ginac/basic.h

   1 /** @file basic.h
   2  *
   3  *  Interface to GiNaC's ABC. */
   4
   5 /*
   6  *  GiNaC Copyright (C) 1999-2000 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
   7  *
   8  *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   9  *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
  10  *  the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  11  *  (at your option) any later version.
  12  *
  13  *  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  14  *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  16  *  GNU General Public License for more details.
  17  *
  18  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
  19  *  along with this program; if not, write to the Free Software
  20  *  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  21  */
  22
  23 #ifndef __GINAC_BASIC_H__
  24 #define __GINAC_BASIC_H__
  25
  26 #include <iostream>
  27 #include <typeinfo>
  28 #include <vector>
  29
  30 // CINT needs <algorithm> to work properly with <vector>
  31 #include <algorithm>
  32
  33 #include "flags.h"
  34 #include "tinfos.h"
  35 #include "assertion.h"
  36 #include "registrar.h"
  37
  38 #ifndef NO_NAMESPACE_GINAC
  39 namespace GiNaC {
  40 #endif // ndef NO_NAMESPACE_GINAC
  41
  42 class basic;
  43 class ex;
  44 class symbol;
  45 class lst;
  46 class numeric;
  47 class relational;
  48 class archive_node;
  49
  50 // typedef std::vector<ex> exvector;
  51 typedef std::vector<ex,malloc_alloc> exvector; // CINT does not like vector<...,default_alloc>
  52
  53 #define INLINE_BASIC_CONSTRUCTORS
  54
  55 /** This class is the ABC (abstract base class) of GiNaC's class hierarchy.
  56  *  It is responsible for the reference counting. */
  57 class basic
  58 {
  59     GINAC_DECLARE_REGISTERED_CLASS(basic, void)
  60
  61     friend class ex;
  62
  63 // member functions
  64
  65     // default constructor, destructor, copy constructor assignment operator and helpers
  66 public:
  67     basic()
  68 #ifdef INLINE_BASIC_CONSTRUCTORS
  69     : tinfo_key(TINFO_basic), flags(0), refcount(0)
  70     {
  71     }
  72 #else
  73 ;
  74 #endif // def INLINE_BASIC_CONSTRUCTORS
  75
  76     virtual ~basic()
  77 #ifdef INLINE_BASIC_CONSTRUCTORS
  78     {
  79         destroy(0);
  80         GINAC_ASSERT((!(flags & status_flags::dynallocated))||(refcount==0));
  81     }
  82 #else
  83 ;
  84 #endif // def INLINE_BASIC_CONSTRUCTORS
  85
  86     basic(const basic & other)
  87 #ifdef INLINE_BASIC_CONSTRUCTORS
  88     {
  89         copy(other);
  90     }
  91 #else
  92 ;
  93 #endif // def INLINE_BASIC_CONSTRUCTORS
  94
  95     virtual const basic & operator=(const basic & other);
  96
  97 protected:
  98     void copy(const basic & other)
  99     {
 100         flags = other.flags & ~status_flags::dynallocated;
 101         hashvalue = other.hashvalue;
 102         tinfo_key = other.tinfo_key;
 103     }
 104     void destroy(bool call_parent) {}
 105
 106     // other constructors
 107     basic(unsigned ti)
 108 #ifdef INLINE_BASIC_CONSTRUCTORS
 109     : tinfo_key(ti), flags(0), refcount(0)
 110     {
 111     }
 112 #else
 113 ;
 114 #endif // def INLINE_BASIC_CONSTRUCTORS
 115
 116     // functions overriding virtual functions from bases classes
 117     // none
 118
 119     // new virtual functions which can be overridden by derived classes
 120 public: // only const functions please (may break reference counting)
 121     virtual basic * duplicate() const;
 122     virtual void print(std::ostream & os,unsigned upper_precedence = 0) const;
 123     virtual void printraw(std::ostream & os) const;
 124     virtual void printtree(std::ostream & os, unsigned indent) const;
 125     virtual void printcsrc(std::ostream & os, unsigned type, unsigned upper_precedence = 0) const;
 126     virtual void dbgprint(void) const;
 127     virtual void dbgprinttree(void) const;
