Really rename DOTR_ALIASED -> DTRT_ALIASED.
[bigint/bigint.git] / BigUnsigned.hh
index 3e7aa10..50fca2f 100644 (file)
 */
 
 class BigUnsigned : protected NumberlikeArray<unsigned long> {
-       
+
        // TYPES & CONSTANTS
        public:
        enum CmpRes { less = -1, equal = 0, greater = 1 }; // Enumeration for the result of a comparison
        typedef unsigned long Blk; // The number block type that BigUnsigneds are built from
        typedef NumberlikeArray<Blk>::Index Index; // (NlA) Type for the index of a block in the array
        NumberlikeArray<Blk>::N; // Number of bits in a Blk
-       
+
        /*
        // FIELDS
        protected:
@@ -41,34 +41,34 @@ class BigUnsigned : protected NumberlikeArray<unsigned long> {
        Index len; // (NlA) The actual length of the number stored in this BigUnsigned (in blocks)
        Blk *blk; // (NlA) Dynamically allocated array of the number blocks
        */
-       
+
        // MANAGEMENT
        protected:
        // These members generally defer to those in NumberlikeArray, possibly with slight changes.
        // It might be nice if one could request that constructors be inherited in C++.
-       
+
        BigUnsigned(int, Index c) : NumberlikeArray<Blk>(0, c) {} // Creates a BigUnsigned with a capacity
-       
+
        void zapLeadingZeros() { // Decreases len to eliminate leading zeros
                while (len > 0 && blk[len - 1] == 0)
                        len--;
        }
-       
+
        //void allocate(Index c); // (NlA) Ensures the number array has at least the indicated capacity, maybe discarding contents
        //void allocateAndCopy(Index c); // (NlA) Ensures the number array has at least the indicated capacity, preserving its contents
-       
+
        public:
        BigUnsigned() : NumberlikeArray<Blk>() {} // Default constructor (value is 0)
        BigUnsigned(const BigUnsigned &x) : NumberlikeArray<Blk>(x) {} // Copy constructor
-       
+
        void operator=(const BigUnsigned &x) { // Assignment operator
                NumberlikeArray<Blk>::operator =(x);
        }
-       
+
        BigUnsigned(const Blk *b, Index l) : NumberlikeArray<Blk>(b, l) { // Constructor from an array of blocks
                zapLeadingZeros();
        }
-       
+
        // Constructors from integral types
        BigUnsigned(unsigned long  x);
        BigUnsigned(         long  x);
@@ -77,7 +77,7 @@ class BigUnsigned : protected NumberlikeArray<unsigned long> {
        BigUnsigned(unsigned short x);
        BigUnsigned(         short x);
        ~BigUnsigned() {} // Destructor
-       
+
        // CONVERTERS to integral types
        public:
        operator unsigned long () const;
@@ -86,7 +86,7 @@ class BigUnsigned : protected NumberlikeArray<unsigned long> {
        operator          int  () const;
        operator unsigned short() const;
        operator          short() const;
-       
+
        // PICKING APART
        // These accessors can be used to get the pieces of the number
        public:
@@ -97,7 +97,7 @@ class BigUnsigned : protected NumberlikeArray<unsigned long> {
        Blk getBlock(Index i) const { return i >= len ? 0 : blk[i]; }
        // Note how we replace one level of abstraction with another.  Isn't that neat?
        bool isZero() const { return NumberlikeArray<Blk>::isEmpty(); } // Often convenient for loops
-       
+
        // COMPARISONS
        public:
        // Compares this to x like Perl's <=>
@@ -151,9 +151,10 @@ class BigUnsigned : protected NumberlikeArray<unsigned long> {
        *     c = a + b;   // Now c == 50.
        *     c.add(a, b); // Same effect but without the two bulk-copies.
        *     c.divideWithRemainder(b, d); // 50 / 7; now d == 7 (quotient) and c == 1 (remainder).
-       *     a.add(a, b); // Unsafe ``aliased'' call; causes a runtime error.
