fold.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2012, 2013, 2014
   3  *     Dale Weiler
   4  *
   5  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy of
   6  * this software and associated documentation files (the "Software"), to deal in
   7  * the Software without restriction, including without limitation the rights to
   8  * use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell copies
   9  * of the Software, and to permit persons to whom the Software is furnished to do
  10  * so, subject to the following conditions:
  11  *
  12  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in all
  13  * copies or substantial portions of the Software.
  14  *
  15  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
  16  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
  17  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE
  18  * AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
  19  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
  20  * OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
  21  * SOFTWARE.
  22  */
  23 #include <string.h>
  24 #include <math.h>
  25
  26 #include "ast.h"
  27 #include "parser.h"
  28
  29 #define FOLD_STRING_UNTRANSLATE_HTSIZE 1024
  30 #define FOLD_STRING_DOTRANSLATE_HTSIZE 1024
  31
  32 /*
  33  * The constant folder is also responsible for validating if the constant
  34  * expressions produce valid results. We cannot trust the FPU control
  35  * unit for these exceptions because setting FPU control words might not
  36  * work. Systems can set and enforce FPU modes of operation. It's also valid
  37  * for libc's to simply ignore FPU exceptions. For instance ARM CPUs in
  38  * glibc. We implement some trivial and IEE 754 conformant functions which
  39  * emulate those operations. This is an entierly optional compiler feature
  40  * which shouldn't be enabled for anything other than performing strict
  41  * passes on constant expressions since it's quite slow.
  42  */
  43 typedef uint32_t sfloat_t;
  44
  45 typedef union {
  46     qcfloat_t f;
  47     sfloat_t  s;
  48 } sfloat_cast_t;
  49
  50 typedef enum {
  51     SFLOAT_INVALID   = 1,
  52     SFLOAT_DIVBYZERO = 4,
  53     SFLOAT_OVERFLOW  = 8,
  54     SFLOAT_UNDERFLOW = 16,
  55     SFLOAT_INEXACT   = 32
  56 } sfloat_exceptionflags_t;
  57
  58 typedef enum {
  59     SFLOAT_ROUND_NEAREST_EVEN,
  60     SFLOAT_ROUND_DOWN,
  61     SFLOAT_ROUND_UP,
  62     SFLOAT_ROUND_TO_ZERO
  63 } sfloat_roundingmode_t;
  64
  65 typedef enum {
  66     SFLOAT_TAFTER,
  67     SFLOAT_TBEFORE
  68 } sfloat_tdetect_t;
  69
  70 typedef struct {
  71     sfloat_roundingmode_t   roundingmode;
  72     sfloat_exceptionflags_t exceptionflags;
  73     sfloat_tdetect_t        tiny;
  74 } sfloat_state_t;
  75
  76 /* Count of leading zero bits before the most-significand 1 bit. */
  77 #ifdef _MSC_VER
  78 /* MSVC has an intrinsic for this */
  79     static GMQCC_INLINE uint32_t sfloat_clz(uint32_t x) {
  80         int r = 0;
  81         _BitScanForward(&r, x);
  82         return r;
  83     }
  84 #   define SFLOAT_CLZ(X, SUB) \
  85         (sfloat_clz((X)) - (SUB))
  86 #elif defined(__GNUC__) || defined(__CLANG__)
  87 /* Clang and GCC have a builtin for this */
  88 #   define SFLOAT_CLZ(X, SUB) \
  89         (__builtin_clz((X)) - (SUB))
  90 #else
  91 /* Native fallback */
  92     static GMQCC_INLINE uint32_t sfloat_popcnt(uint32_t x) {
  93         x -= ((x >> 1) & 0x55555555);
  94         x  = (((x >> 2) & 0x33333333) + (x & 0x33333333));
  95         x  = (((x >> 4) + x) & 0x0F0F0F0F);
  96         x += x >> 8;
  97         x += x >> 16;
  98         return x & 0x0000003F;
  99     }
 100     static GMQCC_INLINE uint32_t sfloat_clz(uint32_t x) {
 101         x |= (x >> 1);
 102         x |= (x >> 2);
 103         x |= (x >> 4);
 104         x |= (x >> 8);
 105         x |= (x >> 16);
 106         return 32 - sfloat_popcnt(x);
 107     }
 108 #   define SFLOAT_CLZ(X, SUB) \
 109         (sfloat_clz((X) - (SUB)))
 110 #endif
 111
 112 /* The value of a NaN */
 113 #define SFLOAT_NAN 0xFFC00000
 114 /* Test if NaN */
 115 #define SFLOAT_ISNAN(A) \
 116     (0xFF000000 < (uint32_t)((A) << 1))
 117 /* Test if signaling NaN */
 118 #define SFLOAT_ISSNAN(A) \
 119     (((((A) >> 22) & 0x1FF) == 0x1FE) && ((A) & 0x003FFFFF))
 120 /* Raise exception */
 121 #define SFLOAT_RAISE(STATE, FLAGS) \
 122     ((STATE)->exceptionflags |= (FLAGS))
 123 /*
 124  * Shifts `A' right `COUNT' bits. Non-zero bits are stored in LSB. Size
 125  * sets the arbitrarly-large limit.
 126  */
 127 #define SFLOAT_SHIFT(SIZE, A, COUNT, Z)                                      \
 128     *(Z) = ((COUNT) == 0)                                                    \
 129         ? 1                                                                  \
 130         : (((COUNT) < (SIZE))                                                \
 131             ? ((A) >> (COUNT)) | (((A) << ((-(COUNT)) & ((SIZE) - 1))) != 0) \
 132             : ((A) != 0))
 133 /* Extract fractional component */
 134 #define SFLOAT_EXTRACT_FRAC(X) \
 135     ((uint32_t)((X) & 0x007FFFFF))
 136 /* Extract exponent component */
 137 #define SFLOAT_EXTRACT_EXP(X) \
 138     ((int16_t)((X) >> 23) & 0xFF)
 139 /* Extract sign bit */
 140 #define SFLOAT_EXTRACT_SIGN(X) \
 141     ((X) >> 31)
 142 /* Normalize a subnormal */
 143 #define SFLOAT_SUBNORMALIZE(SA, Z, SZ) \
 144     (void)(*(SZ) = (SA) << SFLOAT_CLZ((SA), 8), *(SZ) = 1 - SFLOAT_CLZ((SA), 8))
 145 /*
 146  * Pack sign, exponent and significand and produce a float.
 147  *
 148  * Integer portions of the significand are added to the exponent. The
 149  * exponent input should be one less than the result exponent whenever
 150  * the significand is normalized since normalized significand will
 151  * always have an integer portion of value one.
 152  */
 153 #define SFLOAT_PACK(SIGN, EXP, SIG) \
 154     (sfloat_t)((((uint32_t)(SIGN)) << 31) + (((uint32_t)(EXP)) << 23) + (SIG))
 155
 156 /* Calculate NaN. If either operands are signaling then raise invalid */
 157 static sfloat_t sfloat_propagate_nan(sfloat_state_t *state, sfloat_t a, sfloat_t b) {
 158     bool isnan_a  = SFLOAT_ISNAN(a);
 159     bool issnan_a = SFLOAT_ISSNAN(a);
 160     bool isnan_b  = SFLOAT_ISNAN(b);
 161     bool issnan_b = SFLOAT_ISSNAN(b);
 162
 163     a |= 0x00400000;
 164     b |= 0x00400000;
 165
 166     if (issnan_a | issnan_b)
 167         SFLOAT_RAISE(state, SFLOAT_INEXACT);
 168     if (issnan_a) {
 169         if (issnan_b)
 170             goto larger;
 171         return isnan_b ? b : a;
 172     } else if (isnan_a) {
 173         if (issnan_b | !isnan_b)
 174             return a;
 175 larger:
 176         if ((uint32_t)(a << 1) < (uint32_t)(b << 1)) return b;
 177         if ((uint32_t)(b << 1) < (uint32_t)(a << 1)) return a;
 178         return (a < b) ? a : b;
 179     }
 180     return b;
 181 }
 182
 183 /* Round and pack */
 184 static sfloat_t SFLOAT_PACK_round(sfloat_state_t *state, bool sign_z, int16_t exp_z, uint32_t sig_z) {
 185     sfloat_roundingmode_t mode      = state->roundingmode;
 186     bool                  even      = !!(mode == SFLOAT_ROUND_NEAREST_EVEN);
 187     unsigned char         increment = 0x40;
 188     unsigned char         bits      = sig_z & 0x7F;
 189
 190     if (!even) {
 191         if (mode == SFLOAT_ROUND_TO_ZERO)
 192             increment = 0;
 193         else {
 194             increment = 0x7F;
 195             if (sign_z) {
 196                 if (mode == SFLOAT_ROUND_UP)
 197                     increment = 0;
 198             } else {
 199                 if (mode == SFLOAT_ROUND_DOWN)
 200                     increment = 0;
 201             }
 202         }
 203     }
 204
 205     if (0xFD <= (uint16_t)exp_z) {
 206         if ((0xFD < exp_z) || ((exp_z == 0xFD) && ((int32_t)(sig_z + increment) < 0))) {
 207             SFLOAT_RAISE(state, SFLOAT_OVERFLOW | SFLOAT_INEXACT);
 208             return SFLOAT_PACK(sign_z, 0xFF, 0) - (increment == 0);
 209         }
 210         if (exp_z < 0) {
 211             /* Check for underflow */
 212             bool tiny = (state->tiny == SFLOAT_TBEFORE) || (exp_z < -1) || (sig_z + increment < 0x80000000);
 213             SFLOAT_SHIFT(32, sig_z, -exp_z, &sig_z);
 214             exp_z = 0;
 215             bits = sig_z & 0x7F;
 216             if (tiny && bits)
 217                 SFLOAT_RAISE(state, SFLOAT_UNDERFLOW);
 218         }
 219     }
 220
 221     /*
 222      * Significand has point between bits 30 and 29, 7 bits to the left of
 223      * the usual place. This shifted significand has to be normalized
 224      * or smaller, if it isn't the exponent must be zero, in which case
 225      * no rounding occurs since the result will be a subnormal.
