2c8b95df43ac845e46b4e1fcfce292391d842328
[libfirm] / ir / tv / tv.h
1 /*
2  * Project:     libFIRM
3  * File name:   ir/tv/tv.h
4  * Purpose:     Representation of and static computations on target machine
5  *              values.
6  * Author:      Mathias Heil
7  * Modified by:
8  * Created:
9  * CVS-ID:      $Id$
10  * Copyright:   (c) 2003 Universität Karlsruhe
11  * Licence:     This file protected by GPL -  GNU GENERAL PUBLIC LICENSE.
12  */
13
14 /**
15  * @file tv.h
16  *
17  * Declarations for Target Values.
18  */
19
20 #ifndef _TV_H_
21 #define _TV_H_
22
23 # include "irmode.h"
24 # include "entity.h"
25 # include "irnode.h"    /* for pnc_number enum */
26
27
28 /****h* libfirm/tv
29  *
30  * NAME
31  *    tv -- TargetValue, short tarval.
32  *   Internal representation for machine values.
33  *
34  * AUTHORS
35  *    Matthias Heil
36  *
37  * DESCRIPTION
38  *    Tarvals represent target machine values.  They are typed by modes.
39  *   Tarvals only represent values of mode_sort:
40  *     int_number,
41  *     float_number,
42  *     boolean,
43  *     reference,
44  *     character
45  *
46  *   In case of references the module accepts an entity to represent the
47  *   value.
48  *    Furthermore, computations and conversions of these values can
49  *   be performed.
50  *
51  * USES
52  *    This module is closely related to the irmode module, as the modes
53  *   defined there are thoroughly used throughout the whole module.
54  *    Also, the comparison functions rely on the definition of comparison
55  *   values in the irnode module.
56  *
57  * HISTORY
58  *    The original tv module originated in the fiasco compiler written ...
59  *    This is the new version, described in the tech report 1999-14 by ...
60  *
61  * SEE ALSO
62  *    Techreport 1999-14
63  *    irmode.h for the modes definitions
64  *    irnode.h for the pnc_numbers table
65  *
66  *    tarval_init1 and tarval_init2 for initialization of the
67  *   module
68  *
69  ******/
70
71 #ifndef _TARVAL_TYPEDEF_
72 #define _TARVAL_TYPEDEF_
73   typedef struct tarval tarval;
74 #endif
75
76 /* ************************ Constructors for tarvals ************************ */
77
78 /**
79  * Constructor function for new tarvals.
80  *
81  * @param str   The string representing the target value
82  * @param len   The length of the string
83  * @param mode  The mode requested for the result tarval
84  *
85  * This function creates a new tarval representing the value represented
86  * by a CString, aka char array. If a tarval representing this value already
87  * exists, this tarval is returned instead of a new one. So tarvals are
88  * directly comparable since their representation is unique.
89  *
90  * This function accepts the following strings:
91  *
92  * if mode is int_number:
93  *  - 0(x|X)[0-9a-fA-F]+ (hexadecimal representation)
94  *  - 0[0-7]*            (octal representation)
95  *  - (+|-)?[1-9][0-9]*  (decimal representation)
96  *
97  * if mode if float_number:
98  *  - (+|-)?(decimal int) (. (decimal int))? ((e|E)(+|-)?(decimal int))?
99  *
100  * if mode is boolean: true, True, TRUE ... False... 0, 1,
101  *
102  * if mode is reference: hexadecimal of decimal number as int
103  *
104  * if mode is character: hex or dec
105  *
106  * Leading and/or trailing spaces are ignored
107  *
108  * @return
109  *   A tarval of proper type representing the requested value is returned.
110  *   Tarvals are unique, so for any value/mode pair at most one tarval will
111  *   exist, which will be returned upon further requests with an identical
112  *   value/mode pair.
113  *
114  * @note
115  *   If the string is not representable in the given mode an assertion is
116  *   thrown in assert build.
