xref: /llvm-project/libcxx/include/__cxx03/__numeric/saturation_arithmetic.h (revision ce7771902dc50d900de639d499a60486b83f70e0)
1e78f53d1SNikolas Klauser // -*- C++ -*-
2e78f53d1SNikolas Klauser //===----------------------------------------------------------------------===//
3e78f53d1SNikolas Klauser //
4e78f53d1SNikolas Klauser // Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
5e78f53d1SNikolas Klauser // See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
6e78f53d1SNikolas Klauser // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
7e78f53d1SNikolas Klauser //
8e78f53d1SNikolas Klauser //===----------------------------------------------------------------------===//
9e78f53d1SNikolas Klauser 
10*ce777190SNikolas Klauser #ifndef _LIBCPP___CXX03___NUMERIC_SATURATION_ARITHMETIC_H
11*ce777190SNikolas Klauser #define _LIBCPP___CXX03___NUMERIC_SATURATION_ARITHMETIC_H
12e78f53d1SNikolas Klauser 
1373fbae83SNikolas Klauser #include <__cxx03/__assert>
1473fbae83SNikolas Klauser #include <__cxx03/__concepts/arithmetic.h>
1573fbae83SNikolas Klauser #include <__cxx03/__config>
1673fbae83SNikolas Klauser #include <__cxx03/__utility/cmp.h>
1773fbae83SNikolas Klauser #include <__cxx03/limits>
18e78f53d1SNikolas Klauser 
19e78f53d1SNikolas Klauser #if !defined(_LIBCPP_HAS_NO_PRAGMA_SYSTEM_HEADER)
20e78f53d1SNikolas Klauser #  pragma GCC system_header
21e78f53d1SNikolas Klauser #endif
22e78f53d1SNikolas Klauser 
23e78f53d1SNikolas Klauser _LIBCPP_PUSH_MACROS
2473fbae83SNikolas Klauser #include <__cxx03/__undef_macros>
25e78f53d1SNikolas Klauser 
26e78f53d1SNikolas Klauser _LIBCPP_BEGIN_NAMESPACE_STD
27e78f53d1SNikolas Klauser 
28e78f53d1SNikolas Klauser #if _LIBCPP_STD_VER >= 20
29e78f53d1SNikolas Klauser 
30e78f53d1SNikolas Klauser template <__libcpp_integer _Tp>
31e78f53d1SNikolas Klauser _LIBCPP_HIDE_FROM_ABI constexpr _Tp __add_sat(_Tp __x, _Tp __y) noexcept {
32e78f53d1SNikolas Klauser   if (_Tp __sum; !__builtin_add_overflow(__x, __y, &__sum))
33e78f53d1SNikolas Klauser     return __sum;
34e78f53d1SNikolas Klauser   // Handle overflow
35e78f53d1SNikolas Klauser   if constexpr (__libcpp_unsigned_integer<_Tp>) {
36e78f53d1SNikolas Klauser     return std::numeric_limits<_Tp>::max();
37e78f53d1SNikolas Klauser   } else {
38e78f53d1SNikolas Klauser     // Signed addition overflow
39e78f53d1SNikolas Klauser     if (__x > 0)
40e78f53d1SNikolas Klauser       // Overflows if (x > 0 && y > 0)
41e78f53d1SNikolas Klauser       return std::numeric_limits<_Tp>::max();
42e78f53d1SNikolas Klauser     else
43e78f53d1SNikolas Klauser       // Overflows if  (x < 0 && y < 0)
44e78f53d1SNikolas Klauser       return std::numeric_limits<_Tp>::min();
45e78f53d1SNikolas Klauser   }
46e78f53d1SNikolas Klauser }
47e78f53d1SNikolas Klauser 
48e78f53d1SNikolas Klauser template <__libcpp_integer _Tp>
49e78f53d1SNikolas Klauser _LIBCPP_HIDE_FROM_ABI constexpr _Tp __sub_sat(_Tp __x, _Tp __y) noexcept {
50e78f53d1SNikolas Klauser   if (_Tp __sub; !__builtin_sub_overflow(__x, __y, &__sub))
