7b93cf84730fa18e2f53c453e36dff8c18f62c66
[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 entity *tarval_to_entity(tarval *tv);
227
228 /**
229  * Returns non-zero if a the given tarval represents an entity.
230  */
231 int tarval_is_entity(tarval *tv);
232
233 /** ********** Access routines for tarval fields ********** **/
234
235 /*
236  * NAME
237  *   get_tarval_mode
238  *   get_tarval_ ...
239  *
240  * SYNOPSIS
241  *   ir_mode *get_tarval_mode(tarval *tv)
242  *   ...
243  *
244  * DESCRIPTION
245  *    These are access function for tarval struct members. It is encouraged
246  *   to use them instead of direct access to the struct fields.
247  *
248  * PARAMETERS
249  *   tv - The tarval to access fields of
250  *
251  * RESULT
252  *   get_tv_mode: The mode of the tarval
253  *
254  * SEE ALSO
255  *   the struct tarval
256  */
257
258 /** Returns the mode of the tarval. */
259 ir_mode *get_tarval_mode (tarval *tv);
260
261 /* Testing properties of the represented values */
262
263 /**
264  * Returns 1 if tv is negative
265  *
266  * @param a     the tarval
267  */
268 int tarval_is_negative(tarval *a);
269
270 /**
271  * Returns 1 if tv is null
272  *
273  * @param a     the tarval
274  */
275 int tarval_is_null(tarval *a);
276
277 /** The 'bad' tarval. */
278 extern tarval *tarval_bad;
279 /** Returns the 'bad tarval. */
280 tarval *get_tarval_bad(void);
281
282 /** The 'undefined' tarval. */
283 extern tarval *tarval_undefined;
284 /** Returns the 'undefined' tarval. */
285 tarval *get_tarval_undefined(void);
286
287 /** The mode_b tarval 'false'. */
288 extern tarval *tarval_b_false;
289 /** Returns the mode_b tarval 'false'. */
290 tarval *get_tarval_b_false(void);
291
292 /** The mode_b tarval 'true'. */
293 extern tarval *tarval_b_true;
294 /** Returns the mode_b tarval 'true'. */
295 tarval *get_tarval_b_true(void);
296
297 /** The 'void' pointer tarval. */
298 extern tarval *tarval_P_void;
299 /** Returns the 'void' pointer tarval. */
300 tarval *get_tarval_P_void(void);
301
302 /* These functions calculate and return a tarval representing the requested
303  * value.
304  * The functions get_mode_{Max,Min,...} return tarvals retrieved from these
305  * functions, but these are stored on initialization of the irmode module and
306  * therefore the irmode functions should be prefered to the functions below. */
307
308 /** Returns the maximum value of a given mode. */
309 tarval *get_tarval_max(ir_mode *mode);
310
311 /** Returns the minimum value of a given mode. */
312 tarval *get_tarval_min(ir_mode *mode);
313
314 /** Returns the 0 value (additive neutral) of a given mode. */
315 tarval *get_tarval_null(ir_mode *mode);
316
317 /** Returns the 1 value (multiplicative neutral) of a given mode. */
318 tarval *get_tarval_one(ir_mode *mode);
319
320 /** Return quite nan for float_number modes. */
321 tarval *get_tarval_nan(ir_mode *mode);
322
323 /** Return +inf for float_number modes. */
324 tarval *get_tarval_inf(ir_mode *mode);
325
326 /* ******************** Arithmethic operations on tarvals ******************** */
327
328 /**
329  * Compares two tarvals
330  *
331  * Compare a with b and return a pnc_number describing the relation
332  * between a and b.  This is either Uo, Lt, Eq, Gt, or False if a or b
333  * are symbolic pointers which can not be compared at all.
334  *
335  * @param a   A tarval to be compared
336  * @param b   A tarval to be compared
337  *
338  * @return
339  *   The pnc_number best describing the relation between a and b is returned.
340  *   This means the mode with the least bits set is returned, e.g. if the
341  *   tarvals are equal the pnc_number 'Eq' is returned, not 'Ge' which
342  *   indicates 'greater or equal'
343  *
344  * @sa
345  *    irnode.h for the definition of pnc_numbers
346  */
347 pnc_number tarval_cmp(tarval *a, tarval *b);
348
349 /**
350  * Converts a tarval to another mode.
