add GHC.HetMet.{hetmet_kappa,hetmet_kappa_app}
[ghc-base.git] / Data / Bits.hs
index 1c9cc4c..cbf7b37 100644 (file)
@@ -1,4 +1,5 @@
-{-# OPTIONS_GHC -fno-implicit-prelude #-}
+{-# LANGUAGE CPP, NoImplicitPrelude, BangPatterns, MagicHash #-}
+
 -----------------------------------------------------------------------------
 -- |
 -- Module      :  Data.Bits
@@ -48,7 +49,6 @@ module Data.Bits (
 
 #ifdef __GLASGOW_HASKELL__
 import GHC.Num
-import GHC.Real
 import GHC.Base
 #endif
 
@@ -84,31 +84,34 @@ class Num a => Bits a where
     {-| Reverse all the bits in the argument -}
     complement        :: a -> a
 
-    {-| Shift the argument left by the specified number of bits.
-       Right shifts (signed) are specified by giving a negative value.
+    {-| @'shift' x i@ shifts @x@ left by @i@ bits if @i@ is positive,
+        or right by @-i@ bits otherwise.
+        Right shifts perform sign extension on signed number types;
+        i.e. they fill the top bits with 1 if the @x@ is negative
+        and with 0 otherwise.
 
-       An instance can define either this unified 'shift' or 'shiftL' and
-       'shiftR', depending on which is more convenient for the type in
-       question. -}
+        An instance can define either this unified 'shift' or 'shiftL' and
+        'shiftR', depending on which is more convenient for the type in
+        question. -}
     shift             :: a -> Int -> a
 
-    x `shift`   i | i<0  = x `shiftR` (-i)
-                  | i==0 = x
-                  | i>0  = x `shiftL` i
+    x `shift`   i | i<0       = x `shiftR` (-i)
+                  | i>0       = x `shiftL` i
+                  | otherwise = x
 
-    {-| Rotate the argument left by the specified number of bits.
-       Right rotates are specified by giving a negative value.
+    {-| @'rotate' x i@ rotates @x@ left by @i@ bits if @i@ is positive,
+        or right by @-i@ bits otherwise.
 
         For unbounded types like 'Integer', 'rotate' is equivalent to 'shift'.
 
-       An instance can define either this unified 'rotate' or 'rotateL' and
-       'rotateR', depending on which is more convenient for the type in
-       question. -}
+        An instance can define either this unified 'rotate' or 'rotateL' and
+        'rotateR', depending on which is more convenient for the type in
+        question. -}
     rotate            :: a -> Int -> a
 
-    x `rotate`  i | i<0  = x `rotateR` (-i)
-                  | i==0 = x
-                  | i>0  = x `rotateL` i
+    x `rotate`  i | i<0       = x `rotateR` (-i)
+                  | i>0       = x `rotateL` i
+                  | otherwise = x
 
     {-
     -- Rotation can be implemented in terms of two shifts, but care is
@@ -124,7 +127,7 @@ class Num a => Bits a where
                   | i>0  = (x `shift` i) .|. (x `shift` (i-bitSize x))
     -}
 
-    -- | @bit i@ is a value with the @i@th bit set
+    -- | @bit i@ is a value with the @i@th bit set and all other bits clear
     bit               :: Int -> a
 
     -- | @x \`setBit\` i@ is the same as @x .|. bit i@
@@ -140,15 +143,20 @@ class Num a => Bits a where
     testBit           :: a -> Int -> Bool
 
     {-| Return the number of bits in the type of the argument.  The actual
-       value of the argument is ignored.  The function 'bitSize' is
-       undefined for types that do not have a fixed bitsize, like 'Integer'.
-       -}
+        value of the argument is ignored.  The function 'bitSize' is
+        undefined for types that do not have a fixed bitsize, like 'Integer'.
+        -}
     bitSize           :: a -> Int
 
     {-| Return 'True' if the argument is a signed type.  The actual
         value of the argument is ignored -}
     isSigned          :: a -> Bool
 
+    {-# INLINE bit #-}
+    {-# INLINE setBit #-}
+    {-# INLINE clearBit #-}
+    {-# INLINE complementBit #-}
+    {-# INLINE testBit #-}
     bit i               = 1 `shiftL` i
     x `setBit` i        = x .|. bit i
     x `clearBit` i      = x .&. complement (bit i)
@@ -156,58 +164,74 @@ class Num a => Bits a where
     x `testBit` i       = (x .&. bit i) /= 0
 
     {-| Shift the argument left by the specified number of bits
-       (which must be non-negative).
+        (which must be non-negative).
 
