8ed8a5490db577e0b03207b57c7b289fbf715dce
[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 /** Return value as long if possible.
155  *
156  * This returns a long int with the value represented value, or
157  * gibberish, depending on the size of long int and the size of the
158  * stored value. It works for e.g. 1 as mode_Ls, but might not work for
159  * get_mode_max(mode_Ls).
160  * This will overflow silently, so use only if you know what
161  * you are doing! (better check with tarval_is_long()...)
162  * Works only for int modes, even not for character modes!
163  */
164 long get_tarval_long(tarval *tv);
165
166 /**
167  * This validates if tarval_to_long() will return a satisfying
168  * result. I.e. if tv is an int_number and between min, max
169  * of long int (signed!)
170  */
171 int tarval_is_long(tarval *tv);
172
173 /**
174  * Constructor function for new tarvals.
175  *
176  * @param d     The (long) double representing the value
177  * @param mode  The mode requested for the result tarval
178  *
179  * This function creates a new tarval representing the value represented
180  * by a (long) double. If a tarval representing this value already exists,
181  * this tarval is returned instead of a new one. So tarvals are directly
182  * comparable since their representation is unique.
183  * Only modes of sort float_number can be constructed this way.
184  *
185  * @return
186  *   A tarval of proper type representing the requested value is returned.
187  *   Tarvals are unique, so for any value/mode pair at most one tarval will
188  *   exist, which will be returned upon further requests with an identical
189  *   value/mode pair.
190  *
191  * @note
192  *   If the (long) double is not representable in the given mode an assertion
193  *   is thrown. This will happen for any mode not of sort float_number.
194  *
195  * @sa
196  *   irmode.h for predefined values
197  *   new_tarval_from_str()
198  *   new_tarval_from_long()
199  */
200 tarval *new_tarval_from_double(long double d, ir_mode *mode);
201
202 /**
203  * This returns a double with the value represented value, or
204  * gibberish, depending on the size of double and the size of the
205  * stored value.
206  * This will overflow silently, so use only if you know what
207  * you are doing! (better check with tarval_is_long...)
208  */
209 long double get_tarval_double(tarval *tv);
210
211 /**
212  * This validates if tarval_to_double() will return a satisfying
213  * result. I.e. if tv is an float_number and between min, max
214  * of double
215  */
216 int tarval_is_double(tarval *tv);
217
218
219 /** ********** Access routines for tarval fields ********** **/
220
221 /*
222  * NAME
223  *   get_tarval_mode
224  *   get_tarval_ ...
225  *
226  * SYNOPSIS
227  *   ir_mode *get_tarval_mode(tarval *tv)
228  *   ...
229  *
230  * DESCRIPTION
231  *    These are access function for tarval struct members. It is encouraged
232  *   to use them instead of direct access to the struct fields.
233  *
234  * PARAMETERS
235  *   tv - The tarval to access fields of
236  *
237  * RESULT
238  *   get_tv_mode: The mode of the tarval
239  *
240  * SEE ALSO
241  *   the struct tarval
242  */
243
244 /** Returns the mode of the tarval. */
245 ir_mode *get_tarval_mode (tarval *tv);
246
247 /* Testing properties of the represented values */
248
249 /**
250  * Returns 1 if tv is negative
251  *
252  * @param a     the tarval
253  */
254 int tarval_is_negative(tarval *a);
255
256 /**
257  * Returns 1 if tv is null
258  *
259  * @param a     the tarval
260  */
261 int tarval_is_null(tarval *a);
262
263 /**
264  * Returns 1 if tv is the "one"
265  *
266  * @param a     the tarval
267  */
268 int tarval_is_one(tarval *a);
269
270 /** The 'bad' tarval. */
271 extern tarval *tarval_bad;
272 /** Returns the 'bad tarval. */
273 tarval *get_tarval_bad(void);
274
275 /** The 'undefined' tarval. */
276 extern tarval *tarval_undefined;
277 /** Returns the 'undefined' tarval. */
278 tarval *get_tarval_undefined(void);
279
280 /** The mode_b tarval 'false'. */
281 extern tarval *tarval_b_false;
282 /** Returns the mode_b tarval 'false'. */
283 tarval *get_tarval_b_false(void);
284
285 /** The mode_b tarval 'true'. */
286 extern tarval *tarval_b_true;
287 /** Returns the mode_b tarval 'true'. */
288 tarval *get_tarval_b_true(void);
289
290 /** The 'void' pointer tarval. */
291 extern tarval *tarval_P_void;
292 /** Returns the 'void' pointer tarval. */
293 tarval *get_tarval_P_void(void);
294
295 /* These functions calculate and return a tarval representing the requested
296  * value.
