OSDN Git Service

* gcc-interface/gigi.h (gnat_mark_addressable): Rename parameter.
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / ada / exp_pakd.ads
1 ------------------------------------------------------------------------------
2 --                                                                          --
3 --                         GNAT COMPILER COMPONENTS                         --
4 --                                                                          --
5 --                             E X P _ P A K D                              --
6 --                                                                          --
7 --                                 S p e c                                  --
8 --                                                                          --
9 --          Copyright (C) 1992-2008, Free Software Foundation, Inc.         --
10 --                                                                          --
11 -- GNAT is free software;  you can  redistribute it  and/or modify it under --
12 -- terms of the  GNU General Public License as published  by the Free Soft- --
13 -- ware  Foundation;  either version 3,  or (at your option) any later ver- --
14 -- sion.  GNAT is distributed in the hope that it will be useful, but WITH- --
15 -- OUT ANY WARRANTY;  without even the  implied warranty of MERCHANTABILITY --
16 -- or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License --
17 -- for  more details.  You should have  received  a copy of the GNU General --
18 -- Public License  distributed with GNAT; see file COPYING3.  If not, go to --
19 -- http://www.gnu.org/licenses for a complete copy of the license.          --
20 --                                                                          --
21 -- GNAT was originally developed  by the GNAT team at  New York University. --
22 -- Extensive contributions were provided by Ada Core Technologies Inc.      --
23 --                                                                          --
24 ------------------------------------------------------------------------------
25
26 --  Expand routines for manipulation of packed arrays
27
28 with Types; use Types;
29
30 package Exp_Pakd is
31
32    -------------------------------------
33    -- Implementation of Packed Arrays --
34    -------------------------------------
35
36    --  When a packed array (sub)type is frozen, we create a corresponding
37    --  type that will be used to hold the bits of the packed value, and
38    --  store the entity for this type in the Packed_Array_Type field of the
39    --  E_Array_Type or E_Array_Subtype entity for the packed array.
40
41    --  This packed array type has the name xxxPn, where xxx is the name
42    --  of the packed type, and n is the component size. The expanded
43    --  declaration declares a type that is one of the following:
44
45    --    For an unconstrained array with component size 1,2,4 or any other
46    --    odd component size. These are the cases in which we do not need
47    --    to align the underlying array.
48
49    --      type xxxPn is new Packed_Bytes1;
50
51    --    For an unconstrained array with component size that is divisible
52    --    by 2, but not divisible by 4 (other than 2 itself). These are the
53    --    cases in which we can generate better code if the underlying array
54    --    is 2-byte aligned (see System.Pack_14 in file s-pack14 for example).
55
56    --      type xxxPn is new Packed_Bytes2;
57
58    --    For an unconstrained array with component size that is divisible
59    --    by 4, other than powers of 2 (which either come under the 1,2,4
60    --    exception above, or are not packed at all). These are cases where
61    --    we can generate better code if the underlying array is 4-byte
62    --    aligned (see System.Pack_20 in file s-pack20 for example).
63
64    --      type xxxPn is new Packed_Bytes4;
65
66    --    For a constrained array with a static index type where the number
67    --    of bits does not exceed the size of Unsigned:
68
69    --      type xxxPn is new Unsigned range 0 .. 2 ** nbits - 1;
70
71    --    For a constrained array with a static index type where the number
72    --    of bits is greater than the size of Unsigned, but does not exceed
73    --    the size of Long_Long_Unsigned:
74
75    --       type xxxPn is new Long_Long_Unsigned range 0 .. 2 ** nbits - 1;
76
77    --    For all other constrained arrays, we use one of
78
79    --       type xxxPn is new Packed_Bytes1 (0 .. m);
80    --       type xxxPn is new Packed_Bytes2 (0 .. m);
81    --       type xxxPn is new Packed_Bytes4 (0 .. m);
82
83    --    where m is calculated (from the length of the original packed array)
84    --    to hold the required number of bits, and the choice of the particular
85    --    Packed_Bytes{1,2,4} type is made on the basis of alignment needs as
86    --    described above for the unconstrained case.
87
88    --  When a variable of packed array type is allocated, gigi will allocate
89    --  the amount of space indicated by the corresponding packed array type.
