Revert "[Support] Promote cl::StringSaver to a separate utility"
[oota-llvm.git] / lib / Support / APInt.cpp
1 //===-- APInt.cpp - Implement APInt class ---------------------------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file implements a class to represent arbitrary precision integer
11 // constant values and provide a variety of arithmetic operations on them.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #include "llvm/ADT/APInt.h"
16 #include "llvm/ADT/FoldingSet.h"
17 #include "llvm/ADT/Hashing.h"
18 #include "llvm/ADT/SmallString.h"
19 #include "llvm/ADT/StringRef.h"
20 #include "llvm/Support/Debug.h"
21 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
22 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
23 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
24 #include <cmath>
25 #include <cstdlib>
26 #include <cstring>
27 #include <limits>
28 using namespace llvm;
29
30 #define DEBUG_TYPE "apint"
31
32 /// A utility function for allocating memory, checking for allocation failures,
33 /// and ensuring the contents are zeroed.
34 inline static uint64_t* getClearedMemory(unsigned numWords) {
35   uint64_t * result = new uint64_t[numWords];
36   assert(result && "APInt memory allocation fails!");
37   memset(result, 0, numWords * sizeof(uint64_t));
38   return result;
39 }
40
41 /// A utility function for allocating memory and checking for allocation
42 /// failure.  The content is not zeroed.
43 inline static uint64_t* getMemory(unsigned numWords) {
44   uint64_t * result = new uint64_t[numWords];
45   assert(result && "APInt memory allocation fails!");
46   return result;
47 }
48
49 /// A utility function that converts a character to a digit.
50 inline static unsigned getDigit(char cdigit, uint8_t radix) {
51   unsigned r;
52
53   if (radix == 16 || radix == 36) {
54     r = cdigit - '0';
55     if (r <= 9)
56       return r;
57
58     r = cdigit - 'A';
59     if (r <= radix - 11U)
60       return r + 10;
61
62     r = cdigit - 'a';
63     if (r <= radix - 11U)
64       return r + 10;
65     
66     radix = 10;
67   }
68
69   r = cdigit - '0';
70   if (r < radix)
71     return r;
72
73   return -1U;
74 }
75
76
77 void APInt::initSlowCase(unsigned numBits, uint64_t val, bool isSigned) {
78   pVal = getClearedMemory(getNumWords());
79   pVal[0] = val;
80   if (isSigned && int64_t(val) < 0)
81     for (unsigned i = 1; i < getNumWords(); ++i)
82       pVal[i] = -1ULL;
83 }
84
85 void APInt::initSlowCase(const APInt& that) {
86   pVal = getMemory(getNumWords());
87   memcpy(pVal, that.pVal, getNumWords() * APINT_WORD_SIZE);
88 }
89
90 void APInt::initFromArray(ArrayRef<uint64_t> bigVal) {
91   assert(BitWidth && "Bitwidth too small");
92   assert(bigVal.data() && "Null pointer detected!");
93   if (isSingleWord())
94     VAL = bigVal[0];
95   else {
96     // Get memory, cleared to 0
97     pVal = getClearedMemory(getNumWords());
98     // Calculate the number of words to copy
99     unsigned words = std::min<unsigned>(bigVal.size(), getNumWords());
100     // Copy the words from bigVal to pVal
101     memcpy(pVal, bigVal.data(), words * APINT_WORD_SIZE);
102   }
103   // Make sure unused high bits are cleared
104   clearUnusedBits();
105 }
106
107 APInt::APInt(unsigned numBits, ArrayRef<uint64_t> bigVal)
108   : BitWidth(numBits), VAL(0) {
109   initFromArray(bigVal);
110 }
111
112 APInt::APInt(unsigned numBits, unsigned numWords, const uint64_t bigVal[])
113   : BitWidth(numBits), VAL(0) {
114   initFromArray(makeArrayRef(bigVal, numWords));
115 }
116
117 APInt::APInt(unsigned numbits, StringRef Str, uint8_t radix)
118   : BitWidth(numbits), VAL(0) {
119   assert(BitWidth && "Bitwidth too small");
120   fromString(numbits, Str, radix);
121 }
122
123 APInt& APInt::AssignSlowCase(const APInt& RHS) {
124   // Don't do anything for X = X
125   if (this == &RHS)
126     return *this;
127
128   if (BitWidth == RHS.getBitWidth()) {
129     // assume same bit-width single-word case is already handled
130     assert(!isSingleWord());
131     memcpy(pVal, RHS.pVal, getNumWords() * APINT_WORD_SIZE);
132     return *this;
133   }
134
135   if (isSingleWord()) {
136     // assume case where both are single words is already handled
137     assert(!RHS.isSingleWord());
138     VAL = 0;
139     pVal = getMemory(RHS.getNumWords());
140     memcpy(pVal, RHS.pVal, RHS.getNumWords() * APINT_WORD_SIZE);
141   } else if (getNumWords() == RHS.getNumWords())
142     memcpy(pVal, RHS.pVal, RHS.getNumWords() * APINT_WORD_SIZE);
143   else if (RHS.isSingleWord()) {
144     delete [] pVal;
145     VAL = RHS.VAL;
146   } else {
147     delete [] pVal;
148     pVal = getMemory(RHS.getNumWords());
149     memcpy(pVal, RHS.pVal, RHS.getNumWords() * APINT_WORD_SIZE);
150   }
151   BitWidth = RHS.BitWidth;
152   return clearUnusedBits();
153 }
154
155 APInt& APInt::operator=(uint64_t RHS) {
156   if (isSingleWord())
157     VAL = RHS;
158   else {
159     pVal[0] = RHS;
160     memset(pVal+1, 0, (getNumWords() - 1) * APINT_WORD_SIZE);
161   }
162   return clearUnusedBits();
163 }
164
165 /// Profile - This method 'profiles' an APInt for use with FoldingSet.
166 void APInt::Profile(FoldingSetNodeID& ID) const {
167   ID.AddInteger(BitWidth);
168
169   if (isSingleWord()) {
170     ID.AddInteger(VAL);
171     return;
172   }
173
174   unsigned NumWords = getNumWords();
175   for (unsigned i = 0; i < NumWords; ++i)
176     ID.AddInteger(pVal[i]);
177 }
178
179 /// add_1 - This function adds a single "digit" integer, y, to the multiple
180 /// "digit" integer array,  x[]. x[] is modified to reflect the addition and
181 /// 1 is returned if there is a carry out, otherwise 0 is returned.
182 /// @returns the carry of the addition.
183 static bool add_1(uint64_t dest[], uint64_t x[], unsigned len, uint64_t y) {
184   for (unsigned i = 0; i < len; ++i) {
185     dest[i] = y + x[i];
186     if (dest[i] < y)
187       y = 1; // Carry one to next digit.
188     else {
189       y = 0; // No need to carry so exit early
190       break;
191     }
192   }
193   return y;
194 }
195
196 /// @brief Prefix increment operator. Increments the APInt by one.
197 APInt& APInt::operator++() {
198   if (isSingleWord())
199     ++VAL;
200   else
201     add_1(pVal, pVal, getNumWords(), 1);
202   return clearUnusedBits();
203 }
204
205 /// sub_1 - This function subtracts a single "digit" (64-bit word), y, from
206 /// the multi-digit integer array, x[], propagating the borrowed 1 value until
207 /// no further borrowing is neeeded or it runs out of "digits" in x.  The result
208 /// is 1 if "borrowing" exhausted the digits in x, or 0 if x was not exhausted.
209 /// In other words, if y > x then this function returns 1, otherwise 0.
210 /// @returns the borrow out of the subtraction
211 static bool sub_1(uint64_t x[], unsigned len, uint64_t y) {
212   for (unsigned i = 0; i < len; ++i) {
213     uint64_t X = x[i];
214     x[i] -= y;
215     if (y > X)
216       y = 1;  // We have to "borrow 1" from next "digit"
217     else {
218       y = 0;  // No need to borrow
219       break;  // Remaining digits are unchanged so exit early
220     }
221   }
222   return bool(y);
223 }
224
225 /// @brief Prefix decrement operator. Decrements the APInt by one.
226 APInt& APInt::operator--() {
227   if (isSingleWord())
228     --VAL;
229   else
230     sub_1(pVal, getNumWords(), 1);
231   return clearUnusedBits();
232 }
233
234 /// add - This function adds the integer array x to the integer array Y and
235 /// places the result in dest.
236 /// @returns the carry out from the addition
237 /// @brief General addition of 64-bit integer arrays
238 static bool add(uint64_t *dest, const uint64_t *x, const uint64_t *y,
239                 unsigned len) {
240   bool carry = false;
241   for (unsigned i = 0; i< len; ++i) {
242     uint64_t limit = std::min(x[i],y[i]); // must come first in case dest == x
243     dest[i] = x[i] + y[i] + carry;
244     carry = dest[i] < limit || (carry && dest[i] == limit);
245   }
246   return carry;
247 }
248
249 /// Adds the RHS APint to this APInt.
250 /// @returns this, after addition of RHS.
251 /// @brief Addition assignment operator.
252 APInt& APInt::operator+=(const APInt& RHS) {
253   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
254   if (isSingleWord())
255     VAL += RHS.VAL;
256   else {
257     add(pVal, pVal, RHS.pVal, getNumWords());
258   }
259   return clearUnusedBits();
260 }
261
262 /// Subtracts the integer array y from the integer array x
263 /// @returns returns the borrow out.
264 /// @brief Generalized subtraction of 64-bit integer arrays.
265 static bool sub(uint64_t *dest, const uint64_t *x, const uint64_t *y,
266                 unsigned len) {
267   bool borrow = false;
268   for (unsigned i = 0; i < len; ++i) {
269     uint64_t x_tmp = borrow ? x[i] - 1 : x[i];
270     borrow = y[i] > x_tmp || (borrow && x[i] == 0);
271     dest[i] = x_tmp - y[i];
272   }
273   return borrow;
274 }
275
276 /// Subtracts the RHS APInt from this APInt
277 /// @returns this, after subtraction
278 /// @brief Subtraction assignment operator.
279 APInt& APInt::operator-=(const APInt& RHS) {
280   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
281   if (isSingleWord())
282     VAL -= RHS.VAL;
283   else
284     sub(pVal, pVal, RHS.pVal, getNumWords());
285   return clearUnusedBits();
286 }
287
288 /// Multiplies an integer array, x, by a uint64_t integer and places the result
289 /// into dest.
290 /// @returns the carry out of the multiplication.
291 /// @brief Multiply a multi-digit APInt by a single digit (64-bit) integer.
292 static uint64_t mul_1(uint64_t dest[], uint64_t x[], unsigned len, uint64_t y) {
293   // Split y into high 32-bit part (hy)  and low 32-bit part (ly)
294   uint64_t ly = y & 0xffffffffULL, hy = y >> 32;
295   uint64_t carry = 0;
296
297   // For each digit of x.
298   for (unsigned i = 0; i < len; ++i) {
299     // Split x into high and low words
300     uint64_t lx = x[i] & 0xffffffffULL;
301     uint64_t hx = x[i] >> 32;
302     // hasCarry - A flag to indicate if there is a carry to the next digit.
303     // hasCarry == 0, no carry
304     // hasCarry == 1, has carry
305     // hasCarry == 2, no carry and the calculation result == 0.
306     uint8_t hasCarry = 0;
307     dest[i] = carry + lx * ly;
308     // Determine if the add above introduces carry.
309     hasCarry = (dest[i] < carry) ? 1 : 0;
310     carry = hx * ly + (dest[i] >> 32) + (hasCarry ? (1ULL << 32) : 0);
311     // The upper limit of carry can be (2^32 - 1)(2^32 - 1) +
312     // (2^32 - 1) + 2^32 = 2^64.
313     hasCarry = (!carry && hasCarry) ? 1 : (!carry ? 2 : 0);
314
315     carry += (lx * hy) & 0xffffffffULL;
316     dest[i] = (carry << 32) | (dest[i] & 0xffffffffULL);
317     carry = (((!carry && hasCarry != 2) || hasCarry == 1) ? (1ULL << 32) : 0) +
318             (carry >> 32) + ((lx * hy) >> 32) + hx * hy;
319   }
320   return carry;
321 }
322
323 /// Multiplies integer array x by integer array y and stores the result into
324 /// the integer array dest. Note that dest's size must be >= xlen + ylen.
325 /// @brief Generalized multiplicate of integer arrays.
326 static void mul(uint64_t dest[], uint64_t x[], unsigned xlen, uint64_t y[],
327                 unsigned ylen) {
328   dest[xlen] = mul_1(dest, x, xlen, y[0]);
329   for (unsigned i = 1; i < ylen; ++i) {
330     uint64_t ly = y[i] & 0xffffffffULL, hy = y[i] >> 32;
331     uint64_t carry = 0, lx = 0, hx = 0;
332     for (unsigned j = 0; j < xlen; ++j) {
333       lx = x[j] & 0xffffffffULL;
334       hx = x[j] >> 32;
335       // hasCarry - A flag to indicate if has carry.
336       // hasCarry == 0, no carry
337       // hasCarry == 1, has carry
338       // hasCarry == 2, no carry and the calculation result == 0.