+       *     a.add(a, b); // ``Aliased'' calls now do the right thing using a
+       *              // temporary copy, but see note on divideWithRemainder.
        */
-       
+
        // PUT-HERE OPERATIONS
        public:
        /* These 3: Two read-only operands as arguments.  Result left in *this. */
@@ -166,35 +167,32 @@ class BigUnsigned : protected NumberlikeArray<unsigned long> {
        * and these differ from the semantics of primitive-type
        * / and % under division by zero.
        * Look in `BigUnsigned.cc' for details.
+       * `a.divideWithRemainder(b, a)' causes an exception: it doesn't make
+       * sense to write quotient and remainder into the same variable.
        */
        void divideWithRemainder(const BigUnsigned &b, BigUnsigned &q);
        void divide(const BigUnsigned &a, const BigUnsigned &b) {
-               // Division, deprecated and provided for backward compatibility
                BigUnsigned a2(a);
                a2.divideWithRemainder(b, *this);
                // quotient now in *this
                // don't care about remainder left in a2
        }
        void modulo(const BigUnsigned &a, const BigUnsigned &b) {
-               // Modular reduction, deprecated and provided for backward compatibility
                *this = a;
                BigUnsigned q;
                divideWithRemainder(b, q);
                // remainder now in *this
                // don't care about quotient left in q
        }
-       // Bitwise operations.  Two read-only operands as arguments.  Result left in *this.
+       // Bitwise operations.  Result left in *this.
        // These are not provided for BigIntegers; I think that using them on BigIntegers
        // will discard the sign first.
        void bitAnd(const BigUnsigned &a, const BigUnsigned &b); // Bitwise AND
        void bitOr(const BigUnsigned &a, const BigUnsigned &b); // Bitwise OR
        void bitXor(const BigUnsigned &a, const BigUnsigned &b); // Bitwise XOR
-       
-       // These functions are declared but not defined.  (Sorry.)
-       // Trying to call either will result in a link-time error.
        void bitShiftLeft(const BigUnsigned &a, unsigned int b); // Bitwise left shift
        void bitShiftRight(const BigUnsigned &a, unsigned int b); // Bitwise right shift
-       
+
        // NORMAL OPERATORS
        // These perform the operation on this (to the left of the operator)
        // and x (to the right of the operator) and return a new BigUnsigned with the result.
@@ -207,7 +205,12 @@ class BigUnsigned : protected NumberlikeArray<unsigned long> {
        BigUnsigned operator &(const BigUnsigned &x) const; // Bitwise AND
        BigUnsigned operator |(const BigUnsigned &x) const; // Bitwise OR
        BigUnsigned operator ^(const BigUnsigned &x) const; // Bitwise XOR
-       
+       BigUnsigned operator <<(unsigned int b) const; // Bitwise left shift
+       BigUnsigned operator >>(unsigned int b) const; // Bitwise right shift
+       // Additional operators in an attempt to avoid overloading tangles.
+       BigUnsigned operator <<(int b) const;
+       BigUnsigned operator >>(int b) const;
+
        // ASSIGNMENT OPERATORS
        // These perform the operation on this and x, storing the result into this.
        public:
@@ -219,7 +222,12 @@ class BigUnsigned : protected NumberlikeArray<unsigned long> {
        void operator &=(const BigUnsigned &x); // Bitwise AND
        void operator |=(const BigUnsigned &x); // Bitwise OR
        void operator ^=(const BigUnsigned &x); // Bitwise XOR
-       
+       void operator <<=(unsigned int b); // Bitwise left shift
+       void operator >>=(unsigned int b); // Bitwise right shift
+       // Additional operators in an attempt to avoid overloading tangles.
+       void operator <<=(int b);
+       void operator >>=(int b);
+
        // INCREMENT/DECREMENT OPERATORS
        // These increase or decrease the number by 1.  To discourage side effects,
        // these do not return *this, so prefix and postfix behave the same.