90    --  However, we do NOT attempt to rewrite the types of any references or
91    --  to retype the variable itself, since this would cause all kinds of
92    --  semantic problems in the front end (remember that expansion proceeds
93    --  at the same time as analysis).
94
95    --  For an indexed reference to a packed array, we simply convert the
96    --  reference to the appropriate equivalent reference to the object
97    --  of the packed array type (using unchecked conversion).
98
99    --  In some cases (for internally generated types, and for the subtypes
100    --  for record fields that depend on a discriminant), the corresponding
101    --  packed type cannot be easily generated in advance. In these cases,
102    --  we generate the required subtype on the fly at the reference point.
103
104    --  For the modular case, any unused bits are initialized to zero, and
105    --  all operations maintain these bits as zero (where necessary all
106    --  unchecked conversions from corresponding array values require
107    --  these bits to be clear, which is done automatically by gigi).
108
109    --  For the array cases, there can be unused bits in the last byte, and
110    --  these are neither initialized, nor treated specially in operations
111    --  (i.e. it is allowable for these bits to be clobbered, e.g. by not).
112
113    ---------------------------
114    -- Endian Considerations --
115    ---------------------------
116
117    --  The standard does not specify the way in which bits are numbered in
118    --  a packed array. There are two reasonable rules for deciding this:
119
120    --    Store the first bit at right end (low order) word. This means
121    --    that the scaled subscript can be used directly as a left shift
122    --    count (if we put bit 0 at the left end, then we need an extra
123    --    subtract to compute the shift count).
124
125    --    Layout the bits so that if the packed boolean array is overlaid on
126    --    a record, using unchecked conversion, then bit 0 of the array is
127    --    the same as the bit numbered bit 0 in a record representation
128    --    clause applying to the record. For example:
129
130    --       type Rec is record
131    --          C : Bits4;
132    --          D : Bits7;
133    --          E : Bits5;
134    --       end record;
135
136    --       for Rec use record
137    --          C at 0 range  0  .. 3;
138    --          D at 0 range  4 .. 10;
139    --          E at 0 range 11 .. 15;
140    --       end record;
141
142    --       type P16 is array (0 .. 15) of Boolean;
143    --       pragma Pack (P16);
144
145    --    Now if we use unchecked conversion to convert a value of the record
146    --    type to the packed array type, according to this second criterion,
147    --    we would expect field D to occupy bits 4..10 of the Boolean array.
148
149    --  Although not required, this correspondence seems a highly desirable
150    --  property, and is one that GNAT decides to guarantee. For a little
151    --  endian machine, we can also meet the first requirement, but for a
152    --  big endian machine, it will be necessary to store the first bit of
153    --  a Boolean array in the left end (most significant) bit of the word.
154    --  This may cost an extra instruction on some machines, but we consider
155    --  that a worthwhile price to pay for the consistency.
156
157    --  One more important point arises in the case where we have a constrained
158    --  subtype of an unconstrained array. Take the case of 20 bits. For the
159    --  unconstrained representation, we would use an array of bytes:
160
161    --     Little-endian case
162    --       8-7-6-5-4-3-2-1  16-15-14-13-12-11-10-9  x-x-x-x-20-19-18-17
163
164    --     Big-endian case
165    --       1-2-3-4-5-6-7-8  9-10-11-12-13-14-15-16  17-18-19-20-x-x-x-x
166
167    --   For the constrained case, we use a 20-bit modular value, but in
168    --   general this value may well be stored in 32 bits. Let's look at
169    --   what it looks like:
170
171    --     Little-endian case
172
173    --       x-x-x-x-x-x-x-x-x-x-x-x-20-19-18-17-...-10-9-8-7-6-5-4-3-2-1
174
175    --         which stored in memory looks like
176
177    --       8-7-...-2-1  16-15-...-10-9  x-x-x-x-20-19-18-17  x-x-x-x-x-x-x
178
179    --   An important rule is that the constrained and unconstrained cases
180    --   must have the same bit representation in memory, since we will often
181    --   convert from one to the other (e.g. when calling a procedure whose
182    --   formal is unconstrained). As we see, that criterion is met for the
183    --   little-endian case above. Now let's look at the big-endian case:
184
185    --     Big-endian case
186
187    --       x-x-x-x-x-x-x-x-x-x-x-x-1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-...-17-18-19-20
188
189    --         which stored in memory looks like
190
191    --       x-x-x-x-x-x-x-x  x-x-x-x-1-2-3-4  5-6-...11-12  13-14-...-19-20
192
193    --   That won't do, the representation value in memory is NOT the same in
194    --   the constrained and unconstrained case. The solution is to store the
195    --   modular value left-justified:
196
197    --       1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-...-17-18-19-20-x-x-x-x-x-x-x-x-x-x-x
198
199    --         which stored in memory looks like
200
201    --       1-2-...-7-8  9-10-...15-16  17-18-19-20-x-x-x-x  x-x-x-x-x-x-x-x
202
203    --   and now, we do indeed have the same representation for the memory
204    --   version in the constrained and unconstrained cases.