-       An instance can define either this and 'shiftR' or the unified
-       'shift', depending on which is more convenient for the type in
-       question. -}
+        An instance can define either this and 'shiftR' or the unified
+        'shift', depending on which is more convenient for the type in
+        question. -}
     shiftL            :: a -> Int -> a
+    {-# INLINE shiftL #-}
     x `shiftL`  i = x `shift`  i
 
-    {-| Shift the argument right (signed) by the specified number of bits
-       (which must be non-negative).
+    {-| Shift the first argument right by the specified number of bits
+        (which must be non-negative).
+        Right shifts perform sign extension on signed number types;
+        i.e. they fill the top bits with 1 if the @x@ is negative
+        and with 0 otherwise.
 
-       An instance can define either this and 'shiftL' or the unified
-       'shift', depending on which is more convenient for the type in
-       question. -}
+        An instance can define either this and 'shiftL' or the unified
+        'shift', depending on which is more convenient for the type in
+        question. -}
     shiftR            :: a -> Int -> a
+    {-# INLINE shiftR #-}
     x `shiftR`  i = x `shift`  (-i)
 
     {-| Rotate the argument left by the specified number of bits
-       (which must be non-negative).
+        (which must be non-negative).
 
-       An instance can define either this and 'rotateR' or the unified
-       'rotate', depending on which is more convenient for the type in
-       question. -}
+        An instance can define either this and 'rotateR' or the unified
+        'rotate', depending on which is more convenient for the type in
+        question. -}
     rotateL           :: a -> Int -> a
+    {-# INLINE rotateL #-}
     x `rotateL` i = x `rotate` i
 
     {-| Rotate the argument right by the specified number of bits
-       (which must be non-negative).
+        (which must be non-negative).
 
-       An instance can define either this and 'rotateL' or the unified
-       'rotate', depending on which is more convenient for the type in
-       question. -}
+        An instance can define either this and 'rotateL' or the unified
+        'rotate', depending on which is more convenient for the type in
+        question. -}
     rotateR           :: a -> Int -> a
+    {-# INLINE rotateR #-}
     x `rotateR` i = x `rotate` (-i)
 
 instance Bits Int where
+    {-# INLINE shift #-}
+
 #ifdef __GLASGOW_HASKELL__
     (I# x#) .&.   (I# y#)  = I# (word2Int# (int2Word# x# `and#` int2Word# y#))
+
     (I# x#) .|.   (I# y#)  = I# (word2Int# (int2Word# x# `or#`  int2Word# y#))
+
     (I# x#) `xor` (I# y#)  = I# (word2Int# (int2Word# x# `xor#` int2Word# y#))
+
     complement (I# x#)     = I# (word2Int# (int2Word# x# `xor#` int2Word# (-1#)))
+
     (I# x#) `shift` (I# i#)
         | i# >=# 0#        = I# (x# `iShiftL#` i#)
         | otherwise        = I# (x# `iShiftRA#` negateInt# i#)
+
+    {-# INLINE rotate #-}      -- See Note [Constant folding for rotate]
     (I# x#) `rotate` (I# i#) =
-        I# (word2Int# ((x'# `shiftL#` i'#) `or#`
-                       (x'# `shiftRL#` (wsib -# i'#))))
-        where
-        x'# = int2Word# x#
-        i'# = word2Int# (int2Word# i# `and#` int2Word# (wsib -# 1#))
-       wsib = WORD_SIZE_IN_BITS#   {- work around preprocessor problem (??) -}
+        I# (word2Int# ((x'# `uncheckedShiftL#` i'#) `or#`
+                       (x'# `uncheckedShiftRL#` (wsib -# i'#))))
+      where
+        !x'# = int2Word# x#
+        !i'# = word2Int# (int2Word# i# `and#` int2Word# (wsib -# 1#))
+        !wsib = WORD_SIZE_IN_BITS#   {- work around preprocessor problem (??) -}
     bitSize  _             = WORD_SIZE_IN_BITS
+
 #else /* !__GLASGOW_HASKELL__ */
 
 #ifdef __HUGS__
@@ -230,12 +254,12 @@ instance Bits Int where
 #endif /* __NHC__ */
 
     x `rotate`  i
-       | i<0 && x<0       = let left = i+bitSize x in
+        | i<0 && x<0       = let left = i+bitSize x in
                              ((x `shift` i) .&. complement ((-1) `shift` left))
                              .|. (x `shift` left)
-       | i<0              = (x `shift` i) .|. (x `shift` (i+bitSize x))
-       | i==0             = x
-       | i>0              = (x `shift` i) .|. (x `shift` (i-bitSize x))
+        | i<0              = (x `shift` i) .|. (x `shift` (i+bitSize x))
+        | i==0             = x
+        | i>0              = (x `shift` i) .|. (x `shift` (i-bitSize x))
 