 226      */
 227     if (bits)
 228         SFLOAT_RAISE(state, SFLOAT_INEXACT);
 229     sig_z = (sig_z + increment) >> 7;
 230     sig_z &= ~(((bits ^ 0x40) == 0) & even);
 231     if (sig_z == 0)
 232         exp_z = 0;
 233     return SFLOAT_PACK(sign_z, exp_z, sig_z);
 234 }
 235
 236 /* Normalized round and pack */
 237 static sfloat_t SFLOAT_PACK_normal(sfloat_state_t *state, bool sign_z, int16_t exp_z, uint32_t sig_z) {
 238     unsigned char c = SFLOAT_CLZ(sig_z, 1);
 239     return SFLOAT_PACK_round(state, sign_z, exp_z - c, sig_z << c);
 240 }
 241
 242 static sfloat_t sfloat_add_impl(sfloat_state_t *state, sfloat_t a, sfloat_t b, bool sign_z) {
 243     int16_t  exp_a = SFLOAT_EXTRACT_EXP(a);
 244     int16_t  exp_b = SFLOAT_EXTRACT_EXP(b);
 245     int16_t  exp_z = 0;
 246     int16_t  exp_d = exp_a - exp_b;
 247     uint32_t sig_a = SFLOAT_EXTRACT_FRAC(a) << 6;
 248     uint32_t sig_b = SFLOAT_EXTRACT_FRAC(b) << 6;
 249     uint32_t sig_z = 0;
 250
 251     if (0 < exp_d) {
 252         if (exp_a == 0xFF)
 253             return sig_a ? sfloat_propagate_nan(state, a, b) : a;
 254         if (exp_b == 0)
 255             --exp_d;
 256         else
 257             sig_b |= 0x20000000;
 258         SFLOAT_SHIFT(32, sig_b, exp_d, &sig_b);
 259         exp_z = exp_a;
 260     } else if (exp_d < 0) {
 261         if (exp_b == 0xFF)
 262             return sig_b ? sfloat_propagate_nan(state, a, b) : SFLOAT_PACK(sign_z, 0xFF, 0);
 263         if (exp_a == 0)
 264             ++exp_d;
 265         else
 266             sig_a |= 0x20000000;
 267         SFLOAT_SHIFT(32, sig_a, -exp_d, &sig_a);
 268         exp_z = exp_b;
 269     } else {
 270         if (exp_a == 0xFF)
 271             return (sig_a | sig_b) ? sfloat_propagate_nan(state, a, b) : a;
 272         if (exp_a == 0)
 273             return SFLOAT_PACK(sign_z, 0, (sig_a + sig_b) >> 6);
 274         sig_z = 0x40000000 + sig_a + sig_b;
 275         exp_z = exp_a;
 276         goto end;
 277     }
 278     sig_a |= 0x20000000;
 279     sig_z = (sig_a + sig_b) << 1;
 280     --exp_z;
 281     if ((int32_t)sig_z < 0) {
 282         sig_z = sig_a + sig_b;
 283         ++exp_z;
 284     }
 285 end:
 286     return SFLOAT_PACK_round(state, sign_z, exp_z, sig_z);
 287 }
 288
 289 static sfloat_t sfloat_sub_impl(sfloat_state_t *state, sfloat_t a, sfloat_t b, bool sign_z) {
 290     int16_t  exp_a = SFLOAT_EXTRACT_EXP(a);
 291     int16_t  exp_b = SFLOAT_EXTRACT_EXP(b);
 292     int16_t  exp_z = 0;
 293     int16_t  exp_d = exp_a - exp_b;
 294     uint32_t sig_a = SFLOAT_EXTRACT_FRAC(a) << 7;
 295     uint32_t sig_b = SFLOAT_EXTRACT_FRAC(b) << 7;
 296     uint32_t sig_z = 0;
 297
 298     if (0 < exp_d) goto exp_greater_a;
 299     if (exp_d < 0) goto exp_greater_b;
 300
 301     if (exp_a == 0xFF) {
 302         if (sig_a | sig_b)
 303             return sfloat_propagate_nan(state, a, b);
 304         SFLOAT_RAISE(state, SFLOAT_INVALID);
 305         return SFLOAT_NAN;
 306     }
 307
 308     if (exp_a == 0)
 309         exp_a = exp_b = 1;
 310
 311     if (sig_b < sig_a) goto greater_a;
 312     if (sig_a < sig_b) goto greater_b;
 313
 314     return SFLOAT_PACK(state->roundingmode == SFLOAT_ROUND_DOWN, 0, 0);
 315
 316 exp_greater_b:
 317     if (exp_b == 0xFF)
 318         return (sig_b) ? sfloat_propagate_nan(state, a, b) : SFLOAT_PACK(sign_z ^ 1, 0xFF, 0);
 319     if (exp_a == 0)
 320         ++exp_d;
 321     else
 322         sig_a |= 0x40000000;
 323     SFLOAT_SHIFT(32, sig_a, -exp_d, &sig_a);
 324     sig_b |= 0x40000000;
 325 greater_b:
 326     sig_z = sig_b - sig_a;
 327     exp_z = exp_b;
 328     sign_z ^= 1;
 329     goto end;
 330
 331 exp_greater_a:
 332     if (exp_a == 0xFF)
 333         return (sig_a) ? sfloat_propagate_nan(state, a, b) : a;
 334     if (exp_b == 0)
 335         --exp_d;
 336     else
 337         sig_b |= 0x40000000;
 338     SFLOAT_SHIFT(32, sig_b, exp_d, &sig_b);
 339     sig_a |= 0x40000000;
 340 greater_a:
 341     sig_z = sig_a - sig_b;
 342     exp_z = exp_a;
 343
 344 end:
 345     --exp_z;
 346     return SFLOAT_PACK_normal(state, sign_z, exp_z, sig_z);
 347 }
 348
 349 static GMQCC_INLINE sfloat_t sfloat_add(sfloat_state_t *state, sfloat_t a, sfloat_t b) {
 350     bool sign_a = SFLOAT_EXTRACT_SIGN(a);
 351     bool sign_b = SFLOAT_EXTRACT_SIGN(b);
 352     return (sign_a == sign_b) ? sfloat_add_impl(state, a, b, sign_a)
 353                               : sfloat_sub_impl(state, a, b, sign_a);
 354 }
 355
 356 static GMQCC_INLINE sfloat_t sfloat_sub(sfloat_state_t *state, sfloat_t a, sfloat_t b) {
 357     bool sign_a = SFLOAT_EXTRACT_SIGN(a);
 358     bool sign_b = SFLOAT_EXTRACT_SIGN(b);
 359     return (sign_a == sign_b) ? sfloat_sub_impl(state, a, b, sign_a)
 360                               : sfloat_add_impl(state, a, b, sign_a);