117  *
118  * @sa
119  *   irmode.h for predefined modes
120  *   new_tarval_from_long()
121  *   new_tarval_from_double()
122  */
123 tarval *new_tarval_from_str(const char *str, size_t len, ir_mode *mode);
124
125 /**
126  * Constructor function for new tarvals
127  *
128  * @param l     The long representing the value
129  * @param mode  The mode requested for the result tarval
130  *
131  * This function creates a new tarval representing the value represented
132  * by a long integer. If a tarval representing this value already exists,
133  * this tarval is returned instead of a new one. So tarvals are directly
134  * comparable since their representation is unique.
135  *
136  * @return
137  *   A tarval of proper type representing the requested value is returned.
138  *   Tarvals are unique, so for any value/mode pair at most one tarval will
139  *   exist, which will be returned upon further requests with an identical
140  *   value/mode pair.
141  *
142  * @note
143  *   If the long is not representable in the given mode an assertion is
144  *   thrown in assert build.
145  *
146  * @sa
147  *   irmode.h for predefined modes
148  *   new_tarval_from_str()
149  *   new_tarval_from_double()
150  *
151  */
152 tarval *new_tarval_from_long(long l, ir_mode *mode);
153
154 /**
155  * This returns a long int with the value represented value, or
156  * gibberish, depending on the size of long int and the size of the
157  * stored value. It works for e.g. 1 as mode_Ls, but might not work for
158  * get_mode_max(mode_Ls).
159  * This will overflow silently, so use only if you know what
160  * you are doing! (better check with tarval_is_long()...)
161  */
162 long tarval_to_long(tarval *tv);
163
164 /**
165  * This validates if tarval_to_long() will return a satisfying
166  * result. I.e. if tv is an int_number and between min, max
167  * of long int (signed!)
168  */
169 int tarval_is_long(tarval *tv);
170
171 /**
172  * Constructor function for new tarvals.
173  *
174  * @param d     The (long) double representing the value
175  * @param mode  The mode requested for the result tarval
176  *
177  * This function creates a new tarval representing the value represented
178  * by a (long) double. If a tarval representing this value already exists,
179  * this tarval is returned instead of a new one. So tarvals are directly
180  * comparable since their representation is unique.
181  * Only modes of sort float_number can be constructed this way.
182  *
183  * @return
184  *   A tarval of proper type representing the requested value is returned.
185  *   Tarvals are unique, so for any value/mode pair at most one tarval will
186  *   exist, which will be returned upon further requests with an identical
187  *   value/mode pair.
188  *
189  * @note
190  *   If the (long) double is not representable in the given mode an assertion
191  *   is thrown. This will happen for any mode not of sort float_number.
192  *
193  * @sa
194  *   irmode.h for predefined values
195  *   new_tarval_from_str()
196  *   new_tarval_from_long()
197  */
198 tarval *new_tarval_from_double(long double d, ir_mode *mode);
199
200 /**
201  * This returns a double with the value represented value, or
202  * gibberish, depending on the size of double and the size of the
203  * stored value.
204  * This will overflow silently, so use only if you know what
205  * you are doing! (better check with tarval_is_long...)
206  */
207 long double tarval_to_double(tarval *tv);
208
209 /**
210  * This validates if tarval_to_double() will return a satisfying
211  * result. I.e. if tv is an float_number and between min, max
212  * of double
213  */
214 int tarval_is_double(tarval *tv);
215
216 /**
217  * Construct a tarval that represents the address of the entity.
218  *
219  * The address must be constant, the entity must have as owner the global type.
220  */
221 tarval *new_tarval_from_entity (entity *ent, ir_mode *mode);
222
223 /**
224  * Returns the associated entity of a tarval.
225  */
226 #define get_tarval_entity tarval_to_entity
227 entity *tarval_to_entity(tarval *tv);
228
229 /**
230  * Returns non-zero if a the given tarval represents an entity.
231  */
232 int tarval_is_entity(tarval *tv);
233
234 /** ********** Access routines for tarval fields ********** **/
235
236 /*
237  * NAME
238  *   get_tarval_mode
239  *   get_tarval_ ...
