ginac/structure.h

   1 /** @file structure.h
   2  *
   3  *  Wrapper template for making GiNaC classes out of C++ structures. */
   4
   5 /*
   6  *  GiNaC Copyright (C) 1999-2006 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., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
  21  */
  22
  23 #ifndef __GINAC_STRUCTURE_H__
  24 #define __GINAC_STRUCTURE_H__
  25
  26 #include <functional>
  27
  28 #include "ex.h"
  29 #include "ncmul.h"
  30 #include "numeric.h"
  31 #include "operators.h"
  32 #include "print.h"
  33
  34 namespace GiNaC {
  35
  36
  37 /** Comparison policy: all structures of one type are equal */
  38 template <class T>
  39 class compare_all_equal {
  40 protected:
  41         static bool struct_is_equal(const T * t1, const T * t2) { return true; }
  42         static int struct_compare(const T * t1, const T * t2) { return 0; }
  43
  44         // disallow destruction of structure through a compare_all_equal*
  45 protected:
  46         ~compare_all_equal() {}
  47 };
  48
  49
  50 /** Comparison policy: use std::equal_to/std::less (defaults to operators
  51  *  == and <) to compare structures. */
  52 template <class T>
  53 class compare_std_less {
  54 protected:
  55         static bool struct_is_equal(const T * t1, const T * t2)
  56         {
  57                 return std::equal_to<T>()(*t1, *t2);
  58         }
  59
  60         static int struct_compare(const T * t1, const T * t2)
  61         {
  62                 if (std::less<T>()(*t1, *t2))
  63                         return -1;
  64                 else if (std::less<T>()(*t2, *t1))
  65                         return 1;
  66                 else
  67                         return 0;
  68         }
  69
  70         // disallow destruction of structure through a compare_std_less*
  71 protected:
  72         ~compare_std_less() {}
  73 };
  74
  75
  76 /** Comparison policy: use bit-wise comparison to compare structures. */
  77 template <class T>
  78 class compare_bitwise {
  79 protected:
  80         static bool struct_is_equal(const T * t1, const T * t2)
  81         {
  82                 const char * cp1 = reinterpret_cast<const char *>(t1);
  83                 const char * cp2 = reinterpret_cast<const char *>(t2);
  84
  85                 return std::equal(cp1, cp1 + sizeof(T), cp2);
  86         }
  87
  88         static int struct_compare(const T * t1, const T * t2)
  89         {
  90                 const unsigned char * cp1 = reinterpret_cast<const unsigned char *>(t1);
  91                 const unsigned char * cp2 = reinterpret_cast<const unsigned char *>(t2);
  92                 typedef std::pair<const unsigned char *, const unsigned char *> cppair;
  93
  94                 cppair res = std::mismatch(cp1, cp1 + sizeof(T), cp2);
  95
  96                 if (res.first == cp1 + sizeof(T))
  97                         return 0;
  98                 else if (*res.first < *res.second)
  99                         return -1;
 100                 else
 101                         return 1;
 102         }
 103
 104         // disallow destruction of structure through a compare_bitwise*
 105 protected:
 106         ~compare_bitwise() {}
 107 };
 108
 109
 110 // Select default comparison policy
 111 template <class T, template <class> class ComparisonPolicy = compare_all_equal> class structure;
 112
 113
 114 /** Wrapper template for making GiNaC classes out of C++ structures. */
 115 template <class T, template <class> class ComparisonPolicy>
 116 class structure : public basic, public ComparisonPolicy<T> {
 117         GINAC_DECLARE_REGISTERED_CLASS(structure, basic)
 118
 119         // helpers
 120         static tinfo_t get_tinfo() { return reg_info.options.get_id(); }
 121         static const char *get_class_name() { return "structure"; }
 122         static tinfo_t next_structure_tinfo_key() { return new tinfo_static_t; }
 123
 124         // constructors
 125 public:
 126         /** Construct structure as a copy of a given C++ structure. */
 127         structure(const T & t) : inherited(get_tinfo()), obj(t) { }
 128
 129         // functions overriding virtual functions from base classes
 130         // All these are just defaults that can be specialized by the user
 131 public:
 132         // evaluation
 133         ex eval(int level = 0) const { return hold(); }
 134         ex evalf(int level = 0) const { return inherited::evalf(level); }
 135         ex evalm() const { return inherited::evalm(); }
 136 protected:
 137         ex eval_ncmul(const exvector & v) const { return hold_ncmul(v); }
 138 public:
 139         ex eval_indexed(const basic & i) const { return i.hold(); }
 140
 141         // printing
 142         void print(const print_context & c, unsigned level = 0) const { inherited::print(c, level); }
 143         unsigned precedence() const { return 70; }
 144
 145         // info
 146         bool info(unsigned inf) const { return false; }
 147
 148         // operand access
 149         size_t nops() const { return 0; }
 150         ex op(size_t i) const { return inherited::op(i); }
 151         ex operator[](const ex & index) const { return inherited::operator[](index); }