351  *
352  * Convert tarval 'src' to mode 'mode', this will suceed if and only if mode
353  * 'mode' is wider than the mode of src, as defined in the firm documentation
354  * and as returned by the function mode_is_smaller defined in irmode.h.
355  *
356  * @param src    The tarval to convert
357  * @param mode   Tho mode to convert to
358  *
359  * @return
360  *   If a tarval of mode 'mode' with the result of the conversion of the 'src'
361  *   tarvals value already exists, it will be returned, else a new tarval is
362  *   constructed and returned
363  *
364  * @note
365  *    Illegal conversations will trigger an assertion
366  *
367  * @sa
368  *    FIRM documentation for conversion rules
369  *    mode_is_smaller defined in irmode.h
370  */
371 tarval *tarval_convert_to(tarval *src, ir_mode *m);
372
373 /*
374  * These function implement basic computations representable as opcodes
375  * in FIRM nodes.
376  *
377  * PARAMETERS
378  *    tarval_neg:
379  *    traval_abs:
380  *      a - the tarval to operate on
381  *
382  *    all oters:
383  *      a - the first operand tarval
384  *      b - the second operand tarval
385  *
386  * RESULT
387  *    If neccessary a new tarval is constructed for the resulting value,
388  *   or the one already carrying the computation result is retrieved and
389  *   returned as result.
390  *
391  * NOTES
392  *   The order the arguments are given in is important, imagine postfix
393  *   notation.
394  *   Illegal operations will trigger an assertion.
395  *   The sort member of the struct mode defines which operations are valid
396  */
397
398 /** Negation of a tarval. */
399 tarval *tarval_neg(tarval *a);
400
401 /** Addition of two tarvals. */
402 tarval *tarval_add(tarval *a, tarval *b);
403
404 /** Subtraction from a tarval. */
405 tarval *tarval_sub(tarval *a, tarval *b);
406
407 /** Multiplication of tarvals. */
408 tarval *tarval_mul(tarval *a, tarval *b);
409
410 /** 'Exact' division. */
411 tarval *tarval_quo(tarval *a, tarval *b);
412
413 /** Integer division. */
414 tarval *tarval_div(tarval *a, tarval *b);
415
416 /** Remainder of integer division. */
417 tarval *tarval_mod(tarval *a, tarval *b);
418
419 /** Absolute value. */
420 tarval *tarval_abs(tarval *a);
421
422 /** Bitwise and. */
423 tarval *tarval_and(tarval *a, tarval *b);
424
425 /** Bitwise or. */
426 tarval *tarval_or(tarval *a, tarval *b);
427
428 /** Bitwise exclusive or. */
429 tarval *tarval_eor(tarval *a, tarval *b);
430
431 /** Left shift. */
432 tarval *tarval_shl(tarval *a, tarval *b);
433
434 /** Unsigned (logical) right shift. */
435 tarval *tarval_shr(tarval *a, tarval *b);
436
437 /** Signed (arithmetic) right shift. */
438 tarval *tarval_shrs(tarval *a, tarval *b);
439
440 /** Rotation. */
441 tarval *tarval_rot(tarval *a, tarval *b);
442
443 /* *********** Output of tarvals *********** */
444
445 /**
446  * The output mode for tarval values.
447  *
448  * Some modes allow more that one representation, for instance integers
449  * can be represented hex or decimal. Of course it would be enough to have
450  * one and let every backend convert it into the 'right' one.
451  * However, we can do this in the tarval much simplier...
452  */
453 typedef enum {
454   TVO_NATIVE,                   /**< the default output mode, depends on the mode */
455   TVO_HEX,                      /**< use hex representation, always possible */
456   TVO_DECIMAL,                  /**< use decimal representation */
457   TVO_OCTAL,                    /**< use octal representation */
458   TVO_BINARY,                   /**< use binary representation */
459   TVO_FLOAT,                    /**< use floating point representation (i.e 1.342e-2)*/
460   TVO_HEXFLOAT                  /**< use hexadecimal floating point representation (i.e 0x1.ea32p-12)*/
461 } tv_output_mode;
462
463 /**
464  * This structure contains helper information to format the output
465  * of a tarval of an mode.
