xref: /netbsd-src/external/apache2/llvm/dist/libcxx/include/bit (revision 4d6fc14bc9b0c5bf3e30be318c143ee82cadd108)
1*4d6fc14bSjoerg// -*- C++ -*-
2*4d6fc14bSjoerg//===------------------------------ bit ----------------------------------===//
3*4d6fc14bSjoerg//
4*4d6fc14bSjoerg// Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
5*4d6fc14bSjoerg// See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
6*4d6fc14bSjoerg// SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
7*4d6fc14bSjoerg//
8*4d6fc14bSjoerg//===---------------------------------------------------------------------===//
9*4d6fc14bSjoerg
10*4d6fc14bSjoerg#ifndef _LIBCPP_BIT
11*4d6fc14bSjoerg#define _LIBCPP_BIT
12*4d6fc14bSjoerg
13*4d6fc14bSjoerg/*
14*4d6fc14bSjoerg    bit synopsis
15*4d6fc14bSjoerg
16*4d6fc14bSjoergnamespace std {
17*4d6fc14bSjoerg
18*4d6fc14bSjoerg  // [bit.pow.two], integral powers of 2
19*4d6fc14bSjoerg  template <class T>
20*4d6fc14bSjoerg    constexpr bool has_single_bit(T x) noexcept; // C++20
21*4d6fc14bSjoerg  template <class T>
22*4d6fc14bSjoerg    constexpr T bit_ceil(T x);                   // C++20
23*4d6fc14bSjoerg  template <class T>
24*4d6fc14bSjoerg    constexpr T bit_floor(T x) noexcept;         // C++20
25*4d6fc14bSjoerg  template <class T>
26*4d6fc14bSjoerg    constexpr T bit_width(T x) noexcept;         // C++20
27*4d6fc14bSjoerg
28*4d6fc14bSjoerg  // [bit.rotate], rotating
29*4d6fc14bSjoerg  template<class T>
30*4d6fc14bSjoerg    constexpr T rotl(T x, unsigned int s) noexcept; // C++20
31*4d6fc14bSjoerg  template<class T>
32*4d6fc14bSjoerg    constexpr T rotr(T x, unsigned int s) noexcept; // C++20
33*4d6fc14bSjoerg
34*4d6fc14bSjoerg  // [bit.count], counting
35*4d6fc14bSjoerg  template<class T>
36*4d6fc14bSjoerg    constexpr int countl_zero(T x) noexcept;  // C++20
37*4d6fc14bSjoerg  template<class T>
38*4d6fc14bSjoerg    constexpr int countl_one(T x) noexcept;   // C++20
39*4d6fc14bSjoerg  template<class T>
40*4d6fc14bSjoerg    constexpr int countr_zero(T x) noexcept;  // C++20
41*4d6fc14bSjoerg  template<class T>
42*4d6fc14bSjoerg    constexpr int countr_one(T x) noexcept;   // C++20
43*4d6fc14bSjoerg  template<class T>
44*4d6fc14bSjoerg    constexpr int popcount(T x) noexcept;     // C++20
45*4d6fc14bSjoerg
46*4d6fc14bSjoerg  // [bit.endian], endian
47*4d6fc14bSjoerg  enum class endian {
48*4d6fc14bSjoerg    little = see below,        // C++20
49*4d6fc14bSjoerg    big = see below,           // C++20
50*4d6fc14bSjoerg    native = see below         // C++20
51*4d6fc14bSjoerg};
52*4d6fc14bSjoerg
53*4d6fc14bSjoerg} // namespace std
54*4d6fc14bSjoerg
55*4d6fc14bSjoerg*/
56*4d6fc14bSjoerg
57*4d6fc14bSjoerg#include <__config>
58*4d6fc14bSjoerg#include <__bits>