339       uint8_t hasCarry = 0;
340       uint64_t resul = carry + lx * ly;
341       hasCarry = (resul < carry) ? 1 : 0;
342       carry = (hasCarry ? (1ULL << 32) : 0) + hx * ly + (resul >> 32);
343       hasCarry = (!carry && hasCarry) ? 1 : (!carry ? 2 : 0);
344
345       carry += (lx * hy) & 0xffffffffULL;
346       resul = (carry << 32) | (resul & 0xffffffffULL);
347       dest[i+j] += resul;
348       carry = (((!carry && hasCarry != 2) || hasCarry == 1) ? (1ULL << 32) : 0)+
349               (carry >> 32) + (dest[i+j] < resul ? 1 : 0) +
350               ((lx * hy) >> 32) + hx * hy;
351     }
352     dest[i+xlen] = carry;
353   }
354 }
355
356 APInt& APInt::operator*=(const APInt& RHS) {
357   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
358   if (isSingleWord()) {
359     VAL *= RHS.VAL;
360     clearUnusedBits();
361     return *this;
362   }
363
364   // Get some bit facts about LHS and check for zero
365   unsigned lhsBits = getActiveBits();
366   unsigned lhsWords = !lhsBits ? 0 : whichWord(lhsBits - 1) + 1;
367   if (!lhsWords)
368     // 0 * X ===> 0
369     return *this;
370
371   // Get some bit facts about RHS and check for zero
372   unsigned rhsBits = RHS.getActiveBits();
373   unsigned rhsWords = !rhsBits ? 0 : whichWord(rhsBits - 1) + 1;
374   if (!rhsWords) {
375     // X * 0 ===> 0
376     clearAllBits();
377     return *this;
378   }
379
380   // Allocate space for the result
381   unsigned destWords = rhsWords + lhsWords;
382   uint64_t *dest = getMemory(destWords);
383
384   // Perform the long multiply
385   mul(dest, pVal, lhsWords, RHS.pVal, rhsWords);
386
387   // Copy result back into *this
388   clearAllBits();
389   unsigned wordsToCopy = destWords >= getNumWords() ? getNumWords() : destWords;
390   memcpy(pVal, dest, wordsToCopy * APINT_WORD_SIZE);
391   clearUnusedBits();
392
393   // delete dest array and return
394   delete[] dest;
395   return *this;
396 }
397
398 APInt& APInt::operator&=(const APInt& RHS) {
399   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
400   if (isSingleWord()) {
401     VAL &= RHS.VAL;
402     return *this;
403   }
404   unsigned numWords = getNumWords();
405   for (unsigned i = 0; i < numWords; ++i)
406     pVal[i] &= RHS.pVal[i];
407   return *this;
408 }
409
410 APInt& APInt::operator|=(const APInt& RHS) {
411   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
412   if (isSingleWord()) {
413     VAL |= RHS.VAL;
414     return *this;
415   }
416   unsigned numWords = getNumWords();
417   for (unsigned i = 0; i < numWords; ++i)
418     pVal[i] |= RHS.pVal[i];
419   return *this;
420 }
421
422 APInt& APInt::operator^=(const APInt& RHS) {
423   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
424   if (isSingleWord()) {
425     VAL ^= RHS.VAL;
426     this->clearUnusedBits();
427     return *this;
428   }
429   unsigned numWords = getNumWords();
430   for (unsigned i = 0; i < numWords; ++i)
431     pVal[i] ^= RHS.pVal[i];
432   return clearUnusedBits();
433 }
434
435 APInt APInt::AndSlowCase(const APInt& RHS) const {
436   unsigned numWords = getNumWords();
437   uint64_t* val = getMemory(numWords);
438   for (unsigned i = 0; i < numWords; ++i)
439     val[i] = pVal[i] & RHS.pVal[i];
440   return APInt(val, getBitWidth());
441 }
442
443 APInt APInt::OrSlowCase(const APInt& RHS) const {
444   unsigned numWords = getNumWords();
445   uint64_t *val = getMemory(numWords);
446   for (unsigned i = 0; i < numWords; ++i)
447     val[i] = pVal[i] | RHS.pVal[i];
448   return APInt(val, getBitWidth());
449 }
450
451 APInt APInt::XorSlowCase(const APInt& RHS) const {
452   unsigned numWords = getNumWords();
453   uint64_t *val = getMemory(numWords);
454   for (unsigned i = 0; i < numWords; ++i)
455     val[i] = pVal[i] ^ RHS.pVal[i];
456
457   // 0^0==1 so clear the high bits in case they got set.
458   return APInt(val, getBitWidth()).clearUnusedBits();
459 }
460
461 APInt APInt::operator*(const APInt& RHS) const {
462   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
463   if (isSingleWord())
464     return APInt(BitWidth, VAL * RHS.VAL);
465   APInt Result(*this);
466   Result *= RHS;
467   return Result;
468 }
469
470 APInt APInt::operator+(const APInt& RHS) const {
471   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
472   if (isSingleWord())
473     return APInt(BitWidth, VAL + RHS.VAL);
474   APInt Result(BitWidth, 0);
475   add(Result.pVal, this->pVal, RHS.pVal, getNumWords());
476   return Result.clearUnusedBits();
477 }
478
479 APInt APInt::operator-(const APInt& RHS) const {
480   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
481   if (isSingleWord())
482     return APInt(BitWidth, VAL - RHS.VAL);
483   APInt Result(BitWidth, 0);
484   sub(Result.pVal, this->pVal, RHS.pVal, getNumWords());
485   return Result.clearUnusedBits();
486 }
487
488 bool APInt::EqualSlowCase(const APInt& RHS) const {
489   // Get some facts about the number of bits used in the two operands.
490   unsigned n1 = getActiveBits();
491   unsigned n2 = RHS.getActiveBits();
492
493   // If the number of bits isn't the same, they aren't equal
494   if (n1 != n2)
495     return false;
496
497   // If the number of bits fits in a word, we only need to compare the low word.
498   if (n1 <= APINT_BITS_PER_WORD)
499     return pVal[0] == RHS.pVal[0];
500
501   // Otherwise, compare everything
502   for (int i = whichWord(n1 - 1); i >= 0; --i)
503     if (pVal[i] != RHS.pVal[i])
504       return false;
505   return true;
506 }
507
508 bool APInt::EqualSlowCase(uint64_t Val) const {
509   unsigned n = getActiveBits();
510   if (n <= APINT_BITS_PER_WORD)
511     return pVal[0] == Val;
512   else
513     return false;
514 }
515
516 bool APInt::ult(const APInt& RHS) const {
517   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be same for comparison");
518   if (isSingleWord())
519     return VAL < RHS.VAL;
520
521   // Get active bit length of both operands
522   unsigned n1 = getActiveBits();
523   unsigned n2 = RHS.getActiveBits();
524
525   // If magnitude of LHS is less than RHS, return true.
526   if (n1 < n2)
527     return true;
528
529   // If magnitude of RHS is greather than LHS, return false.
530   if (n2 < n1)
531     return false;
532
533   // If they bot fit in a word, just compare the low order word
534   if (n1 <= APINT_BITS_PER_WORD && n2 <= APINT_BITS_PER_WORD)
535     return pVal[0] < RHS.pVal[0];
536
537   // Otherwise, compare all words
538   unsigned topWord = whichWord(std::max(n1,n2)-1);
539   for (int i = topWord; i >= 0; --i) {
540     if (pVal[i] > RHS.pVal[i])
541       return false;
542     if (pVal[i] < RHS.pVal[i])
543       return true;
544   }
545   return false;
546 }
547
548 bool APInt::slt(const APInt& RHS) const {
549   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be same for comparison");
550   if (isSingleWord()) {
551     int64_t lhsSext = (int64_t(VAL) << (64-BitWidth)) >> (64-BitWidth);
552     int64_t rhsSext = (int64_t(RHS.VAL) << (64-BitWidth)) >> (64-BitWidth);
553     return lhsSext < rhsSext;
554   }
555
556   APInt lhs(*this);
557   APInt rhs(RHS);
558   bool lhsNeg = isNegative();
559   bool rhsNeg = rhs.isNegative();
560   if (lhsNeg) {
561     // Sign bit is set so perform two's complement to make it positive
562     lhs.flipAllBits();
563     ++lhs;
564   }
565   if (rhsNeg) {
566     // Sign bit is set so perform two's complement to make it positive
567     rhs.flipAllBits();
568     ++rhs;
569   }
570
571   // Now we have unsigned values to compare so do the comparison if necessary
572   // based on the negativeness of the values.
573   if (lhsNeg)
574     if (rhsNeg)
575       return lhs.ugt(rhs);
576     else
577       return true;
578   else if (rhsNeg)
579     return false;
580   else
581     return lhs.ult(rhs);
582 }
583
584 void APInt::setBit(unsigned bitPosition) {
585   if (isSingleWord())
586     VAL |= maskBit(bitPosition);
587   else
588     pVal[whichWord(bitPosition)] |= maskBit(bitPosition);
589 }
590
591 /// Set the given bit to 0 whose position is given as "bitPosition".
592 /// @brief Set a given bit to 0.
593 void APInt::clearBit(unsigned bitPosition) {
594   if (isSingleWord())
595     VAL &= ~maskBit(bitPosition);
596   else
597     pVal[whichWord(bitPosition)] &= ~maskBit(bitPosition);
598 }
599
600 /// @brief Toggle every bit to its opposite value.
601
602 /// Toggle a given bit to its opposite value whose position is given
603 /// as "bitPosition".
604 /// @brief Toggles a given bit to its opposite value.
605 void APInt::flipBit(unsigned bitPosition) {
606   assert(bitPosition < BitWidth && "Out of the bit-width range!");
607   if ((*this)[bitPosition]) clearBit(bitPosition);
608   else setBit(bitPosition);
609 }
610
611 unsigned APInt::getBitsNeeded(StringRef str, uint8_t radix) {
612   assert(!str.empty() && "Invalid string length");
613   assert((radix == 10 || radix == 8 || radix == 16 || radix == 2 || 
614           radix == 36) &&
615          "Radix should be 2, 8, 10, 16, or 36!");
616
617   size_t slen = str.size();
618
619   // Each computation below needs to know if it's negative.
620   StringRef::iterator p = str.begin();
621   unsigned isNegative = *p == '-';
622   if (*p == '-' || *p == '+') {
623     p++;
624     slen--;
625     assert(slen && "String is only a sign, needs a value.");
626   }
627
628   // For radixes of power-of-two values, the bits required is accurately and
629   // easily computed
630   if (radix == 2)
631     return slen + isNegative;
632   if (radix == 8)
633     return slen * 3 + isNegative;
634   if (radix == 16)
635     return slen * 4 + isNegative;
636
637   // FIXME: base 36
638   
639   // This is grossly inefficient but accurate. We could probably do something
640   // with a computation of roughly slen*64/20 and then adjust by the value of
641   // the first few digits. But, I'm not sure how accurate that could be.
642
643   // Compute a sufficient number of bits that is always large enough but might
644   // be too large. This avoids the assertion in the constructor. This
645   // calculation doesn't work appropriately for the numbers 0-9, so just use 4
646   // bits in that case.
647   unsigned sufficient 
648     = radix == 10? (slen == 1 ? 4 : slen * 64/18)
649                  : (slen == 1 ? 7 : slen * 16/3);
650
651   // Convert to the actual binary value.
652   APInt tmp(sufficient, StringRef(p, slen), radix);
653
654   // Compute how many bits are required. If the log is infinite, assume we need
655   // just bit.
656   unsigned log = tmp.logBase2();
657   if (log == (unsigned)-1) {
658     return isNegative + 1;
659   } else {
660     return isNegative + log + 1;
661   }
662 }
663
664 hash_code llvm::hash_value(const APInt &Arg) {
665   if (Arg.isSingleWord())
666     return hash_combine(Arg.VAL);
667
668   return hash_combine_range(Arg.pVal, Arg.pVal + Arg.getNumWords());
669 }
670
671 /// HiBits - This function returns the high "numBits" bits of this APInt.
672 APInt APInt::getHiBits(unsigned numBits) const {
673   return APIntOps::lshr(*this, BitWidth - numBits);
674 }
675
676 /// LoBits - This function returns the low "numBits" bits of this APInt.
677 APInt APInt::getLoBits(unsigned numBits) const {
678   return APIntOps::lshr(APIntOps::shl(*this, BitWidth - numBits),
679                         BitWidth - numBits);
680 }
681
682 unsigned APInt::countLeadingZerosSlowCase() const {
683   // Treat the most significand word differently because it might have
684   // meaningless bits set beyond the precision.
685   unsigned BitsInMSW = BitWidth % APINT_BITS_PER_WORD;
686   integerPart MSWMask;
687   if (BitsInMSW) MSWMask = (integerPart(1) << BitsInMSW) - 1;
688   else {
689     MSWMask = ~integerPart(0);
690     BitsInMSW = APINT_BITS_PER_WORD;
691   }
692
693   unsigned i = getNumWords();
694   integerPart MSW = pVal[i-1] & MSWMask;
695   if (MSW)
696     return llvm::countLeadingZeros(MSW) - (APINT_BITS_PER_WORD - BitsInMSW);
697
698   unsigned Count = BitsInMSW;
699   for (--i; i > 0u; --i) {
700     if (pVal[i-1] == 0)
701       Count += APINT_BITS_PER_WORD;
702     else {
703       Count += llvm::countLeadingZeros(pVal[i-1]);
704       break;
705     }
706   }
707   return Count;
708 }
709
710 unsigned APInt::countLeadingOnes() const {
711   if (isSingleWord())
712     return CountLeadingOnes_64(VAL << (APINT_BITS_PER_WORD - BitWidth));
713
714   unsigned highWordBits = BitWidth % APINT_BITS_PER_WORD;
715   unsigned shift;
716   if (!highWordBits) {
717     highWordBits = APINT_BITS_PER_WORD;
718     shift = 0;
719   } else {
720     shift = APINT_BITS_PER_WORD - highWordBits;
721   }
722   int i = getNumWords() - 1;
723   unsigned Count = CountLeadingOnes_64(pVal[i] << shift);
724   if (Count == highWordBits) {
725     for (i--; i >= 0; --i) {
726       if (pVal[i] == -1ULL)
727         Count += APINT_BITS_PER_WORD;
728       else {
729         Count += CountLeadingOnes_64(pVal[i]);
730         break;
731       }
732     }
733   }
734   return Count;
735 }
736
737 unsigned APInt::countTrailingZeros() const {
738   if (isSingleWord())
739     return std::min(unsigned(llvm::countTrailingZeros(VAL)), BitWidth);
740   unsigned Count = 0;
741   unsigned i = 0;
742   for (; i < getNumWords() && pVal[i] == 0; ++i)
743     Count += APINT_BITS_PER_WORD;
744   if (i < getNumWords())
745     Count += llvm::countTrailingZeros(pVal[i]);
746   return std::min(Count, BitWidth);
747 }
748
749 unsigned APInt::countTrailingOnesSlowCase() const {
750   unsigned Count = 0;
751   unsigned i = 0;
752   for (; i < getNumWords() && pVal[i] == -1ULL; ++i)
753     Count += APINT_BITS_PER_WORD;
754   if (i < getNumWords())
755     Count += CountTrailingOnes_64(pVal[i]);
756   return std::min(Count, BitWidth);
757 }
758
759 unsigned APInt::countPopulationSlowCase() const {
760   unsigned Count = 0;
761   for (unsigned i = 0; i < getNumWords(); ++i)
762     Count += CountPopulation_64(pVal[i]);
763   return Count;
764 }
765
766 /// Perform a logical right-shift from Src to Dst, which must be equal or
767 /// non-overlapping, of Words words, by Shift, which must be less than 64.
