const changes and enhancements to irouts
[libfirm] / include / libfirm / tv.h
1 /*
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3  *
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17  * PURPOSE.
18  */
19
20 /**
21  * @file
22  * @brief    Representation of and static computations on target machine
23  *           values.
24  * @date     2003
25  * @author   Mathias Heil
26  * @version  $Id$
27  * @summary
28  *   Tarvals represent target machine values.  They are typed by modes.
29  *   Tarvals only represent values of mode_sort:
30  *    - int_number,
31  *    - float_number,
32  *    - boolean,
33  *    - reference,
34  *    - character
35  *
36  *   In case of references the module accepts an entity to represent the
37  *   value.
38  *   Furthermore, computations and conversions of these values can
39  *   be performed.
40  *
41  * HISTORY
42  *    The original tv module originated in the fiasco compiler written ...
43  *    This is the new version, described in the tech report 1999-14 by ...
44  *
45  * @sa
46  *    Techreport 1999-14
47  *    irmode.h for the modes definitions
48  *    irnode.h for the pn_Cmp table
49  */
50 #ifndef FIRM_TV_TV_H
51 #define FIRM_TV_TV_H
52
53 #include "firm_types.h"
54 #include "irnode.h"
55
56 /* ************************ Constructors for tarvals ************************ */
57
58 /**
59  * Constructor function for new tarvals.
60  *
61  * @param str   The string representing the target value
62  * @param len   The length of the string
63  * @param mode  The mode requested for the result tarval
64  *
65  * This function creates a new tarval representing the value represented
66  * by a CString, aka char array. If a tarval representing this value already
67  * exists, this tarval is returned instead of a new one. So tarvals are
68  * directly comparable since their representation is unique.
69  *
70  * This function accepts the following strings:
71  *
72  * if mode is int_number:
73  *  - 0(x|X)[0-9a-fA-F]+ (hexadecimal representation)
74  *  - 0[0-7]*            (octal representation)
75  *  - (+|-)?[1-9][0-9]*  (decimal representation)
76  *
77  * if mode if float_number:
78  *  - (+|-)?(decimal int) (. (decimal int))? ((e|E)(+|-)?(decimal int))?
79  *
80  * if mode is boolean: true, True, TRUE ... False... 0, 1,
81  *
82  * if mode is reference: hexadecimal of decimal number as int
83  *
84  * if mode is character: hex or dec
85  *
86  * Leading and/or trailing spaces are ignored
87  *
88  * @return
89  *   A tarval of proper type representing the requested value is returned.
90  *   Tarvals are unique, so for any value/mode pair at most one tarval will
91  *   exist, which will be returned upon further requests with an identical
92  *   value/mode pair.
93  *
94  * @note
95  *   If the string is not representable in the given mode an assertion is
96  *   thrown in assert build.
97  *
98  * @sa
99  *   irmode.h for predefined modes
100  *   new_tarval_from_long()
101  *   new_tarval_from_double()
102  */
103 tarval *new_tarval_from_str(const char *str, size_t len, ir_mode *mode);
104
105 /**
106  * Constructor function for new tarvals
107  *
108  * @param l     The long representing the value
109  * @param mode  The mode requested for the result tarval
110  *
111  * This function creates a new tarval representing the value represented
112  * by a long integer. If a tarval representing this value already exists,
113  * this tarval is returned instead of a new one. So tarvals are directly
114  * comparable since their representation is unique.
115  *
116  * @return
117  *   A tarval of proper type representing the requested value is returned.
118  *   Tarvals are unique, so for any value/mode pair at most one tarval will
119  *   exist, which will be returned upon further requests with an identical
120  *   value/mode pair.
121  *
122  * @note
123  *   If the long is not representable in the given mode an assertion is
124  *   thrown in assert build.
125  *
126  * @sa
127  *   irmode.h for predefined modes
128  *   new_tarval_from_str()
129  *   new_tarval_from_double()
130  *
131  */
132 tarval *new_tarval_from_long(long l, ir_mode *mode);
133
134 /** Return value as long if possible.
135  *
136  * This returns a long int with the value represented value, or
137  * gibberish, depending on the size of long int and the size of the
138  * stored value. It works for e.g. 1 as mode_Ls, but might not work for
139  * get_mode_max(mode_Ls).
140  * This will overflow silently, so use only if you know what
141  * you are doing! (better check with tarval_is_long()...)
142  * Works only for int modes, even not for character modes!
143  */
144 long get_tarval_long(tarval *tv);
145
146 /**
147  * This validates if get_tarval_long() will return a satisfying
148  * result. I.e. if tv is an int_number and between min, max
149  * of long int (signed!)
