Fix include guards so they exactly match file names.
[oota-llvm.git] / include / llvm / ADT / APFloat.h
index be7b457054d0c44f7e96efaf67d44b5360607653..c28e8e61e01b230f6cb054b45936458787d147be 100644 (file)
@@ -2,8 +2,8 @@
 //
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
-// This file was developed by Neil Booth and is distributed under the
-// University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
+// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 /*  A self-contained host- and target-independent arbitrary-precision
-    floating-point software implementation using bignum integer
-    arithmetic, as provided by static functions in the APInt class.
+    floating-point software implementation.  It uses bignum integer
+    arithmetic as provided by static functions in the APInt class.
     The library will work with bignum integers whose parts are any
-    unsigned type at least 16 bits wide 64 bits is recommended.
+    unsigned type at least 16 bits wide, but 64 bits is recommended.
 
     Written for clarity rather than speed, in particular with a view
     to use in the front-end of a cross compiler so that target
     are add, subtract, multiply, divide, fused-multiply-add,
     conversion-to-float, conversion-to-integer and
     conversion-from-integer.  New rounding modes (e.g. away from zero)
-    can be added with three or four lines of code.  The library reads
-    and correctly rounds hexadecimal floating point numbers as per
-    C99; syntax is required to have been validated by the caller.
-    Conversion from decimal is not currently implemented.
+    can be added with three or four lines of code.
 
     Four formats are built-in: IEEE single precision, double
     precision, quadruple precision, and x87 80-bit extended double
     should be straight forward to add support for the before-rounding
     case too.
 
+    The library reads hexadecimal floating point numbers as per C99,
+    and correctly rounds if necessary according to the specified
+    rounding mode.  Syntax is required to have been validated by the
+    caller.  It also converts floating point numbers to hexadecimal
+    text as per the C99 %a and %A conversions.  The output precision
+    (or alternatively the natural minimal precision) can be specified;
+    if the requested precision is less than the natural precision the
+    output is correctly rounded for the specified rounding mode.
+
+    It also reads decimal floating point numbers and correctly rounds
+    according to the specified rounding mode.
+
+    Conversion to decimal text is not currently implemented.
+
     Non-zero finite numbers are represented internally as a sign bit,
     a 16-bit signed exponent, and the significand as an array of
     integer parts.  After normalization of a number of precision P the
     right so that the exponent is maintained at the format's minimum,
     so that the smallest denormal has just the least significant bit
     of the significand set.  The sign of zeroes and infinities is
-    significant; the exponent and significand of such numbers is
-    not stored, but has a known implicit (deterministic) value:
-    0 for the significands, 0 for zero exponent, all 1 bits for 
-    infinity exponent.  For NaNs the sign and significand are 
-    deterministic, although not really meaningful; the exponent is
-    implicitly all 1 bits.
+    significant; the exponent and significand of such numbers is not
+    stored, but has a known implicit (deterministic) value: 0 for the
+    significands, 0 for zero exponent, all 1 bits for infinity
+    exponent.  For NaNs the sign and significand are deterministic,
+    although not really meaningful, and preserved in non-conversion
+    operations.  The exponent is implicitly all 1 bits.
 
     TODO
     ====
 
     Some features that may or may not be worth adding:
 
-    Conversions to and from decimal strings (hard).
-
-    Conversions to hexadecimal string.
-
-    Read and write IEEE-format in-memory representations.
+    Binary to decimal conversion (hard).
 
     Optional ability to detect underflow tininess before rounding.
 
     New formats: x87 in single and double precision mode (IEEE apart
-    from extended exponent range) and IBM two-double extended
-    precision (hard).
+    from extended exponent range) (hard).
 
-    New operations: sqrt, copysign, nextafter, nexttoward.
+    New operations: sqrt, IEEE remainder, C90 fmod, nextafter,
+    nexttoward.
 */
 
-#ifndef LLVM_FLOAT_H
-#define LLVM_FLOAT_H
+#ifndef LLVM_ADT_APFLOAT_H
+#define LLVM_ADT_APFLOAT_H
 
 // APInt contains static functions implementing bignum arithmetic.
 #include "llvm/ADT/APInt.h"
-#include "llvm/CodeGen/ValueTypes.h"
 
 namespace llvm {
 
@@ -103,26 +109,30 @@ namespace llvm {
   typedef signed short exponent_t;
 
   struct fltSemantics;
+  class APSInt;
+  class StringRef;
 