768 static void lshrNear(uint64_t *Dst, uint64_t *Src, unsigned Words,
769                      unsigned Shift) {
770   uint64_t Carry = 0;
771   for (int I = Words - 1; I >= 0; --I) {
772     uint64_t Tmp = Src[I];
773     Dst[I] = (Tmp >> Shift) | Carry;
774     Carry = Tmp << (64 - Shift);
775   }
776 }
777
778 APInt APInt::byteSwap() const {
779   assert(BitWidth >= 16 && BitWidth % 16 == 0 && "Cannot byteswap!");
780   if (BitWidth == 16)
781     return APInt(BitWidth, ByteSwap_16(uint16_t(VAL)));
782   if (BitWidth == 32)
783     return APInt(BitWidth, ByteSwap_32(unsigned(VAL)));
784   if (BitWidth == 48) {
785     unsigned Tmp1 = unsigned(VAL >> 16);
786     Tmp1 = ByteSwap_32(Tmp1);
787     uint16_t Tmp2 = uint16_t(VAL);
788     Tmp2 = ByteSwap_16(Tmp2);
789     return APInt(BitWidth, (uint64_t(Tmp2) << 32) | Tmp1);
790   }
791   if (BitWidth == 64)
792     return APInt(BitWidth, ByteSwap_64(VAL));
793
794   APInt Result(getNumWords() * APINT_BITS_PER_WORD, 0);
795   for (unsigned I = 0, N = getNumWords(); I != N; ++I)
796     Result.pVal[I] = ByteSwap_64(pVal[N - I - 1]);
797   if (Result.BitWidth != BitWidth) {
798     lshrNear(Result.pVal, Result.pVal, getNumWords(),
799              Result.BitWidth - BitWidth);
800     Result.BitWidth = BitWidth;
801   }
802   return Result;
803 }
804
805 APInt llvm::APIntOps::GreatestCommonDivisor(const APInt& API1,
806                                             const APInt& API2) {
807   APInt A = API1, B = API2;
808   while (!!B) {
809     APInt T = B;
810     B = APIntOps::urem(A, B);
811     A = T;
812   }
813   return A;
814 }
815
816 APInt llvm::APIntOps::RoundDoubleToAPInt(double Double, unsigned width) {
817   union {
818     double D;
819     uint64_t I;
820   } T;
821   T.D = Double;
822
823   // Get the sign bit from the highest order bit
824   bool isNeg = T.I >> 63;
825
826   // Get the 11-bit exponent and adjust for the 1023 bit bias
827   int64_t exp = ((T.I >> 52) & 0x7ff) - 1023;
828
829   // If the exponent is negative, the value is < 0 so just return 0.
830   if (exp < 0)
831     return APInt(width, 0u);
832
833   // Extract the mantissa by clearing the top 12 bits (sign + exponent).
834   uint64_t mantissa = (T.I & (~0ULL >> 12)) | 1ULL << 52;
835
836   // If the exponent doesn't shift all bits out of the mantissa
837   if (exp < 52)
838     return isNeg ? -APInt(width, mantissa >> (52 - exp)) :
839                     APInt(width, mantissa >> (52 - exp));
840
841   // If the client didn't provide enough bits for us to shift the mantissa into
842   // then the result is undefined, just return 0
843   if (width <= exp - 52)
844     return APInt(width, 0);
845
846   // Otherwise, we have to shift the mantissa bits up to the right location
847   APInt Tmp(width, mantissa);
848   Tmp = Tmp.shl((unsigned)exp - 52);
849   return isNeg ? -Tmp : Tmp;
850 }
851
852 /// RoundToDouble - This function converts this APInt to a double.
853 /// The layout for double is as following (IEEE Standard 754):
854 ///  --------------------------------------
855 /// |  Sign    Exponent    Fraction    Bias |
856 /// |-------------------------------------- |
857 /// |  1[63]   11[62-52]   52[51-00]   1023 |
858 ///  --------------------------------------
859 double APInt::roundToDouble(bool isSigned) const {
860
861   // Handle the simple case where the value is contained in one uint64_t.
862   // It is wrong to optimize getWord(0) to VAL; there might be more than one word.
863   if (isSingleWord() || getActiveBits() <= APINT_BITS_PER_WORD) {
864     if (isSigned) {
865       int64_t sext = (int64_t(getWord(0)) << (64-BitWidth)) >> (64-BitWidth);
866       return double(sext);
867     } else
868       return double(getWord(0));
869   }
870
871   // Determine if the value is negative.
872   bool isNeg = isSigned ? (*this)[BitWidth-1] : false;
873
874   // Construct the absolute value if we're negative.
875   APInt Tmp(isNeg ? -(*this) : (*this));
876
877   // Figure out how many bits we're using.
878   unsigned n = Tmp.getActiveBits();
879
880   // The exponent (without bias normalization) is just the number of bits
881   // we are using. Note that the sign bit is gone since we constructed the
882   // absolute value.
883   uint64_t exp = n;
884
885   // Return infinity for exponent overflow
886   if (exp > 1023) {
887     if (!isSigned || !isNeg)
888       return std::numeric_limits<double>::infinity();
889     else
890       return -std::numeric_limits<double>::infinity();
891   }
892   exp += 1023; // Increment for 1023 bias
893
894   // Number of bits in mantissa is 52. To obtain the mantissa value, we must
895   // extract the high 52 bits from the correct words in pVal.
896   uint64_t mantissa;
897   unsigned hiWord = whichWord(n-1);
898   if (hiWord == 0) {
899     mantissa = Tmp.pVal[0];
900     if (n > 52)
901       mantissa >>= n - 52; // shift down, we want the top 52 bits.
902   } else {
903     assert(hiWord > 0 && "huh?");
904     uint64_t hibits = Tmp.pVal[hiWord] << (52 - n % APINT_BITS_PER_WORD);
905     uint64_t lobits = Tmp.pVal[hiWord-1] >> (11 + n % APINT_BITS_PER_WORD);
906     mantissa = hibits | lobits;
907   }
908
909   // The leading bit of mantissa is implicit, so get rid of it.
910   uint64_t sign = isNeg ? (1ULL << (APINT_BITS_PER_WORD - 1)) : 0;
911   union {
912     double D;
913     uint64_t I;
914   } T;
915   T.I = sign | (exp << 52) | mantissa;
916   return T.D;
917 }
918
919 // Truncate to new width.
920 APInt APInt::trunc(unsigned width) const {
921   assert(width < BitWidth && "Invalid APInt Truncate request");
922   assert(width && "Can't truncate to 0 bits");
923
924   if (width <= APINT_BITS_PER_WORD)
925     return APInt(width, getRawData()[0]);
926
927   APInt Result(getMemory(getNumWords(width)), width);
928
929   // Copy full words.
930   unsigned i;
931   for (i = 0; i != width / APINT_BITS_PER_WORD; i++)
932     Result.pVal[i] = pVal[i];
933
934   // Truncate and copy any partial word.
935   unsigned bits = (0 - width) % APINT_BITS_PER_WORD;
936   if (bits != 0)
937     Result.pVal[i] = pVal[i] << bits >> bits;
938
939   return Result;
940 }
941
942 // Sign extend to a new width.
943 APInt APInt::sext(unsigned width) const {
944   assert(width > BitWidth && "Invalid APInt SignExtend request");
945
946   if (width <= APINT_BITS_PER_WORD) {
947     uint64_t val = VAL << (APINT_BITS_PER_WORD - BitWidth);
948     val = (int64_t)val >> (width - BitWidth);
949     return APInt(width, val >> (APINT_BITS_PER_WORD - width));
950   }
951
952   APInt Result(getMemory(getNumWords(width)), width);
953
954   // Copy full words.
955   unsigned i;
956   uint64_t word = 0;
957   for (i = 0; i != BitWidth / APINT_BITS_PER_WORD; i++) {
958     word = getRawData()[i];
959     Result.pVal[i] = word;
960   }
961
962   // Read and sign-extend any partial word.
963   unsigned bits = (0 - BitWidth) % APINT_BITS_PER_WORD;
964   if (bits != 0)
965     word = (int64_t)getRawData()[i] << bits >> bits;
966   else
967     word = (int64_t)word >> (APINT_BITS_PER_WORD - 1);
968
969   // Write remaining full words.
970   for (; i != width / APINT_BITS_PER_WORD; i++) {
971     Result.pVal[i] = word;
972     word = (int64_t)word >> (APINT_BITS_PER_WORD - 1);
973   }
974
975   // Write any partial word.
976   bits = (0 - width) % APINT_BITS_PER_WORD;
977   if (bits != 0)
978     Result.pVal[i] = word << bits >> bits;
979
980   return Result;
981 }
982
983 //  Zero extend to a new width.
984 APInt APInt::zext(unsigned width) const {
985   assert(width > BitWidth && "Invalid APInt ZeroExtend request");
986
987   if (width <= APINT_BITS_PER_WORD)
988     return APInt(width, VAL);
989
990   APInt Result(getMemory(getNumWords(width)), width);
991
992   // Copy words.
993   unsigned i;
994   for (i = 0; i != getNumWords(); i++)
995     Result.pVal[i] = getRawData()[i];
996
997   // Zero remaining words.
998   memset(&Result.pVal[i], 0, (Result.getNumWords() - i) * APINT_WORD_SIZE);
999
1000   return Result;
1001 }
1002
1003 APInt APInt::zextOrTrunc(unsigned width) const {
1004   if (BitWidth < width)
1005     return zext(width);
1006   if (BitWidth > width)
1007     return trunc(width);
1008   return *this;
1009 }
1010
1011 APInt APInt::sextOrTrunc(unsigned width) const {
1012   if (BitWidth < width)
1013     return sext(width);
1014   if (BitWidth > width)
1015     return trunc(width);
1016   return *this;
1017 }
1018
1019 APInt APInt::zextOrSelf(unsigned width) const {
1020   if (BitWidth < width)
1021     return zext(width);
1022   return *this;
1023 }
1024
1025 APInt APInt::sextOrSelf(unsigned width) const {
1026   if (BitWidth < width)
1027     return sext(width);
1028   return *this;
1029 }
1030
1031 /// Arithmetic right-shift this APInt by shiftAmt.
1032 /// @brief Arithmetic right-shift function.
1033 APInt APInt::ashr(const APInt &shiftAmt) const {
1034   return ashr((unsigned)shiftAmt.getLimitedValue(BitWidth));
1035 }
1036
1037 /// Arithmetic right-shift this APInt by shiftAmt.
1038 /// @brief Arithmetic right-shift function.
1039 APInt APInt::ashr(unsigned shiftAmt) const {
1040   assert(shiftAmt <= BitWidth && "Invalid shift amount");
1041   // Handle a degenerate case
1042   if (shiftAmt == 0)
1043     return *this;
1044
1045   // Handle single word shifts with built-in ashr
1046   if (isSingleWord()) {
1047     if (shiftAmt == BitWidth)
1048       return APInt(BitWidth, 0); // undefined
1049     else {
1050       unsigned SignBit = APINT_BITS_PER_WORD - BitWidth;
1051       return APInt(BitWidth,
1052         (((int64_t(VAL) << SignBit) >> SignBit) >> shiftAmt));
1053     }
1054   }
1055
1056   // If all the bits were shifted out, the result is, technically, undefined.
1057   // We return -1 if it was negative, 0 otherwise. We check this early to avoid
1058   // issues in the algorithm below.
1059   if (shiftAmt == BitWidth) {
1060     if (isNegative())
1061       return APInt(BitWidth, -1ULL, true);
1062     else
1063       return APInt(BitWidth, 0);
1064   }
1065
1066   // Create some space for the result.
1067   uint64_t * val = new uint64_t[getNumWords()];
1068
1069   // Compute some values needed by the following shift algorithms
1070   unsigned wordShift = shiftAmt % APINT_BITS_PER_WORD; // bits to shift per word
1071   unsigned offset = shiftAmt / APINT_BITS_PER_WORD; // word offset for shift
1072   unsigned breakWord = getNumWords() - 1 - offset; // last word affected
1073   unsigned bitsInWord = whichBit(BitWidth); // how many bits in last word?
1074   if (bitsInWord == 0)
1075     bitsInWord = APINT_BITS_PER_WORD;
1076
1077   // If we are shifting whole words, just move whole words
1078   if (wordShift == 0) {
1079     // Move the words containing significant bits
1080     for (unsigned i = 0; i <= breakWord; ++i)
1081       val[i] = pVal[i+offset]; // move whole word
1082
1083     // Adjust the top significant word for sign bit fill, if negative
1084     if (isNegative())
1085       if (bitsInWord < APINT_BITS_PER_WORD)
1086         val[breakWord] |= ~0ULL << bitsInWord; // set high bits
1087   } else {
1088     // Shift the low order words
1089     for (unsigned i = 0; i < breakWord; ++i) {
1090       // This combines the shifted corresponding word with the low bits from
1091       // the next word (shifted into this word's high bits).
1092       val[i] = (pVal[i+offset] >> wordShift) |
1093                (pVal[i+offset+1] << (APINT_BITS_PER_WORD - wordShift));
1094     }
1095
1096     // Shift the break word. In this case there are no bits from the next word
1097     // to include in this word.
1098     val[breakWord] = pVal[breakWord+offset] >> wordShift;
1099
1100     // Deal with sign extension in the break word, and possibly the word before
1101     // it.
1102     if (isNegative()) {
1103       if (wordShift > bitsInWord) {
1104         if (breakWord > 0)
1105           val[breakWord-1] |=
1106             ~0ULL << (APINT_BITS_PER_WORD - (wordShift - bitsInWord));
1107         val[breakWord] |= ~0ULL;
1108       } else
1109         val[breakWord] |= (~0ULL << (bitsInWord - wordShift));
1110     }
1111   }
1112
1113   // Remaining words are 0 or -1, just assign them.
1114   uint64_t fillValue = (isNegative() ? -1ULL : 0);
1115   for (unsigned i = breakWord+1; i < getNumWords(); ++i)
1116     val[i] = fillValue;
1117   return APInt(val, BitWidth).clearUnusedBits();
1118 }
1119
1120 /// Logical right-shift this APInt by shiftAmt.
1121 /// @brief Logical right-shift function.
1122 APInt APInt::lshr(const APInt &shiftAmt) const {
1123   return lshr((unsigned)shiftAmt.getLimitedValue(BitWidth));
1124 }
1125
1126 /// Logical right-shift this APInt by shiftAmt.
1127 /// @brief Logical right-shift function.