240  *
241  * SYNOPSIS
242  *   ir_mode *get_tarval_mode(tarval *tv)
243  *   ...
244  *
245  * DESCRIPTION
246  *    These are access function for tarval struct members. It is encouraged
247  *   to use them instead of direct access to the struct fields.
248  *
249  * PARAMETERS
250  *   tv - The tarval to access fields of
251  *
252  * RESULT
253  *   get_tv_mode: The mode of the tarval
254  *
255  * SEE ALSO
256  *   the struct tarval
257  */
258
259 /** Returns the mode of the tarval. */
260 ir_mode *get_tarval_mode (tarval *tv);
261
262 /* Testing properties of the represented values */
263
264 /**
265  * Returns 1 if tv is negative
266  *
267  * @param a     the tarval
268  */
269 int tarval_is_negative(tarval *a);
270
271 /**
272  * Returns 1 if tv is null
273  *
274  * @param a     the tarval
275  */
276 int tarval_is_null(tarval *a);
277
278 /** The 'bad' tarval. */
279 extern tarval *tarval_bad;
280 /** Returns the 'bad tarval. */
281 tarval *get_tarval_bad(void);
282
283 /** The 'undefined' tarval. */
284 extern tarval *tarval_undefined;
285 /** Returns the 'undefined' tarval. */
286 tarval *get_tarval_undefined(void);
287
288 /** The mode_b tarval 'false'. */
289 extern tarval *tarval_b_false;
290 /** Returns the mode_b tarval 'false'. */
291 tarval *get_tarval_b_false(void);
292
293 /** The mode_b tarval 'true'. */
294 extern tarval *tarval_b_true;
295 /** Returns the mode_b tarval 'true'. */
296 tarval *get_tarval_b_true(void);
297
298 /** The 'void' pointer tarval. */
299 extern tarval *tarval_P_void;
300 /** Returns the 'void' pointer tarval. */
301 tarval *get_tarval_P_void(void);
302
303 /* These functions calculate and return a tarval representing the requested
304  * value.
305  * The functions get_mode_{Max,Min,...} return tarvals retrieved from these
306  * functions, but these are stored on initialization of the irmode module and
307  * therefore the irmode functions should be prefered to the functions below. */
308
309 /** Returns the maximum value of a given mode. */
310 tarval *get_tarval_max(ir_mode *mode);
311
312 /** Returns the minimum value of a given mode. */
313 tarval *get_tarval_min(ir_mode *mode);
314
315 /** Returns the 0 value (additive neutral) of a given mode. */
316 tarval *get_tarval_null(ir_mode *mode);
317
318 /** Returns the 1 value (multiplicative neutral) of a given mode. */
319 tarval *get_tarval_one(ir_mode *mode);
320
321 /** Return quite nan for float_number modes. */
322 tarval *get_tarval_nan(ir_mode *mode);
323
324 /** Return +inf for float_number modes. */
325 tarval *get_tarval_inf(ir_mode *mode);
326
327 /* ******************** Arithmethic operations on tarvals ******************** */
328
329 /**
330  * Compares two tarvals
331  *
332  * Compare a with b and return a pnc_number describing the relation
333  * between a and b.  This is either Uo, Lt, Eq, Gt, or False if a or b
334  * are symbolic pointers which can not be compared at all.
335  *
336  * @param a   A tarval to be compared
337  * @param b   A tarval to be compared
338  *
339  * @return
340  *   The pnc_number best describing the relation between a and b is returned.
341  *   This means the mode with the least bits set is returned, e.g. if the
342  *   tarvals are equal the pnc_number 'Eq' is returned, not 'Ge' which
343  *   indicates 'greater or equal'
344  *
345  * @sa
346  *    irnode.h for the definition of pnc_numbers
347  */
348 pnc_number tarval_cmp(tarval *a, tarval *b);
349
350 /**
351  * Converts a tarval to another mode.
352  *
353  * Convert tarval 'src' to mode 'mode', this will suceed if and only if mode
354  * 'mode' is wider than the mode of src, as defined in the firm documentation
355  * and as returned by the function mode_is_smaller defined in irmode.h.