59*4d6fc14bSjoerg#include <__debug>
60*4d6fc14bSjoerg#include <limits>
61*4d6fc14bSjoerg#include <type_traits>
62*4d6fc14bSjoerg#include <version>
63*4d6fc14bSjoerg
64*4d6fc14bSjoerg#if defined(__IBMCPP__)
65*4d6fc14bSjoerg#include "__support/ibm/support.h"
66*4d6fc14bSjoerg#endif
67*4d6fc14bSjoerg#if defined(_LIBCPP_COMPILER_MSVC)
68*4d6fc14bSjoerg#include <intrin.h>
69*4d6fc14bSjoerg#endif
70*4d6fc14bSjoerg
71*4d6fc14bSjoerg#if !defined(_LIBCPP_HAS_NO_PRAGMA_SYSTEM_HEADER)
72*4d6fc14bSjoerg#pragma GCC system_header
73*4d6fc14bSjoerg#endif
74*4d6fc14bSjoerg
75*4d6fc14bSjoerg_LIBCPP_PUSH_MACROS
76*4d6fc14bSjoerg#include <__undef_macros>
77*4d6fc14bSjoerg
78*4d6fc14bSjoerg_LIBCPP_BEGIN_NAMESPACE_STD
79*4d6fc14bSjoerg
80*4d6fc14bSjoergtemplate<class _Tp>
81*4d6fc14bSjoerg_LIBCPP_INLINE_VISIBILITY _LIBCPP_CONSTEXPR_AFTER_CXX11
82*4d6fc14bSjoerg_Tp __rotl(_Tp __t, unsigned int __cnt) _NOEXCEPT
83*4d6fc14bSjoerg{
84*4d6fc14bSjoerg    static_assert(__libcpp_is_unsigned_integer<_Tp>::value, "__rotl requires an unsigned integer type");
85*4d6fc14bSjoerg    const unsigned int __dig = numeric_limits<_Tp>::digits;
86*4d6fc14bSjoerg    if ((__cnt % __dig) == 0)
87*4d6fc14bSjoerg        return __t;
88*4d6fc14bSjoerg    return (__t << (__cnt % __dig)) | (__t >> (__dig - (__cnt % __dig)));
89*4d6fc14bSjoerg}
90*4d6fc14bSjoerg
91*4d6fc14bSjoergtemplate<class _Tp>
92*4d6fc14bSjoerg_LIBCPP_INLINE_VISIBILITY _LIBCPP_CONSTEXPR_AFTER_CXX11
93*4d6fc14bSjoerg_Tp __rotr(_Tp __t, unsigned int __cnt) _NOEXCEPT
94*4d6fc14bSjoerg{
95*4d6fc14bSjoerg    static_assert(__libcpp_is_unsigned_integer<_Tp>::value, "__rotr requires an unsigned integer type");
96*4d6fc14bSjoerg    const unsigned int __dig = numeric_limits<_Tp>::digits;
97*4d6fc14bSjoerg    if ((__cnt % __dig) == 0)
98*4d6fc14bSjoerg        return __t;
99*4d6fc14bSjoerg    return (__t >> (__cnt % __dig)) | (__t << (__dig - (__cnt % __dig)));
100*4d6fc14bSjoerg}
101*4d6fc14bSjoerg
102*4d6fc14bSjoergtemplate<class _Tp>
103*4d6fc14bSjoerg_LIBCPP_INLINE_VISIBILITY _LIBCPP_CONSTEXPR_AFTER_CXX11
104*4d6fc14bSjoergint __countr_zero(_Tp __t) _NOEXCEPT
105*4d6fc14bSjoerg{
106*4d6fc14bSjoerg    static_assert(__libcpp_is_unsigned_integer<_Tp>::value, "__countr_zero requires an unsigned integer type");
107*4d6fc14bSjoerg    if (__t == 0)
108*4d6fc14bSjoerg        return numeric_limits<_Tp>::digits;
109*4d6fc14bSjoerg
110*4d6fc14bSjoerg    if      (sizeof(_Tp) <= sizeof(unsigned int))
111*4d6fc14bSjoerg        return __libcpp_ctz(static_cast<unsigned int>(__t));
112*4d6fc14bSjoerg    else if (sizeof(_Tp) <= sizeof(unsigned long))
113*4d6fc14bSjoerg        return __libcpp_ctz(static_cast<unsigned long>(__t));
114*4d6fc14bSjoerg    else if (sizeof(_Tp) <= sizeof(unsigned long long))