   /* When bits of a floating point number are truncated, this enum is
      used to indicate what fraction of the LSB those bits represented.
      It essentially combines the roles of guard and sticky bits.  */
-  enum lostFraction {          // Example of truncated bits:
-    lfExactlyZero,             // 000000
-    lfLessThanHalf,            // 0xxxxx  x's not all zero
-    lfExactlyHalf,             // 100000
-    lfMoreThanHalf             // 1xxxxx  x's not all zero
+  enum lostFraction {           // Example of truncated bits:
+    lfExactlyZero,              // 000000
+    lfLessThanHalf,             // 0xxxxx  x's not all zero
+    lfExactlyHalf,              // 100000
+    lfMoreThanHalf              // 1xxxxx  x's not all zero
   };
 
   class APFloat {
   public:
 
     /* We support the following floating point semantics.  */
+    static const fltSemantics IEEEhalf;
     static const fltSemantics IEEEsingle;
     static const fltSemantics IEEEdouble;
     static const fltSemantics IEEEquad;
+    static const fltSemantics PPCDoubleDouble;
     static const fltSemantics x87DoubleExtended;
-    /* And this psuedo, used to construct APFloats that cannot
+    /* And this pseudo, used to construct APFloats that cannot
        conflict with anything real. */
     static const fltSemantics Bogus;
 
@@ -145,8 +155,8 @@ namespace llvm {
       rmNearestTiesToAway
     };
 
-    /* Operation status.  opUnderflow or opOverflow are always returned
-       or-ed with opInexact.  */
+    // Operation status.  opUnderflow or opOverflow are always returned
+    // or-ed with opInexact.
     enum opStatus {
       opOK          = 0x00,
       opInvalidOp   = 0x01,
@@ -156,7 +166,7 @@ namespace llvm {
       opInexact     = 0x10
     };
 
-    /* Category of internally-represented number.  */
+    // Category of internally-represented number.
     enum fltCategory {
       fcInfinity,
       fcNaN,
@@ -164,33 +174,126 @@ namespace llvm {
       fcZero
     };
 
-    /* Constructors.  */
-    APFloat(const fltSemantics &, const char *);
+    enum uninitializedTag {
+      uninitialized
+    };
+
+    // Constructors.
+    APFloat(const fltSemantics &); // Default construct to 0.0
+    APFloat(const fltSemantics &, StringRef);
     APFloat(const fltSemantics &, integerPart);
     APFloat(const fltSemantics &, fltCategory, bool negative);
-    APFloat(double d);
-    APFloat(float f);
+    APFloat(const fltSemantics &, uninitializedTag);
+    explicit APFloat(double d);
+    explicit APFloat(float f);
+    explicit APFloat(const APInt &, bool isIEEE = false);
     APFloat(const APFloat &);
     ~APFloat();
 
+    // Convenience "constructors"
+    static APFloat getZero(const fltSemantics &Sem, bool Negative = false) {
+      return APFloat(Sem, fcZero, Negative);
+    }
+    static APFloat getInf(const fltSemantics &Sem, bool Negative = false) {
+      return APFloat(Sem, fcInfinity, Negative);
+    }
+
+    /// getNaN - Factory for QNaN values.
+    ///
+    /// \param Negative - True iff the NaN generated should be negative.
+    /// \param type - The unspecified fill bits for creating the NaN, 0 by
+    /// default.  The value is truncated as necessary.
+    static APFloat getNaN(const fltSemantics &Sem, bool Negative = false,
+                          unsigned type = 0) {
+      if (type) {
+        APInt fill(64, type);
+        return getQNaN(Sem, Negative, &fill);
+      } else {
+        return getQNaN(Sem, Negative, 0);
+      }
+    }
+
+    /// getQNan - Factory for QNaN values.
+    static APFloat getQNaN(const fltSemantics &Sem,
+                           bool Negative = false,
+                           const APInt *payload = 0) {
+      return makeNaN(Sem, false, Negative, payload);
+    }
+
+    /// getSNan - Factory for SNaN values.
+    static APFloat getSNaN(const fltSemantics &Sem,
+                           bool Negative = false,
+                           const APInt *payload = 0) {
+      return makeNaN(Sem, true, Negative, payload);
+    }
+
+    /// getLargest - Returns the largest finite number in the given
+    /// semantics.
+    ///
+    /// \param Negative - True iff the number should be negative
+    static APFloat getLargest(const fltSemantics &Sem, bool Negative = false);
+
+    /// getSmallest - Returns the smallest (by magnitude) finite number
+    /// in the given semantics.  Might be denormalized, which implies a
+    /// relative loss of precision.
+    ///
+    /// \param Negative - True iff the number should be negative
+    static APFloat getSmallest(const fltSemantics &Sem, bool Negative = false);
+
+    /// getSmallestNormalized - Returns the smallest (by magnitude)
+    /// normalized finite number in the given semantics.
+    ///
+    /// \param Negative - True iff the number should be negative
+    static APFloat getSmallestNormalized(const fltSemantics &Sem,
+                                         bool Negative = false);
+
+    /// getAllOnesValue - Returns a float which is bitcasted from
+    /// an all one value int.
+    ///
+    /// \param BitWidth - Select float type
+    /// \param isIEEE   - If 128 bit number, select between PPC and IEEE
+    static APFloat getAllOnesValue(unsigned BitWidth, bool isIEEE = false);
+
+    /// Profile - Used to insert APFloat objects, or objects that contain
+    ///  APFloat objects, into FoldingSets.
+    void Profile(FoldingSetNodeID& NID) const;
+
+    /// @brief Used by the Bitcode serializer to emit APInts to Bitcode.
+    void Emit(Serializer& S) const;
+
+    /// @brief Used by the Bitcode deserializer to deserialize APInts.
+    static APFloat ReadVal(Deserializer& D);
+
     /* Arithmetic.  */
     opStatus add(const APFloat &, roundingMode);
     opStatus subtract(const APFloat &, roundingMode);
     opStatus multiply(const APFloat &, roundingMode);
     opStatus divide(const APFloat &, roundingMode);
+    /* IEEE remainder. */
+    opStatus remainder(const APFloat &);
+    /* C fmod, or llvm frem. */
     opStatus mod(const APFloat &, roundingMode);
-    void copySign(const APFloat &);
     opStatus fusedMultiplyAdd(const APFloat &, const APFloat &, roundingMode);
-    void changeSign();    // neg
-    void clearSign();     // abs
+    opStatus roundToIntegral(roundingMode);
+
+    /* Sign operations.  */
+    void changeSign();
+    void clearSign();
+    void copySign(const APFloat &);
 
