Allow casts from character mode in the same way as for integers (needed for ia32...
[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 #ifndef _TV_H_
20 #define _TV_H_
21
22 #include "irmode.h"
23 #include "irnode.h"
24
25 /****h* libfirm/tv
26  *
27  * NAME
28  *    tv -- TargetValue, short tarval.
29  *   Internal representation for machine values.
30  *
31  * AUTHORS
32  *    Matthias Heil
33  *
34  * DESCRIPTION
35  *    Tarvals represent target machine values.  They are typed by modes.
36  *   Tarvals only represent values of mode_sort:
37  *     int_number,
38  *     float_number,
39  *     boolean,
40  *     reference,
41  *     character
42  *
43  *   In case of references the module accepts an entity to represent the
44  *   value.
45  *    Furthermore, computations and conversions of these values can
46  *   be performed.
47  *
48  * USES
49  *    This module is closely related to the irmode module, as the modes
50  *   defined there are thoroughly used throughout the whole module.
51  *    Also, the comparison functions rely on the definition of comparison
52  *   values in the irnode module.
53  *
54  * HISTORY
55  *    The original tv module originated in the fiasco compiler written ...
56  *    This is the new version, described in the tech report 1999-14 by ...
57  *
58  * SEE ALSO
59  *    Techreport 1999-14
60  *    irmode.h for the modes definitions
61  *    irnode.h for the pn_Cmp table
62  *
63  *    tarval_init1 and tarval_init2 for initialization of the
64  *   module
65  *
66  ******/
67
68 #ifndef _TARVAL_TYPEDEF_
69 #define _TARVAL_TYPEDEF_
70   typedef struct tarval tarval;
71 #endif
72
73 /* ************************ Constructors for tarvals ************************ */
74
75 /**
76  * Constructor function for new tarvals.
77  *
78  * @param str   The string representing the target value
79  * @param len   The length of the string
80  * @param mode  The mode requested for the result tarval
81  *
82  * This function creates a new tarval representing the value represented
83  * by a CString, aka char array. If a tarval representing this value already
84  * exists, this tarval is returned instead of a new one. So tarvals are
85  * directly comparable since their representation is unique.
86  *
87  * This function accepts the following strings:
88  *
89  * if mode is int_number:
90  *  - 0(x|X)[0-9a-fA-F]+ (hexadecimal representation)
91  *  - 0[0-7]*            (octal representation)
92  *  - (+|-)?[1-9][0-9]*  (decimal representation)
93  *
94  * if mode if float_number:
95  *  - (+|-)?(decimal int) (. (decimal int))? ((e|E)(+|-)?(decimal int))?
96  *
97  * if mode is boolean: true, True, TRUE ... False... 0, 1,
98  *
99  * if mode is reference: hexadecimal of decimal number as int
100  *
101  * if mode is character: hex or dec
102  *
103  * Leading and/or trailing spaces are ignored
104  *
105  * @return
106  *   A tarval of proper type representing the requested value is returned.
107  *   Tarvals are unique, so for any value/mode pair at most one tarval will
108  *   exist, which will be returned upon further requests with an identical
109  *   value/mode pair.
110  *
111  * @note
112  *   If the string is not representable in the given mode an assertion is
113  *   thrown in assert build.
114  *
115  * @sa
116  *   irmode.h for predefined modes
117  *   new_tarval_from_long()
118  *   new_tarval_from_double()
119  */
120 tarval *new_tarval_from_str(const char *str, size_t len, ir_mode *mode);
121
122 /**
123  * Constructor function for new tarvals
124  *
125  * @param l     The long representing the value
126  * @param mode  The mode requested for the result tarval
127  *
128  * This function creates a new tarval representing the value represented
129  * by a long integer. If a tarval representing this value already exists,
130  * this tarval is returned instead of a new one. So tarvals are directly
131  * comparable since their representation is unique.
132  *
133  * @return
134  *   A tarval of proper type representing the requested value is returned.