 361 }
 362
 363 static sfloat_t sfloat_mul(sfloat_state_t *state, sfloat_t a, sfloat_t b) {
 364     int16_t  exp_a   = SFLOAT_EXTRACT_EXP(a);
 365     int16_t  exp_b   = SFLOAT_EXTRACT_EXP(b);
 366     int16_t  exp_z   = 0;
 367     uint32_t sig_a   = SFLOAT_EXTRACT_FRAC(a);
 368     uint32_t sig_b   = SFLOAT_EXTRACT_FRAC(b);
 369     uint32_t sig_z   = 0;
 370     uint64_t sig_z64 = 0;
 371     bool     sign_a  = SFLOAT_EXTRACT_SIGN(a);
 372     bool     sign_b  = SFLOAT_EXTRACT_SIGN(b);
 373     bool     sign_z  = sign_a ^ sign_b;
 374
 375     if (exp_a == 0xFF) {
 376         if (sig_a || ((exp_b == 0xFF) && sig_b))
 377             return sfloat_propagate_nan(state, a, b);
 378         if ((exp_b | sig_b) == 0) {
 379             SFLOAT_RAISE(state, SFLOAT_INVALID);
 380             return SFLOAT_NAN;
 381         }
 382         return SFLOAT_PACK(sign_z, 0xFF, 0);
 383     }
 384     if (exp_b == 0xFF) {
 385         if (sig_b)
 386             return sfloat_propagate_nan(state, a, b);
 387         if ((exp_a | sig_a) == 0) {
 388             SFLOAT_RAISE(state, SFLOAT_INVALID);
 389             return SFLOAT_NAN;
 390         }
 391         return SFLOAT_PACK(sign_z, 0xFF, 0);
 392     }
 393     if (exp_a == 0) {
 394         if (sig_a == 0)
 395             return SFLOAT_PACK(sign_z, 0, 0);
 396         SFLOAT_SUBNORMALIZE(sig_a, &exp_a, &sig_a);
 397     }
 398     if (exp_b == 0) {
 399         if (sig_b == 0)
 400             return SFLOAT_PACK(sign_z, 0, 0);
 401         SFLOAT_SUBNORMALIZE(sig_b, &exp_b, &sig_b);
 402     }
 403     exp_z = exp_a + exp_b - 0x7F;
 404     sig_a = (sig_a | 0x00800000) << 7;
 405     sig_b = (sig_b | 0x00800000) << 8;
 406     SFLOAT_SHIFT(64, ((uint64_t)sig_a) * sig_b, 32, &sig_z64);
 407     sig_z = sig_z64;
 408     if (0 <= (int32_t)(sig_z << 1)) {
 409         sig_z <<= 1;
 410         --exp_z;
 411     }
 412     return SFLOAT_PACK_round(state, sign_z, exp_z, sig_z);
 413 }
 414
 415 static sfloat_t sfloat_div(sfloat_state_t *state, sfloat_t a, sfloat_t b) {
 416     int16_t  exp_a   = SFLOAT_EXTRACT_EXP(a);
 417     int16_t  exp_b   = SFLOAT_EXTRACT_EXP(b);
 418     int16_t  exp_z   = 0;
 419     uint32_t sig_a   = SFLOAT_EXTRACT_FRAC(a);
 420     uint32_t sig_b   = SFLOAT_EXTRACT_FRAC(b);
 421     uint32_t sig_z   = 0;
 422     bool     sign_a  = SFLOAT_EXTRACT_SIGN(a);
 423     bool     sign_b  = SFLOAT_EXTRACT_SIGN(b);
 424     bool     sign_z  = sign_a ^ sign_b;
 425
 426     if (exp_a == 0xFF) {
 427         if (sig_a)
 428             return sfloat_propagate_nan(state, a, b);
 429         if (exp_b == 0xFF) {
 430             if (sig_b)
 431                 return sfloat_propagate_nan(state, a, b);
 432             SFLOAT_RAISE(state, SFLOAT_INVALID);
 433             return SFLOAT_NAN;
 434         }
 435         return SFLOAT_PACK(sign_z, 0xFF, 0);
 436     }
 437     if (exp_b == 0xFF)
 438         return (sig_b) ? sfloat_propagate_nan(state, a, b) : SFLOAT_PACK(sign_z, 0, 0);
 439     if (exp_b == 0) {
 440         if (sig_b == 0) {
 441             if ((exp_a | sig_a) == 0) {
 442                 SFLOAT_RAISE(state, SFLOAT_INVALID);
 443                 return SFLOAT_NAN;
 444             }
 445             SFLOAT_RAISE(state, SFLOAT_DIVBYZERO);
 446             return SFLOAT_PACK(sign_z, 0xFF, 0);
 447         }
 448         SFLOAT_SUBNORMALIZE(sig_b, &exp_b, &sig_b);
 449     }
 450     if (exp_a == 0) {
 451         if (sig_a == 0)
 452             return SFLOAT_PACK(sign_z, 0, 0);
 453         SFLOAT_SUBNORMALIZE(sig_a, &exp_a, &sig_a);
 454     }
 455     exp_z = exp_a - exp_b + 0x7D;
 456     sig_a = (sig_a | 0x00800000) << 7;
 457     sig_b = (sig_b | 0x00800000) << 8;
 458     if (sig_b <= (sig_a + sig_a)) {
 459         sig_a >>= 1;
 460         ++exp_z;
 461     }
 462     sig_z = (((uint64_t)sig_a) << 32) / sig_b;
 463     if ((sig_z & 0x3F) == 0)
 464         sig_z |= ((uint64_t)sig_b * sig_z != ((uint64_t)sig_a) << 32);
 465     return SFLOAT_PACK_round(state, sign_z, exp_z, sig_z);
 466 }
 467
 468 /*
 469  * There is two stages to constant folding in GMQCC: there is the parse
 470  * stage constant folding, where, witht he help of the AST, operator
 471  * usages can be constant folded. Then there is the constant folding
 472  * in the IR for things like eliding if statements, can occur.
 473  *
 474  * This file is thus, split into two parts.
 475  */
 476
 477 #define isfloat(X)      (((ast_expression*)(X))->vtype == TYPE_FLOAT)
 478 #define isvector(X)     (((ast_expression*)(X))->vtype == TYPE_VECTOR)
 479 #define isstring(X)     (((ast_expression*)(X))->vtype == TYPE_STRING)
 480 #define isfloats(X,Y)   (isfloat  (X) && isfloat (Y))
 481
 482 /*
 483  * Implementation of basic vector math for vec3_t, for trivial constant
 484  * folding.