51e78f53d1SNikolas Klauser     return __sub;
52e78f53d1SNikolas Klauser   // Handle overflow
53e78f53d1SNikolas Klauser   if constexpr (__libcpp_unsigned_integer<_Tp>) {
54e78f53d1SNikolas Klauser     // Overflows if (x < y)
55e78f53d1SNikolas Klauser     return std::numeric_limits<_Tp>::min();
56e78f53d1SNikolas Klauser   } else {
57e78f53d1SNikolas Klauser     // Signed subtration overflow
58e78f53d1SNikolas Klauser     if (__x >= 0)
59e78f53d1SNikolas Klauser       // Overflows if (x >= 0 && y < 0)
60e78f53d1SNikolas Klauser       return std::numeric_limits<_Tp>::max();
61e78f53d1SNikolas Klauser     else
62e78f53d1SNikolas Klauser       // Overflows if (x < 0 && y > 0)
63e78f53d1SNikolas Klauser       return std::numeric_limits<_Tp>::min();
64e78f53d1SNikolas Klauser   }
65e78f53d1SNikolas Klauser }
66e78f53d1SNikolas Klauser 
67e78f53d1SNikolas Klauser template <__libcpp_integer _Tp>
68e78f53d1SNikolas Klauser _LIBCPP_HIDE_FROM_ABI constexpr _Tp __mul_sat(_Tp __x, _Tp __y) noexcept {
69e78f53d1SNikolas Klauser   if (_Tp __mul; !__builtin_mul_overflow(__x, __y, &__mul))
70e78f53d1SNikolas Klauser     return __mul;
71e78f53d1SNikolas Klauser   // Handle overflow
72e78f53d1SNikolas Klauser   if constexpr (__libcpp_unsigned_integer<_Tp>) {
73e78f53d1SNikolas Klauser     return std::numeric_limits<_Tp>::max();
74e78f53d1SNikolas Klauser   } else {
75e78f53d1SNikolas Klauser     // Signed multiplication overflow
76e78f53d1SNikolas Klauser     if ((__x > 0 && __y > 0) || (__x < 0 && __y < 0))
77e78f53d1SNikolas Klauser       return std::numeric_limits<_Tp>::max();
78e78f53d1SNikolas Klauser     // Overflows if (x < 0 && y > 0) || (x > 0 && y < 0)
79e78f53d1SNikolas Klauser     return std::numeric_limits<_Tp>::min();
80e78f53d1SNikolas Klauser   }
81e78f53d1SNikolas Klauser }
82e78f53d1SNikolas Klauser 
83e78f53d1SNikolas Klauser template <__libcpp_integer _Tp>
84e78f53d1SNikolas Klauser _LIBCPP_HIDE_FROM_ABI constexpr _Tp __div_sat(_Tp __x, _Tp __y) noexcept {
85e78f53d1SNikolas Klauser   _LIBCPP_ASSERT_UNCATEGORIZED(__y != 0, "Division by 0 is undefined");
86e78f53d1SNikolas Klauser   if constexpr (__libcpp_unsigned_integer<_Tp>) {
87e78f53d1SNikolas Klauser     return __x / __y;
88e78f53d1SNikolas Klauser   } else {
89e78f53d1SNikolas Klauser     // Handle signed division overflow
90e78f53d1SNikolas Klauser     if (__x == std::numeric_limits<_Tp>::min() && __y == _Tp{-1})
91e78f53d1SNikolas Klauser       return std::numeric_limits<_Tp>::max();
92e78f53d1SNikolas Klauser     return __x / __y;
93e78f53d1SNikolas Klauser   }
94e78f53d1SNikolas Klauser }
95e78f53d1SNikolas Klauser 
96e78f53d1SNikolas Klauser template <__libcpp_integer _Rp, __libcpp_integer _Tp>
97e78f53d1SNikolas Klauser _LIBCPP_HIDE_FROM_ABI constexpr _Rp __saturate_cast(_Tp __x) noexcept {
98e78f53d1SNikolas Klauser   // Saturation is impossible edge case when ((min _Rp) < (min _Tp) && (max _Rp) > (max _Tp)) and it is expected to be
99e78f53d1SNikolas Klauser   // optimized out by the compiler.