1128 APInt APInt::lshr(unsigned shiftAmt) const {
1129   if (isSingleWord()) {
1130     if (shiftAmt >= BitWidth)
1131       return APInt(BitWidth, 0);
1132     else
1133       return APInt(BitWidth, this->VAL >> shiftAmt);
1134   }
1135
1136   // If all the bits were shifted out, the result is 0. This avoids issues
1137   // with shifting by the size of the integer type, which produces undefined
1138   // results. We define these "undefined results" to always be 0.
1139   if (shiftAmt >= BitWidth)
1140     return APInt(BitWidth, 0);
1141
1142   // If none of the bits are shifted out, the result is *this. This avoids
1143   // issues with shifting by the size of the integer type, which produces
1144   // undefined results in the code below. This is also an optimization.
1145   if (shiftAmt == 0)
1146     return *this;
1147
1148   // Create some space for the result.
1149   uint64_t * val = new uint64_t[getNumWords()];
1150
1151   // If we are shifting less than a word, compute the shift with a simple carry
1152   if (shiftAmt < APINT_BITS_PER_WORD) {
1153     lshrNear(val, pVal, getNumWords(), shiftAmt);
1154     return APInt(val, BitWidth).clearUnusedBits();
1155   }
1156
1157   // Compute some values needed by the remaining shift algorithms
1158   unsigned wordShift = shiftAmt % APINT_BITS_PER_WORD;
1159   unsigned offset = shiftAmt / APINT_BITS_PER_WORD;
1160
1161   // If we are shifting whole words, just move whole words
1162   if (wordShift == 0) {
1163     for (unsigned i = 0; i < getNumWords() - offset; ++i)
1164       val[i] = pVal[i+offset];
1165     for (unsigned i = getNumWords()-offset; i < getNumWords(); i++)
1166       val[i] = 0;
1167     return APInt(val,BitWidth).clearUnusedBits();
1168   }
1169
1170   // Shift the low order words
1171   unsigned breakWord = getNumWords() - offset -1;
1172   for (unsigned i = 0; i < breakWord; ++i)
1173     val[i] = (pVal[i+offset] >> wordShift) |
1174              (pVal[i+offset+1] << (APINT_BITS_PER_WORD - wordShift));
1175   // Shift the break word.
1176   val[breakWord] = pVal[breakWord+offset] >> wordShift;
1177
1178   // Remaining words are 0
1179   for (unsigned i = breakWord+1; i < getNumWords(); ++i)
1180     val[i] = 0;
1181   return APInt(val, BitWidth).clearUnusedBits();
1182 }
1183
1184 /// Left-shift this APInt by shiftAmt.
1185 /// @brief Left-shift function.
1186 APInt APInt::shl(const APInt &shiftAmt) const {
1187   // It's undefined behavior in C to shift by BitWidth or greater.
1188   return shl((unsigned)shiftAmt.getLimitedValue(BitWidth));
1189 }
1190
1191 APInt APInt::shlSlowCase(unsigned shiftAmt) const {
1192   // If all the bits were shifted out, the result is 0. This avoids issues
1193   // with shifting by the size of the integer type, which produces undefined
1194   // results. We define these "undefined results" to always be 0.
1195   if (shiftAmt == BitWidth)
1196     return APInt(BitWidth, 0);
1197
1198   // If none of the bits are shifted out, the result is *this. This avoids a
1199   // lshr by the words size in the loop below which can produce incorrect
1200   // results. It also avoids the expensive computation below for a common case.
1201   if (shiftAmt == 0)
1202     return *this;
1203
1204   // Create some space for the result.
1205   uint64_t * val = new uint64_t[getNumWords()];
1206
1207   // If we are shifting less than a word, do it the easy way
1208   if (shiftAmt < APINT_BITS_PER_WORD) {
1209     uint64_t carry = 0;
1210     for (unsigned i = 0; i < getNumWords(); i++) {
1211       val[i] = pVal[i] << shiftAmt | carry;
1212       carry = pVal[i] >> (APINT_BITS_PER_WORD - shiftAmt);
1213     }
1214     return APInt(val, BitWidth).clearUnusedBits();
1215   }
1216
1217   // Compute some values needed by the remaining shift algorithms
1218   unsigned wordShift = shiftAmt % APINT_BITS_PER_WORD;
1219   unsigned offset = shiftAmt / APINT_BITS_PER_WORD;
1220
1221   // If we are shifting whole words, just move whole words
1222   if (wordShift == 0) {
1223     for (unsigned i = 0; i < offset; i++)
1224       val[i] = 0;
1225     for (unsigned i = offset; i < getNumWords(); i++)
1226       val[i] = pVal[i-offset];
1227     return APInt(val,BitWidth).clearUnusedBits();
1228   }
1229
1230   // Copy whole words from this to Result.
1231   unsigned i = getNumWords() - 1;
1232   for (; i > offset; --i)
1233     val[i] = pVal[i-offset] << wordShift |
1234              pVal[i-offset-1] >> (APINT_BITS_PER_WORD - wordShift);
1235   val[offset] = pVal[0] << wordShift;
1236   for (i = 0; i < offset; ++i)
1237     val[i] = 0;
1238   return APInt(val, BitWidth).clearUnusedBits();
1239 }
1240
1241 APInt APInt::rotl(const APInt &rotateAmt) const {
1242   return rotl((unsigned)rotateAmt.getLimitedValue(BitWidth));
1243 }
1244
1245 APInt APInt::rotl(unsigned rotateAmt) const {
1246   rotateAmt %= BitWidth;
1247   if (rotateAmt == 0)
1248     return *this;
1249   return shl(rotateAmt) | lshr(BitWidth - rotateAmt);
1250 }
1251
1252 APInt APInt::rotr(const APInt &rotateAmt) const {
1253   return rotr((unsigned)rotateAmt.getLimitedValue(BitWidth));
1254 }
1255
1256 APInt APInt::rotr(unsigned rotateAmt) const {
1257   rotateAmt %= BitWidth;
1258   if (rotateAmt == 0)
1259     return *this;
1260   return lshr(rotateAmt) | shl(BitWidth - rotateAmt);
1261 }
1262
1263 // Square Root - this method computes and returns the square root of "this".
1264 // Three mechanisms are used for computation. For small values (<= 5 bits),
1265 // a table lookup is done. This gets some performance for common cases. For
1266 // values using less than 52 bits, the value is converted to double and then
1267 // the libc sqrt function is called. The result is rounded and then converted
1268 // back to a uint64_t which is then used to construct the result. Finally,
1269 // the Babylonian method for computing square roots is used.
1270 APInt APInt::sqrt() const {
1271
1272   // Determine the magnitude of the value.
1273   unsigned magnitude = getActiveBits();
1274
1275   // Use a fast table for some small values. This also gets rid of some
1276   // rounding errors in libc sqrt for small values.
1277   if (magnitude <= 5) {
1278     static const uint8_t results[32] = {
1279       /*     0 */ 0,
1280       /*  1- 2 */ 1, 1,
1281       /*  3- 6 */ 2, 2, 2, 2,
1282       /*  7-12 */ 3, 3, 3, 3, 3, 3,
1283       /* 13-20 */ 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4,
1284       /* 21-30 */ 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5,
1285       /*    31 */ 6
1286     };
1287     return APInt(BitWidth, results[ (isSingleWord() ? VAL : pVal[0]) ]);
1288   }
1289
1290   // If the magnitude of the value fits in less than 52 bits (the precision of
1291   // an IEEE double precision floating point value), then we can use the
1292   // libc sqrt function which will probably use a hardware sqrt computation.
1293   // This should be faster than the algorithm below.
1294   if (magnitude < 52) {
1295 #if HAVE_ROUND
1296     return APInt(BitWidth,
1297                  uint64_t(::round(::sqrt(double(isSingleWord()?VAL:pVal[0])))));
1298 #else
1299     return APInt(BitWidth,
1300                  uint64_t(::sqrt(double(isSingleWord()?VAL:pVal[0])) + 0.5));
1301 #endif
1302   }
1303
1304   // Okay, all the short cuts are exhausted. We must compute it. The following
1305   // is a classical Babylonian method for computing the square root. This code
1306   // was adapted to APINt from a wikipedia article on such computations.
1307   // See http://www.wikipedia.org/ and go to the page named
1308   // Calculate_an_integer_square_root.
1309   unsigned nbits = BitWidth, i = 4;
1310   APInt testy(BitWidth, 16);
1311   APInt x_old(BitWidth, 1);
1312   APInt x_new(BitWidth, 0);
1313   APInt two(BitWidth, 2);
1314
1315   // Select a good starting value using binary logarithms.
1316   for (;; i += 2, testy = testy.shl(2))
1317     if (i >= nbits || this->ule(testy)) {
1318       x_old = x_old.shl(i / 2);
1319       break;
1320     }
1321
1322   // Use the Babylonian method to arrive at the integer square root:
1323   for (;;) {
1324     x_new = (this->udiv(x_old) + x_old).udiv(two);
1325     if (x_old.ule(x_new))
1326       break;
1327     x_old = x_new;
1328   }
1329
1330   // Make sure we return the closest approximation
1331   // NOTE: The rounding calculation below is correct. It will produce an
1332   // off-by-one discrepancy with results from pari/gp. That discrepancy has been
1333   // determined to be a rounding issue with pari/gp as it begins to use a
1334   // floating point representation after 192 bits. There are no discrepancies
1335   // between this algorithm and pari/gp for bit widths < 192 bits.
1336   APInt square(x_old * x_old);
1337   APInt nextSquare((x_old + 1) * (x_old +1));
1338   if (this->ult(square))
1339     return x_old;
1340   assert(this->ule(nextSquare) && "Error in APInt::sqrt computation");
1341   APInt midpoint((nextSquare - square).udiv(two));
1342   APInt offset(*this - square);
1343   if (offset.ult(midpoint))
1344     return x_old;
1345   return x_old + 1;
1346 }
1347
1348 /// Computes the multiplicative inverse of this APInt for a given modulo. The
1349 /// iterative extended Euclidean algorithm is used to solve for this value,
1350 /// however we simplify it to speed up calculating only the inverse, and take
1351 /// advantage of div+rem calculations. We also use some tricks to avoid copying
1352 /// (potentially large) APInts around.
1353 APInt APInt::multiplicativeInverse(const APInt& modulo) const {
1354   assert(ult(modulo) && "This APInt must be smaller than the modulo");
1355
1356   // Using the properties listed at the following web page (accessed 06/21/08):
1357   //   http://www.numbertheory.org/php/euclid.html
1358   // (especially the properties numbered 3, 4 and 9) it can be proved that
1359   // BitWidth bits suffice for all the computations in the algorithm implemented
1360   // below. More precisely, this number of bits suffice if the multiplicative
1361   // inverse exists, but may not suffice for the general extended Euclidean
1362   // algorithm.
1363
1364   APInt r[2] = { modulo, *this };
1365   APInt t[2] = { APInt(BitWidth, 0), APInt(BitWidth, 1) };
1366   APInt q(BitWidth, 0);
1367
1368   unsigned i;
1369   for (i = 0; r[i^1] != 0; i ^= 1) {
1370     // An overview of the math without the confusing bit-flipping:
1371     // q = r[i-2] / r[i-1]
1372     // r[i] = r[i-2] % r[i-1]
1373     // t[i] = t[i-2] - t[i-1] * q
1374     udivrem(r[i], r[i^1], q, r[i]);
1375     t[i] -= t[i^1] * q;
1376   }
1377
1378   // If this APInt and the modulo are not coprime, there is no multiplicative
1379   // inverse, so return 0. We check this by looking at the next-to-last
1380   // remainder, which is the gcd(*this,modulo) as calculated by the Euclidean
1381   // algorithm.
1382   if (r[i] != 1)
1383     return APInt(BitWidth, 0);
1384
1385   // The next-to-last t is the multiplicative inverse.  However, we are
1386   // interested in a positive inverse. Calcuate a positive one from a negative
1387   // one if necessary. A simple addition of the modulo suffices because
1388   // abs(t[i]) is known to be less than *this/2 (see the link above).
1389   return t[i].isNegative() ? t[i] + modulo : t[i];
1390 }
1391
1392 /// Calculate the magic numbers required to implement a signed integer division
1393 /// by a constant as a sequence of multiplies, adds and shifts.  Requires that
1394 /// the divisor not be 0, 1, or -1.  Taken from "Hacker's Delight", Henry S.
1395 /// Warren, Jr., chapter 10.
1396 APInt::ms APInt::magic() const {
1397   const APInt& d = *this;
1398   unsigned p;
1399   APInt ad, anc, delta, q1, r1, q2, r2, t;
1400   APInt signedMin = APInt::getSignedMinValue(d.getBitWidth());
1401   struct ms mag;
1402
1403   ad = d.abs();
1404   t = signedMin + (d.lshr(d.getBitWidth() - 1));
1405   anc = t - 1 - t.urem(ad);   // absolute value of nc
1406   p = d.getBitWidth() - 1;    // initialize p
1407   q1 = signedMin.udiv(anc);   // initialize q1 = 2p/abs(nc)
1408   r1 = signedMin - q1*anc;    // initialize r1 = rem(2p,abs(nc))
1409   q2 = signedMin.udiv(ad);    // initialize q2 = 2p/abs(d)
1410   r2 = signedMin - q2*ad;     // initialize r2 = rem(2p,abs(d))
1411   do {
1412     p = p + 1;
1413     q1 = q1<<1;          // update q1 = 2p/abs(nc)
1414     r1 = r1<<1;          // update r1 = rem(2p/abs(nc))
1415     if (r1.uge(anc)) {  // must be unsigned comparison
1416       q1 = q1 + 1;
1417       r1 = r1 - anc;
1418     }
1419     q2 = q2<<1;          // update q2 = 2p/abs(d)
1420     r2 = r2<<1;          // update r2 = rem(2p/abs(d))
1421     if (r2.uge(ad)) {   // must be unsigned comparison
1422       q2 = q2 + 1;
1423       r2 = r2 - ad;
1424     }
1425     delta = ad - r2;
1426   } while (q1.ult(delta) || (q1 == delta && r1 == 0));
1427
1428   mag.m = q2 + 1;
1429   if (d.isNegative()) mag.m = -mag.m;   // resulting magic number
1430   mag.s = p - d.getBitWidth();          // resulting shift
1431   return mag;
1432 }
1433
1434 /// Calculate the magic numbers required to implement an unsigned integer
1435 /// division by a constant as a sequence of multiplies, adds and shifts.