297  * The functions get_mode_{Max,Min,...} return tarvals retrieved from these
298  * functions, but these are stored on initialization of the irmode module and
299  * therefore the irmode functions should be prefered to the functions below. */
300
301 /** Returns the maximum value of a given mode. */
302 tarval *get_tarval_max(ir_mode *mode);
303
304 /** Returns the minimum value of a given mode. */
305 tarval *get_tarval_min(ir_mode *mode);
306
307 /** Returns the 0 value (additive neutral) of a given mode. */
308 tarval *get_tarval_null(ir_mode *mode);
309
310 /** Returns the 1 value (multiplicative neutral) of a given mode. */
311 tarval *get_tarval_one(ir_mode *mode);
312
313 /** Return quite nan for float_number modes. */
314 tarval *get_tarval_nan(ir_mode *mode);
315
316 /** Return +inf for float_number modes. */
317 tarval *get_tarval_inf(ir_mode *mode);
318
319 /* ******************** Arithmethic operations on tarvals ******************** */
320
321 typedef enum _tarval_int_overflow_mode_t {
322   TV_OVERFLOW_BAD,      /**< tarval module will return tarval_bad if a overflow occurs */
323   TV_OVERFLOW_WRAP,     /**< tarval module will overflow will be ignored, wrap around occurs */
324   TV_OVERFLOW_SATURATE  /**< tarval module will saturate the overflow */
325 } tarval_int_overflow_mode_t;
326
327 /**
328  * Sets the overflow mode for integer operations.
329  */
330 void tarval_set_integer_overflow_mode(tarval_int_overflow_mode_t ov_mode);
331
332 /**
333  * Get the overflow mode for integer operations.
334  */
335 tarval_int_overflow_mode_t tarval_get_integer_overflow_mode(void);
336
337 /**
338  * Compares two tarvals
339  *
340  * Compare a with b and return a pnc_number describing the relation
341  * between a and b.  This is either Uo, Lt, Eq, Gt, or False if a or b
342  * are symbolic pointers which can not be compared at all.
343  *
344  * @param a   A tarval to be compared
345  * @param b   A tarval to be compared
346  *
347  * @return
348  *   The pnc_number best describing the relation between a and b is returned.
349  *   This means the mode with the least bits set is returned, e.g. if the
350  *   tarvals are equal the pnc_number 'Eq' is returned, not 'Ge' which
351  *   indicates 'greater or equal'
352  *
353  * @sa
354  *    irnode.h for the definition of pnc_numbers
355  */
356 pnc_number tarval_cmp(tarval *a, tarval *b);
357
358 /**
359  * Converts a tarval to another mode.
360  *
361  * Convert tarval 'src' to mode 'mode', this will suceed if and only if mode
362  * 'mode' is wider than the mode of src, as defined in the firm documentation
363  * and as returned by the function mode_is_smaller defined in irmode.h.
364  *
365  * @param src    The tarval to convert
366  * @param mode   Tho mode to convert to
367  *
368  * @return
369  *   If a tarval of mode 'mode' with the result of the conversion of the 'src'
370  *   tarvals value already exists, it will be returned, else a new tarval is
371  *   constructed and returned
372  *
373  * @note
374  *    Illegal conversations will trigger an assertion
375  *
376  * @sa
377  *    FIRM documentation for conversion rules
378  *    mode_is_smaller defined in irmode.h
379  */
380 tarval *tarval_convert_to(tarval *src, ir_mode *m);
381
382 /*
383  * These function implement basic computations representable as opcodes
384  * in FIRM nodes.