     /* Conversions.  */
-    opStatus convert(const fltSemantics &, roundingMode);
+    opStatus convert(const fltSemantics &, roundingMode, bool *);
     opStatus convertToInteger(integerPart *, unsigned int, bool,
-                             roundingMode) const;
-    opStatus convertFromInteger(const integerPart *, unsigned int, bool,
-                               roundingMode);
-    opStatus convertFromString(const char *, roundingMode);
+                              roundingMode, bool *) const;
+    opStatus convertToInteger(APSInt&, roundingMode, bool *) const;
+    opStatus convertFromAPInt(const APInt &,
+                              bool, roundingMode);
+    opStatus convertFromSignExtendedInteger(const integerPart *, unsigned int,
+                                            bool, roundingMode);
+    opStatus convertFromZeroExtendedInteger(const integerPart *, unsigned int,
+                                            bool, roundingMode);
+    opStatus convertFromString(StringRef, roundingMode);
+    APInt bitcastToAPInt() const;
     double convertToDouble() const;
     float convertToFloat() const;
 
@@ -198,7 +301,7 @@ namespace llvm {
        so we won't use operator==.  Use one of the following, or write
        whatever it is you really mean. */
     // bool operator==(const APFloat &) const;     // DO NOT IMPLEMENT
-    
+
     /* IEEE comparison with another floating point number (NaNs
        compare unordered, 0==-0). */
     cmpResult compare(const APFloat &) const;
@@ -206,19 +309,66 @@ namespace llvm {
     /* Bitwise comparison for equality (QNaNs compare equal, 0!=-0). */
     bool bitwiseIsEqual(const APFloat &) const;
 
+    /* Write out a hexadecimal representation of the floating point
+       value to DST, which must be of sufficient size, in the C99 form
+       [-]0xh.hhhhp[+-]d.  Return the number of characters written,
+       excluding the terminating NUL.  */
+    unsigned int convertToHexString(char *dst, unsigned int hexDigits,
+                                    bool upperCase, roundingMode) const;
+
     /* Simple queries.  */
     fltCategory getCategory() const { return category; }
     const fltSemantics &getSemantics() const { return *semantics; }
     bool isZero() const { return category == fcZero; }
     bool isNonZero() const { return category != fcZero; }
+    bool isNormal() const { return category == fcNormal; }
+    bool isNaN() const { return category == fcNaN; }
+    bool isInfinity() const { return category == fcInfinity; }
     bool isNegative() const { return sign; }
     bool isPosZero() const { return isZero() && !isNegative(); }
     bool isNegZero() const { return isZero() && isNegative(); }
+    bool isDenormal() const;
 
     APFloat& operator=(const APFloat &);
 