 485  *
 486  * TODO: gcc/clang hinting for autovectorization
 487  */
 488 static GMQCC_INLINE vec3_t vec3_add(vec3_t a, vec3_t b) {
 489     vec3_t out;
 490     out.x = a.x + b.x;
 491     out.y = a.y + b.y;
 492     out.z = a.z + b.z;
 493     return out;
 494 }
 495
 496 static GMQCC_INLINE vec3_t vec3_sub(vec3_t a, vec3_t b) {
 497     vec3_t out;
 498     out.x = a.x - b.x;
 499     out.y = a.y - b.y;
 500     out.z = a.z - b.z;
 501     return out;
 502 }
 503
 504 static GMQCC_INLINE vec3_t vec3_neg(vec3_t a) {
 505     vec3_t out;
 506     out.x = -a.x;
 507     out.y = -a.y;
 508     out.z = -a.z;
 509     return out;
 510 }
 511
 512 static GMQCC_INLINE vec3_t vec3_or(vec3_t a, vec3_t b) {
 513     vec3_t out;
 514     out.x = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.x) | ((qcint_t)b.x));
 515     out.y = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.y) | ((qcint_t)b.y));
 516     out.z = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.z) | ((qcint_t)b.z));
 517     return out;
 518 }
 519
 520 static GMQCC_INLINE vec3_t vec3_orvf(vec3_t a, qcfloat_t b) {
 521     vec3_t out;
 522     out.x = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.x) | ((qcint_t)b));
 523     out.y = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.y) | ((qcint_t)b));
 524     out.z = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.z) | ((qcint_t)b));
 525     return out;
 526 }
 527
 528 static GMQCC_INLINE vec3_t vec3_and(vec3_t a, vec3_t b) {
 529     vec3_t out;
 530     out.x = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.x) & ((qcint_t)b.x));
 531     out.y = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.y) & ((qcint_t)b.y));
 532     out.z = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.z) & ((qcint_t)b.z));
 533     return out;
 534 }
 535
 536 static GMQCC_INLINE vec3_t vec3_andvf(vec3_t a, qcfloat_t b) {
 537     vec3_t out;
 538     out.x = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.x) & ((qcint_t)b));
 539     out.y = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.y) & ((qcint_t)b));
 540     out.z = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.z) & ((qcint_t)b));
 541     return out;
 542 }
 543
 544 static GMQCC_INLINE vec3_t vec3_xor(vec3_t a, vec3_t b) {
 545     vec3_t out;
 546     out.x = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.x) ^ ((qcint_t)b.x));
 547     out.y = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.y) ^ ((qcint_t)b.y));
 548     out.z = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.z) ^ ((qcint_t)b.z));
 549     return out;
 550 }
 551
 552 static GMQCC_INLINE vec3_t vec3_xorvf(vec3_t a, qcfloat_t b) {
 553     vec3_t out;
 554     out.x = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.x) ^ ((qcint_t)b));
 555     out.y = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.y) ^ ((qcint_t)b));
 556     out.z = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.z) ^ ((qcint_t)b));
 557     return out;
 558 }
 559
 560 static GMQCC_INLINE vec3_t vec3_not(vec3_t a) {
 561     vec3_t out;
 562     out.x = -1-a.x;
 563     out.y = -1-a.y;
 564     out.z = -1-a.z;
 565     return out;
 566 }
 567
 568 static GMQCC_INLINE qcfloat_t vec3_mulvv(vec3_t a, vec3_t b) {
 569     return (a.x * b.x + a.y * b.y + a.z * b.z);
 570 }
 571
 572 static GMQCC_INLINE vec3_t vec3_mulvf(vec3_t a, qcfloat_t b) {
 573     vec3_t out;
 574     out.x = a.x * b;
 575     out.y = a.y * b;
 576     out.z = a.z * b;
 577     return out;
 578 }
 579
 580 static GMQCC_INLINE bool vec3_cmp(vec3_t a, vec3_t b) {
 581     return a.x == b.x &&
 582            a.y == b.y &&
 583            a.z == b.z;
 584 }
 585
 586 static GMQCC_INLINE vec3_t vec3_create(float x, float y, float z) {
 587     vec3_t out;
 588     out.x = x;
 589     out.y = y;
 590     out.z = z;
 591     return out;
 592 }
 593
 594 static GMQCC_INLINE qcfloat_t vec3_notf(vec3_t a) {
 595     return (!a.x && !a.y && !a.z);
 596 }
 597
 598 static GMQCC_INLINE bool vec3_pbool(vec3_t a) {
 599     return (a.x || a.y || a.z);
 600 }
 601
 602 static GMQCC_INLINE vec3_t vec3_cross(vec3_t a, vec3_t b) {
 603     vec3_t out;
 604     out.x = a.y * b.z - a.z * b.y;
 605     out.y = a.z * b.x - a.x * b.z;
 606     out.z = a.x * b.y - a.y * b.x;
 607     return out;
 608 }
 609
 610 static lex_ctx_t fold_ctx(fold_t *fold) {
 611     lex_ctx_t ctx;
 612     if (fold->parser->lex)
 613         return parser_ctx(fold->parser);
 614
 615     memset(&ctx, 0, sizeof(ctx));
 616     return ctx;
 617 }
 618
 619 static GMQCC_INLINE bool fold_immediate_true(fold_t *fold, ast_value *v) {
 620     switch (v->expression.vtype) {
 621         case TYPE_FLOAT:
 622             return !!v->constval.vfloat;
 623         case TYPE_INTEGER:
 624             return !!v->constval.vint;
 625         case TYPE_VECTOR:
 626             if (OPTS_FLAG(CORRECT_LOGIC))
 627                 return vec3_pbool(v->constval.vvec);
 628             return !!(v->constval.vvec.x);
 629         case TYPE_STRING:
 630             if (!v->constval.vstring)
 631                 return false;
 632             if (OPTS_FLAG(TRUE_EMPTY_STRINGS))
 633                 return true;
 634             return !!v->constval.vstring[0];
 635         default:
 636             compile_error(fold_ctx(fold), "internal error: fold_immediate_true on invalid type");
 637             break;
 638     }
 639     return !!v->constval.vfunc;
 640 }
 641
 642 /* Handy macros to determine if an ast_value can be constant folded. */
 643 #define fold_can_1(X)  \
 644     (ast_istype(((ast_expression*)(X)), ast_value) && (X)->hasvalue && ((X)->cvq == CV_CONST) && \