356  *
357  * @param src    The tarval to convert
358  * @param mode   Tho mode to convert to
359  *
360  * @return
361  *   If a tarval of mode 'mode' with the result of the conversion of the 'src'
362  *   tarvals value already exists, it will be returned, else a new tarval is
363  *   constructed and returned
364  *
365  * @note
366  *    Illegal conversations will trigger an assertion
367  *
368  * @sa
369  *    FIRM documentation for conversion rules
370  *    mode_is_smaller defined in irmode.h
371  */
372 tarval *tarval_convert_to(tarval *src, ir_mode *m);
373
374 /*
375  * These function implement basic computations representable as opcodes
376  * in FIRM nodes.
377  *
378  * PARAMETERS
379  *    tarval_neg:
380  *    traval_abs:
381  *      a - the tarval to operate on
382  *
383  *    all oters:
384  *      a - the first operand tarval
385  *      b - the second operand tarval
386  *
387  * RESULT
388  *    If neccessary a new tarval is constructed for the resulting value,
389  *   or the one already carrying the computation result is retrieved and
390  *   returned as result.
391  *
392  * NOTES
393  *   The order the arguments are given in is important, imagine postfix
394  *   notation.
395  *   Illegal operations will trigger an assertion.
396  *   The sort member of the struct mode defines which operations are valid
397  */
398
399 /** bitwise Negation of a tarval. */
400 tarval *tarval_not(tarval *a);
401
402 /** arithmetic Negation of a tarval. */
403 tarval *tarval_neg(tarval *a);
404
405 /** Addition of two tarvals. */
406 tarval *tarval_add(tarval *a, tarval *b);
407
408 /** Subtraction from a tarval. */
409 tarval *tarval_sub(tarval *a, tarval *b);
410
411 /** Multiplication of tarvals. */
412 tarval *tarval_mul(tarval *a, tarval *b);
413
414 /** 'Exact' division. */
415 tarval *tarval_quo(tarval *a, tarval *b);
416
417 /** Integer division. */
418 tarval *tarval_div(tarval *a, tarval *b);
419
420 /** Remainder of integer division. */
421 tarval *tarval_mod(tarval *a, tarval *b);
422
423 /** Absolute value. */
424 tarval *tarval_abs(tarval *a);
425
426 /** Bitwise and. */
427 tarval *tarval_and(tarval *a, tarval *b);
428
429 /** Bitwise or. */
430 tarval *tarval_or(tarval *a, tarval *b);
431
432 /** Bitwise exclusive or. */
433 tarval *tarval_eor(tarval *a, tarval *b);
434
435 /** Left shift. */
436 tarval *tarval_shl(tarval *a, tarval *b);
437
438 /** Unsigned (logical) right shift. */
439 tarval *tarval_shr(tarval *a, tarval *b);
440
441 /** Signed (arithmetic) right shift. */
442 tarval *tarval_shrs(tarval *a, tarval *b);
443
444 /** Rotation. */
445 tarval *tarval_rot(tarval *a, tarval *b);
446
447 /* *********** Output of tarvals *********** */
448
449 /**
450  * The output mode for tarval values.
451  *
452  * Some modes allow more that one representation, for instance integers
453  * can be represented hex or decimal. Of course it would be enough to have
454  * one and let every backend convert it into the 'right' one.
455  * However, we can do this in the tarval much simplier...
456  */
457 typedef enum {
458   TVO_NATIVE,                   /**< the default output mode, depends on the mode */
459   TVO_HEX,                      /**< use hex representation, always possible */
460   TVO_DECIMAL,                  /**< use decimal representation */
461   TVO_OCTAL,                    /**< use octal representation */
462   TVO_BINARY,                   /**< use binary representation */
463   TVO_FLOAT,                    /**< use floating point representation (i.e 1.342e-2)*/
464   TVO_HEXFLOAT                  /**< use hexadecimal floating point representation (i.e 0x1.ea32p-12)*/
465 } tv_output_mode;
466
467 /**
468  * This structure contains helper information to format the output
469  * of a tarval of a mode.