1436 /// Requires that the divisor not be 0.  Taken from "Hacker's Delight", Henry
1437 /// S. Warren, Jr., chapter 10.
1438 /// LeadingZeros can be used to simplify the calculation if the upper bits
1439 /// of the divided value are known zero.
1440 APInt::mu APInt::magicu(unsigned LeadingZeros) const {
1441   const APInt& d = *this;
1442   unsigned p;
1443   APInt nc, delta, q1, r1, q2, r2;
1444   struct mu magu;
1445   magu.a = 0;               // initialize "add" indicator
1446   APInt allOnes = APInt::getAllOnesValue(d.getBitWidth()).lshr(LeadingZeros);
1447   APInt signedMin = APInt::getSignedMinValue(d.getBitWidth());
1448   APInt signedMax = APInt::getSignedMaxValue(d.getBitWidth());
1449
1450   nc = allOnes - (allOnes - d).urem(d);
1451   p = d.getBitWidth() - 1;  // initialize p
1452   q1 = signedMin.udiv(nc);  // initialize q1 = 2p/nc
1453   r1 = signedMin - q1*nc;   // initialize r1 = rem(2p,nc)
1454   q2 = signedMax.udiv(d);   // initialize q2 = (2p-1)/d
1455   r2 = signedMax - q2*d;    // initialize r2 = rem((2p-1),d)
1456   do {
1457     p = p + 1;
1458     if (r1.uge(nc - r1)) {
1459       q1 = q1 + q1 + 1;  // update q1
1460       r1 = r1 + r1 - nc; // update r1
1461     }
1462     else {
1463       q1 = q1+q1; // update q1
1464       r1 = r1+r1; // update r1
1465     }
1466     if ((r2 + 1).uge(d - r2)) {
1467       if (q2.uge(signedMax)) magu.a = 1;
1468       q2 = q2+q2 + 1;     // update q2
1469       r2 = r2+r2 + 1 - d; // update r2
1470     }
1471     else {
1472       if (q2.uge(signedMin)) magu.a = 1;
1473       q2 = q2+q2;     // update q2
1474       r2 = r2+r2 + 1; // update r2
1475     }
1476     delta = d - 1 - r2;
1477   } while (p < d.getBitWidth()*2 &&
1478            (q1.ult(delta) || (q1 == delta && r1 == 0)));
1479   magu.m = q2 + 1; // resulting magic number
1480   magu.s = p - d.getBitWidth();  // resulting shift
1481   return magu;
1482 }
1483
1484 /// Implementation of Knuth's Algorithm D (Division of nonnegative integers)
1485 /// from "Art of Computer Programming, Volume 2", section 4.3.1, p. 272. The
1486 /// variables here have the same names as in the algorithm. Comments explain
1487 /// the algorithm and any deviation from it.
1488 static void KnuthDiv(unsigned *u, unsigned *v, unsigned *q, unsigned* r,
1489                      unsigned m, unsigned n) {
1490   assert(u && "Must provide dividend");
1491   assert(v && "Must provide divisor");
1492   assert(q && "Must provide quotient");
1493   assert(u != v && u != q && v != q && "Must us different memory");
1494   assert(n>1 && "n must be > 1");
1495
1496   // Knuth uses the value b as the base of the number system. In our case b
1497   // is 2^31 so we just set it to -1u.
1498   uint64_t b = uint64_t(1) << 32;
1499
1500 #if 0
1501   DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: m=" << m << " n=" << n << '\n');
1502   DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: original:");
1503   DEBUG(for (int i = m+n; i >=0; i--) dbgs() << " " << u[i]);
1504   DEBUG(dbgs() << " by");
1505   DEBUG(for (int i = n; i >0; i--) dbgs() << " " << v[i-1]);
1506   DEBUG(dbgs() << '\n');
1507 #endif
1508   // D1. [Normalize.] Set d = b / (v[n-1] + 1) and multiply all the digits of
1509   // u and v by d. Note that we have taken Knuth's advice here to use a power
1510   // of 2 value for d such that d * v[n-1] >= b/2 (b is the base). A power of
1511   // 2 allows us to shift instead of multiply and it is easy to determine the
1512   // shift amount from the leading zeros.  We are basically normalizing the u
1513   // and v so that its high bits are shifted to the top of v's range without
1514   // overflow. Note that this can require an extra word in u so that u must
1515   // be of length m+n+1.
1516   unsigned shift = countLeadingZeros(v[n-1]);
1517   unsigned v_carry = 0;
1518   unsigned u_carry = 0;
1519   if (shift) {
1520     for (unsigned i = 0; i < m+n; ++i) {
1521       unsigned u_tmp = u[i] >> (32 - shift);
1522       u[i] = (u[i] << shift) | u_carry;
1523       u_carry = u_tmp;
1524     }
1525     for (unsigned i = 0; i < n; ++i) {
1526       unsigned v_tmp = v[i] >> (32 - shift);
1527       v[i] = (v[i] << shift) | v_carry;
1528       v_carry = v_tmp;
1529     }
1530   }
1531   u[m+n] = u_carry;
1532 #if 0
1533   DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv:   normal:");
1534   DEBUG(for (int i = m+n; i >=0; i--) dbgs() << " " << u[i]);
1535   DEBUG(dbgs() << " by");
1536   DEBUG(for (int i = n; i >0; i--) dbgs() << " " << v[i-1]);
1537   DEBUG(dbgs() << '\n');
1538 #endif
1539
1540   // D2. [Initialize j.]  Set j to m. This is the loop counter over the places.
1541   int j = m;
1542   do {
1543     DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: quotient digit #" << j << '\n');
1544     // D3. [Calculate q'.].
1545     //     Set qp = (u[j+n]*b + u[j+n-1]) / v[n-1]. (qp=qprime=q')
1546     //     Set rp = (u[j+n]*b + u[j+n-1]) % v[n-1]. (rp=rprime=r')
1547     // Now test if qp == b or qp*v[n-2] > b*rp + u[j+n-2]; if so, decrease
1548     // qp by 1, inrease rp by v[n-1], and repeat this test if rp < b. The test
1549     // on v[n-2] determines at high speed most of the cases in which the trial
1550     // value qp is one too large, and it eliminates all cases where qp is two
1551     // too large.
1552     uint64_t dividend = ((uint64_t(u[j+n]) << 32) + u[j+n-1]);
1553     DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: dividend == " << dividend << '\n');
1554     uint64_t qp = dividend / v[n-1];
1555     uint64_t rp = dividend % v[n-1];
1556     if (qp == b || qp*v[n-2] > b*rp + u[j+n-2]) {
1557       qp--;
1558       rp += v[n-1];
1559       if (rp < b && (qp == b || qp*v[n-2] > b*rp + u[j+n-2]))
1560         qp--;
1561     }
1562     DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: qp == " << qp << ", rp == " << rp << '\n');
1563
1564     // D4. [Multiply and subtract.] Replace (u[j+n]u[j+n-1]...u[j]) with
1565     // (u[j+n]u[j+n-1]..u[j]) - qp * (v[n-1]...v[1]v[0]). This computation
1566     // consists of a simple multiplication by a one-place number, combined with
1567     // a subtraction.
1568     bool isNeg = false;
1569     for (unsigned i = 0; i < n; ++i) {
1570       uint64_t u_tmp = uint64_t(u[j+i]) | (uint64_t(u[j+i+1]) << 32);
1571       uint64_t subtrahend = uint64_t(qp) * uint64_t(v[i]);
1572       bool borrow = subtrahend > u_tmp;
1573       DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: u_tmp == " << u_tmp
1574                    << ", subtrahend == " << subtrahend
1575                    << ", borrow = " << borrow << '\n');
1576
1577       uint64_t result = u_tmp - subtrahend;
1578       unsigned k = j + i;
1579       u[k++] = (unsigned)(result & (b-1)); // subtract low word
1580       u[k++] = (unsigned)(result >> 32);   // subtract high word
1581       while (borrow && k <= m+n) { // deal with borrow to the left
1582         borrow = u[k] == 0;
1583         u[k]--;
1584         k++;
1585       }
1586       isNeg |= borrow;
1587       DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: u[j+i] == " << u[j+i] << ",  u[j+i+1] == " <<
1588                     u[j+i+1] << '\n');
1589     }
1590     DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: after subtraction:");
1591     DEBUG(for (int i = m+n; i >=0; i--) dbgs() << " " << u[i]);
1592     DEBUG(dbgs() << '\n');
1593     // The digits (u[j+n]...u[j]) should be kept positive; if the result of
1594     // this step is actually negative, (u[j+n]...u[j]) should be left as the
1595     // true value plus b**(n+1), namely as the b's complement of
1596     // the true value, and a "borrow" to the left should be remembered.
1597     //
1598     if (isNeg) {
1599       bool carry = true;  // true because b's complement is "complement + 1"
1600       for (unsigned i = 0; i <= m+n; ++i) {
1601         u[i] = ~u[i] + carry; // b's complement
1602         carry = carry && u[i] == 0;
1603       }
1604     }
1605     DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: after complement:");
1606     DEBUG(for (int i = m+n; i >=0; i--) dbgs() << " " << u[i]);
1607     DEBUG(dbgs() << '\n');
1608
1609     // D5. [Test remainder.] Set q[j] = qp. If the result of step D4 was
1610     // negative, go to step D6; otherwise go on to step D7.
1611     q[j] = (unsigned)qp;
1612     if (isNeg) {
1613       // D6. [Add back]. The probability that this step is necessary is very
1614       // small, on the order of only 2/b. Make sure that test data accounts for
1615       // this possibility. Decrease q[j] by 1
1616       q[j]--;
1617       // and add (0v[n-1]...v[1]v[0]) to (u[j+n]u[j+n-1]...u[j+1]u[j]).
1618       // A carry will occur to the left of u[j+n], and it should be ignored
1619       // since it cancels with the borrow that occurred in D4.
1620       bool carry = false;
1621       for (unsigned i = 0; i < n; i++) {
1622         unsigned limit = std::min(u[j+i],v[i]);
1623         u[j+i] += v[i] + carry;
1624         carry = u[j+i] < limit || (carry && u[j+i] == limit);
1625       }
1626       u[j+n] += carry;
1627     }
1628     DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: after correction:");
1629     DEBUG(for (int i = m+n; i >=0; i--) dbgs() <<" " << u[i]);
1630     DEBUG(dbgs() << "\nKnuthDiv: digit result = " << q[j] << '\n');
1631
1632   // D7. [Loop on j.]  Decrease j by one. Now if j >= 0, go back to D3.
1633   } while (--j >= 0);
1634
1635   DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: quotient:");
1636   DEBUG(for (int i = m; i >=0; i--) dbgs() <<" " << q[i]);
1637   DEBUG(dbgs() << '\n');
1638
1639   // D8. [Unnormalize]. Now q[...] is the desired quotient, and the desired
1640   // remainder may be obtained by dividing u[...] by d. If r is non-null we
1641   // compute the remainder (urem uses this).
1642   if (r) {
1643     // The value d is expressed by the "shift" value above since we avoided
1644     // multiplication by d by using a shift left. So, all we have to do is
1645     // shift right here. In order to mak
1646     if (shift) {
1647       unsigned carry = 0;
1648       DEBUG(dbgs() << "KnuthDiv: remainder:");
1649       for (int i = n-1; i >= 0; i--) {
1650         r[i] = (u[i] >> shift) | carry;
1651         carry = u[i] << (32 - shift);
1652         DEBUG(dbgs() << " " << r[i]);
1653       }
1654     } else {
1655       for (int i = n-1; i >= 0; i--) {
1656         r[i] = u[i];
1657         DEBUG(dbgs() << " " << r[i]);
1658       }
1659     }
1660     DEBUG(dbgs() << '\n');
1661   }
1662 #if 0
1663   DEBUG(dbgs() << '\n');
1664 #endif
1665 }
1666
1667 void APInt::divide(const APInt LHS, unsigned lhsWords,
1668                    const APInt &RHS, unsigned rhsWords,
1669                    APInt *Quotient, APInt *Remainder)
1670 {
1671   assert(lhsWords >= rhsWords && "Fractional result");
1672
1673   // First, compose the values into an array of 32-bit words instead of
1674   // 64-bit words. This is a necessity of both the "short division" algorithm
1675   // and the Knuth "classical algorithm" which requires there to be native
1676   // operations for +, -, and * on an m bit value with an m*2 bit result. We
1677   // can't use 64-bit operands here because we don't have native results of
1678   // 128-bits. Furthermore, casting the 64-bit values to 32-bit values won't
1679   // work on large-endian machines.
1680   uint64_t mask = ~0ull >> (sizeof(unsigned)*CHAR_BIT);
1681   unsigned n = rhsWords * 2;
1682   unsigned m = (lhsWords * 2) - n;
1683
1684   // Allocate space for the temporary values we need either on the stack, if
1685   // it will fit, or on the heap if it won't.
1686   unsigned SPACE[128];
1687   unsigned *U = nullptr;
1688   unsigned *V = nullptr;
1689   unsigned *Q = nullptr;
1690   unsigned *R = nullptr;
1691   if ((Remainder?4:3)*n+2*m+1 <= 128) {
1692     U = &SPACE[0];
1693     V = &SPACE[m+n+1];
1694     Q = &SPACE[(m+n+1) + n];
1695     if (Remainder)
1696       R = &SPACE[(m+n+1) + n + (m+n)];
1697   } else {
1698     U = new unsigned[m + n + 1];
1699     V = new unsigned[n];
1700     Q = new unsigned[m+n];
1701     if (Remainder)
1702       R = new unsigned[n];
1703   }
1704
1705   // Initialize the dividend
1706   memset(U, 0, (m+n+1)*sizeof(unsigned));
1707   for (unsigned i = 0; i < lhsWords; ++i) {
1708     uint64_t tmp = (LHS.getNumWords() == 1 ? LHS.VAL : LHS.pVal[i]);
1709     U[i * 2] = (unsigned)(tmp & mask);
1710     U[i * 2 + 1] = (unsigned)(tmp >> (sizeof(unsigned)*CHAR_BIT));
1711   }
1712   U[m+n] = 0; // this extra word is for "spill" in the Knuth algorithm.
1713
1714   // Initialize the divisor
1715   memset(V, 0, (n)*sizeof(unsigned));
1716   for (unsigned i = 0; i < rhsWords; ++i) {
1717     uint64_t tmp = (RHS.getNumWords() == 1 ? RHS.VAL : RHS.pVal[i]);
1718     V[i * 2] = (unsigned)(tmp & mask);
1719     V[i * 2 + 1] = (unsigned)(tmp >> (sizeof(unsigned)*CHAR_BIT));
1720   }
1721
1722   // initialize the quotient and remainder
1723   memset(Q, 0, (m+n) * sizeof(unsigned));
1724   if (Remainder)
1725     memset(R, 0, n * sizeof(unsigned));
1726
1727   // Now, adjust m and n for the Knuth division. n is the number of words in
1728   // the divisor. m is the number of words by which the dividend exceeds the
1729   // divisor (i.e. m+n is the length of the dividend). These sizes must not
1730   // contain any zero words or the Knuth algorithm fails.