385  *
386  * PARAMETERS
387  *    tarval_neg:
388  *    traval_abs:
389  *      a - the tarval to operate on
390  *
391  *    all oters:
392  *      a - the first operand tarval
393  *      b - the second operand tarval
394  *
395  * RESULT
396  *    If neccessary a new tarval is constructed for the resulting value,
397  *   or the one already carrying the computation result is retrieved and
398  *   returned as result.
399  *
400  * NOTES
401  *   The order the arguments are given in is important, imagine postfix
402  *   notation.
403  *   Illegal operations will trigger an assertion.
404  *   The sort member of the struct mode defines which operations are valid
405  */
406
407 /** bitwise Negation of a tarval. */
408 tarval *tarval_not(tarval *a);
409
410 /** arithmetic Negation of a tarval. */
411 tarval *tarval_neg(tarval *a);
412
413 /** Addition of two tarvals. */
414 tarval *tarval_add(tarval *a, tarval *b);
415
416 /** Subtraction from a tarval. */
417 tarval *tarval_sub(tarval *a, tarval *b);
418
419 /** Multiplication of tarvals. */
420 tarval *tarval_mul(tarval *a, tarval *b);
421
422 /** 'Exact' division. */
423 tarval *tarval_quo(tarval *a, tarval *b);
424
425 /** Integer division. */
426 tarval *tarval_div(tarval *a, tarval *b);
427
428 /** Remainder of integer division. */
429 tarval *tarval_mod(tarval *a, tarval *b);
430
431 /** Absolute value. */
432 tarval *tarval_abs(tarval *a);
433
434 /** Bitwise and. */
435 tarval *tarval_and(tarval *a, tarval *b);
436
437 /** Bitwise or. */
438 tarval *tarval_or(tarval *a, tarval *b);
439
440 /** Bitwise exclusive or. */
441 tarval *tarval_eor(tarval *a, tarval *b);
442
443 /** Left shift. */
444 tarval *tarval_shl(tarval *a, tarval *b);
445
446 /** Unsigned (logical) right shift. */
447 tarval *tarval_shr(tarval *a, tarval *b);
448
449 /** Signed (arithmetic) right shift. */
450 tarval *tarval_shrs(tarval *a, tarval *b);
451
452 /** Rotation. */
453 tarval *tarval_rot(tarval *a, tarval *b);
454
455 /** Carry flag of the last operation */
456 int tarval_carry(void);
457
458 /* *********** Output of tarvals *********** */
459
460 /**
461  * The output mode for tarval values.
462  *
463  * Some modes allow more that one representation, for instance integers
464  * can be represented hex or decimal. Of course it would be enough to have
465  * one and let every backend convert it into the 'right' one.
466  * However, we can do this in the tarval much simplier...
467  */
468 typedef enum {
469   TVO_NATIVE,                   /**< the default output mode, depends on the mode */
470   TVO_HEX,                      /**< use hex representation, always possible */
471   TVO_DECIMAL,                  /**< use decimal representation */
472   TVO_OCTAL,                    /**< use octal representation */
473   TVO_BINARY,                   /**< use binary representation */
474   TVO_FLOAT,                    /**< use floating point representation (i.e 1.342e-2)*/
475   TVO_HEXFLOAT                  /**< use hexadecimal floating point representation (i.e 0x1.ea32p-12)*/
476 } tv_output_mode;
477
478 /**
479  * This structure contains helper information to format the output
480  * of a tarval of a mode.
481  */
482 typedef struct tarval_mode_info {
483     tv_output_mode mode_output;         /**< if != TVO_NATIVE select a special mode */
484     const char *mode_prefix;            /**< if set, this prefix will be printed
485                                              before a value of this mode */
486     const char *mode_suffix;            /**< if set, this suffix will be printed
487                                              after a value of this mode */
488 } tarval_mode_info;
489
490 /**
491  * Specify the output options of one mode.