135  *   Tarvals are unique, so for any value/mode pair at most one tarval will
136  *   exist, which will be returned upon further requests with an identical
137  *   value/mode pair.
138  *
139  * @note
140  *   If the long is not representable in the given mode an assertion is
141  *   thrown in assert build.
142  *
143  * @sa
144  *   irmode.h for predefined modes
145  *   new_tarval_from_str()
146  *   new_tarval_from_double()
147  *
148  */
149 tarval *new_tarval_from_long(long l, ir_mode *mode);
150
151 /** Return value as long if possible.
152  *
153  * This returns a long int with the value represented value, or
154  * gibberish, depending on the size of long int and the size of the
155  * stored value. It works for e.g. 1 as mode_Ls, but might not work for
156  * get_mode_max(mode_Ls).
157  * This will overflow silently, so use only if you know what
158  * you are doing! (better check with tarval_is_long()...)
159  * Works only for int modes, even not for character modes!
160  */
161 long get_tarval_long(tarval *tv);
162
163 /**
164  * This validates if get_tarval_long() will return a satisfying
165  * result. I.e. if tv is an int_number and between min, max
166  * of long int (signed!)
167  */
168 int tarval_is_long(tarval *tv);
169
170 /**
171  * Constructor function for new tarvals.
172  *
173  * @param d     The (long) double representing the value
174  * @param mode  The mode requested for the result tarval
175  *
176  * This function creates a new tarval representing the value represented
177  * by a (long) double. If a tarval representing this value already exists,
178  * this tarval is returned instead of a new one. So tarvals are directly
179  * comparable since their representation is unique.
180  * Only modes of sort float_number can be constructed this way.
181  *
182  * @return
183  *   A tarval of proper type representing the requested value is returned.
184  *   Tarvals are unique, so for any value/mode pair at most one tarval will
185  *   exist, which will be returned upon further requests with an identical
186  *   value/mode pair.
187  *
188  * @note
189  *   If the (long) double is not representable in the given mode an assertion
190  *   is thrown. This will happen for any mode not of sort float_number.
191  *
192  * @sa
193  *   irmode.h for predefined values
194  *   new_tarval_from_str()
195  *   new_tarval_from_long()
196  */
197 tarval *new_tarval_from_double(long double d, ir_mode *mode);
198
199 /**
200  * This returns a double with the value represented value, or
201  * gibberish, depending on the size of double and the size of the
202  * stored value.
203  * This will overflow silently, so use only if you know what
204  * you are doing! (better check with tarval_is_long...)
205  */
206 long double get_tarval_double(tarval *tv);
207
208 /**
209  * This validates if tarval_to_double() will return a satisfying
210  * result. I.e. if tv is an float_number and between min, max
211  * of double
212  */
213 int tarval_is_double(tarval *tv);
214
215
216 /** ********** Access routines for tarval fields ********** **/
217
218 /*
219  * NAME
220  *   get_tarval_mode
221  *   get_tarval_ ...
222  *
223  * SYNOPSIS
224  *   ir_mode *get_tarval_mode(tarval *tv)
225  *   ...
226  *
227  * DESCRIPTION
228  *    These are access function for tarval struct members. It is encouraged
229  *   to use them instead of direct access to the struct fields.
230  *
231  * PARAMETERS
232  *   tv - The tarval to access fields of
233  *
234  * RESULT
235  *   get_tv_mode: The mode of the tarval
236  *
237  * SEE ALSO
238  *   the struct tarval
239  */
240
241 /** Returns the mode of the tarval. */
242 ir_mode *get_tarval_mode (const tarval *tv);
243
244 /** Returns the contents of the 'link' field of the tarval */
245 /* void *get_tarval_link (tarval*); */
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
283 /** Returns the mode_b tarval 'false'. */
284 tarval *get_tarval_b_false(void);
285
286 /** The mode_b tarval 'true'. */
287 extern tarval *tarval_b_true;
288 /** Returns the mode_b tarval 'true'. */
289 tarval *get_tarval_b_true(void);
290
291 /* These functions calculate and return a tarval representing the requested
292  * value.