115*4d6fc14bSjoerg        return __libcpp_ctz(static_cast<unsigned long long>(__t));
116*4d6fc14bSjoerg    else
117*4d6fc14bSjoerg    {
118*4d6fc14bSjoerg        int __ret = 0;
119*4d6fc14bSjoerg        const unsigned int __ulldigits = numeric_limits<unsigned long long>::digits;
120*4d6fc14bSjoerg        while (static_cast<unsigned long long>(__t) == 0uLL)
121*4d6fc14bSjoerg        {
122*4d6fc14bSjoerg            __ret += __ulldigits;
123*4d6fc14bSjoerg            __t >>= __ulldigits;
124*4d6fc14bSjoerg        }
125*4d6fc14bSjoerg        return __ret + __libcpp_ctz(static_cast<unsigned long long>(__t));
126*4d6fc14bSjoerg    }
127*4d6fc14bSjoerg}
128*4d6fc14bSjoerg
129*4d6fc14bSjoergtemplate<class _Tp>
130*4d6fc14bSjoerg_LIBCPP_INLINE_VISIBILITY _LIBCPP_CONSTEXPR_AFTER_CXX11
131*4d6fc14bSjoergint __countl_zero(_Tp __t) _NOEXCEPT
132*4d6fc14bSjoerg{
133*4d6fc14bSjoerg    static_assert(__libcpp_is_unsigned_integer<_Tp>::value, "__countl_zero requires an unsigned integer type");
134*4d6fc14bSjoerg    if (__t == 0)
135*4d6fc14bSjoerg        return numeric_limits<_Tp>::digits;
136*4d6fc14bSjoerg
137*4d6fc14bSjoerg    if      (sizeof(_Tp) <= sizeof(unsigned int))
138*4d6fc14bSjoerg        return __libcpp_clz(static_cast<unsigned int>(__t))
139*4d6fc14bSjoerg              - (numeric_limits<unsigned int>::digits - numeric_limits<_Tp>::digits);
140*4d6fc14bSjoerg    else if (sizeof(_Tp) <= sizeof(unsigned long))
141*4d6fc14bSjoerg        return __libcpp_clz(static_cast<unsigned long>(__t))
142*4d6fc14bSjoerg              - (numeric_limits<unsigned long>::digits - numeric_limits<_Tp>::digits);
143*4d6fc14bSjoerg    else if (sizeof(_Tp) <= sizeof(unsigned long long))
144*4d6fc14bSjoerg        return __libcpp_clz(static_cast<unsigned long long>(__t))
145*4d6fc14bSjoerg              - (numeric_limits<unsigned long long>::digits - numeric_limits<_Tp>::digits);
146*4d6fc14bSjoerg    else
147*4d6fc14bSjoerg    {
148*4d6fc14bSjoerg        int __ret = 0;
149*4d6fc14bSjoerg        int __iter = 0;
150*4d6fc14bSjoerg        const unsigned int __ulldigits = numeric_limits<unsigned long long>::digits;
151*4d6fc14bSjoerg        while (true) {
152*4d6fc14bSjoerg            __t = __rotr(__t, __ulldigits);
153*4d6fc14bSjoerg            if ((__iter = __countl_zero(static_cast<unsigned long long>(__t))) != __ulldigits)
154*4d6fc14bSjoerg                break;
155*4d6fc14bSjoerg            __ret += __iter;
156*4d6fc14bSjoerg            }
157*4d6fc14bSjoerg        return __ret + __iter;
158*4d6fc14bSjoerg    }
159*4d6fc14bSjoerg}
160*4d6fc14bSjoerg
161*4d6fc14bSjoergtemplate<class _Tp>
162*4d6fc14bSjoerg_LIBCPP_INLINE_VISIBILITY _LIBCPP_CONSTEXPR_AFTER_CXX11