150  *
151  * @param tv    the tarval
152  */
153 int tarval_is_long(tarval *tv);
154
155 /**
156  * Constructor function for new tarvals.
157  *
158  * @param d     The (long) double representing the value
159  * @param mode  The mode requested for the result tarval
160  *
161  * This function creates a new tarval representing the value represented
162  * by a (long) double. If a tarval representing this value already exists,
163  * this tarval is returned instead of a new one. So tarvals are directly
164  * comparable since their representation is unique.
165  * Only modes of sort float_number can be constructed this way.
166  *
167  * @return
168  *   A tarval of proper type representing the requested value is returned.
169  *   Tarvals are unique, so for any value/mode pair at most one tarval will
170  *   exist, which will be returned upon further requests with an identical
171  *   value/mode pair.
172  *
173  * @note
174  *   If the (long) double is not representable in the given mode an assertion
175  *   is thrown. This will happen for any mode not of sort float_number.
176  *
177  * @sa
178  *   irmode.h for predefined values
179  *   new_tarval_from_str()
180  *   new_tarval_from_long()
181  */
182 tarval *new_tarval_from_double(long double d, ir_mode *mode);
183
184 /**
185  * This returns a double with the value represented value, or
186  * gibberish, depending on the size of double and the size of the
187  * stored value.
188  * This will overflow silently, so use only if you know what
189  * you are doing! (better check with tarval_is_long...)
190  *
191  * @param tv    the tarval
192  */
193 long double get_tarval_double(tarval *tv);
194
195 /**
196  * This validates if tarval_to_double() will return a satisfying
197  * result. I.e. if tv is an float_number and between min, max
198  * of double
199  *
200  * @param tv    the tarval
201  */
202 int tarval_is_double(tarval *tv);
203
204
205 /** ********** Access routines for tarval fields ********** **/
206
207 /*
208  * NAME
209  *   get_tarval_mode
210  *   get_tarval_ ...
211  *
212  * SYNOPSIS
213  *   ir_mode *get_tarval_mode(tarval *tv)
214  *   ...
215  *
216  * DESCRIPTION
217  *    These are access function for tarval struct members. It is encouraged
218  *   to use them instead of direct access to the struct fields.
219  *
220  * PARAMETERS
221  *   tv - The tarval to access fields of
222  *
223  * RESULT
224  *   get_tv_mode: The mode of the tarval
225  *
226  * SEE ALSO
227  *   the struct tarval
228  */
229
230 /**
231  * Returns the mode of the tarval.
232  *
233  * @param tv    the tarval
234  */
235 ir_mode *get_tarval_mode(const tarval *tv);
236
237 /** Returns the contents of the 'link' field of the tarval */
238 /* void *get_tarval_link (tarval*); */
239
240 /* Testing properties of the represented values */
241
242 /**
243  * Returns 1 if tv is negative
244  *
245  * @param tv    the tarval
246  */
247 int tarval_is_negative(tarval *tv);
248
249 /**
250  * Returns 1 if tv is null
251  *
252  * @param tv    the tarval
253  */
254 int tarval_is_null(tarval *tv);
255
256 /**
257  * Returns 1 if tv is the "one"
258  *
259  * @param tv    the tarval
260  */
261 int tarval_is_one(tarval *tv);
262
263 /**
264  * Returns 1 if tv is the "minus one"
265  *
266  * @param tv    the tarval
267  */
268 int tarval_is_minus_one(tarval *tv);
269
270 /*
271  * returns non-zero if all bits in the tarval are set
272  */
273 int tarval_is_all_one(tarval *tv);
274
275 /** The 'bad' tarval. */
276 extern tarval *tarval_bad;
277 /** Returns the 'bad' tarval. */
278 tarval *get_tarval_bad(void);
279
280 /** The 'undefined' tarval. */
281 extern tarval *tarval_undefined;
282 /** Returns the 'undefined' tarval. */
283 tarval *get_tarval_undefined(void);
284
285 /** The mode_b tarval 'false'. */
286 extern tarval *tarval_b_false;
287
288 /** Returns the mode_b tarval 'false'. */
289 tarval *get_tarval_b_false(void);
290
291 /** The mode_b tarval 'true'. */
292 extern tarval *tarval_b_true;
293 /** Returns the mode_b tarval 'true'. */
294 tarval *get_tarval_b_true(void);
295
296 /** The 'top' tarval. This is just another name for the 'undefined' tarval. */
297 #define tarval_top          tarval_undefined
298 /** Returns the 'top' tarval. */
299 #define get_tarval_top()    get_tarval_undefined()
300
301 /** The 'bottom' tarval. This is just another name for the 'bad' tarval. */
302 #define tarval_bottom       tarval_bad
303 /** Returns the 'bottom' tarval. */
304 #define get_tarval_bottom() get_tarval_bad()
305
306 /* These functions calculate and return a tarval representing the requested
307  * value.