293  * The functions get_mode_{Max,Min,...} return tarvals retrieved from these
294  * functions, but these are stored on initialization of the irmode module and
295  * therefore the irmode functions should be preferred to the functions below. */
296
297 /** Returns the maximum value of a given mode. */
298 tarval *get_tarval_max(ir_mode *mode);
299
300 /** Returns the minimum value of a given mode. */
301 tarval *get_tarval_min(ir_mode *mode);
302
303 /** Returns the 0 value (additive neutral) of a given mode.
304     For reference modes, the NULL value is returned (old tarval_P_void) */
305 tarval *get_tarval_null(ir_mode *mode);
306
307 /** Returns the 1 value (multiplicative neutral) of a given mode. */
308 tarval *get_tarval_one(ir_mode *mode);
309
310 /** Returns the -1 value (multiplicative neutral) of a given mode.
311  *  Returns tarval bad for unsigned modes */
312 tarval *get_tarval_minus_one(ir_mode *mode);
313
314 /** Return quite nan for float_number modes. */
315 tarval *get_tarval_nan(ir_mode *mode);
316
317 /** Return +inf for float_number modes. */
318 tarval *get_tarval_plus_inf(ir_mode *mode);
319
320 /** Return -inf for float_number modes. */
321 tarval *get_tarval_minus_inf(ir_mode *mode);
322
323 /* ******************** Arithmetic operations on tarvals ******************** */
324
325 typedef enum _tarval_int_overflow_mode_t {
326   TV_OVERFLOW_BAD,      /**< tarval module will return tarval_bad if a overflow occurs */
327   TV_OVERFLOW_WRAP,     /**< tarval module will overflow will be ignored, wrap around occurs */
328   TV_OVERFLOW_SATURATE  /**< tarval module will saturate the overflow */
329 } tarval_int_overflow_mode_t;
330
331 /**
332  * Sets the overflow mode for integer operations.
333  */
334 void tarval_set_integer_overflow_mode(tarval_int_overflow_mode_t ov_mode);
335
336 /**
337  * Get the overflow mode for integer operations.
338  */
339 tarval_int_overflow_mode_t tarval_get_integer_overflow_mode(void);
340
341 /**
342  * Compares two tarvals
343  *
344  * Compare a with b and return a pn_Cmp describing the relation
345  * between a and b.  This is either pn_Cmp_Uo, pn_Cmp_Lt, pn_Cmp_Eq, pn_Cmp_Gt,
346  * or pn_Cmp_False if a or b are symbolic pointers which can not be compared at all.
347  *
348  * @param a   A tarval to be compared
349  * @param b   A tarval to be compared
350  *
351  * @return
352  *   The pn_Cmp best describing the relation between a and b is returned.
353  *   This means the mode with the least bits set is returned, e.g. if the
354  *   tarvals are equal the pn_Cmp 'pn_Cmp_Eq' is returned, not 'pn_Cmp_Ge' which
355  *   indicates 'greater or equal'
356  *
357  * @sa
358  *    irnode.h for the definition of pn_Cmp
359  */
360 pn_Cmp tarval_cmp(tarval *a, tarval *b);
361
362 /**
363  * Converts a tarval to another mode.
364  *
365  * Convert tarval 'src' to mode 'mode', this will succeed if and only if mode
366  * 'mode' is wider than the mode of src, as defined in the firm documentation
367  * and as returned by the function mode_is_smaller defined in irmode.h.
368  *
369  * @param src    The tarval to convert
370  * @param mode   Tho mode to convert to
371  *
372  * @return
373  *   If a tarval of mode 'mode' with the result of the conversion of the 'src'
374  *   tarvals value already exists, it will be returned, else a new tarval is
375  *   constructed and returned
376  *
377  * @note
378  *    Illegal conversations will trigger an assertion
379  *
380  * @sa
381  *    FIRM documentation for conversion rules
382  *    mode_is_smaller defined in irmode.h
383  */
384 tarval *tarval_convert_to(tarval *src, ir_mode *mode);
385
386 /*
387  * These function implement basic computations representable as opcodes
388  * in FIRM nodes.