466  */
467 typedef struct tarval_mode_info {
468     tv_output_mode mode_output;         /**< if != TVO_NATIVE select a special mode */
469     const char *mode_prefix;            /**< if set, this prefix will be printed
470                                              before a value of this mode */
471     const char *mode_suffix;            /**< if set, this suffix will be printed
472                                              after a value of this mode */
473 } tarval_mode_info;
474
475 /**
476  * Specify the output options of one mode.
477  *
478  * This functions stores the modinfo, so DO NOT DESTROY it.
479  *
480  * @param mode          a ir_mode that should be associated
481  * @param modeinfo      the output format info
482  *
483  * @return zero on success.
484  */
485 int tarval_set_mode_output_option(ir_mode *mode, const tarval_mode_info *modeinfo);
486
487 /**
488  * Returns the output options of one mode.
489  *
490  * This functions returns the modinfo of a given mode.
491  *
492  * @param mode          a ir_mode that should be associated
493  *
494  * @return the output option
495  */
496 const tarval_mode_info *tarval_get_mode_output_option(ir_mode *mode);
497
498 /**
499  * Returns Bit representation of a tarval value, as string of '0' and '1'
500  *
501  * @param tv   The tarval
502  *
503  * This function returns a printable bit representation of any value
504  * stored as tarval. This representation is a null terminated C string.
505  *
506  * @return
507  *   As usual in C a pointer to a char is returned. The length of the
508  *   returned string if fixed, just read as many chars as the mode defines
509  *   as size.
510  *
511  * @note
512  *   The string is allocated using malloc() and is free()ed on the next call
513  *   of this function.
514  *   The string consists of the ascii characters '0' and '1' and is
515  *   null terminated
516  *
517  * @sa
518  *    irmode.h for the definition of the ir_mode struct
519  *    the size member of aforementioned struct
520  */
521 char *tarval_bitpattern(tarval *tv);
522
523 /**
524  * Returns the bitpattern of the bytes_ofs byte.
525  *
526  * This function succeeds even if the mode of the tarval uses lesser bits
527  * than requested, in that case the bitpattern is filled with zero bits.
528  *
529  * To query a 32bit value the following code can be used:
530  *
531  * val0 = tarval_sub_bits(tv, 0);
532  * val1 = tarval_sub_bits(tv, 1);
533  * val2 = tarval_sub_bits(tv, 2);
534  * val3 = tarval_sub_bits(tv, 3);
535  *
536  * Because this is the bit representation of the target machine, only the following
537  * operations are legal on the result:
538  *
539  * - concatenation (endian dependance MUST be handled by the CALLER)
540  * - bitwise logical operations to select/mask bits
541  *
542  * @param tv            the tarval
543  * @param byte_ofs      the byte offset
544  *
545  * @note
546  *   The result of this funcion is undefined if the mode is neither integer nor float.
547  */
548 unsigned char tarval_sub_bits(tarval *tv, unsigned byte_ofs);
549
550 /**
551  * Identifying some tarvals ???
552  *
553  * @return
554  *   - 0 for additive neutral,
555  *   - +1 for multiplicative neutral,
556  *   - -1 for bitwise-and neutral
557  *   - 2 else
558  *
559  * @deprecated
560  *   This function is deprecated and its use strongly discouraged.
561  *   Implemented for completeness.
562  */
563 long tarval_classify(tarval *tv);
564
565 /**
566  * Initialization of the tarval module.
567  *
568  * Call before init_mode().
569  */
570 void init_tarval_1(void);
571
572 /**
573  * Initialization of the tarval module.
574  *
575  * Call after init_mode().
576  */
577 void init_tarval_2(void);
578
579 /**
580  * Output of tarvals to a buffer.
581  */
582 int tarval_snprintf(char *buf, size_t buflen, tarval *tv);
583
584 /**
585  * Output of tarvals to stdio.
586  */
587 int tarval_printf(tarval *tv);
588
589 #endif  /* _TV_H_ */