 152         ex operator[](size_t i) const { return inherited::operator[](i); }
 153         ex & let_op(size_t i) { return inherited::let_op(i); }
 154         ex & operator[](const ex & index) { return inherited::operator[](index); }
 155         ex & operator[](size_t i) { return inherited::operator[](i); }
 156
 157         // pattern matching
 158         bool has(const ex & other, unsigned options = 0) const { return inherited::has(other, options); }
 159         bool match(const ex & pattern, lst & repl_lst) const { return inherited::match(pattern, repl_lst); }
 160 protected:
 161         bool match_same_type(const basic & other) const { return true; }
 162 public:
 163
 164         // substitutions
 165         ex subs(const exmap & m, unsigned options = 0) const { return inherited::subs(m, options); }
 166
 167         // function mapping
 168         ex map(map_function & f) const { return inherited::map(f); }
 169
 170         // degree/coeff
 171         int degree(const ex & s) const { return inherited::degree(s); }
 172         int ldegree(const ex & s) const { return inherited::ldegree(s); }
 173         ex coeff(const ex & s, int n = 1) const { return inherited::coeff(s, n); }
 174
 175         // expand/collect
 176         ex expand(unsigned options = 0) const { return inherited::expand(options); }
 177         ex collect(const ex & s, bool distributed = false) const { return inherited::collect(s, distributed); }
 178
 179         // differentiation and series expansion
 180 protected:
 181         ex derivative(const symbol & s) const { return inherited::derivative(s); }
 182 public:
 183         ex series(const relational & r, int order, unsigned options = 0) const { return inherited::series(r, order, options); }
 184
 185         // rational functions
 186         ex normal(exmap & repl, exmap & rev_lookup, int level = 0) const { return inherited::normal(repl, rev_lookup, level); }
 187         ex to_rational(exmap & repl) const { return inherited::to_rational(repl); }
 188         ex to_polynomial(exmap & repl) const { return inherited::to_polynomial(repl); }
 189
 190         // polynomial algorithms
 191         numeric integer_content() const { return 1; }
 192         ex smod(const numeric & xi) const { return *this; }
 193         numeric max_coefficient() const { return 1; }
 194
 195         // indexed objects
 196         exvector get_free_indices() const { return exvector(); }
 197         ex add_indexed(const ex & self, const ex & other) const { return self + other; }
 198         ex scalar_mul_indexed(const ex & self, const numeric & other) const { return self * ex(other); }
 199         bool contract_with(exvector::iterator self, exvector::iterator other, exvector & v) const { return false; }
 200
 201         // noncommutativity
 202         unsigned return_type() const { return return_types::commutative; }
 203         tinfo_t return_type_tinfo() const { return this; }
 204
 205 protected:
 206         bool is_equal_same_type(const basic & other) const
 207         {
 208                 GINAC_ASSERT(is_a<structure>(other));
 209                 const structure & o = static_cast<const structure &>(other);
 210
 211                 return struct_is_equal(&obj, &o.obj);
 212         }
 213
 214         unsigned calchash() const { return inherited::calchash(); }
 215
 216         // non-virtual functions in this class
 217 public:
 218         // access to embedded structure
 219         const T *operator->() const { return &obj; }
 220         T &get_struct() { return obj; }
 221         const T &get_struct() const { return obj; }
 222 private:
 223         T obj;
 224 };
 225
 226
 227 /** Default constructor */
 228 template <class T, template <class> class CP>
 229 structure<T, CP>::structure() : inherited(get_tinfo()) { }
 230
 231 /** Construct object from archive_node. */
 232 template <class T, template <class> class CP>
 233 structure<T, CP>::structure(const archive_node &n, lst &sym_lst) : inherited(n, sym_lst) {}
 234
 235 /** Unarchive the object. */
 236 template <class T, template <class> class CP>
 237 ex structure<T, CP>::unarchive(const archive_node &n, lst &sym_lst)
 238 {
 239         return (new structure(n, sym_lst))->setflag(status_flags::dynallocated);
 240 }
 241
 242 /** Archive the object. */
 243 template <class T, template <class> class CP>
 244 void structure<T, CP>::archive(archive_node &n) const
 245 {
 246         inherited::archive(n);
 247 }
 248
 249 /** Compare two structures of the same type. */
 250 template <class T, template <class> class CP>
 251 int structure<T, CP>::compare_same_type(const basic & other) const
 252 {
 253         GINAC_ASSERT(is_a<structure>(other));
 254         const structure & o = static_cast<const structure &>(other);
 255
 256         return struct_compare(&obj, &o.obj);
 257 }
 258
 259 template <class T, template <class> class CP>
 260 registered_class_info structure<T, CP>::reg_info = registered_class_info(registered_class_options(structure::get_class_name(), "basic", structure::next_structure_tinfo_key(), &structure::unarchive));
 261
 262
 263 } // namespace GiNaC
 264
 265 #endif // ndef __GINAC_STRUCTURE_H__