163*4d6fc14bSjoergint __countl_one(_Tp __t) _NOEXCEPT
164*4d6fc14bSjoerg{
165*4d6fc14bSjoerg    static_assert(__libcpp_is_unsigned_integer<_Tp>::value, "__countl_one requires an unsigned integer type");
166*4d6fc14bSjoerg    return __t != numeric_limits<_Tp>::max()
167*4d6fc14bSjoerg        ? __countl_zero(static_cast<_Tp>(~__t))
168*4d6fc14bSjoerg        : numeric_limits<_Tp>::digits;
169*4d6fc14bSjoerg}
170*4d6fc14bSjoerg
171*4d6fc14bSjoergtemplate<class _Tp>
172*4d6fc14bSjoerg_LIBCPP_INLINE_VISIBILITY _LIBCPP_CONSTEXPR_AFTER_CXX11
173*4d6fc14bSjoergint __countr_one(_Tp __t) _NOEXCEPT
174*4d6fc14bSjoerg{
175*4d6fc14bSjoerg    static_assert(__libcpp_is_unsigned_integer<_Tp>::value, "__countr_one requires an unsigned integer type");
176*4d6fc14bSjoerg    return __t != numeric_limits<_Tp>::max()
177*4d6fc14bSjoerg        ? __countr_zero(static_cast<_Tp>(~__t))
178*4d6fc14bSjoerg        : numeric_limits<_Tp>::digits;
179*4d6fc14bSjoerg}
180*4d6fc14bSjoerg
181*4d6fc14bSjoergtemplate<class _Tp>
182*4d6fc14bSjoerg_LIBCPP_INLINE_VISIBILITY _LIBCPP_CONSTEXPR_AFTER_CXX11
183*4d6fc14bSjoergint __popcount(_Tp __t) _NOEXCEPT
184*4d6fc14bSjoerg{
185*4d6fc14bSjoerg    static_assert(__libcpp_is_unsigned_integer<_Tp>::value, "__popcount requires an unsigned integer type");
186*4d6fc14bSjoerg    if      (sizeof(_Tp) <= sizeof(unsigned int))
187*4d6fc14bSjoerg        return __libcpp_popcount(static_cast<unsigned int>(__t));
188*4d6fc14bSjoerg    else if (sizeof(_Tp) <= sizeof(unsigned long))
189*4d6fc14bSjoerg        return __libcpp_popcount(static_cast<unsigned long>(__t));
190*4d6fc14bSjoerg    else if (sizeof(_Tp) <= sizeof(unsigned long long))
191*4d6fc14bSjoerg        return __libcpp_popcount(static_cast<unsigned long long>(__t));
192*4d6fc14bSjoerg    else
193*4d6fc14bSjoerg    {
194*4d6fc14bSjoerg        int __ret = 0;
195*4d6fc14bSjoerg        while (__t != 0)
196*4d6fc14bSjoerg        {
197*4d6fc14bSjoerg            __ret += __libcpp_popcount(static_cast<unsigned long long>(__t));
198*4d6fc14bSjoerg            __t >>= numeric_limits<unsigned long long>::digits;
199*4d6fc14bSjoerg        }
200*4d6fc14bSjoerg        return __ret;
201*4d6fc14bSjoerg    }
202*4d6fc14bSjoerg}
203*4d6fc14bSjoerg
204*4d6fc14bSjoerg// integral log base 2
205*4d6fc14bSjoergtemplate<class _Tp>
206*4d6fc14bSjoerg_LIBCPP_INLINE_VISIBILITY _LIBCPP_CONSTEXPR_AFTER_CXX11
207*4d6fc14bSjoergunsigned __bit_log2(_Tp __t) _NOEXCEPT
208*4d6fc14bSjoerg{
209*4d6fc14bSjoerg    static_assert(__libcpp_is_unsigned_integer<_Tp>::value, "__bit_log2 requires an unsigned integer type");
210*4d6fc14bSjoerg    return numeric_limits<_Tp>::digits - 1 - __countl_zero(__t);
211*4d6fc14bSjoerg}
212*4d6fc14bSjoerg
213*4d6fc14bSjoergtemplate <class _Tp>