470  */
471 typedef struct tarval_mode_info {
472     tv_output_mode mode_output;         /**< if != TVO_NATIVE select a special mode */
473     const char *mode_prefix;            /**< if set, this prefix will be printed
474                                              before a value of this mode */
475     const char *mode_suffix;            /**< if set, this suffix will be printed
476                                              after a value of this mode */
477 } tarval_mode_info;
478
479 /**
480  * Specify the output options of one mode.
481  *
482  * This functions stores the modinfo, so DO NOT DESTROY it.
483  *
484  * @param mode          a ir_mode that should be associated
485  * @param modeinfo      the output format info
486  *
487  * @return zero on success.
488  */
489 int tarval_set_mode_output_option(ir_mode *mode, const tarval_mode_info *modeinfo);
490
491 /**
492  * Returns the output options of one mode.
493  *
494  * This functions returns the modinfo of a given mode.
495  *
496  * @param mode          a ir_mode that should be associated
497  *
498  * @return the output option
499  */
500 const tarval_mode_info *tarval_get_mode_output_option(ir_mode *mode);
501
502 /**
503  * Returns Bit representation of a tarval value, as string of '0' and '1'
504  *
505  * @param tv   The tarval
506  *
507  * This function returns a printable bit representation of any value
508  * stored as tarval. This representation is a null terminated C string.
509  *
510  * @return
511  *   As usual in C a pointer to a char is returned. The length of the
512  *   returned string if fixed, just read as many chars as the mode defines
513  *   as size.
514  *
515  * @note
516  *   The string is allocated using malloc() and is free()ed on the next call
517  *   of this function.
518  *   The string consists of the ascii characters '0' and '1' and is
519  *   null terminated
520  *
521  * @sa
522  *    irmode.h for the definition of the ir_mode struct
523  *    the size member of aforementioned struct
524  */
525 char *tarval_bitpattern(tarval *tv);
526
527 /**
528  * Returns the bitpattern of the bytes_ofs byte.
529  *
530  * This function succeeds even if the mode of the tarval uses lesser bits
531  * than requested, in that case the bitpattern is filled with zero bits.
532  *
533  * To query a 32bit value the following code can be used:
534  *
535  * val0 = tarval_sub_bits(tv, 0);
536  * val1 = tarval_sub_bits(tv, 1);
537  * val2 = tarval_sub_bits(tv, 2);
538  * val3 = tarval_sub_bits(tv, 3);
539  *
540  * Because this is the bit representation of the target machine, only the following
541  * operations are legal on the result:
542  *
543  * - concatenation (endian dependance MUST be handled by the CALLER)
544  * - bitwise logical operations to select/mask bits
545  *
546  * @param tv            the tarval
547  * @param byte_ofs      the byte offset
548  *
549  * @note
550  *   The result of this funcion is undefined if the mode is neither integer nor float.
551  */
552 unsigned char tarval_sub_bits(tarval *tv, unsigned byte_ofs);
553
554 /**
555  * Identifying some tarvals ???
556  *
557  * @return
558  *   - 0 for additive neutral,
559  *   - +1 for multiplicative neutral,
560  *   - -1 for bitwise-and neutral
561  *   - 2 else
562  *
563  * @deprecated
564  *   This function is deprecated and its use strongly discouraged.
565  *   Implemented for completeness.
566  */
567 long tarval_classify(tarval *tv);
568
569 /**
570  * Initialization of the tarval module.
571  *
572  * Call before init_mode().
573  */
574 void init_tarval_1(void);
575
576 /**
577  * Initialization of the tarval module.
578  *
579  * Call after init_mode().
580  */
581 void init_tarval_2(void);
582
583 /**
584  * Output of tarvals to a buffer.
585  */
586 int tarval_snprintf(char *buf, size_t buflen, tarval *tv);
587
588 /**
589  * Output of tarvals to stdio.
590  */
591 int tarval_printf(tarval *tv);
592
593 #endif  /* _TV_H_ */