2874
2875 /* Bitwise and of two bignums.  */
2876 void
2877 APInt::tcAnd(integerPart *dst, const integerPart *rhs, unsigned int parts)
2878 {
2879   unsigned int i;
2880
2881   for (i = 0; i < parts; i++)
2882     dst[i] &= rhs[i];
2883 }
2884
2885 /* Bitwise inclusive or of two bignums.  */
2886 void
2887 APInt::tcOr(integerPart *dst, const integerPart *rhs, unsigned int parts)
2888 {
2889   unsigned int i;
2890
2891   for (i = 0; i < parts; i++)
2892     dst[i] |= rhs[i];
2893 }
2894
2895 /* Bitwise exclusive or of two bignums.  */
2896 void
2897 APInt::tcXor(integerPart *dst, const integerPart *rhs, unsigned int parts)
2898 {
2899   unsigned int i;
2900
2901   for (i = 0; i < parts; i++)
2902     dst[i] ^= rhs[i];
2903 }
2904
2905 /* Complement a bignum in-place.  */
2906 void
2907 APInt::tcComplement(integerPart *dst, unsigned int parts)
2908 {
2909   unsigned int i;
2910
2911   for (i = 0; i < parts; i++)
2912     dst[i] = ~dst[i];
2913 }
2914
2915 /* Comparison (unsigned) of two bignums.  */
2916 int
2917 APInt::tcCompare(const integerPart *lhs, const integerPart *rhs,
2918                  unsigned int parts)
2919 {
2920   while (parts) {
2921       parts--;
2922       if (lhs[parts] == rhs[parts])
2923         continue;
2924
2925       if (lhs[parts] > rhs[parts])
2926         return 1;
2927       else
2928         return -1;
2929     }
2930
2931   return 0;
2932 }
2933
2934 /* Increment a bignum in-place, return the carry flag.  */
2935 integerPart
2936 APInt::tcIncrement(integerPart *dst, unsigned int parts)
2937 {
2938   unsigned int i;
2939
2940   for (i = 0; i < parts; i++)
2941     if (++dst[i] != 0)
2942       break;
2943
2944   return i == parts;
2945 }
2946
2947 /* Set the least significant BITS bits of a bignum, clear the
2948    rest.  */
2949 void
2950 APInt::tcSetLeastSignificantBits(integerPart *dst, unsigned int parts,
2951                                  unsigned int bits)
2952 {
2953   unsigned int i;
2954
2955   i = 0;
2956   while (bits > integerPartWidth) {
2957     dst[i++] = ~(integerPart) 0;
2958     bits -= integerPartWidth;
2959   }
2960
2961   if (bits)
2962     dst[i++] = ~(integerPart) 0 >> (integerPartWidth - bits);
2963
2964   while (i < parts)
2965     dst[i++] = 0;
2966 }