308  * The functions get_mode_{Max,Min,...} return tarvals retrieved from these
309  * functions, but these are stored on initialization of the irmode module and
310  * therefore the irmode functions should be preferred to the functions below. */
311
312 /** Returns the maximum value of a given mode. */
313 tarval *get_tarval_max(ir_mode *mode);
314
315 /** Returns the minimum value of a given mode. */
316 tarval *get_tarval_min(ir_mode *mode);
317
318 /** Returns the 0 value (additive neutral) of a given mode.
319     For reference modes, the NULL value is returned (old tarval_P_void) */
320 tarval *get_tarval_null(ir_mode *mode);
321
322 /** Returns the 1 value (multiplicative neutral) of a given mode. */
323 tarval *get_tarval_one(ir_mode *mode);
324
325 /** Returns the -1 value (multiplicative neutral) of a given mode.
326  *  Returns tarval bad for unsigned modes */
327 tarval *get_tarval_minus_one(ir_mode *mode);
328
329 /** returns the value where all bits are 1 of a given mode.
330  * returns tarval_bad for float modes */
331 tarval *get_tarval_all_one(ir_mode *mode);
332
333 /** Return quite nan for float_number modes. */
334 tarval *get_tarval_nan(ir_mode *mode);
335
336 /** Return +inf for float_number modes. */
337 tarval *get_tarval_plus_inf(ir_mode *mode);
338
339 /** Return -inf for float_number modes. */
340 tarval *get_tarval_minus_inf(ir_mode *mode);
341
342 /* ******************** Arithmetic operations on tarvals ******************** */
343
344 typedef enum _tarval_int_overflow_mode_t {
345         TV_OVERFLOW_BAD,      /**< tarval module will return tarval_bad if a overflow occurs */
346         TV_OVERFLOW_WRAP,     /**< tarval module will overflow will be ignored, wrap around occurs */
347         TV_OVERFLOW_SATURATE  /**< tarval module will saturate the overflow */
348 } tarval_int_overflow_mode_t;
349
350 /**
351  * Sets the overflow mode for integer operations.
352  */
353 void tarval_set_integer_overflow_mode(tarval_int_overflow_mode_t ov_mode);
354
355 /**
356  * Get the overflow mode for integer operations.
357  */
358 tarval_int_overflow_mode_t tarval_get_integer_overflow_mode(void);
359
360 /**
361  * Compares two tarvals
362  *
363  * Compare a with b and return a pn_Cmp describing the relation
364  * between a and b.  This is either pn_Cmp_Uo, pn_Cmp_Lt, pn_Cmp_Eq, pn_Cmp_Gt,
365  * or pn_Cmp_False if a or b are symbolic pointers which can not be compared at all.
366  *
367  * @param a   the first tarval to be compared
368  * @param b   the second tarval to be compared
369  *
370  * @return
371  *   The pn_Cmp best describing the relation between a and b is returned.
372  *   This means the mode with the least bits set is returned, e.g. if the
373  *   tarvals are equal the pn_Cmp 'pn_Cmp_Eq' is returned, not 'pn_Cmp_Ge' which
374  *   indicates 'greater or equal'
375  *
376  * @sa
377  *    irnode.h for the definition of pn_Cmp
378  */
379 pn_Cmp tarval_cmp(tarval *a, tarval *b);
380
381 /**
382  * Converts a tarval to another mode.
383  *
384  * Convert tarval 'src' to mode 'mode', this will succeed if and only if mode
385  * 'mode' is wider than the mode of src, as defined in the firm documentation
386  * and as returned by the function mode_is_smaller defined in irmode.h.
387  *
388  * @param src    The tarval to convert
389  * @param mode   Tho mode to convert to
390  *
391  * @return
392  *   If a tarval of mode 'mode' with the result of the conversion of the 'src'
393  *   tarvals value already exists, it will be returned, else a new tarval is
394  *   constructed and returned
395  *
396  * @note
397  *    Illegal convertions will trigger a panic
398  *
399  * @sa
400  *    FIRM documentation for conversion rules
401  *    mode_is_smaller defined in irmode.h
402  */
403 tarval *tarval_convert_to(tarval *src, ir_mode *mode);
404
405 /*
406  * These function implement basic computations representable as opcodes
407  * in FIRM nodes.