100e78f53d1SNikolas Klauser 
101e78f53d1SNikolas Klauser   // Handle overflow
102e78f53d1SNikolas Klauser   if (std::cmp_less(__x, std::numeric_limits<_Rp>::min()))
103e78f53d1SNikolas Klauser     return std::numeric_limits<_Rp>::min();
104e78f53d1SNikolas Klauser   if (std::cmp_greater(__x, std::numeric_limits<_Rp>::max()))
105e78f53d1SNikolas Klauser     return std::numeric_limits<_Rp>::max();
106e78f53d1SNikolas Klauser   // No overflow
107e78f53d1SNikolas Klauser   return static_cast<_Rp>(__x);
108e78f53d1SNikolas Klauser }
109e78f53d1SNikolas Klauser 
110e78f53d1SNikolas Klauser #endif // _LIBCPP_STD_VER >= 20
111e78f53d1SNikolas Klauser 
112e78f53d1SNikolas Klauser #if _LIBCPP_STD_VER >= 26
113e78f53d1SNikolas Klauser 
114e78f53d1SNikolas Klauser template <__libcpp_integer _Tp>
115e78f53d1SNikolas Klauser _LIBCPP_HIDE_FROM_ABI constexpr _Tp add_sat(_Tp __x, _Tp __y) noexcept {
116e78f53d1SNikolas Klauser   return std::__add_sat(__x, __y);
117e78f53d1SNikolas Klauser }
118e78f53d1SNikolas Klauser 
119e78f53d1SNikolas Klauser template <__libcpp_integer _Tp>
120e78f53d1SNikolas Klauser _LIBCPP_HIDE_FROM_ABI constexpr _Tp sub_sat(_Tp __x, _Tp __y) noexcept {
121e78f53d1SNikolas Klauser   return std::__sub_sat(__x, __y);
122e78f53d1SNikolas Klauser }
123e78f53d1SNikolas Klauser 
124e78f53d1SNikolas Klauser template <__libcpp_integer _Tp>
125e78f53d1SNikolas Klauser _LIBCPP_HIDE_FROM_ABI constexpr _Tp mul_sat(_Tp __x, _Tp __y) noexcept {
126e78f53d1SNikolas Klauser   return std::__mul_sat(__x, __y);
127e78f53d1SNikolas Klauser }
128e78f53d1SNikolas Klauser 
129e78f53d1SNikolas Klauser template <__libcpp_integer _Tp>
130e78f53d1SNikolas Klauser _LIBCPP_HIDE_FROM_ABI constexpr _Tp div_sat(_Tp __x, _Tp __y) noexcept {
131e78f53d1SNikolas Klauser   return std::__div_sat(__x, __y);
132e78f53d1SNikolas Klauser }
133e78f53d1SNikolas Klauser 
134e78f53d1SNikolas Klauser template <__libcpp_integer _Rp, __libcpp_integer _Tp>
135e78f53d1SNikolas Klauser _LIBCPP_HIDE_FROM_ABI constexpr _Rp saturate_cast(_Tp __x) noexcept {
136e78f53d1SNikolas Klauser   return std::__saturate_cast<_Rp>(__x);
137e78f53d1SNikolas Klauser }
138e78f53d1SNikolas Klauser 
139e78f53d1SNikolas Klauser #endif // _LIBCPP_STD_VER >= 26
140e78f53d1SNikolas Klauser 
141e78f53d1SNikolas Klauser _LIBCPP_END_NAMESPACE_STD
142e78f53d1SNikolas Klauser 
143e78f53d1SNikolas Klauser _LIBCPP_POP_MACROS
144e78f53d1SNikolas Klauser 
145*ce777190SNikolas Klauser #endif // _LIBCPP___CXX03___NUMERIC_SATURATION_ARITHMETIC_H
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