205
206    -----------------
207    -- Subprograms --
208    -----------------
209
210    procedure Create_Packed_Array_Type (Typ  : Entity_Id);
211    --  Typ is a array type or subtype to which pragma Pack applies. If the
212    --  Packed_Array_Type field of Typ is already set, then the call has no
213    --  effect, otherwise a suitable type or subtype is created and stored
214    --  in the Packed_Array_Type field of Typ. This created type is an Itype
215    --  so that Gigi will simply elaborate and freeze the type on first use
216    --  (which is typically the definition of the corresponding array type).
217    --
218    --  Note: although this routine is included in the expander package for
219    --  packed types, it is actually called unconditionally from Freeze,
220    --  whether or not expansion (and code generation) is enabled. We do this
221    --  since we want gigi to be able to properly compute type characteristics
222    --  (for the Data Decomposition Annex of ASIS, and possible other future
223    --  uses) even if code generation is not active. Strictly this means that
224    --  this procedure is not part of the expander, but it seems appropriate
225    --  to keep it together with the other expansion routines that have to do
226    --  with packed array types.
227
228    procedure Expand_Packed_Boolean_Operator (N : Node_Id);
229    --  N is an N_Op_And, N_Op_Or or N_Op_Xor node whose operand type is a
230    --  packed boolean array. This routine expands the appropriate operations
231    --  to carry out the logical operation on the packed arrays. It handles
232    --  both the modular and array representation cases.
233
234    procedure Expand_Packed_Element_Reference (N : Node_Id);
235    --  N is an N_Indexed_Component node whose prefix is a packed array. In
236    --  the bit packed case, this routine can only be used for the expression
237    --  evaluation case, not the assignment case, since the result is not a
238    --  variable. See Expand_Bit_Packed_Element_Set for how the assignment case
239    --  is handled in the bit packed case. For the enumeration case, the result
240    --  of this call is always a variable, so the call can be used for both the
241    --  expression evaluation and assignment cases.
242
243    procedure Expand_Bit_Packed_Element_Set (N : Node_Id);
244    --  N is an N_Assignment_Statement node whose name is an indexed
245    --  component of a bit-packed array. This procedure rewrites the entire
246    --  assignment statement with appropriate code to set the referenced
247    --  bits of the packed array type object. Note that this procedure is
248    --  used only for the bit-packed case, not for the enumeration case.
249
250    procedure Expand_Packed_Eq (N : Node_Id);
251    --  N is an N_Op_Eq node where the operands are packed arrays whose
252    --  representation is an array-of-bytes type (the case where a modular
253    --  type is used for the representation does not require any special
254    --  handling, because in the modular case, unused bits are zeroes.
255
256    procedure Expand_Packed_Not (N : Node_Id);
257    --  N is an N_Op_Not node where the operand is packed array of Boolean
258    --  in standard representation (i.e. component size is one bit). This
259    --  procedure expands the corresponding not operation. Note that the
260    --  non-standard representation case is handled by using a loop through
261    --  elements generated by the normal non-packed circuitry.
262
263    function Involves_Packed_Array_Reference (N : Node_Id) return Boolean;
264    --  N is the node for a name. This function returns true if the name
265    --  involves a packed array reference. A node involves a packed array
266    --  reference if it is itself an indexed component referring to a bit-
267    --  packed array, or it is a selected component whose prefix involves
268    --  a packed array reference.
269
270    procedure Expand_Packed_Address_Reference (N : Node_Id);
271    --  The node N is an attribute reference for the 'Address reference, where
272    --  the prefix involves a packed array reference. This routine expands the
273    --  necessary code for performing the address reference in this case.
274
275 end Exp_Pakd;