 #endif /* !__GLASGOW_HASKELL__ */
 
@@ -251,57 +275,39 @@ foreign import ccall nhc_primIntCompl :: Int -> Int
 #endif /* __NHC__ */
 
 instance Bits Integer where
-#ifdef __GLASGOW_HASKELL__
-   (S# x) .&. (S# y) = S# (word2Int# (int2Word# x `and#` int2Word# y))
-   x@(S# _) .&. y = toBig x .&. y
-   x .&. y@(S# _) = x .&. toBig y
-   (J# s1 d1) .&. (J# s2 d2) = 
-       case andInteger# s1 d1 s2 d2 of
-         (# s, d #) -> J# s d
-   
-   (S# x) .|. (S# y) = S# (word2Int# (int2Word# x `or#` int2Word# y))
-   x@(S# _) .|. y = toBig x .|. y
-   x .|. y@(S# _) = x .|. toBig y
-   (J# s1 d1) .|. (J# s2 d2) = 
-       case orInteger# s1 d1 s2 d2 of
-         (# s, d #) -> J# s d
-   
-   (S# x) `xor` (S# y) = S# (word2Int# (int2Word# x `xor#` int2Word# y))
-   x@(S# _) `xor` y = toBig x `xor` y
-   x `xor` y@(S# _) = x `xor` toBig y
-   (J# s1 d1) `xor` (J# s2 d2) =
-       case xorInteger# s1 d1 s2 d2 of
-         (# s, d #) -> J# s d
-   
-   complement (S# x) = S# (word2Int# (int2Word# x `xor#` int2Word# (0# -# 1#)))
-   complement (J# s d) = case complementInteger# s d of (# s, d #) -> J# s d
+#if defined(__GLASGOW_HASKELL__)
+   (.&.) = andInteger
+   (.|.) = orInteger
+   xor = xorInteger
+   complement = complementInteger
+   shift x i@(I# i#) | i >= 0    = shiftLInteger x i#
+                     | otherwise = shiftRInteger x (negateInt# i#)
 #else
    -- reduce bitwise binary operations to special cases we can handle
 
    x .&. y   | x<0 && y<0 = complement (complement x `posOr` complement y)
-            | otherwise  = x `posAnd` y
+             | otherwise  = x `posAnd` y
    
    x .|. y   | x<0 || y<0 = complement (complement x `posAnd` complement y)
-            | otherwise  = x `posOr` y
+             | otherwise  = x `posOr` y
    
    x `xor` y | x<0 && y<0 = complement x `posXOr` complement y
-            | x<0        = complement (complement x `posXOr` y)
-            |        y<0 = complement (x `posXOr` complement y)
-            | otherwise  = x `posXOr` y
+             | x<0        = complement (complement x `posXOr` y)
+             |        y<0 = complement (x `posXOr` complement y)
+             | otherwise  = x `posXOr` y
 
    -- assuming infinite 2's-complement arithmetic
    complement a = -1 - a
-#endif
-
    shift x i | i >= 0    = x * 2^i
-            | otherwise = x `div` 2^(-i)
+             | otherwise = x `div` 2^(-i)
+#endif
 
    rotate x i = shift x i   -- since an Integer never wraps around
 
    bitSize _  = error "Data.Bits.bitSize(Integer)"
    isSigned _ = True
 
-#ifndef __GLASGOW_HASKELL__
+#if !defined(__GLASGOW_HASKELL__)
 -- Crude implementation of bitwise operations on Integers: convert them
 -- to finite lists of Ints (least significant first), zip and convert
 -- back again.
@@ -324,7 +330,7 @@ toInts n
     | n == 0 = []
     | otherwise = mkInt (n `mod` numInts):toInts (n `div` numInts)
   where mkInt n | n > toInteger(maxBound::Int) = fromInteger (n-numInts)
-               | otherwise = fromInteger n
+                | otherwise = fromInteger n
 
 fromInts :: [Int] -> Integer
 fromInts = foldr catInt 0
@@ -332,3 +338,30 @@ fromInts = foldr catInt 0
 
 numInts = toInteger (maxBound::Int) - toInteger (minBound::Int) + 1
 #endif /* !__GLASGOW_HASKELL__ */
+
+{-     Note [Constant folding for rotate]
+       ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+The INLINE on the Int instance of rotate enables it to be constant
+folded.  For example:
+     sumU . mapU (`rotate` 3) . replicateU 10000000 $ (7 :: Int)
+goes to:
+   Main.$wfold =
+     \ (ww_sO7 :: Int#) (ww1_sOb :: Int#) ->
+       case ww1_sOb of wild_XM {
+         __DEFAULT -> Main.$wfold (+# ww_sO7 56) (+# wild_XM 1);
+         10000000 -> ww_sO7
+whereas before it was left as a call to $wrotate.
+
+All other Bits instances seem to inline well enough on their
+own to enable constant folding; for example 'shift':
+     sumU . mapU (`shift` 3) . replicateU 10000000 $ (7 :: Int)
+ goes to:
+     Main.$wfold =
+       \ (ww_sOb :: Int#) (ww1_sOf :: Int#) ->
+         case ww1_sOf of wild_XM {
+           __DEFAULT -> Main.$wfold (+# ww_sOb 56) (+# wild_XM 1);
+           10000000 -> ww_sOb
+         }
+-} 
+     
+