408  *
409  * PARAMETERS
410  *    tarval_neg:
411  *    traval_abs:
412  *      a - the tarval to operate on
413  *
414  *    all others:
415  *      a - the first operand tarval
416  *      b - the second operand tarval
417  *
418  * RESULT
419  *    If necessary a new tarval is constructed for the resulting value,
420  *   or the one already carrying the computation result is retrieved and
421  *   returned as result.
422  *
423  * NOTES
424  *   The order the arguments are given in is important, imagine postfix
425  *   notation.
426  *   Illegal operations will trigger an assertion.
427  *   The sort member of the struct mode defines which operations are valid
428  */
429
430 /** Bitwise Negation of a tarval. */
431 tarval *tarval_not(tarval *a);
432
433 /** Arithmetic Negation of a tarval. */
434 tarval *tarval_neg(tarval *a);
435
436 /** Addition of two tarvals. */
437 tarval *tarval_add(tarval *a, tarval *b);
438
439 /** Subtraction from a tarval. */
440 tarval *tarval_sub(tarval *a, tarval *b);
441
442 /** Multiplication of tarvals. */
443 tarval *tarval_mul(tarval *a, tarval *b);
444
445 /** 'Exact' division of two tarvals. */
446 tarval *tarval_quo(tarval *a, tarval *b);
447
448 /** Integer division of two tarvals. */
449 tarval *tarval_div(tarval *a, tarval *b);
450
451 /** Remainder of integer division. */
452 tarval *tarval_mod(tarval *a, tarval *b);
453
454 /** Integer division AND remainder. */
455 tarval *tarval_divmod(tarval *a, tarval *b, tarval **mod_res);
456
457 /** Absolute value of a tarval. */
458 tarval *tarval_abs(tarval *a);
459
460 /** Bitwise and. */
461 tarval *tarval_and(tarval *a, tarval *b);
462
463 /** Bitwise or. */
464 tarval *tarval_or(tarval *a, tarval *b);
465
466 /** Bitwise exclusive or. */
467 tarval *tarval_eor(tarval *a, tarval *b);
468
469 /** Left shift. */
470 tarval *tarval_shl(tarval *a, tarval *b);
471
472 /** Unsigned (logical) right shift. */
473 tarval *tarval_shr(tarval *a, tarval *b);
474
475 /** Signed (arithmetic) right shift. */
476 tarval *tarval_shrs(tarval *a, tarval *b);
477
478 /** Rotation to left. */
479 tarval *tarval_rotl(tarval *a, tarval *b);
480
481 /**
482  * Returns the carry flag of the last operation.
483  */
484 int tarval_carry(void);
485
486 /* *********** Output of tarvals *********** */
487
488 /**
489  * The output mode for tarval values.
490  *
491  * Some modes allow more that one representation, for instance integers
492  * can be represented hex or decimal. Of course it would be enough to have
493  * one and let every backend convert it into the 'right' one.
494  * However, we can do this in the tarval much simpler...
495  */
496 typedef enum {
497         TVO_NATIVE,       /**< the default output mode, depends on the mode */
498         TVO_HEX,          /**< use hex representation, always possible */
499         TVO_DECIMAL,      /**< use decimal representation */
500         TVO_OCTAL,        /**< use octal representation */
501         TVO_BINARY,       /**< use binary representation */
502         TVO_FLOAT,        /**< use floating point representation (i.e 1.342e-2)*/
503         TVO_HEXFLOAT      /**< use hexadecimal floating point representation (i.e 0x1.ea32p-12)*/
504 } tv_output_mode;
505
506 /**
507  * This structure contains helper information to format the output
508  * of a tarval of a mode.
509  */
510 typedef struct tarval_mode_info {
511         tv_output_mode mode_output;  /**< if != TVO_NATIVE select a special mode */
512         const char *mode_prefix;     /**< if set, this prefix will be printed
513                                           before a value of this mode */
514         const char *mode_suffix;     /**< if set, this suffix will be printed
515                                           after a value of this mode */
516 } tarval_mode_info;
517
518 /**
519  * Specify the output options of one mode.
520  *
521  * This functions stores the mode info, so DO NOT DESTROY it.
522  *
523  * @param mode      a ir_mode that should be associated
524  * @param modeinfo  the output format info
525  *
526  * @return zero on success.
527  */
528 int  set_tarval_mode_output_option(ir_mode *mode, const tarval_mode_info *modeinfo);
529
530 /**
531  * Returns the output options of one mode.
532  *
533  * This functions returns the mode info of a given mode.