@@ -228,7 +236,7 @@ class BigUnsigned : protected NumberlikeArray<unsigned long> {
        void operator ++(int); // Postfix decrement
        void operator --(   ); // Prefix  increment
        void operator --(int); // Postfix decrement
-       
+
        // Helper function that needs access to BigUnsigned internals
        friend Blk getShiftedBlock(const BigUnsigned &num, Index x, unsigned int y);
 };
@@ -277,22 +285,44 @@ inline BigUnsigned BigUnsigned::operator ^(const BigUnsigned &x) const {
        ans.bitXor(*this, x);
        return ans;
 }
+inline BigUnsigned BigUnsigned::operator <<(unsigned int b) const {
+       BigUnsigned ans;
+       ans.bitShiftLeft(*this, b);
+       return ans;
+}
+inline BigUnsigned BigUnsigned::operator >>(unsigned int b) const {
+       BigUnsigned ans;
+       ans.bitShiftRight(*this, b);
+       return ans;
+}
+inline BigUnsigned BigUnsigned::operator <<(int b) const {
+       if (b < 0)
+               throw "BigUnsigned::operator <<(int): Negative shift amounts are not supported";
+       return *this << (unsigned int)(b);
+}
+inline BigUnsigned BigUnsigned::operator >>(int b) const {
+       if (b < 0)
+               throw "BigUnsigned::operator >>(int): Negative shift amounts are not supported";
+       return *this >> (unsigned int)(b);
+}
 
-// ASSIGNMENT OPERATORS
-// These create a copy of this, then invoke the appropriate
-// put-here operation on this, passing the copy and x.
-// Exception: those updated for divideWithRemainder.
+/*
+ * ASSIGNMENT OPERATORS
+ * 
+ * Now the responsibility for making a temporary copy if necessary
+ * belongs to the put-here operations.  I made this change on 2007.02.13 after
+ * Boris Dessy pointed out that the old implementation handled calls like
+ * "a *= a" badly: it translated them to essentially "a.multiply(aCopy, a)",
+ * which threw an exception.
+ */
 inline void BigUnsigned::operator +=(const BigUnsigned &x) {
-       BigUnsigned thisCopy(*this);
-       add(thisCopy, x);
+       add(*this, x);
 }
 inline void BigUnsigned::operator -=(const BigUnsigned &x) {
-       BigUnsigned thisCopy(*this);
-       subtract(thisCopy, x);
+       subtract(*this, x);
 }
 inline void BigUnsigned::operator *=(const BigUnsigned &x) {
-       BigUnsigned thisCopy(*this);
-       multiply(thisCopy, x);
+       multiply(*this, x);
 }
 inline void BigUnsigned::operator /=(const BigUnsigned &x) {
        // Updated for divideWithRemainder
@@ -309,16 +339,29 @@ inline void BigUnsigned::operator %=(const BigUnsigned &x) {
        // don't care about quotient left in q
 }
 inline void BigUnsigned::operator &=(const BigUnsigned &x) {
-       BigUnsigned thisCopy(*this);
-       bitAnd(thisCopy, x);
+       bitAnd(*this, x);
 }
 inline void BigUnsigned::operator |=(const BigUnsigned &x) {
-       BigUnsigned thisCopy(*this);
-       bitOr(thisCopy, x);
+       bitOr(*this, x);
 }
 inline void BigUnsigned::operator ^=(const BigUnsigned &x) {
-       BigUnsigned thisCopy(*this);
-       bitXor(thisCopy, x);
+       bitXor(*this, x);
+}
+inline void BigUnsigned::operator <<=(unsigned int b) {
+       bitShiftLeft(*this, b);
+}
+inline void BigUnsigned::operator >>=(unsigned int b) {
+       bitShiftRight(*this, b);
+}
+inline void BigUnsigned::operator <<=(int b) {
+       if (b < 0)
+               throw "BigUnsigned::operator <<=(int): Negative shift amounts are not supported";
+       *this <<= (unsigned int)(b);
+}
+inline void BigUnsigned::operator >>=(int b) {
+       if (b < 0)
+               throw "BigUnsigned::operator >>=(int): Negative shift amounts are not supported";
+       *this >>= (unsigned int)(b);
 }
 
 #endif