 128     virtual bool info(unsigned inf) const;
 129     virtual unsigned nops() const;
 130     virtual ex op(int i) const;
 131     virtual ex & let_op(int i);
 132     virtual ex operator[](const ex & index) const;
 133     virtual ex operator[](int i) const;
 134     virtual bool has(const ex & other) const;
 135     virtual int degree(const symbol & s) const;
 136     virtual int ldegree(const symbol & s) const;
 137     virtual ex coeff(const symbol & s, int n = 1) const;
 138     virtual ex collect(const symbol & s) const;
 139     virtual ex eval(int level = 0) const;
 140     virtual ex evalf(int level = 0) const;
 141     virtual ex series(const relational & r, int order, unsigned options = 0) const;
 142     virtual ex subs(const lst & ls, const lst & lr) const;
 143     virtual ex normal(lst &sym_lst, lst &repl_lst, int level = 0) const;
 144     virtual ex to_rational(lst &repl_lst) const;
 145     virtual numeric integer_content(void) const;
 146     virtual ex smod(const numeric &xi) const;
 147     virtual numeric max_coefficient(void) const;
 148     virtual exvector get_indices(void) const;
 149     virtual ex simplify_ncmul(const exvector & v) const;
 150 protected: // non-const functions should be called from class ex only
 151     virtual ex derivative(const symbol & s) const;
 152     virtual int compare_same_type(const basic & other) const;
 153     virtual bool is_equal_same_type(const basic & other) const;
 154     virtual unsigned return_type(void) const;
 155     virtual unsigned return_type_tinfo(void) const;
 156     virtual unsigned calchash(void) const;
 157     virtual ex expand(unsigned options=0) const;
 158
 159     // non-virtual functions in this class
 160 public:
 161     ex subs(const ex & e) const;
 162     ex diff(const symbol & s, unsigned nth=1) const;
 163     int compare(const basic & other) const;
 164     bool is_equal(const basic & other) const;
 165     const basic & hold(void) const;
 166     unsigned gethash(void) const {if (flags & status_flags::hash_calculated) return hashvalue; else return calchash();}
 167     unsigned tinfo(void) const {return tinfo_key;}
 168     const basic & setflag(unsigned f) const {flags |= f; return *this;}
 169     const basic & clearflag(unsigned f) const {flags &= ~f; return *this;}
 170 protected:
 171     void ensure_if_modifiable(void) const;
 172
 173 // member variables
 174
 175 protected:
 176     unsigned tinfo_key;
 177     mutable unsigned flags;
 178     mutable unsigned hashvalue;
 179     static unsigned precedence;
 180     static unsigned delta_indent;
 181 private:
 182     unsigned refcount;
 183 };
 184
 185 // global constants
 186
 187 extern const basic some_basic;
 188 extern const type_info & typeid_basic;
 189
 190 // global variables
 191
 192 extern int max_recursion_level;
 193
 194 // convenience macros
 195
 196 #ifndef NO_NAMESPACE_GINAC
 197
 198 #define is_of_type(OBJ,TYPE) \
 199     (dynamic_cast<TYPE *>(const_cast<GiNaC::basic *>(&OBJ))!=0)
 200
 201 #define is_exactly_of_type(OBJ,TYPE) \
 202     ((OBJ).tinfo()==GiNaC::TINFO_##TYPE)
 203
 204 #define is_ex_of_type(OBJ,TYPE) \
 205     (dynamic_cast<TYPE *>(const_cast<GiNaC::basic *>((OBJ).bp))!=0)
 206
 207 #define is_ex_exactly_of_type(OBJ,TYPE) \
 208     ((*(OBJ).bp).tinfo()==GiNaC::TINFO_##TYPE)
 209
 210 #else // ndef NO_NAMESPACE_GINAC
 211
 212 #define is_of_type(OBJ,TYPE) \
 213     (dynamic_cast<TYPE *>(const_cast<basic *>(&OBJ))!=0)
 214
 215 #define is_exactly_of_type(OBJ,TYPE) \
 216     ((OBJ).tinfo()==TINFO_##TYPE)
 217
 218 #define is_ex_of_type(OBJ,TYPE) \
 219     (dynamic_cast<TYPE *>(const_cast<basic *>((OBJ).bp))!=0)
 220
 221 #define is_ex_exactly_of_type(OBJ,TYPE) \
 222     ((*(OBJ).bp).tinfo()==TINFO_##TYPE)
 223
 224 #endif // ndef NO_NAMESPACE_GINAC
 225
 226 #ifndef NO_NAMESPACE_GINAC
 227 } // namespace GiNaC
 228 #endif // ndef NO_NAMESPACE_GINAC
 229
 230 #endif // ndef __GINAC_BASIC_H__