1731   for (unsigned i = n; i > 0 && V[i-1] == 0; i--) {
1732     n--;
1733     m++;
1734   }
1735   for (unsigned i = m+n; i > 0 && U[i-1] == 0; i--)
1736     m--;
1737
1738   // If we're left with only a single word for the divisor, Knuth doesn't work
1739   // so we implement the short division algorithm here. This is much simpler
1740   // and faster because we are certain that we can divide a 64-bit quantity
1741   // by a 32-bit quantity at hardware speed and short division is simply a
1742   // series of such operations. This is just like doing short division but we
1743   // are using base 2^32 instead of base 10.
1744   assert(n != 0 && "Divide by zero?");
1745   if (n == 1) {
1746     unsigned divisor = V[0];
1747     unsigned remainder = 0;
1748     for (int i = m+n-1; i >= 0; i--) {
1749       uint64_t partial_dividend = uint64_t(remainder) << 32 | U[i];
1750       if (partial_dividend == 0) {
1751         Q[i] = 0;
1752         remainder = 0;
1753       } else if (partial_dividend < divisor) {
1754         Q[i] = 0;
1755         remainder = (unsigned)partial_dividend;
1756       } else if (partial_dividend == divisor) {
1757         Q[i] = 1;
1758         remainder = 0;
1759       } else {
1760         Q[i] = (unsigned)(partial_dividend / divisor);
1761         remainder = (unsigned)(partial_dividend - (Q[i] * divisor));
1762       }
1763     }
1764     if (R)
1765       R[0] = remainder;
1766   } else {
1767     // Now we're ready to invoke the Knuth classical divide algorithm. In this
1768     // case n > 1.
1769     KnuthDiv(U, V, Q, R, m, n);
1770   }
1771
1772   // If the caller wants the quotient
1773   if (Quotient) {
1774     // Set up the Quotient value's memory.
1775     if (Quotient->BitWidth != LHS.BitWidth) {
1776       if (Quotient->isSingleWord())
1777         Quotient->VAL = 0;
1778       else
1779         delete [] Quotient->pVal;
1780       Quotient->BitWidth = LHS.BitWidth;
1781       if (!Quotient->isSingleWord())
1782         Quotient->pVal = getClearedMemory(Quotient->getNumWords());
1783     } else
1784       Quotient->clearAllBits();
1785
1786     // The quotient is in Q. Reconstitute the quotient into Quotient's low
1787     // order words.
1788     if (lhsWords == 1) {
1789       uint64_t tmp =
1790         uint64_t(Q[0]) | (uint64_t(Q[1]) << (APINT_BITS_PER_WORD / 2));
1791       if (Quotient->isSingleWord())
1792         Quotient->VAL = tmp;
1793       else
1794         Quotient->pVal[0] = tmp;
1795     } else {
1796       assert(!Quotient->isSingleWord() && "Quotient APInt not large enough");
1797       for (unsigned i = 0; i < lhsWords; ++i)
1798         Quotient->pVal[i] =
1799           uint64_t(Q[i*2]) | (uint64_t(Q[i*2+1]) << (APINT_BITS_PER_WORD / 2));
1800     }
1801   }
1802
1803   // If the caller wants the remainder
1804   if (Remainder) {
1805     // Set up the Remainder value's memory.
1806     if (Remainder->BitWidth != RHS.BitWidth) {
1807       if (Remainder->isSingleWord())
1808         Remainder->VAL = 0;
1809       else
1810         delete [] Remainder->pVal;
1811       Remainder->BitWidth = RHS.BitWidth;
1812       if (!Remainder->isSingleWord())
1813         Remainder->pVal = getClearedMemory(Remainder->getNumWords());
1814     } else
1815       Remainder->clearAllBits();
1816
1817     // The remainder is in R. Reconstitute the remainder into Remainder's low
1818     // order words.
1819     if (rhsWords == 1) {
1820       uint64_t tmp =
1821         uint64_t(R[0]) | (uint64_t(R[1]) << (APINT_BITS_PER_WORD / 2));
1822       if (Remainder->isSingleWord())
1823         Remainder->VAL = tmp;
1824       else
1825         Remainder->pVal[0] = tmp;
1826     } else {
1827       assert(!Remainder->isSingleWord() && "Remainder APInt not large enough");
1828       for (unsigned i = 0; i < rhsWords; ++i)
1829         Remainder->pVal[i] =
1830           uint64_t(R[i*2]) | (uint64_t(R[i*2+1]) << (APINT_BITS_PER_WORD / 2));
1831     }
1832   }
1833
1834   // Clean up the memory we allocated.
1835   if (U != &SPACE[0]) {
1836     delete [] U;
1837     delete [] V;
1838     delete [] Q;
1839     delete [] R;
1840   }
1841 }
1842
1843 APInt APInt::udiv(const APInt& RHS) const {
1844   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
1845
1846   // First, deal with the easy case
1847   if (isSingleWord()) {
1848     assert(RHS.VAL != 0 && "Divide by zero?");
1849     return APInt(BitWidth, VAL / RHS.VAL);
1850   }
1851
1852   // Get some facts about the LHS and RHS number of bits and words
1853   unsigned rhsBits = RHS.getActiveBits();
1854   unsigned rhsWords = !rhsBits ? 0 : (APInt::whichWord(rhsBits - 1) + 1);
1855   assert(rhsWords && "Divided by zero???");
1856   unsigned lhsBits = this->getActiveBits();
1857   unsigned lhsWords = !lhsBits ? 0 : (APInt::whichWord(lhsBits - 1) + 1);
1858
1859   // Deal with some degenerate cases
1860   if (!lhsWords)
1861     // 0 / X ===> 0
1862     return APInt(BitWidth, 0);
1863   else if (lhsWords < rhsWords || this->ult(RHS)) {
1864     // X / Y ===> 0, iff X < Y
1865     return APInt(BitWidth, 0);
1866   } else if (*this == RHS) {
1867     // X / X ===> 1
1868     return APInt(BitWidth, 1);
1869   } else if (lhsWords == 1 && rhsWords == 1) {
1870     // All high words are zero, just use native divide
1871     return APInt(BitWidth, this->pVal[0] / RHS.pVal[0]);
1872   }
1873
1874   // We have to compute it the hard way. Invoke the Knuth divide algorithm.
1875   APInt Quotient(1,0); // to hold result.
1876   divide(*this, lhsWords, RHS, rhsWords, &Quotient, nullptr);
1877   return Quotient;
1878 }
1879
1880 APInt APInt::sdiv(const APInt &RHS) const {
1881   if (isNegative()) {
1882     if (RHS.isNegative())
1883       return (-(*this)).udiv(-RHS);
1884     return -((-(*this)).udiv(RHS));
1885   }
1886   if (RHS.isNegative())
1887     return -(this->udiv(-RHS));
1888   return this->udiv(RHS);
1889 }
1890
1891 APInt APInt::urem(const APInt& RHS) const {
1892   assert(BitWidth == RHS.BitWidth && "Bit widths must be the same");
1893   if (isSingleWord()) {
1894     assert(RHS.VAL != 0 && "Remainder by zero?");
1895     return APInt(BitWidth, VAL % RHS.VAL);
1896   }
1897
1898   // Get some facts about the LHS
1899   unsigned lhsBits = getActiveBits();
1900   unsigned lhsWords = !lhsBits ? 0 : (whichWord(lhsBits - 1) + 1);
1901
1902   // Get some facts about the RHS
1903   unsigned rhsBits = RHS.getActiveBits();
1904   unsigned rhsWords = !rhsBits ? 0 : (APInt::whichWord(rhsBits - 1) + 1);
1905   assert(rhsWords && "Performing remainder operation by zero ???");
1906
1907   // Check the degenerate cases
1908   if (lhsWords == 0) {
1909     // 0 % Y ===> 0
1910     return APInt(BitWidth, 0);
1911   } else if (lhsWords < rhsWords || this->ult(RHS)) {
1912     // X % Y ===> X, iff X < Y
1913     return *this;
1914   } else if (*this == RHS) {
1915     // X % X == 0;
1916     return APInt(BitWidth, 0);
1917   } else if (lhsWords == 1) {
1918     // All high words are zero, just use native remainder
1919     return APInt(BitWidth, pVal[0] % RHS.pVal[0]);
1920   }
1921
1922   // We have to compute it the hard way. Invoke the Knuth divide algorithm.
1923   APInt Remainder(1,0);
1924   divide(*this, lhsWords, RHS, rhsWords, nullptr, &Remainder);
1925   return Remainder;
1926 }
1927
1928 APInt APInt::srem(const APInt &RHS) const {
1929   if (isNegative()) {
1930     if (RHS.isNegative())
1931       return -((-(*this)).urem(-RHS));
1932     return -((-(*this)).urem(RHS));
1933   }
1934   if (RHS.isNegative())
1935     return this->urem(-RHS);
1936   return this->urem(RHS);
1937 }
1938
1939 void APInt::udivrem(const APInt &LHS, const APInt &RHS,
1940                     APInt &Quotient, APInt &Remainder) {
1941   // Get some size facts about the dividend and divisor
1942   unsigned lhsBits  = LHS.getActiveBits();
1943   unsigned lhsWords = !lhsBits ? 0 : (APInt::whichWord(lhsBits - 1) + 1);
1944   unsigned rhsBits  = RHS.getActiveBits();
1945   unsigned rhsWords = !rhsBits ? 0 : (APInt::whichWord(rhsBits - 1) + 1);
1946
1947   // Check the degenerate cases
1948   if (lhsWords == 0) {
1949     Quotient = 0;                // 0 / Y ===> 0
1950     Remainder = 0;               // 0 % Y ===> 0
1951     return;
1952   }
1953
1954   if (lhsWords < rhsWords || LHS.ult(RHS)) {
1955     Remainder = LHS;            // X % Y ===> X, iff X < Y
1956     Quotient = 0;               // X / Y ===> 0, iff X < Y
1957     return;
1958   }
1959
1960   if (LHS == RHS) {
1961     Quotient  = 1;              // X / X ===> 1
1962     Remainder = 0;              // X % X ===> 0;
1963     return;
1964   }
1965
1966   if (lhsWords == 1 && rhsWords == 1) {
1967     // There is only one word to consider so use the native versions.
1968     uint64_t lhsValue = LHS.isSingleWord() ? LHS.VAL : LHS.pVal[0];
1969     uint64_t rhsValue = RHS.isSingleWord() ? RHS.VAL : RHS.pVal[0];
1970     Quotient = APInt(LHS.getBitWidth(), lhsValue / rhsValue);
1971     Remainder = APInt(LHS.getBitWidth(), lhsValue % rhsValue);
1972     return;
1973   }
1974
1975   // Okay, lets do it the long way
1976   divide(LHS, lhsWords, RHS, rhsWords, &Quotient, &Remainder);
1977 }
1978
1979 void APInt::sdivrem(const APInt &LHS, const APInt &RHS,
1980                     APInt &Quotient, APInt &Remainder) {
1981   if (LHS.isNegative()) {
1982     if (RHS.isNegative())
1983       APInt::udivrem(-LHS, -RHS, Quotient, Remainder);
1984     else {
1985       APInt::udivrem(-LHS, RHS, Quotient, Remainder);
1986       Quotient = -Quotient;
1987     }
1988     Remainder = -Remainder;
1989   } else if (RHS.isNegative()) {
1990     APInt::udivrem(LHS, -RHS, Quotient, Remainder);
1991     Quotient = -Quotient;
1992   } else {
1993     APInt::udivrem(LHS, RHS, Quotient, Remainder);
1994   }
1995 }
1996
1997 APInt APInt::sadd_ov(const APInt &RHS, bool &Overflow) const {
1998   APInt Res = *this+RHS;
1999   Overflow = isNonNegative() == RHS.isNonNegative() &&
2000              Res.isNonNegative() != isNonNegative();
2001   return Res;
2002 }
2003
2004 APInt APInt::uadd_ov(const APInt &RHS, bool &Overflow) const {
2005   APInt Res = *this+RHS;
2006   Overflow = Res.ult(RHS);
2007   return Res;
2008 }
2009
2010 APInt APInt::ssub_ov(const APInt &RHS, bool &Overflow) const {
2011   APInt Res = *this - RHS;
2012   Overflow = isNonNegative() != RHS.isNonNegative() &&
2013              Res.isNonNegative() != isNonNegative();
2014   return Res;
2015 }
2016
2017 APInt APInt::usub_ov(const APInt &RHS, bool &Overflow) const {
2018   APInt Res = *this-RHS;
2019   Overflow = Res.ugt(*this);
2020   return Res;
2021 }
2022
2023 APInt APInt::sdiv_ov(const APInt &RHS, bool &Overflow) const {
2024   // MININT/-1  -->  overflow.
2025   Overflow = isMinSignedValue() && RHS.isAllOnesValue();
2026   return sdiv(RHS);
2027 }
2028
2029 APInt APInt::smul_ov(const APInt &RHS, bool &Overflow) const {
2030   APInt Res = *this * RHS;
2031   
2032   if (*this != 0 && RHS != 0)
2033     Overflow = Res.sdiv(RHS) != *this || Res.sdiv(*this) != RHS;
2034   else
2035     Overflow = false;
2036   return Res;
2037 }
2038
2039 APInt APInt::umul_ov(const APInt &RHS, bool &Overflow) const {
2040   APInt Res = *this * RHS;
2041
2042   if (*this != 0 && RHS != 0)
2043     Overflow = Res.udiv(RHS) != *this || Res.udiv(*this) != RHS;
2044   else
2045     Overflow = false;
2046   return Res;
2047 }
2048
2049 APInt APInt::sshl_ov(unsigned ShAmt, bool &Overflow) const {
2050   Overflow = ShAmt >= getBitWidth();
2051   if (Overflow)
2052     ShAmt = getBitWidth()-1;
2053
2054   if (isNonNegative()) // Don't allow sign change.