 645                 ((ast_expression*)(X))->vtype != TYPE_FUNCTION)
 646
 647 #define fold_can_2(X, Y) (fold_can_1(X) && fold_can_1(Y))
 648
 649 #define fold_immvalue_float(E)  ((E)->constval.vfloat)
 650 #define fold_immvalue_vector(E) ((E)->constval.vvec)
 651 #define fold_immvalue_string(E) ((E)->constval.vstring)
 652
 653 fold_t *fold_init(parser_t *parser) {
 654     fold_t *fold                 = (fold_t*)mem_a(sizeof(fold_t));
 655     fold->parser                 = parser;
 656     fold->imm_float              = NULL;
 657     fold->imm_vector             = NULL;
 658     fold->imm_string             = NULL;
 659     fold->imm_string_untranslate = util_htnew(FOLD_STRING_UNTRANSLATE_HTSIZE);
 660     fold->imm_string_dotranslate = util_htnew(FOLD_STRING_DOTRANSLATE_HTSIZE);
 661
 662     /*
 663      * prime the tables with common constant values at constant
 664      * locations.
 665      */
 666     (void)fold_constgen_float (fold,  0.0f, false);
 667     (void)fold_constgen_float (fold,  1.0f, false);
 668     (void)fold_constgen_float (fold, -1.0f, false);
 669     (void)fold_constgen_float (fold,  2.0f, false);
 670
 671     (void)fold_constgen_vector(fold, vec3_create(0.0f, 0.0f, 0.0f));
 672     (void)fold_constgen_vector(fold, vec3_create(-1.0f, -1.0f, -1.0f));
 673
 674     return fold;
 675 }
 676
 677 bool fold_generate(fold_t *fold, ir_builder *ir) {
 678     /* generate globals for immediate folded values */
 679     size_t     i;
 680     ast_value *cur;
 681
 682     for (i = 0; i < vec_size(fold->imm_float);   ++i)
 683         if (!ast_global_codegen ((cur = fold->imm_float[i]), ir, false)) goto err;
 684     for (i = 0; i < vec_size(fold->imm_vector);  ++i)
 685         if (!ast_global_codegen((cur = fold->imm_vector[i]), ir, false)) goto err;
 686     for (i = 0; i < vec_size(fold->imm_string);  ++i)
 687         if (!ast_global_codegen((cur = fold->imm_string[i]), ir, false)) goto err;
 688
 689     return true;
 690
 691 err:
 692     con_out("failed to generate global %s\n", cur->name);
 693     ir_builder_delete(ir);
 694     return false;
 695 }
 696
 697 void fold_cleanup(fold_t *fold) {
 698     size_t i;
 699
 700     for (i = 0; i < vec_size(fold->imm_float);  ++i) ast_delete(fold->imm_float[i]);
 701     for (i = 0; i < vec_size(fold->imm_vector); ++i) ast_delete(fold->imm_vector[i]);
 702     for (i = 0; i < vec_size(fold->imm_string); ++i) ast_delete(fold->imm_string[i]);
 703
 704     vec_free(fold->imm_float);
 705     vec_free(fold->imm_vector);
 706     vec_free(fold->imm_string);
 707
 708     util_htdel(fold->imm_string_untranslate);
 709     util_htdel(fold->imm_string_dotranslate);
 710
 711     mem_d(fold);
 712 }
 713
 714 ast_expression *fold_constgen_float(fold_t *fold, qcfloat_t value, bool inexact) {
 715     ast_value  *out = NULL;
 716     size_t      i;
 717
 718     for (i = 0; i < vec_size(fold->imm_float); i++) {
 719         if (!memcmp(&fold->imm_float[i]->constval.vfloat, &value, sizeof(qcfloat_t)))
 720             return (ast_expression*)fold->imm_float[i];
 721     }
 722
 723     out                  = ast_value_new(fold_ctx(fold), "#IMMEDIATE", TYPE_FLOAT);
 724     out->cvq             = CV_CONST;
 725     out->hasvalue        = true;
 726     out->inexact         = inexact;
 727     out->constval.vfloat = value;
 728
 729     vec_push(fold->imm_float, out);
 730
 731     return (ast_expression*)out;
 732 }
 733
 734 ast_expression *fold_constgen_vector(fold_t *fold, vec3_t value) {
 735     ast_value *out;
 736     size_t     i;
 737
 738     for (i = 0; i < vec_size(fold->imm_vector); i++) {
 739         if (vec3_cmp(fold->imm_vector[i]->constval.vvec, value))
 740             return (ast_expression*)fold->imm_vector[i];
 741     }
 742
 743     out                = ast_value_new(fold_ctx(fold), "#IMMEDIATE", TYPE_VECTOR);
 744     out->cvq           = CV_CONST;
 745     out->hasvalue      = true;
 746     out->constval.vvec = value;
 747
 748     vec_push(fold->imm_vector, out);
 749
 750     return (ast_expression*)out;
 751 }
 752
 753 ast_expression *fold_constgen_string(fold_t *fold, const char *str, bool translate) {
 754     hash_table_t *table = (translate) ? fold->imm_string_untranslate : fold->imm_string_dotranslate;
 755     ast_value    *out   = NULL;
 756     size_t        hash  = util_hthash(table, str);
 757
 758     if ((out = (ast_value*)util_htgeth(table, str, hash)))
 759         return (ast_expression*)out;
 760
 761     if (translate) {
 762         char name[32];
 763         util_snprintf(name, sizeof(name), "dotranslate_%lu", (unsigned long)(fold->parser->translated++));
 764         out                    = ast_value_new(parser_ctx(fold->parser), name, TYPE_STRING);
 765         out->expression.flags |= AST_FLAG_INCLUDE_DEF; /* def needs to be included for translatables */
 766     } else
 767         out                    = ast_value_new(fold_ctx(fold), "#IMMEDIATE", TYPE_STRING);
 768
 769     out->cvq              = CV_CONST;
 770     out->hasvalue         = true;
 771     out->isimm            = true;
 772     out->constval.vstring = parser_strdup(str);
 773
 774     vec_push(fold->imm_string, out);
 775     util_htseth(table, str, hash, out);
 776
 777     return (ast_expression*)out;
 778 }
 779
 780
 781 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_mul_vec(fold_t *fold, vec3_t vec, ast_value *sel, const char *set) {
 782     /*
 783      * vector-component constant folding works by matching the component sets
 784      * to eliminate expensive operations on whole-vectors (3 components at runtime).