389  *
390  * PARAMETERS
391  *    tarval_neg:
392  *    traval_abs:
393  *      a - the tarval to operate on
394  *
395  *    all others:
396  *      a - the first operand tarval
397  *      b - the second operand tarval
398  *
399  * RESULT
400  *    If necessary a new tarval is constructed for the resulting value,
401  *   or the one already carrying the computation result is retrieved and
402  *   returned as result.
403  *
404  * NOTES
405  *   The order the arguments are given in is important, imagine postfix
406  *   notation.
407  *   Illegal operations will trigger an assertion.
408  *   The sort member of the struct mode defines which operations are valid
409  */
410
411 /** bitwise Negation of a tarval. */
412 tarval *tarval_not(tarval *a);
413
414 /** arithmetic Negation of a tarval. */
415 tarval *tarval_neg(tarval *a);
416
417 /** Addition of two tarvals. */
418 tarval *tarval_add(tarval *a, tarval *b);
419
420 /** Subtraction from a tarval. */
421 tarval *tarval_sub(tarval *a, tarval *b);
422
423 /** Multiplication of tarvals. */
424 tarval *tarval_mul(tarval *a, tarval *b);
425
426 /** 'Exact' division. */
427 tarval *tarval_quo(tarval *a, tarval *b);
428
429 /** Integer division. */
430 tarval *tarval_div(tarval *a, tarval *b);
431
432 /** Remainder of integer division. */
433 tarval *tarval_mod(tarval *a, tarval *b);
434
435 /** Absolute value. */
436 tarval *tarval_abs(tarval *a);
437
438 /** Bitwise and. */
439 tarval *tarval_and(tarval *a, tarval *b);
440
441 /** Bitwise or. */
442 tarval *tarval_or(tarval *a, tarval *b);
443
444 /** Bitwise exclusive or. */
445 tarval *tarval_eor(tarval *a, tarval *b);
446
447 /** Left shift. */
448 tarval *tarval_shl(tarval *a, tarval *b);
449
450 /** Unsigned (logical) right shift. */
451 tarval *tarval_shr(tarval *a, tarval *b);
452
453 /** Signed (arithmetic) right shift. */
454 tarval *tarval_shrs(tarval *a, tarval *b);
455
456 /** Rotation. */
457 tarval *tarval_rot(tarval *a, tarval *b);
458
459 /** Carry flag of the last operation */
460 int tarval_carry(void);
461
462 /* *********** Output of tarvals *********** */
463
464 /**
465  * The output mode for tarval values.
466  *
467  * Some modes allow more that one representation, for instance integers
468  * can be represented hex or decimal. Of course it would be enough to have
469  * one and let every backend convert it into the 'right' one.
470  * However, we can do this in the tarval much simpler...
471  */
472 typedef enum {
473   TVO_NATIVE,       /**< the default output mode, depends on the mode */
474   TVO_HEX,          /**< use hex representation, always possible */
475   TVO_DECIMAL,      /**< use decimal representation */
476   TVO_OCTAL,        /**< use octal representation */
477   TVO_BINARY,       /**< use binary representation */
478   TVO_FLOAT,        /**< use floating point representation (i.e 1.342e-2)*/
479   TVO_HEXFLOAT      /**< use hexadecimal floating point representation (i.e 0x1.ea32p-12)*/
480 } tv_output_mode;
481
482 /**
483  * This structure contains helper information to format the output
484  * of a tarval of a mode.
485  */
486 typedef struct tarval_mode_info {
487   tv_output_mode mode_output;  /**< if != TVO_NATIVE select a special mode */
488   const char *mode_prefix;     /**< if set, this prefix will be printed
489                                     before a value of this mode */
490   const char *mode_suffix;     /**< if set, this suffix will be printed
491                                     after a value of this mode */
492 } tarval_mode_info;
493
494 /**
495  * Specify the output options of one mode.
496  *
497  * This functions stores the mode info, so DO NOT DESTROY it.