2055     Overflow = ShAmt >= countLeadingZeros();
2056   else
2057     Overflow = ShAmt >= countLeadingOnes();
2058   
2059   return *this << ShAmt;
2060 }
2061
2062
2063
2064
2065 void APInt::fromString(unsigned numbits, StringRef str, uint8_t radix) {
2066   // Check our assumptions here
2067   assert(!str.empty() && "Invalid string length");
2068   assert((radix == 10 || radix == 8 || radix == 16 || radix == 2 || 
2069           radix == 36) &&
2070          "Radix should be 2, 8, 10, 16, or 36!");
2071
2072   StringRef::iterator p = str.begin();
2073   size_t slen = str.size();
2074   bool isNeg = *p == '-';
2075   if (*p == '-' || *p == '+') {
2076     p++;
2077     slen--;
2078     assert(slen && "String is only a sign, needs a value.");
2079   }
2080   assert((slen <= numbits || radix != 2) && "Insufficient bit width");
2081   assert(((slen-1)*3 <= numbits || radix != 8) && "Insufficient bit width");
2082   assert(((slen-1)*4 <= numbits || radix != 16) && "Insufficient bit width");
2083   assert((((slen-1)*64)/22 <= numbits || radix != 10) &&
2084          "Insufficient bit width");
2085
2086   // Allocate memory
2087   if (!isSingleWord())
2088     pVal = getClearedMemory(getNumWords());
2089
2090   // Figure out if we can shift instead of multiply
2091   unsigned shift = (radix == 16 ? 4 : radix == 8 ? 3 : radix == 2 ? 1 : 0);
2092
2093   // Set up an APInt for the digit to add outside the loop so we don't
2094   // constantly construct/destruct it.
2095   APInt apdigit(getBitWidth(), 0);
2096   APInt apradix(getBitWidth(), radix);
2097
2098   // Enter digit traversal loop
2099   for (StringRef::iterator e = str.end(); p != e; ++p) {
2100     unsigned digit = getDigit(*p, radix);
2101     assert(digit < radix && "Invalid character in digit string");
2102
2103     // Shift or multiply the value by the radix
2104     if (slen > 1) {
2105       if (shift)
2106         *this <<= shift;
2107       else
2108         *this *= apradix;
2109     }
2110
2111     // Add in the digit we just interpreted
2112     if (apdigit.isSingleWord())
2113       apdigit.VAL = digit;
2114     else
2115       apdigit.pVal[0] = digit;
2116     *this += apdigit;
2117   }
2118   // If its negative, put it in two's complement form
2119   if (isNeg) {
2120     --(*this);
2121     this->flipAllBits();
2122   }
2123 }
2124
2125 void APInt::toString(SmallVectorImpl<char> &Str, unsigned Radix,
2126                      bool Signed, bool formatAsCLiteral) const {
2127   assert((Radix == 10 || Radix == 8 || Radix == 16 || Radix == 2 || 
2128           Radix == 36) &&
2129          "Radix should be 2, 8, 10, 16, or 36!");
2130
2131   const char *Prefix = "";
2132   if (formatAsCLiteral) {
2133     switch (Radix) {
2134       case 2:
2135         // Binary literals are a non-standard extension added in gcc 4.3:
2136         // http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.3.0/gcc/Binary-constants.html
2137         Prefix = "0b";
2138         break;
2139       case 8:
2140         Prefix = "0";
2141         break;
2142       case 10:
2143         break; // No prefix
2144       case 16:
2145         Prefix = "0x";
2146         break;
2147       default:
2148         llvm_unreachable("Invalid radix!");
2149     }
2150   }
2151
2152   // First, check for a zero value and just short circuit the logic below.
2153   if (*this == 0) {
2154     while (*Prefix) {
2155       Str.push_back(*Prefix);
2156       ++Prefix;
2157     };
2158     Str.push_back('0');
2159     return;
2160   }
2161
2162   static const char Digits[] = "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
2163
2164   if (isSingleWord()) {
2165     char Buffer[65];
2166     char *BufPtr = Buffer+65;
2167
2168     uint64_t N;
2169     if (!Signed) {
2170       N = getZExtValue();
2171     } else {
2172       int64_t I = getSExtValue();
2173       if (I >= 0) {
2174         N = I;
2175       } else {
2176         Str.push_back('-');
2177         N = -(uint64_t)I;
2178       }
2179     }
2180
2181     while (*Prefix) {
2182       Str.push_back(*Prefix);
2183       ++Prefix;
2184     };
2185
2186     while (N) {
2187       *--BufPtr = Digits[N % Radix];
2188       N /= Radix;
2189     }
2190     Str.append(BufPtr, Buffer+65);
2191     return;
2192   }
2193
2194   APInt Tmp(*this);
2195
2196   if (Signed && isNegative()) {
2197     // They want to print the signed version and it is a negative value
2198     // Flip the bits and add one to turn it into the equivalent positive
2199     // value and put a '-' in the result.
2200     Tmp.flipAllBits();
2201     ++Tmp;
2202     Str.push_back('-');
2203   }
2204
2205   while (*Prefix) {
2206     Str.push_back(*Prefix);
2207     ++Prefix;
2208   };
2209
2210   // We insert the digits backward, then reverse them to get the right order.
2211   unsigned StartDig = Str.size();
2212
2213   // For the 2, 8 and 16 bit cases, we can just shift instead of divide
2214   // because the number of bits per digit (1, 3 and 4 respectively) divides
2215   // equaly.  We just shift until the value is zero.
2216   if (Radix == 2 || Radix == 8 || Radix == 16) {
2217     // Just shift tmp right for each digit width until it becomes zero
2218     unsigned ShiftAmt = (Radix == 16 ? 4 : (Radix == 8 ? 3 : 1));
2219     unsigned MaskAmt = Radix - 1;
2220
2221     while (Tmp != 0) {
2222       unsigned Digit = unsigned(Tmp.getRawData()[0]) & MaskAmt;
2223       Str.push_back(Digits[Digit]);
2224       Tmp = Tmp.lshr(ShiftAmt);
2225     }
2226   } else {
2227     APInt divisor(Radix == 10? 4 : 8, Radix);
2228     while (Tmp != 0) {
2229       APInt APdigit(1, 0);
2230       APInt tmp2(Tmp.getBitWidth(), 0);
2231       divide(Tmp, Tmp.getNumWords(), divisor, divisor.getNumWords(), &tmp2,
2232              &APdigit);
2233       unsigned Digit = (unsigned)APdigit.getZExtValue();
2234       assert(Digit < Radix && "divide failed");
2235       Str.push_back(Digits[Digit]);
2236       Tmp = tmp2;
2237     }
2238   }
2239
2240   // Reverse the digits before returning.
2241   std::reverse(Str.begin()+StartDig, Str.end());
2242 }
2243
2244 /// toString - This returns the APInt as a std::string.  Note that this is an
2245 /// inefficient method.  It is better to pass in a SmallVector/SmallString
2246 /// to the methods above.
2247 std::string APInt::toString(unsigned Radix = 10, bool Signed = true) const {
2248   SmallString<40> S;
2249   toString(S, Radix, Signed, /* formatAsCLiteral = */false);
2250   return S.str();
2251 }
2252
2253
2254 void APInt::dump() const {
2255   SmallString<40> S, U;
2256   this->toStringUnsigned(U);
2257   this->toStringSigned(S);
2258   dbgs() << "APInt(" << BitWidth << "b, "
2259          << U.str() << "u " << S.str() << "s)";
2260 }
2261
2262 void APInt::print(raw_ostream &OS, bool isSigned) const {
2263   SmallString<40> S;
2264   this->toString(S, 10, isSigned, /* formatAsCLiteral = */false);
2265   OS << S.str();
2266 }
2267
2268 // This implements a variety of operations on a representation of
2269 // arbitrary precision, two's-complement, bignum integer values.
2270
2271 // Assumed by lowHalf, highHalf, partMSB and partLSB.  A fairly safe
2272 // and unrestricting assumption.
2273 #define COMPILE_TIME_ASSERT(cond) extern int CTAssert[(cond) ? 1 : -1]
2274 COMPILE_TIME_ASSERT(integerPartWidth % 2 == 0);
2275
2276 /* Some handy functions local to this file.  */
2277 namespace {
2278
2279   /* Returns the integer part with the least significant BITS set.
2280      BITS cannot be zero.  */
2281   static inline integerPart
2282   lowBitMask(unsigned int bits)
2283   {
2284     assert(bits != 0 && bits <= integerPartWidth);
2285
2286     return ~(integerPart) 0 >> (integerPartWidth - bits);
2287   }
2288
2289   /* Returns the value of the lower half of PART.  */
2290   static inline integerPart
2291   lowHalf(integerPart part)
2292   {
2293     return part & lowBitMask(integerPartWidth / 2);
2294   }
2295
2296   /* Returns the value of the upper half of PART.  */
2297   static inline integerPart
2298   highHalf(integerPart part)
2299   {
2300     return part >> (integerPartWidth / 2);
2301   }
2302
2303   /* Returns the bit number of the most significant set bit of a part.
2304      If the input number has no bits set -1U is returned.  */
2305   static unsigned int
2306   partMSB(integerPart value)
2307   {
2308     return findLastSet(value, ZB_Max);
2309   }
2310
2311   /* Returns the bit number of the least significant set bit of a
2312      part.  If the input number has no bits set -1U is returned.  */
2313   static unsigned int
2314   partLSB(integerPart value)
2315   {
2316     return findFirstSet(value, ZB_Max);
2317   }
2318 }
2319
2320 /* Sets the least significant part of a bignum to the input value, and
2321    zeroes out higher parts.  */
2322 void
2323 APInt::tcSet(integerPart *dst, integerPart part, unsigned int parts)
2324 {
2325   unsigned int i;
2326
2327   assert(parts > 0);
2328
2329   dst[0] = part;
2330   for (i = 1; i < parts; i++)
2331     dst[i] = 0;
2332 }
2333
2334 /* Assign one bignum to another.  */
2335 void
2336 APInt::tcAssign(integerPart *dst, const integerPart *src, unsigned int parts)
2337 {
2338   unsigned int i;
2339
2340   for (i = 0; i < parts; i++)
2341     dst[i] = src[i];
2342 }
2343
2344 /* Returns true if a bignum is zero, false otherwise.  */
2345 bool
2346 APInt::tcIsZero(const integerPart *src, unsigned int parts)
2347 {
2348   unsigned int i;
2349
2350   for (i = 0; i < parts; i++)
2351     if (src[i])
2352       return false;
2353
2354   return true;
2355 }
2356
2357 /* Extract the given bit of a bignum; returns 0 or 1.  */
2358 int
2359 APInt::tcExtractBit(const integerPart *parts, unsigned int bit)
2360 {
2361   return (parts[bit / integerPartWidth] &
2362           ((integerPart) 1 << bit % integerPartWidth)) != 0;
2363 }
2364
2365 /* Set the given bit of a bignum. */
2366 void
2367 APInt::tcSetBit(integerPart *parts, unsigned int bit)
2368 {
2369   parts[bit / integerPartWidth] |= (integerPart) 1 << (bit % integerPartWidth);
2370 }
2371
2372 /* Clears the given bit of a bignum. */
2373 void
2374 APInt::tcClearBit(integerPart *parts, unsigned int bit)
2375 {
2376   parts[bit / integerPartWidth] &=
2377     ~((integerPart) 1 << (bit % integerPartWidth));
2378 }
2379
2380 /* Returns the bit number of the least significant set bit of a
2381    number.  If the input number has no bits set -1U is returned.  */
2382 unsigned int
2383 APInt::tcLSB(const integerPart *parts, unsigned int n)
2384 {
2385   unsigned int i, lsb;
2386
2387   for (i = 0; i < n; i++) {
2388       if (parts[i] != 0) {
2389           lsb = partLSB(parts[i]);
2390
2391           return lsb + i * integerPartWidth;
2392       }
2393   }
2394
2395   return -1U;
2396 }
2397
2398 /* Returns the bit number of the most significant set bit of a number.
2399    If the input number has no bits set -1U is returned.  */
2400 unsigned int
2401 APInt::tcMSB(const integerPart *parts, unsigned int n)
2402 {
2403   unsigned int msb;
2404
2405   do {
2406     --n;
2407
2408     if (parts[n] != 0) {
2409       msb = partMSB(parts[n]);
2410
2411       return msb + n * integerPartWidth;
2412     }
2413   } while (n);
2414
2415   return -1U;
2416 }
2417
2418 /* Copy the bit vector of width srcBITS from SRC, starting at bit
2419    srcLSB, to DST, of dstCOUNT parts, such that the bit srcLSB becomes
2420    the least significant bit of DST.  All high bits above srcBITS in
2421    DST are zero-filled.  */
2422 void
2423 APInt::tcExtract(integerPart *dst, unsigned int dstCount,const integerPart *src,
2424                  unsigned int srcBits, unsigned int srcLSB)
2425 {
2426   unsigned int firstSrcPart, dstParts, shift, n;
2427
2428   dstParts = (srcBits + integerPartWidth - 1) / integerPartWidth;
2429   assert(dstParts <= dstCount);
2430
2431   firstSrcPart = srcLSB / integerPartWidth;
2432   tcAssign (dst, src + firstSrcPart, dstParts);
2433
2434   shift = srcLSB % integerPartWidth;
2435   tcShiftRight (dst, dstParts, shift);
2436
2437   /* We now have (dstParts * integerPartWidth - shift) bits from SRC
2438      in DST.  If this is less that srcBits, append the rest, else
2439      clear the high bits.  */
2440   n = dstParts * integerPartWidth - shift;
2441   if (n < srcBits) {
2442     integerPart mask = lowBitMask (srcBits - n);
2443     dst[dstParts - 1] |= ((src[firstSrcPart + dstParts] & mask)
2444                           << n % integerPartWidth);
2445   } else if (n > srcBits) {
2446     if (srcBits % integerPartWidth)
2447       dst[dstParts - 1] &= lowBitMask (srcBits % integerPartWidth);
2448   }
2449
2450   /* Clear high parts.  */
2451   while (dstParts < dstCount)
2452     dst[dstParts++] = 0;
2453 }
2454
2455 /* DST += RHS + C where C is zero or one.  Returns the carry flag.  */
2456 integerPart
2457 APInt::tcAdd(integerPart *dst, const integerPart *rhs,
2458              integerPart c, unsigned int parts)
2459 {
2460   unsigned int i;
2461
2462   assert(c <= 1);
2463
2464   for (i = 0; i < parts; i++) {
2465     integerPart l;
2466
2467     l = dst[i];
2468     if (c) {
2469       dst[i] += rhs[i] + 1;
2470       c = (dst[i] <= l);
2471     } else {
2472       dst[i] += rhs[i];
2473       c = (dst[i] < l);
2474     }
2475   }
2476
2477   return c;
2478 }
2479
2480 /* DST -= RHS + C where C is zero or one.  Returns the carry flag.  */
2481 integerPart
2482 APInt::tcSubtract(integerPart *dst, const integerPart *rhs,
2483                   integerPart c, unsigned int parts)
2484 {
2485   unsigned int i;
2486
2487   assert(c <= 1);
2488
2489   for (i = 0; i < parts; i++) {
2490     integerPart l;
2491
2492     l = dst[i];
2493     if (c) {
2494       dst[i] -= rhs[i] + 1;
2495       c = (dst[i] >= l);
2496     } else {
2497       dst[i] -= rhs[i];
2498       c = (dst[i] > l);
2499     }
2500   }
2501
2502   return c;
2503 }
2504
2505 /* Negate a bignum in-place.  */
2506 void
2507 APInt::tcNegate(integerPart *dst, unsigned int parts)
2508 {
2509   tcComplement(dst, parts);
2510   tcIncrement(dst, parts);
2511 }
2512
2513 /*  DST += SRC * MULTIPLIER + CARRY   if add is true
2514     DST  = SRC * MULTIPLIER + CARRY   if add is false
2515
2516     Requires 0 <= DSTPARTS <= SRCPARTS + 1.  If DST overlaps SRC
2517     they must start at the same point, i.e. DST == SRC.