 785      * to achive this effect in a clean manner this function generalizes the
 786      * values through the use of a set paramater, which is used as an indexing method
 787      * for creating the elided ast binary expression.
 788      *
 789      * Consider 'n 0 0' where y, and z need to be tested for 0, and x is
 790      * used as the value in a binary operation generating an INSTR_MUL instruction,
 791      * to acomplish the indexing of the correct component value we use set[0], set[1], set[2]
 792      * as x, y, z, where the values of those operations return 'x', 'y', 'z'. Because
 793      * of how ASCII works we can easily deliniate:
 794      * vec.z is the same as set[2]-'x' for when set[2] is 'z', 'z'-'x' results in a
 795      * literal value of 2, using this 2, we know that taking the address of vec->x (float)
 796      * and indxing it with this literal will yeild the immediate address of that component
 797      *
 798      * Of course more work needs to be done to generate the correct index for the ast_member_new
 799      * call, which is no problem: set[0]-'x' suffices that job.
 800      */
 801     qcfloat_t x = (&vec.x)[set[0]-'x'];
 802     qcfloat_t y = (&vec.x)[set[1]-'x'];
 803     qcfloat_t z = (&vec.x)[set[2]-'x'];
 804
 805     if (!y && !z) {
 806         ast_expression *out;
 807         ++opts_optimizationcount[OPTIM_VECTOR_COMPONENTS];
 808         out                        = (ast_expression*)ast_member_new(fold_ctx(fold), (ast_expression*)sel, set[0]-'x', NULL);
 809         out->node.keep             = false;
 810         ((ast_member*)out)->rvalue = true;
 811         if (x != -1.0f)
 812             return (ast_expression*)ast_binary_new(fold_ctx(fold), INSTR_MUL_F, fold_constgen_float(fold, x, false), out);
 813     }
 814     return NULL;
 815 }
 816
 817
 818 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_neg(fold_t *fold, ast_value *a) {
 819     if (isfloat(a)) {
 820         if (fold_can_1(a))
 821             return fold_constgen_float(fold, -fold_immvalue_float(a), false);
 822     } else if (isvector(a)) {
 823         if (fold_can_1(a))
 824             return fold_constgen_vector(fold, vec3_neg(fold_immvalue_vector(a)));
 825     }
 826     return NULL;
 827 }
 828
 829 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_not(fold_t *fold, ast_value *a) {
 830     if (isfloat(a)) {
 831         if (fold_can_1(a))
 832             return fold_constgen_float(fold, !fold_immvalue_float(a), false);
 833     } else if (isvector(a)) {
 834         if (fold_can_1(a))
 835             return fold_constgen_float(fold, vec3_notf(fold_immvalue_vector(a)), false);
 836     } else if (isstring(a)) {
 837         if (fold_can_1(a)) {
 838             if (OPTS_FLAG(TRUE_EMPTY_STRINGS))
 839                 return fold_constgen_float(fold, !fold_immvalue_string(a), false);
 840             else
 841                 return fold_constgen_float(fold, !fold_immvalue_string(a) || !*fold_immvalue_string(a), false);
 842         }
 843     }
 844     return NULL;
 845 }
 846
 847 static bool fold_check_except_float(sfloat_t (*callback)(sfloat_state_t *, sfloat_t, sfloat_t),
 848                                     fold_t    *fold,
 849                                     ast_value *a,
 850                                     ast_value *b)
 851 {
 852     sfloat_state_t s;
 853     sfloat_cast_t ca;
 854     sfloat_cast_t cb;
 855
 856     if (!OPTS_FLAG(ARITHMETIC_EXCEPTIONS) && !OPTS_WARN(WARN_INEXACT_COMPARES))
 857         return false;
 858
 859     s.roundingmode   = SFLOAT_ROUND_NEAREST_EVEN;
 860     s.tiny           = SFLOAT_TBEFORE;
 861     s.exceptionflags = 0;
 862     ca.f             = fold_immvalue_float(a);
 863     cb.f             = fold_immvalue_float(b);
 864
 865     callback(&s, ca.s, cb.s);
 866     if (s.exceptionflags == 0)
 867         return false;
 868
 869     if (!OPTS_FLAG(ARITHMETIC_EXCEPTIONS))
 870         goto inexact_possible;
 871
 872     if (s.exceptionflags & SFLOAT_DIVBYZERO)
 873         compile_error(fold_ctx(fold), "division by zero");
 874     if (s.exceptionflags & SFLOAT_INVALID)
 875         compile_error(fold_ctx(fold), "undefined (inf)");
 876     if (s.exceptionflags & SFLOAT_OVERFLOW)
 877         compile_error(fold_ctx(fold), "arithmetic overflow");
 878     if (s.exceptionflags & SFLOAT_UNDERFLOW)
 879         compile_error(fold_ctx(fold), "arithmetic underflow");
 880
 881 inexact_possible:
 882     return s.exceptionflags & SFLOAT_INEXACT;
 883 }
 884
 885 static bool fold_check_inexact_float(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b) {
 886     lex_ctx_t ctx = fold_ctx(fold);
 887     if (!OPTS_WARN(WARN_INEXACT_COMPARES))
 888         return false;
 889     if (!a->inexact && !b->inexact)
 890         return false;
 891     return compile_warning(ctx, WARN_INEXACT_COMPARES, "inexact value in comparison");
 892 }
 893
 894 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_add(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b) {
 895     if (isfloat(a)) {
 896         if (fold_can_2(a, b)) {
 897             bool inexact = fold_check_except_float(&sfloat_add, fold, a, b);
 898             return fold_constgen_float(fold, fold_immvalue_float(a) + fold_immvalue_float(b), inexact);
 899         }
 900     } else if (isvector(a)) {
 901         if (fold_can_2(a, b))
 902             return fold_constgen_vector(fold, vec3_add(fold_immvalue_vector(a), fold_immvalue_vector(b)));
 903     }
 904     return NULL;
 905 }
 906
 907 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_sub(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b) {
 908     if (isfloat(a)) {
 909         if (fold_can_2(a, b)) {
 910             bool inexact = fold_check_except_float(&sfloat_sub, fold, a, b);
 911             return fold_constgen_float(fold, fold_immvalue_float(a) - fold_immvalue_float(b), inexact);
 912         }
 913     } else if (isvector(a)) {
 914         if (fold_can_2(a, b))
 915             return fold_constgen_vector(fold, vec3_sub(fold_immvalue_vector(a), fold_immvalue_vector(b)));
 916     }
 917     return NULL;
 918 }
 919
 920 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_mul(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b) {
 921     if (isfloat(a)) {
 922         if (isvector(b)) {
 923             if (fold_can_2(a, b))
 924                 return fold_constgen_vector(fold, vec3_mulvf(fold_immvalue_vector(b), fold_immvalue_float(a)));
 925         } else {
 926             if (fold_can_2(a, b)) {
 927                 bool inexact = fold_check_except_float(&sfloat_mul, fold, a, b);
 928                 return fold_constgen_float(fold, fold_immvalue_float(a) * fold_immvalue_float(b), inexact);
 929             }
 930         }
 931     } else if (isvector(a)) {
 932         if (isfloat(b)) {
 933             if (fold_can_2(a, b))
 934                 return fold_constgen_vector(fold, vec3_mulvf(fold_immvalue_vector(a), fold_immvalue_float(b)));
 935         } else {
 936             if (fold_can_2(a, b)) {
 937                 return fold_constgen_float(fold, vec3_mulvv(fold_immvalue_vector(a), fold_immvalue_vector(b)), false);
 938             } else if (OPTS_OPTIMIZATION(OPTIM_VECTOR_COMPONENTS) && fold_can_1(a)) {
 939                 ast_expression *out;
 940                 if ((out = fold_op_mul_vec(fold, fold_immvalue_vector(a), b, "xyz"))) return out;
 941                 if ((out = fold_op_mul_vec(fold, fold_immvalue_vector(a), b, "yxz"))) return out;
 942                 if ((out = fold_op_mul_vec(fold, fold_immvalue_vector(a), b, "zxy"))) return out;
 943             } else if (OPTS_OPTIMIZATION(OPTIM_VECTOR_COMPONENTS) && fold_can_1(b)) {
 944                 ast_expression *out;
 945                 if ((out = fold_op_mul_vec(fold, fold_immvalue_vector(b), a, "xyz"))) return out;
 946                 if ((out = fold_op_mul_vec(fold, fold_immvalue_vector(b), a, "yxz"))) return out;
 947                 if ((out = fold_op_mul_vec(fold, fold_immvalue_vector(b), a, "zxy"))) return out;
 948             }
 949         }
 950     }
 951     return NULL;
 952 }
 953
 954 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_div(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b) {
 955     if (isfloat(a)) {
 956         if (fold_can_2(a, b)) {
 957             bool inexact = fold_check_except_float(&sfloat_div, fold, a, b);
 958             return fold_constgen_float(fold, fold_immvalue_float(a) / fold_immvalue_float(b), inexact);
 959         } else if (fold_can_1(b)) {
 960             return (ast_expression*)ast_binary_new(
 961                 fold_ctx(fold),
 962                 INSTR_MUL_F,
 963                 (ast_expression*)a,
 964                 fold_constgen_float(fold, 1.0f / fold_immvalue_float(b), false)
 965             );
 966         }
 967     } else if (isvector(a)) {
 968         if (fold_can_2(a, b)) {
 969             return fold_constgen_vector(fold, vec3_mulvf(fold_immvalue_vector(a), 1.0f / fold_immvalue_float(b)));
 970         } else {
 971             return (ast_expression*)ast_binary_new(
 972                 fold_ctx(fold),
 973                 INSTR_MUL_VF,
 974                 (ast_expression*)a,
 975                 (fold_can_1(b))
 976                     ? (ast_expression*)fold_constgen_float(fold, 1.0f / fold_immvalue_float(b), false)
 977                     : (ast_expression*)ast_binary_new(
 978                                             fold_ctx(fold),
 979                                             INSTR_DIV_F,
 980                                             (ast_expression*)fold->imm_float[1],
 981                                             (ast_expression*)b
 982                     )
 983             );
 984         }
 985     }
 986     return NULL;
 987 }
 988
 989 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_mod(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b) {
 990     return (fold_can_2(a, b))
 991                 ? fold_constgen_float(fold, fmod(fold_immvalue_float(a), fold_immvalue_float(b)), false)
 992                 : NULL;
 993 }
 994
 995 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_bor(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b) {
 996     if (isfloat(a)) {
 997         if (fold_can_2(a, b))
 998             return fold_constgen_float(fold, (qcfloat_t)(((qcint_t)fold_immvalue_float(a)) | ((qcint_t)fold_immvalue_float(b))), false);