492  *
493  * This functions stores the modinfo, so DO NOT DESTROY it.
494  *
495  * @param mode          a ir_mode that should be associated
496  * @param modeinfo      the output format info
497  *
498  * @return zero on success.
499  */
500 int  set_tarval_mode_output_option(ir_mode *mode, const tarval_mode_info *modeinfo);
501
502 /**
503  * Returns the output options of one mode.
504  *
505  * This functions returns the modinfo of a given mode.
506  *
507  * @param mode          a ir_mode that should be associated
508  *
509  * @return the output option
510  */
511 const tarval_mode_info *get_tarval_mode_output_option(ir_mode *mode);
512
513 /**
514  * Returns Bit representation of a tarval value, as string of '0' and '1'
515  *
516  * @param tv   The tarval
517  *
518  * This function returns a printable bit representation of any value
519  * stored as tarval. This representation is a null terminated C string.
520  *
521  * @return
522  *   As usual in C a pointer to a char is returned. The length of the
523  *   returned string if fixed, just read as many chars as the mode defines
524  *   as size.
525  *
526  * @note
527  *   The string is allocated using malloc() and is free()ed on the next call
528  *   of this function.
529  *   The string consists of the ascii characters '0' and '1' and is
530  *   null terminated
531  *
532  * @sa
533  *    irmode.h for the definition of the ir_mode struct
534  *    the size member of aforementioned struct
535  */
536 char *get_tarval_bitpattern(tarval *tv);
537
538 /**
539  * Returns the bitpattern of the bytes_ofs byte.
540  *
541  * This function succeeds even if the mode of the tarval uses lesser bits
542  * than requested, in that case the bitpattern is filled with zero bits.
543  *
544  * To query a 32bit value the following code can be used:
545  *
546  * val0 = tarval_sub_bits(tv, 0);
547  * val1 = tarval_sub_bits(tv, 1);
548  * val2 = tarval_sub_bits(tv, 2);
549  * val3 = tarval_sub_bits(tv, 3);
550  *
551  * Because this is the bit representation of the target machine, only the following
552  * operations are legal on the result:
553  *
554  * - concatenation (endian dependance MUST be handled by the CALLER)
555  * - bitwise logical operations to select/mask bits
556  *
557  * @param tv            the tarval
558  * @param byte_ofs      the byte offset
559  *
560  * @note
561  *   The result of this funcion is undefined if the mode is neither integer nor float.
562  */
563 unsigned char get_tarval_sub_bits(tarval *tv, unsigned byte_ofs);
564
565 /**
566  * Return values of tarval classify
567  */
568 typedef enum _tarval_classification_t {
569   TV_CLASSIFY_NULL    =  0,     /**< the tarval represents the additive neutral element */
570   TV_CLASSIFY_ONE     = +1,     /**< the tarval represents the multiplicative neutral element */
571   TV_CLASSIFY_ALL_ONE = -1,     /**< the tarval represents the bitwise-and neutral element */
572   TV_CLASSIFY_OTHER   =  2      /**< all other tarvals */
573 } tarval_classification_t;
574
575 /**
576  * Identifying tarvals values for algebraic simplifications.
577  * @param tv
578  * @return
579  *   - TV_CLASSIFY_NULL    for additive neutral,
580  *   - TV_CLASSIFY_ONE     for multiplicative neutral,
581  *   - TV_CLASSIFY_ALL_ONE for bitwise-and neutral
582  *   - TV_CLASSIFY_OTHER   else
583  */
584 tarval_classification_t classify_tarval(tarval *tv);
585
586
587
588 /**
589  * Output of tarvals to a buffer.
590  */
591 int tarval_snprintf(char *buf, size_t buflen, tarval *tv);
592
593 /**
594  * Output of tarvals to stdio.
595  */
596 int tarval_printf(tarval *tv);
597
598 #endif  /* _TV_H_ */