534  *
535  * @param mode      a ir_mode that should be associated
536  *
537  * @return the output option
538  */
539 const tarval_mode_info *get_tarval_mode_output_option(ir_mode *mode);
540
541 /**
542  * Returns Bit representation of a tarval value, as string of '0' and '1'
543  *
544  * @param tv   The tarval
545  *
546  * This function returns a printable bit representation of any value
547  * stored as tarval. This representation is a null terminated C string.
548  *
549  * @return
550  *   As usual in C a pointer to a char is returned. The length of the
551  *   returned string if fixed, just read as many chars as the mode defines
552  *   as size.
553  *
554  * @note
555  *   The string is allocated using malloc() and is free()ed on the next call
556  *   of this function.
557  *   The string consists of the ASCII characters '0' and '1' and is
558  *   null terminated
559  *
560  * @sa
561  *    irmode.h for the definition of the ir_mode struct
562  *    the size member of aforementioned struct
563  */
564 char *get_tarval_bitpattern(tarval *tv);
565
566 /**
567  * Returns the bitpattern of the bytes_ofs byte.
568  *
569  * This function succeeds even if the mode of the tarval uses lesser bits
570  * than requested, in that case the bitpattern is filled with zero bits.
571  *
572  * To query a 32bit value the following code can be used:
573  *
574  * val0 = tarval_sub_bits(tv, 0);
575  * val1 = tarval_sub_bits(tv, 1);
576  * val2 = tarval_sub_bits(tv, 2);
577  * val3 = tarval_sub_bits(tv, 3);
578  *
579  * Because this is the bit representation of the target machine, only the following
580  * operations are legal on the result:
581  *
582  * - concatenation (endian dependence MUST be handled by the CALLER)
583  * - bitwise logical operations to select/mask bits
584  *
585  * @param tv        the tarval
586  * @param byte_ofs  the byte offset
587  *
588  * @note
589  *   The result of this function is undefined if the mode is neither integer nor float.
590  */
591 unsigned char get_tarval_sub_bits(tarval *tv, unsigned byte_ofs);
592
593 /**
594  * Returns non-zero if a given (integer) tarval has only one single bit
595  * set.
596  *
597  * @param tv    the tarval
598  */
599 int tarval_is_single_bit(tarval *tv);
600
601 /**
602  * Output a tarval to a string buffer.
603  *
604  * @param buf     the output buffer
605  * @param buflen  the length of the buffer
606  * @param tv      the tarval
607  */
608 int tarval_snprintf(char *buf, size_t buflen, tarval *tv);
609
610 /**
611  * Output a tarval to stdio.
612  *
613  * @param tv    the tarval
614  */
615 int tarval_printf(tarval *tv);
616
617 /**
618  * Returns non-zero if the mantissa of a floating point IEEE-754
619  * tarval is zero (i.e. 1.0Exxx)
620  *
621  * @param tv    the tarval
622  */
623 int tarval_ieee754_zero_mantissa(tarval *tv);
624
625 /**
626  * Returns the exponent of a floating point IEEE-754
627  * tarval.
628  *
629  * @param tv    the tarval
630  */
631 int tarval_ieee754_get_exponent(tarval *tv);
632
633 /**
634  * Check if the tarval can be converted to the given mode without
635  * precision loss.
636  *
637  * @param tv    the tarval
638  * param  mode  the mode to convert to
639  */
640 int tarval_ieee754_can_conv_lossless(tarval *tv, ir_mode *mode);
641
642 /**
643  * Set the immediate precision for IEEE-754 results. Set this to
644  * 0 to get the same precision as the operands.
645  * For x87 compatibility, set this to 80.
646  *
647  * @return the old setting
648  */
649 unsigned tarval_ieee754_set_immediate_precision(unsigned bits);
650
651 /**
652  *  Returns non-zero if the result of the last IEEE-754 operation was exact.
653  */
654 unsigned tarval_ieee754_get_exact(void);
655
656 /**
657  * Enable/Disable floating point constant folding.
658  */
659 int tarval_enable_fp_ops(int enable);
660
661 /**
662  * Check if its the a floating point NaN.
663  *
664  * @param tv    the tarval
665  */
666 int tarval_is_NaN(tarval *tv);
667
668 /**
669  * Check if its the a floating point +inf.
670  *
671  * @param tv    the tarval
672  */
673 int tarval_is_plus_inf(tarval *tv);
674
675 /**
676  * Check if its the a floating point -inf.
677  *
678  * @param tv    the tarval
679  */
680 int tarval_is_minus_inf(tarval *tv);
681
682 /**
683  * Check if the tarval represents a finite value, ie neither NaN nor inf.
684  *
685  * @param tv    the tarval
686  */
687 int tarval_is_finite(tarval *tv);
688
689 #endif  /* FIRM_TV_TV_H */