 999     } else {
1000         if (isvector(b)) {
1001             if (fold_can_2(a, b))
1002                 return fold_constgen_vector(fold, vec3_or(fold_immvalue_vector(a), fold_immvalue_vector(b)));
1003         } else {
1004             if (fold_can_2(a, b))
1005                 return fold_constgen_vector(fold, vec3_orvf(fold_immvalue_vector(a), fold_immvalue_float(b)));
1006         }
1007     }
1008     return NULL;
1009 }
1010
1011 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_band(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b) {
1012     if (isfloat(a)) {
1013         if (fold_can_2(a, b))
1014             return fold_constgen_float(fold, (qcfloat_t)(((qcint_t)fold_immvalue_float(a)) & ((qcint_t)fold_immvalue_float(b))), false);
1015     } else {
1016         if (isvector(b)) {
1017             if (fold_can_2(a, b))
1018                 return fold_constgen_vector(fold, vec3_and(fold_immvalue_vector(a), fold_immvalue_vector(b)));
1019         } else {
1020             if (fold_can_2(a, b))
1021                 return fold_constgen_vector(fold, vec3_andvf(fold_immvalue_vector(a), fold_immvalue_float(b)));
1022         }
1023     }
1024     return NULL;
1025 }
1026
1027 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_xor(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b) {
1028     if (isfloat(a)) {
1029         if (fold_can_2(a, b))
1030             return fold_constgen_float(fold, (qcfloat_t)(((qcint_t)fold_immvalue_float(a)) ^ ((qcint_t)fold_immvalue_float(b))), false);
1031     } else {
1032         if (fold_can_2(a, b)) {
1033             if (isvector(b))
1034                 return fold_constgen_vector(fold, vec3_xor(fold_immvalue_vector(a), fold_immvalue_vector(b)));
1035             else
1036                 return fold_constgen_vector(fold, vec3_xorvf(fold_immvalue_vector(a), fold_immvalue_float(b)));
1037         }
1038     }
1039     return NULL;
1040 }
1041
1042 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_lshift(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b) {
1043     if (fold_can_2(a, b) && isfloats(a, b))
1044         return fold_constgen_float(fold, (qcfloat_t)floorf(fold_immvalue_float(a) * powf(2.0f, fold_immvalue_float(b))), false);
1045     return NULL;
1046 }
1047
1048 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_rshift(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b) {
1049     if (fold_can_2(a, b) && isfloats(a, b))
1050         return fold_constgen_float(fold, (qcfloat_t)floorf(fold_immvalue_float(a) / powf(2.0f, fold_immvalue_float(b))), false);
1051     return NULL;
1052 }
1053
1054 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_andor(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b, float expr) {
1055     if (fold_can_2(a, b)) {
1056         if (OPTS_FLAG(PERL_LOGIC)) {
1057             if (expr)
1058                 return (fold_immediate_true(fold, a)) ? (ast_expression*)a : (ast_expression*)b;
1059             else
1060                 return (fold_immediate_true(fold, a)) ? (ast_expression*)b : (ast_expression*)a;
1061         } else {
1062             return fold_constgen_float (
1063                 fold,
1064                 ((expr) ? (fold_immediate_true(fold, a) || fold_immediate_true(fold, b))
1065                         : (fold_immediate_true(fold, a) && fold_immediate_true(fold, b)))
1066                             ? 1
1067                             : 0,
1068                 false
1069             );
1070         }
1071     }
1072     return NULL;
1073 }
1074
1075 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_tern(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b, ast_value *c) {
1076     if (fold_can_1(a)) {
1077         return fold_immediate_true(fold, a)
1078                     ? (ast_expression*)b
1079                     : (ast_expression*)c;
1080     }
1081     return NULL;
1082 }
1083
1084 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_exp(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b) {
1085     if (fold_can_2(a, b))
1086         return fold_constgen_float(fold, (qcfloat_t)powf(fold_immvalue_float(a), fold_immvalue_float(b)), false);
1087     return NULL;
1088 }
1089
1090 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_lteqgt(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b) {
1091     if (fold_can_2(a,b)) {
1092         fold_check_inexact_float(fold, a, b);
1093         if (fold_immvalue_float(a) <  fold_immvalue_float(b)) return (ast_expression*)fold->imm_float[2];
1094         if (fold_immvalue_float(a) == fold_immvalue_float(b)) return (ast_expression*)fold->imm_float[0];
1095         if (fold_immvalue_float(a) >  fold_immvalue_float(b)) return (ast_expression*)fold->imm_float[1];
1096     }
1097     return NULL;
1098 }
1099
1100 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_ltgt(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b, bool lt) {
1101     if (fold_can_2(a, b)) {
1102         fold_check_inexact_float(fold, a, b);
1103         return (lt) ? (ast_expression*)fold->imm_float[!!(fold_immvalue_float(a) < fold_immvalue_float(b))]
1104                     : (ast_expression*)fold->imm_float[!!(fold_immvalue_float(a) > fold_immvalue_float(b))];
1105     }
1106     return NULL;
1107 }
1108
1109 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_cmp(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b, bool ne) {
1110     if (fold_can_2(a, b)) {
1111         if (isfloat(a) && isfloat(b)) {
1112             float la = fold_immvalue_float(a);
1113             float lb = fold_immvalue_float(b);
1114             fold_check_inexact_float(fold, a, b);
1115             return (ast_expression*)fold->imm_float[!(ne ? la == lb : la != lb)];
1116         } if (isvector(a) && isvector(b)) {
1117             vec3_t la = fold_immvalue_vector(a);
1118             vec3_t lb = fold_immvalue_vector(b);
1119             return (ast_expression*)fold->imm_float[!(ne ? vec3_cmp(la, lb) : !vec3_cmp(la, lb))];
1120         }
1121     }
1122     return NULL;
1123 }
1124
1125 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_bnot(fold_t *fold, ast_value *a) {
1126     if (isfloat(a)) {
1127         if (fold_can_1(a))
1128             return fold_constgen_float(fold, -1-fold_immvalue_float(a), false);
1129     } else {
1130         if (isvector(a)) {
1131             if (fold_can_1(a))
1132                 return fold_constgen_vector(fold, vec3_not(fold_immvalue_vector(a)));
1133         }
1134     }
1135     return NULL;
1136 }
1137
1138 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_cross(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b) {
1139     if (fold_can_2(a, b))
1140         return fold_constgen_vector(fold, vec3_cross(fold_immvalue_vector(a), fold_immvalue_vector(b)));
1141     return NULL;
1142 }
1143
1144 ast_expression *fold_op(fold_t *fold, const oper_info *info, ast_expression **opexprs) {
1145     ast_value      *a = (ast_value*)opexprs[0];
1146     ast_value      *b = (ast_value*)opexprs[1];
1147     ast_value      *c = (ast_value*)opexprs[2];
1148     ast_expression *e = NULL;
1149
1150     /* can a fold operation be applied to this operator usage? */
1151     if (!info->folds)
1152         return NULL;
1153
1154     switch(info->operands) {
1155         case 3: if(!c) return NULL;
1156         case 2: if(!b) return NULL;
1157         case 1:
1158         if(!a) {
1159             compile_error(fold_ctx(fold), "internal error: fold_op no operands to fold\n");
1160             return NULL;
1161         }
1162     }
1163
1164     /*
1165      * we could use a boolean and default case but ironically gcc produces
1166      * invalid broken assembly from that operation. clang/tcc get it right,
1167      * but interestingly ignore compiling this to a jump-table when I do that,
1168      * this happens to be the most efficent method, since you have per-level
1169      * granularity on the pointer check happening only for the case you check
1170      * it in. Opposed to the default method which would involve a boolean and
1171      * pointer check after wards.
1172      */
1173     #define fold_op_case(ARGS, ARGS_OPID, OP, ARGS_FOLD)    \
1174         case opid##ARGS ARGS_OPID:                          \
1175             if ((e = fold_op_##OP ARGS_FOLD)) {             \
1176                 ++opts_optimizationcount[OPTIM_CONST_FOLD]; \
1177             }                                               \
1178             return e
1179
1180     switch(info->id) {
1181         fold_op_case(2, ('-', 'P'),    neg,    (fold, a));
1182         fold_op_case(2, ('!', 'P'),    not,    (fold, a));
1183         fold_op_case(1, ('+'),         add,    (fold, a, b));
1184         fold_op_case(1, ('-'),         sub,    (fold, a, b));
1185         fold_op_case(1, ('*'),         mul,    (fold, a, b));
1186         fold_op_case(1, ('/'),         div,    (fold, a, b));
1187         fold_op_case(1, ('%'),         mod,    (fold, a, b));
1188         fold_op_case(1, ('|'),         bor,    (fold, a, b));
1189         fold_op_case(1, ('&'),         band,   (fold, a, b));
1190         fold_op_case(1, ('^'),         xor,    (fold, a, b));
1191         fold_op_case(1, ('<'),         ltgt,   (fold, a, b, true));
1192         fold_op_case(1, ('>'),         ltgt,   (fold, a, b, false));
1193         fold_op_case(2, ('<', '<'),    lshift, (fold, a, b));
1194         fold_op_case(2, ('>', '>'),    rshift, (fold, a, b));
1195         fold_op_case(2, ('|', '|'),    andor,  (fold, a, b, true));
1196         fold_op_case(2, ('&', '&'),    andor,  (fold, a, b, false));
1197         fold_op_case(2, ('?', ':'),    tern,   (fold, a, b, c));
1198         fold_op_case(2, ('*', '*'),    exp,    (fold, a, b));
1199         fold_op_case(3, ('<','=','>'), lteqgt, (fold, a, b));
1200         fold_op_case(2, ('!', '='),    cmp,    (fold, a, b, true));
1201         fold_op_case(2, ('=', '='),    cmp,    (fold, a, b, false));
1202         fold_op_case(2, ('~', 'P'),    bnot,   (fold, a));
1203         fold_op_case(2, ('>', '<'),    cross,  (fold, a, b));
1204     }
1205     #undef fold_op_case
1206     compile_error(fold_ctx(fold), "internal error: attempted to constant-fold for unsupported operator");
1207     return NULL;
1208 }
1209
1210 /*
1211  * Constant folding for compiler intrinsics, simaler approach to operator
1212  * folding, primarly: individual functions for each intrinsics to fold,
1213  * and a generic selection function.