2518
2519     If DSTPARTS == SRCPARTS + 1 no overflow occurs and zero is
2520     returned.  Otherwise DST is filled with the least significant
2521     DSTPARTS parts of the result, and if all of the omitted higher
2522     parts were zero return zero, otherwise overflow occurred and
2523     return one.  */
2524 int
2525 APInt::tcMultiplyPart(integerPart *dst, const integerPart *src,
2526                       integerPart multiplier, integerPart carry,
2527                       unsigned int srcParts, unsigned int dstParts,
2528                       bool add)
2529 {
2530   unsigned int i, n;
2531
2532   /* Otherwise our writes of DST kill our later reads of SRC.  */
2533   assert(dst <= src || dst >= src + srcParts);
2534   assert(dstParts <= srcParts + 1);
2535
2536   /* N loops; minimum of dstParts and srcParts.  */
2537   n = dstParts < srcParts ? dstParts: srcParts;
2538
2539   for (i = 0; i < n; i++) {
2540     integerPart low, mid, high, srcPart;
2541
2542       /* [ LOW, HIGH ] = MULTIPLIER * SRC[i] + DST[i] + CARRY.
2543
2544          This cannot overflow, because
2545
2546          (n - 1) * (n - 1) + 2 (n - 1) = (n - 1) * (n + 1)
2547
2548          which is less than n^2.  */
2549
2550     srcPart = src[i];
2551
2552     if (multiplier == 0 || srcPart == 0)        {
2553       low = carry;
2554       high = 0;
2555     } else {
2556       low = lowHalf(srcPart) * lowHalf(multiplier);
2557       high = highHalf(srcPart) * highHalf(multiplier);
2558
2559       mid = lowHalf(srcPart) * highHalf(multiplier);
2560       high += highHalf(mid);
2561       mid <<= integerPartWidth / 2;
2562       if (low + mid < low)
2563         high++;
2564       low += mid;
2565
2566       mid = highHalf(srcPart) * lowHalf(multiplier);
2567       high += highHalf(mid);
2568       mid <<= integerPartWidth / 2;
2569       if (low + mid < low)
2570         high++;
2571       low += mid;
2572
2573       /* Now add carry.  */
2574       if (low + carry < low)
2575         high++;
2576       low += carry;
2577     }
2578
2579     if (add) {
2580       /* And now DST[i], and store the new low part there.  */
2581       if (low + dst[i] < low)
2582         high++;
2583       dst[i] += low;
2584     } else
2585       dst[i] = low;
2586
2587     carry = high;
2588   }
2589
2590   if (i < dstParts) {
2591     /* Full multiplication, there is no overflow.  */
2592     assert(i + 1 == dstParts);
2593     dst[i] = carry;
2594     return 0;
2595   } else {
2596     /* We overflowed if there is carry.  */
2597     if (carry)
2598       return 1;
2599
2600     /* We would overflow if any significant unwritten parts would be
2601        non-zero.  This is true if any remaining src parts are non-zero
2602        and the multiplier is non-zero.  */
2603     if (multiplier)
2604       for (; i < srcParts; i++)
2605         if (src[i])
2606           return 1;
2607
2608     /* We fitted in the narrow destination.  */
2609     return 0;
2610   }
2611 }
2612
2613 /* DST = LHS * RHS, where DST has the same width as the operands and
2614    is filled with the least significant parts of the result.  Returns
2615    one if overflow occurred, otherwise zero.  DST must be disjoint
2616    from both operands.  */
2617 int
2618 APInt::tcMultiply(integerPart *dst, const integerPart *lhs,
2619                   const integerPart *rhs, unsigned int parts)
2620 {
2621   unsigned int i;
2622   int overflow;
2623
2624   assert(dst != lhs && dst != rhs);
2625
2626   overflow = 0;
2627   tcSet(dst, 0, parts);
2628
2629   for (i = 0; i < parts; i++)
2630     overflow |= tcMultiplyPart(&dst[i], lhs, rhs[i], 0, parts,
2631                                parts - i, true);
2632
2633   return overflow;
2634 }
2635
2636 /* DST = LHS * RHS, where DST has width the sum of the widths of the
2637    operands.  No overflow occurs.  DST must be disjoint from both
2638    operands.  Returns the number of parts required to hold the
2639    result.  */
2640 unsigned int
2641 APInt::tcFullMultiply(integerPart *dst, const integerPart *lhs,
2642                       const integerPart *rhs, unsigned int lhsParts,
2643                       unsigned int rhsParts)
2644 {
2645   /* Put the narrower number on the LHS for less loops below.  */
2646   if (lhsParts > rhsParts) {
2647     return tcFullMultiply (dst, rhs, lhs, rhsParts, lhsParts);
2648   } else {
2649     unsigned int n;
2650
2651     assert(dst != lhs && dst != rhs);
2652
2653     tcSet(dst, 0, rhsParts);
2654
2655     for (n = 0; n < lhsParts; n++)
2656       tcMultiplyPart(&dst[n], rhs, lhs[n], 0, rhsParts, rhsParts + 1, true);
2657
2658     n = lhsParts + rhsParts;
2659
2660     return n - (dst[n - 1] == 0);
2661   }
2662 }
2663
2664 /* If RHS is zero LHS and REMAINDER are left unchanged, return one.
2665    Otherwise set LHS to LHS / RHS with the fractional part discarded,
2666    set REMAINDER to the remainder, return zero.  i.e.
2667
2668    OLD_LHS = RHS * LHS + REMAINDER
2669
2670    SCRATCH is a bignum of the same size as the operands and result for
2671    use by the routine; its contents need not be initialized and are
2672    destroyed.  LHS, REMAINDER and SCRATCH must be distinct.
2673 */
2674 int
2675 APInt::tcDivide(integerPart *lhs, const integerPart *rhs,
2676                 integerPart *remainder, integerPart *srhs,
2677                 unsigned int parts)
2678 {
2679   unsigned int n, shiftCount;
2680   integerPart mask;
2681
2682   assert(lhs != remainder && lhs != srhs && remainder != srhs);
2683
2684   shiftCount = tcMSB(rhs, parts) + 1;
2685   if (shiftCount == 0)
2686     return true;
2687
2688   shiftCount = parts * integerPartWidth - shiftCount;
2689   n = shiftCount / integerPartWidth;
2690   mask = (integerPart) 1 << (shiftCount % integerPartWidth);
2691
2692   tcAssign(srhs, rhs, parts);
2693   tcShiftLeft(srhs, parts, shiftCount);
2694   tcAssign(remainder, lhs, parts);
2695   tcSet(lhs, 0, parts);
2696
2697   /* Loop, subtracting SRHS if REMAINDER is greater and adding that to
2698      the total.  */
2699   for (;;) {
2700       int compare;
2701
2702       compare = tcCompare(remainder, srhs, parts);
2703       if (compare >= 0) {
2704         tcSubtract(remainder, srhs, 0, parts);
2705         lhs[n] |= mask;
2706       }
2707
2708       if (shiftCount == 0)
2709         break;
2710       shiftCount--;
2711       tcShiftRight(srhs, parts, 1);
2712       if ((mask >>= 1) == 0)
2713         mask = (integerPart) 1 << (integerPartWidth - 1), n--;
2714   }
2715
2716   return false;
2717 }
2718
2719 /* Shift a bignum left COUNT bits in-place.  Shifted in bits are zero.
2720    There are no restrictions on COUNT.  */
2721 void
2722 APInt::tcShiftLeft(integerPart *dst, unsigned int parts, unsigned int count)
2723 {
2724   if (count) {
2725     unsigned int jump, shift;
2726
2727     /* Jump is the inter-part jump; shift is is intra-part shift.  */
2728     jump = count / integerPartWidth;
2729     shift = count % integerPartWidth;
2730
2731     while (parts > jump) {
2732       integerPart part;
2733
2734       parts--;
2735
2736       /* dst[i] comes from the two parts src[i - jump] and, if we have
2737          an intra-part shift, src[i - jump - 1].  */
2738       part = dst[parts - jump];
2739       if (shift) {
2740         part <<= shift;
2741         if (parts >= jump + 1)
2742           part |= dst[parts - jump - 1] >> (integerPartWidth - shift);
2743       }
2744
2745       dst[parts] = part;
2746     }
2747
2748     while (parts > 0)
2749       dst[--parts] = 0;
2750   }
2751 }
2752
2753 /* Shift a bignum right COUNT bits in-place.  Shifted in bits are
2754    zero.  There are no restrictions on COUNT.  */
2755 void
2756 APInt::tcShiftRight(integerPart *dst, unsigned int parts, unsigned int count)
2757 {
2758   if (count) {
2759     unsigned int i, jump, shift;
2760
2761     /* Jump is the inter-part jump; shift is is intra-part shift.  */
2762     jump = count / integerPartWidth;
2763     shift = count % integerPartWidth;
2764
2765     /* Perform the shift.  This leaves the most significant COUNT bits
2766        of the result at zero.  */
2767     for (i = 0; i < parts; i++) {
2768       integerPart part;
2769
2770       if (i + jump >= parts) {
2771         part = 0;
2772       } else {
2773         part = dst[i + jump];
2774         if (shift) {
2775           part >>= shift;
2776           if (i + jump + 1 < parts)
2777             part |= dst[i + jump + 1] << (integerPartWidth - shift);
2778         }
2779       }
2780
2781       dst[i] = part;
2782     }
2783   }
2784 }
2785
2786 /* Bitwise and of two bignums.  */
2787 void
2788 APInt::tcAnd(integerPart *dst, const integerPart *rhs, unsigned int parts)
2789 {
2790   unsigned int i;
2791
2792   for (i = 0; i < parts; i++)
2793     dst[i] &= rhs[i];
2794 }
2795
2796 /* Bitwise inclusive or of two bignums.  */
2797 void
2798 APInt::tcOr(integerPart *dst, const integerPart *rhs, unsigned int parts)
2799 {
2800   unsigned int i;
2801
2802   for (i = 0; i < parts; i++)
2803     dst[i] |= rhs[i];
2804 }
2805
2806 /* Bitwise exclusive or of two bignums.  */
2807 void
2808 APInt::tcXor(integerPart *dst, const integerPart *rhs, unsigned int parts)
2809 {
2810   unsigned int i;
2811
2812   for (i = 0; i < parts; i++)
2813     dst[i] ^= rhs[i];
2814 }
2815
2816 /* Complement a bignum in-place.  */
2817 void
2818 APInt::tcComplement(integerPart *dst, unsigned int parts)
2819 {
2820   unsigned int i;
2821
2822   for (i = 0; i < parts; i++)
2823     dst[i] = ~dst[i];
2824 }
2825
2826 /* Comparison (unsigned) of two bignums.  */
2827 int
2828 APInt::tcCompare(const integerPart *lhs, const integerPart *rhs,
2829                  unsigned int parts)
2830 {
2831   while (parts) {
2832       parts--;
2833       if (lhs[parts] == rhs[parts])
2834         continue;
2835
2836       if (lhs[parts] > rhs[parts])
2837         return 1;
2838       else
2839         return -1;
2840     }
2841
2842   return 0;
2843 }
2844
2845 /* Increment a bignum in-place, return the carry flag.  */
2846 integerPart
2847 APInt::tcIncrement(integerPart *dst, unsigned int parts)
2848 {
2849   unsigned int i;
2850
2851   for (i = 0; i < parts; i++)
2852     if (++dst[i] != 0)
2853       break;
2854
2855   return i == parts;
2856 }
2857
2858 /* Decrement a bignum in-place, return the borrow flag.  */
2859 integerPart
2860 APInt::tcDecrement(integerPart *dst, unsigned int parts) {
2861   for (unsigned int i = 0; i < parts; i++) {
2862     // If the current word is non-zero, then the decrement has no effect on the
2863     // higher-order words of the integer and no borrow can occur. Exit early.
2864     if (dst[i]--)
2865       return 0;
2866   }
2867   // If every word was zero, then there is a borrow.
2868   return 1;
2869 }
2870
2871
2872 /* Set the least significant BITS bits of a bignum, clear the
2873    rest.  */
2874 void
2875 APInt::tcSetLeastSignificantBits(integerPart *dst, unsigned int parts,
2876                                  unsigned int bits)
2877 {
2878   unsigned int i;
2879
2880   i = 0;
2881   while (bits > integerPartWidth) {
2882     dst[i++] = ~(integerPart) 0;
2883     bits -= integerPartWidth;
2884   }
2885
2886   if (bits)
2887     dst[i++] = ~(integerPart) 0 >> (integerPartWidth - bits);
2888
2889   while (i < parts)
2890     dst[i++] = 0;
2891 }