498  *
499  * @param mode      a ir_mode that should be associated
500  * @param modeinfo  the output format info
501  *
502  * @return zero on success.
503  */
504 int  set_tarval_mode_output_option(ir_mode *mode, const tarval_mode_info *modeinfo);
505
506 /**
507  * Returns the output options of one mode.
508  *
509  * This functions returns the mode info of a given mode.
510  *
511  * @param mode      a ir_mode that should be associated
512  *
513  * @return the output option
514  */
515 const tarval_mode_info *get_tarval_mode_output_option(ir_mode *mode);
516
517 /**
518  * Returns Bit representation of a tarval value, as string of '0' and '1'
519  *
520  * @param tv   The tarval
521  *
522  * This function returns a printable bit representation of any value
523  * stored as tarval. This representation is a null terminated C string.
524  *
525  * @return
526  *   As usual in C a pointer to a char is returned. The length of the
527  *   returned string if fixed, just read as many chars as the mode defines
528  *   as size.
529  *
530  * @note
531  *   The string is allocated using malloc() and is free()ed on the next call
532  *   of this function.
533  *   The string consists of the ASCII characters '0' and '1' and is
534  *   null terminated
535  *
536  * @sa
537  *    irmode.h for the definition of the ir_mode struct
538  *    the size member of aforementioned struct
539  */
540 char *get_tarval_bitpattern(tarval *tv);
541
542 /**
543  * Returns the bitpattern of the bytes_ofs byte.
544  *
545  * This function succeeds even if the mode of the tarval uses lesser bits
546  * than requested, in that case the bitpattern is filled with zero bits.
547  *
548  * To query a 32bit value the following code can be used:
549  *
550  * val0 = tarval_sub_bits(tv, 0);
551  * val1 = tarval_sub_bits(tv, 1);
552  * val2 = tarval_sub_bits(tv, 2);
553  * val3 = tarval_sub_bits(tv, 3);
554  *
555  * Because this is the bit representation of the target machine, only the following
556  * operations are legal on the result:
557  *
558  * - concatenation (endian dependence MUST be handled by the CALLER)
559  * - bitwise logical operations to select/mask bits
560  *
561  * @param tv        the tarval
562  * @param byte_ofs  the byte offset
563  *
564  * @note
565  *   The result of this function is undefined if the mode is neither integer nor float.
566  */
567 unsigned char get_tarval_sub_bits(tarval *tv, unsigned byte_ofs);
568
569 /**
570  * Return values of tarval classify
571  */
572 typedef enum _tarval_classification_t {
573   TV_CLASSIFY_NULL    =  0, /**< the tarval represents the additive neutral element */
574   TV_CLASSIFY_ONE     = +1, /**< the tarval represents the multiplicative neutral element */
575   TV_CLASSIFY_ALL_ONE = -1, /**< the tarval represents the bitwise-and neutral element */
576   TV_CLASSIFY_OTHER   =  2  /**< all other tarvals */
577 } tarval_classification_t;
578
579 /**
580  * Identifying tarvals values for algebraic simplifications.
581  *
582  * @param tv        the tarval
583  *
584  * @return
585  *   - TV_CLASSIFY_NULL    for additive neutral or the NULL tarval for reference modes,
586  *   - TV_CLASSIFY_ONE     for multiplicative neutral,
587  *   - TV_CLASSIFY_ALL_ONE for bitwise-and neutral
588  *   - TV_CLASSIFY_OTHER   else
589  */
590 tarval_classification_t classify_tarval(tarval *tv);
591
592 /**
593  * Returns non-zero if a given (integer) tarval has only one single bit
594  * set.
595  */
596 int is_single_bit_tarval(tarval *tv);
597
598 /**
599  * Output of tarvals to a buffer.
600  */
601 int tarval_snprintf(char *buf, size_t buflen, tarval *tv);
602
603 /**
604  * Output of tarvals to stdio.
605  */
606 int tarval_printf(tarval *tv);
607
608 #endif  /* _TV_H_ */