1214  */
1215 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_intrin_isfinite(fold_t *fold, ast_value *a) {
1216     return fold_constgen_float(fold, isfinite(fold_immvalue_float(a)), false);
1217 }
1218 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_intrin_isinf(fold_t *fold, ast_value *a) {
1219     return fold_constgen_float(fold, isinf(fold_immvalue_float(a)), false);
1220 }
1221 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_intrin_isnan(fold_t *fold, ast_value *a) {
1222     return fold_constgen_float(fold, isnan(fold_immvalue_float(a)), false);
1223 }
1224 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_intrin_isnormal(fold_t *fold, ast_value *a) {
1225     return fold_constgen_float(fold, isnormal(fold_immvalue_float(a)), false);
1226 }
1227 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_intrin_signbit(fold_t *fold, ast_value *a) {
1228     return fold_constgen_float(fold, signbit(fold_immvalue_float(a)), false);
1229 }
1230 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_intirn_acosh(fold_t *fold, ast_value *a) {
1231     return fold_constgen_float(fold, acoshf(fold_immvalue_float(a)), false);
1232 }
1233 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_intrin_asinh(fold_t *fold, ast_value *a) {
1234     return fold_constgen_float(fold, asinhf(fold_immvalue_float(a)), false);
1235 }
1236 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_intrin_atanh(fold_t *fold, ast_value *a) {
1237     return fold_constgen_float(fold, (float)atanh(fold_immvalue_float(a)), false);
1238 }
1239 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_intrin_exp(fold_t *fold, ast_value *a) {
1240     return fold_constgen_float(fold, expf(fold_immvalue_float(a)), false);
1241 }
1242 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_intrin_exp2(fold_t *fold, ast_value *a) {
1243     return fold_constgen_float(fold, exp2f(fold_immvalue_float(a)), false);
1244 }
1245 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_intrin_expm1(fold_t *fold, ast_value *a) {
1246     return fold_constgen_float(fold, expm1f(fold_immvalue_float(a)), false);
1247 }
1248 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_intrin_mod(fold_t *fold, ast_value *lhs, ast_value *rhs) {
1249     return fold_constgen_float(fold, fmodf(fold_immvalue_float(lhs), fold_immvalue_float(rhs)), false);
1250 }
1251 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_intrin_pow(fold_t *fold, ast_value *lhs, ast_value *rhs) {
1252     return fold_constgen_float(fold, powf(fold_immvalue_float(lhs), fold_immvalue_float(rhs)), false);
1253 }
1254 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_intrin_fabs(fold_t *fold, ast_value *a) {
1255     return fold_constgen_float(fold, fabsf(fold_immvalue_float(a)), false);
1256 }
1257
1258
1259 ast_expression *fold_intrin(fold_t *fold, const char *intrin, ast_expression **arg) {
1260     ast_expression *ret = NULL;
1261     ast_value      *a   = (ast_value*)arg[0];
1262     ast_value      *b   = (ast_value*)arg[1];
1263
1264     if (!strcmp(intrin, "isfinite")) ret = fold_intrin_isfinite(fold, a);
1265     if (!strcmp(intrin, "isinf"))    ret = fold_intrin_isinf(fold, a);
1266     if (!strcmp(intrin, "isnan"))    ret = fold_intrin_isnan(fold, a);
1267     if (!strcmp(intrin, "isnormal")) ret = fold_intrin_isnormal(fold, a);
1268     if (!strcmp(intrin, "signbit"))  ret = fold_intrin_signbit(fold, a);
1269     if (!strcmp(intrin, "acosh"))    ret = fold_intirn_acosh(fold, a);
1270     if (!strcmp(intrin, "asinh"))    ret = fold_intrin_asinh(fold, a);
1271     if (!strcmp(intrin, "atanh"))    ret = fold_intrin_atanh(fold, a);
1272     if (!strcmp(intrin, "exp"))      ret = fold_intrin_exp(fold, a);
1273     if (!strcmp(intrin, "exp2"))     ret = fold_intrin_exp2(fold, a);
1274     if (!strcmp(intrin, "expm1"))    ret = fold_intrin_expm1(fold, a);
1275     if (!strcmp(intrin, "mod"))      ret = fold_intrin_mod(fold, a, b);
1276     if (!strcmp(intrin, "pow"))      ret = fold_intrin_pow(fold, a, b);
1277     if (!strcmp(intrin, "fabs"))     ret = fold_intrin_fabs(fold, a);
1278
1279     if (ret)
1280         ++opts_optimizationcount[OPTIM_CONST_FOLD];
1281
1282     return ret;
1283 }
1284
1285 /*
1286  * These are all the actual constant folding methods that happen in between
1287  * the AST/IR stage of the compiler , i.e eliminating branches for const
1288  * expressions, which is the only supported thing so far. We undefine the
1289  * testing macros here because an ir_value is differant than an ast_value.
1290  */
1291 #undef expect
1292 #undef isfloat
1293 #undef isstring
1294 #undef isvector
1295 #undef fold_immvalue_float
1296 #undef fold_immvalue_string
1297 #undef fold_immvalue_vector
1298 #undef fold_can_1
1299 #undef fold_can_2
1300
1301 #define isfloat(X)              ((X)->vtype == TYPE_FLOAT)
1302 /*#define isstring(X)             ((X)->vtype == TYPE_STRING)*/
1303 /*#define isvector(X)             ((X)->vtype == TYPE_VECTOR)*/
1304 #define fold_immvalue_float(X)  ((X)->constval.vfloat)
1305 #define fold_immvalue_vector(X) ((X)->constval.vvec)
1306 /*#define fold_immvalue_string(X) ((X)->constval.vstring)*/
1307 #define fold_can_1(X)           ((X)->hasvalue && (X)->cvq == CV_CONST)
1308 /*#define fold_can_2(X,Y)         (fold_can_1(X) && fold_can_1(Y))*/
1309
1310 static ast_expression *fold_superfluous(ast_expression *left, ast_expression *right, int op) {
1311     ast_expression *swapped = NULL; /* using this as bool */
1312     ast_value *load;
1313
1314     if (!ast_istype(right, ast_value) || !fold_can_1((load = (ast_value*)right))) {
1315         swapped = left;
1316         left    = right;
1317         right   = swapped;
1318     }
1319
1320     if (!ast_istype(right, ast_value) || !fold_can_1((load = (ast_value*)right)))
1321         return NULL;
1322
1323     switch (op) {
1324         case INSTR_DIV_F:
1325             if (swapped)
1326                 return NULL;
1327         case INSTR_MUL_F:
1328             if (fold_immvalue_float(load) == 1.0f) {
1329                 ++opts_optimizationcount[OPTIM_PEEPHOLE];
1330                 ast_unref(right);
1331                 return left;
1332             }
1333             break;
1334
1335
1336         case INSTR_SUB_F:
1337             if (swapped)
1338                 return NULL;
1339         case INSTR_ADD_F:
1340             if (fold_immvalue_float(load) == 0.0f) {
1341                 ++opts_optimizationcount[OPTIM_PEEPHOLE];
1342                 ast_unref(right);
1343                 return left;
1344             }
1345             break;
1346
1347         case INSTR_MUL_V:
1348             if (vec3_cmp(fold_immvalue_vector(load), vec3_create(1, 1, 1))) {
1349                 ++opts_optimizationcount[OPTIM_PEEPHOLE];
1350                 ast_unref(right);
1351                 return left;
1352             }
1353             break;
1354
1355         case INSTR_SUB_V:
1356             if (swapped)
1357                 return NULL;
1358         case INSTR_ADD_V:
1359             if (vec3_cmp(fold_immvalue_vector(load), vec3_create(0, 0, 0))) {
1360                 ++opts_optimizationcount[OPTIM_PEEPHOLE];
1361                 ast_unref(right);
1362                 return left;
1363             }
1364             break;
1365     }
1366
1367     return NULL;
1368 }
1369
1370 ast_expression *fold_binary(lex_ctx_t ctx, int op, ast_expression *left, ast_expression *right) {
1371     ast_expression *ret = fold_superfluous(left, right, op);
1372     if (ret)
1373         return ret;
1374     return (ast_expression*)ast_binary_new(ctx, op, left, right);
1375 }
1376
1377 static GMQCC_INLINE int fold_cond(ir_value *condval, ast_function *func, ast_ifthen *branch) {
1378     if (isfloat(condval) && fold_can_1(condval) && OPTS_OPTIMIZATION(OPTIM_CONST_FOLD_DCE)) {
1379         ast_expression_codegen *cgen;
1380         ir_block               *elide;
1381         ir_value               *dummy;
1382         bool                    istrue  = (fold_immvalue_float(condval) != 0.0f && branch->on_true);
1383         bool                    isfalse = (fold_immvalue_float(condval) == 0.0f && branch->on_false);
1384         ast_expression         *path    = (istrue)  ? branch->on_true  :
1385                                           (isfalse) ? branch->on_false : NULL;
1386         if (!path) {
1387             /*
1388              * no path to take implies that the evaluation is if(0) and there
1389              * is no else block. so eliminate all the code.
1390              */
1391             ++opts_optimizationcount[OPTIM_CONST_FOLD_DCE];
1392             return true;
1393         }
1394
1395         if (!(elide = ir_function_create_block(ast_ctx(branch), func->ir_func, ast_function_label(func, ((istrue) ? "ontrue" : "onfalse")))))
1396             return false;
1397         if (!(*(cgen = path->codegen))((ast_expression*)path, func, false, &dummy))
1398             return false;
1399         if (!ir_block_create_jump(func->curblock, ast_ctx(branch), elide))
1400             return false;
1401         /*
1402          * now the branch has been eliminated and the correct block for the constant evaluation
1403          * is expanded into the current block for the function.
1404          */
1405         func->curblock = elide;
1406         ++opts_optimizationcount[OPTIM_CONST_FOLD_DCE];
1407         return true;
1408     }
1409     return -1; /* nothing done */
1410 }
1411
1412 int fold_cond_ternary(ir_value *condval, ast_function *func, ast_ternary *branch) {
1413     return fold_cond(condval, func, (ast_ifthen*)branch);
1414 }
1415
1416 int fold_cond_ifthen(ir_value *condval, ast_function *func, ast_ifthen *branch) {
1417     return fold_cond(condval, func, branch);
1418 }