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