-    /* Return an arbitrary integer value usable for hashing. */
-    uint32_t getHashValue() const;
+    /// \brief Overload to compute a hash code for an APFloat value.
+    ///
+    /// Note that the use of hash codes for floating point values is in general
+    /// frought with peril. Equality is hard to define for these values. For
+    /// example, should negative and positive zero hash to different codes? Are
+    /// they equal or not? This hash value implementation specifically
+    /// emphasizes producing different codes for different inputs in order to
+    /// be used in canonicalization and memoization. As such, equality is
+    /// bitwiseIsEqual, and 0 != -0.
+    friend hash_code hash_value(const APFloat &Arg);
+
+    /// Converts this value into a decimal string.
+    ///
+    /// \param FormatPrecision The maximum number of digits of
+    ///   precision to output.  If there are fewer digits available,
+    ///   zero padding will not be used unless the value is
+    ///   integral and small enough to be expressed in
+    ///   FormatPrecision digits.  0 means to use the natural
+    ///   precision of the number.
+    /// \param FormatMaxPadding The maximum number of zeros to
+    ///   consider inserting before falling back to scientific
+    ///   notation.  0 means to always use scientific notation.
+    ///
+    /// Number       Precision    MaxPadding      Result
+    /// ------       ---------    ----------      ------
+    /// 1.01E+4              5             2       10100
+    /// 1.01E+4              4             2       1.01E+4
+    /// 1.01E+4              5             1       1.01E+4
+    /// 1.01E-2              5             2       0.0101
+    /// 1.01E-2              4             2       0.0101
+    /// 1.01E-2              4             1       1.01E-2
+    void toString(SmallVectorImpl<char> &Str,
+                  unsigned FormatPrecision = 0,
+                  unsigned FormatMaxPadding = 3) const;
+
+    /// getExactInverse - If this value has an exact multiplicative inverse,
+    /// store it in inv and return true.
+    bool getExactInverse(APFloat *inv) const;
 
   private:
 
@@ -245,17 +395,41 @@ namespace llvm {
     opStatus addOrSubtractSpecials(const APFloat &, bool subtract);
     opStatus divideSpecials(const APFloat &);
     opStatus multiplySpecials(const APFloat &);
+    opStatus modSpecials(const APFloat &);
 
     /* Miscellany.  */
+    static APFloat makeNaN(const fltSemantics &Sem, bool SNaN, bool Negative,
+                           const APInt *fill);
+    void makeNaN(bool SNaN = false, bool Neg = false, const APInt *fill = 0);
     opStatus normalize(roundingMode, lostFraction);
     opStatus addOrSubtract(const APFloat &, roundingMode, bool subtract);
     cmpResult compareAbsoluteValue(const APFloat &) const;
     opStatus handleOverflow(roundingMode);
-    bool roundAwayFromZero(roundingMode, lostFraction);
-    opStatus convertFromUnsignedInteger(integerPart *, unsigned int,
-                                       roundingMode);
-    lostFraction combineLostFractions(lostFraction, lostFraction);
-    opStatus convertFromHexadecimalString(const char *, roundingMode);
+    bool roundAwayFromZero(roundingMode, lostFraction, unsigned int) const;
+    opStatus convertToSignExtendedInteger(integerPart *, unsigned int, bool,
+                                          roundingMode, bool *) const;
+    opStatus convertFromUnsignedParts(const integerPart *, unsigned int,
+                                      roundingMode);
+    opStatus convertFromHexadecimalString(StringRef, roundingMode);
+    opStatus convertFromDecimalString(StringRef, roundingMode);
+    char *convertNormalToHexString(char *, unsigned int, bool,
+                                   roundingMode) const;
+    opStatus roundSignificandWithExponent(const integerPart *, unsigned int,
+                                          int, roundingMode);
+
+    APInt convertHalfAPFloatToAPInt() const;
+    APInt convertFloatAPFloatToAPInt() const;
+    APInt convertDoubleAPFloatToAPInt() const;
+    APInt convertQuadrupleAPFloatToAPInt() const;
+    APInt convertF80LongDoubleAPFloatToAPInt() const;
+    APInt convertPPCDoubleDoubleAPFloatToAPInt() const;
+    void initFromAPInt(const APInt& api, bool isIEEE = false);
+    void initFromHalfAPInt(const APInt& api);
+    void initFromFloatAPInt(const APInt& api);
+    void initFromDoubleAPInt(const APInt& api);
+    void initFromQuadrupleAPInt(const APInt &api);
+    void initFromF80LongDoubleAPInt(const APInt& api);
+    void initFromPPCDoubleDoubleAPInt(const APInt& api);
 
     void assign(const APFloat &);
     void copySignificand(const APFloat &);
@@ -276,11 +450,17 @@ namespace llvm {
     exponent_t exponent;
 
     /* What kind of floating point number this is.  */
-    fltCategory category: 2;
+    /* Only 2 bits are required, but VisualStudio incorrectly sign extends
+       it.  Using the extra bit keeps it from failing under VisualStudio */
+    fltCategory category: 3;
 
     /* The sign bit of this number.  */
     unsigned int sign: 1;
   };
+
+  // See friend declaration above. This additional declaration is required in
+  // order to compile LLVM with IBM xlC compiler.
+  hash_code hash_value(const APFloat &Arg);
 } /* namespace llvm */
 
-#endif /* LLVM_FLOAT_H */
+#endif /* LLVM_ADT_APFLOAT_H */