214*4d6fc14bSjoerg_LIBCPP_INLINE_VISIBILITY _LIBCPP_CONSTEXPR
215*4d6fc14bSjoergbool __has_single_bit(_Tp __t) _NOEXCEPT
216*4d6fc14bSjoerg{
217*4d6fc14bSjoerg    static_assert(__libcpp_is_unsigned_integer<_Tp>::value, "__has_single_bit requires an unsigned integer type");
218*4d6fc14bSjoerg    return __t != 0 && (((__t & (__t - 1)) == 0));
219*4d6fc14bSjoerg}
220*4d6fc14bSjoerg
221*4d6fc14bSjoerg#if _LIBCPP_STD_VER > 17
222*4d6fc14bSjoerg
223*4d6fc14bSjoergtemplate<class _Tp>
224*4d6fc14bSjoerg_LIBCPP_INLINE_VISIBILITY constexpr
225*4d6fc14bSjoerg_EnableIf<__libcpp_is_unsigned_integer<_Tp>::value, _Tp>
226*4d6fc14bSjoergrotl(_Tp __t, unsigned int __cnt) noexcept
227*4d6fc14bSjoerg{
228*4d6fc14bSjoerg    return __rotl(__t, __cnt);
229*4d6fc14bSjoerg}
230*4d6fc14bSjoerg
231*4d6fc14bSjoergtemplate<class _Tp>
232*4d6fc14bSjoerg_LIBCPP_INLINE_VISIBILITY constexpr
233*4d6fc14bSjoerg_EnableIf<__libcpp_is_unsigned_integer<_Tp>::value, _Tp>
234*4d6fc14bSjoergrotr(_Tp __t, unsigned int __cnt) noexcept
235*4d6fc14bSjoerg{
236*4d6fc14bSjoerg    return __rotr(__t, __cnt);
237*4d6fc14bSjoerg}
238*4d6fc14bSjoerg
239*4d6fc14bSjoergtemplate<class _Tp>
240*4d6fc14bSjoerg_LIBCPP_INLINE_VISIBILITY constexpr
241*4d6fc14bSjoerg_EnableIf<__libcpp_is_unsigned_integer<_Tp>::value, int>
242*4d6fc14bSjoergcountl_zero(_Tp __t) noexcept
243*4d6fc14bSjoerg{
244*4d6fc14bSjoerg    return __countl_zero(__t);
245*4d6fc14bSjoerg}
246*4d6fc14bSjoerg
247*4d6fc14bSjoergtemplate<class _Tp>
248*4d6fc14bSjoerg_LIBCPP_INLINE_VISIBILITY constexpr
249*4d6fc14bSjoerg_EnableIf<__libcpp_is_unsigned_integer<_Tp>::value, int>
250*4d6fc14bSjoergcountl_one(_Tp __t) noexcept
251*4d6fc14bSjoerg{
252*4d6fc14bSjoerg    return __countl_one(__t);
253*4d6fc14bSjoerg}
254*4d6fc14bSjoerg
255*4d6fc14bSjoergtemplate<class _Tp>
256*4d6fc14bSjoerg_LIBCPP_INLINE_VISIBILITY constexpr
257*4d6fc14bSjoerg_EnableIf<__libcpp_is_unsigned_integer<_Tp>::value, int>
258*4d6fc14bSjoergcountr_zero(_Tp __t) noexcept
259*4d6fc14bSjoerg{
260*4d6fc14bSjoerg    return __countr_zero(__t);
261*4d6fc14bSjoerg}
262*4d6fc14bSjoerg
263*4d6fc14bSjoergtemplate<class _Tp>
264*4d6fc14bSjoerg_LIBCPP_INLINE_VISIBILITY constexpr
265*4d6fc14bSjoerg_EnableIf<__libcpp_is_unsigned_integer<_Tp>::value, int>
266*4d6fc14bSjoergcountr_one(_Tp __t) noexcept
267*4d6fc14bSjoerg{
268*4d6fc14bSjoerg    return __countr_one(__t);
269*4d6fc14bSjoerg}
270*4d6fc14bSjoerg
271*4d6fc14bSjoergtemplate<class _Tp>
272*4d6fc14bSjoerg_LIBCPP_INLINE_VISIBILITY constexpr
273*4d6fc14bSjoerg_EnableIf<__libcpp_is_unsigned_integer<_Tp>::value, int>
274*4d6fc14bSjoergpopcount(_Tp __t) noexcept
275*4d6fc14bSjoerg{
276*4d6fc14bSjoerg    return __popcount(__t);
277*4d6fc14bSjoerg}
278*4d6fc14bSjoerg
279*4d6fc14bSjoergtemplate <class _Tp>
280*4d6fc14bSjoerg_LIBCPP_INLINE_VISIBILITY constexpr
281*4d6fc14bSjoerg_EnableIf<__libcpp_is_unsigned_integer<_Tp>::value, bool>
282*4d6fc14bSjoerghas_single_bit(_Tp __t) noexcept
283*4d6fc14bSjoerg{
284*4d6fc14bSjoerg    return __has_single_bit(__t);
285*4d6fc14bSjoerg}
286*4d6fc14bSjoerg
287*4d6fc14bSjoergtemplate <class _Tp>
288*4d6fc14bSjoerg_LIBCPP_INLINE_VISIBILITY constexpr
289*4d6fc14bSjoerg_EnableIf<__libcpp_is_unsigned_integer<_Tp>::value, _Tp>
290*4d6fc14bSjoergbit_floor(_Tp __t) noexcept
291*4d6fc14bSjoerg{
292*4d6fc14bSjoerg    return __t == 0 ? 0 : _Tp{1} << __bit_log2(__t);
293*4d6fc14bSjoerg}
294*4d6fc14bSjoerg
295*4d6fc14bSjoergtemplate <class _Tp>
296*4d6fc14bSjoerg_LIBCPP_INLINE_VISIBILITY constexpr
297*4d6fc14bSjoerg_EnableIf<__libcpp_is_unsigned_integer<_Tp>::value, _Tp>
298*4d6fc14bSjoergbit_ceil(_Tp __t) noexcept
299*4d6fc14bSjoerg{
300*4d6fc14bSjoerg    if (__t < 2) return 1;
301*4d6fc14bSjoerg    const unsigned __n = numeric_limits<_Tp>::digits - countl_zero((_Tp)(__t - 1u));
302*4d6fc14bSjoerg    _LIBCPP_DEBUG_ASSERT(__libcpp_is_constant_evaluated() || __n != numeric_limits<_Tp>::digits, "Bad input to bit_ceil");
303*4d6fc14bSjoerg
304*4d6fc14bSjoerg    if constexpr (sizeof(_Tp) >= sizeof(unsigned))
305*4d6fc14bSjoerg        return _Tp{1} << __n;
306*4d6fc14bSjoerg    else
307*4d6fc14bSjoerg    {
308*4d6fc14bSjoerg        const unsigned __extra = numeric_limits<unsigned>::digits  - numeric_limits<_Tp>::digits;
309*4d6fc14bSjoerg        const unsigned __retVal = 1u << (__n + __extra);
310*4d6fc14bSjoerg        return (_Tp) (__retVal >> __extra);
311*4d6fc14bSjoerg    }
312*4d6fc14bSjoerg}
313*4d6fc14bSjoerg
314*4d6fc14bSjoergtemplate <class _Tp>
315*4d6fc14bSjoerg_LIBCPP_INLINE_VISIBILITY constexpr
316*4d6fc14bSjoerg_EnableIf<__libcpp_is_unsigned_integer<_Tp>::value, _Tp>
317*4d6fc14bSjoergbit_width(_Tp __t) noexcept
318*4d6fc14bSjoerg{
319*4d6fc14bSjoerg    return __t == 0 ? 0 : __bit_log2(__t) + 1;
320*4d6fc14bSjoerg}
321*4d6fc14bSjoerg
322*4d6fc14bSjoergenum class endian
323*4d6fc14bSjoerg{
324*4d6fc14bSjoerg    little = 0xDEAD,
325*4d6fc14bSjoerg    big    = 0xFACE,
326*4d6fc14bSjoerg#if defined(_LIBCPP_LITTLE_ENDIAN)
327*4d6fc14bSjoerg    native = little
328*4d6fc14bSjoerg#elif defined(_LIBCPP_BIG_ENDIAN)
329*4d6fc14bSjoerg    native = big
330*4d6fc14bSjoerg#else
331*4d6fc14bSjoerg    native = 0xCAFE
332*4d6fc14bSjoerg#endif
333*4d6fc14bSjoerg};
334*4d6fc14bSjoerg
335*4d6fc14bSjoerg#endif // _LIBCPP_STD_VER > 17
336*4d6fc14bSjoerg
337*4d6fc14bSjoerg_LIBCPP_END_NAMESPACE_STD
338*4d6fc14bSjoerg
339*4d6fc14bSjoerg_LIBCPP_POP_MACROS
340*4d6fc14bSjoerg
341*4d6fc14bSjoerg#endif // _LIBCPP_BIT
342