]> www.ginac.de Git - ginac.git/blobdiff - ginac/basic.cpp
sums of indexed matrices are now possible
[ginac.git] / ginac / basic.cpp
index 8dcf58433e54a41605dbc31b7b8f3a4a6ad5b859..6415f33fde5a79456ebb97ba0e81f36139110c97 100644 (file)
@@ -3,7 +3,7 @@
  *  Implementation of GiNaC's ABC. */
 
 /*
- *  GiNaC Copyright (C) 1999-2000 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
+ *  GiNaC Copyright (C) 1999-2001 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
  *
  *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
 #include "utils.h"
 #include "debugmsg.h"
 
-#ifndef NO_NAMESPACE_GINAC
 namespace GiNaC {
-#endif // ndef NO_NAMESPACE_GINAC
 
-GINAC_IMPLEMENT_REGISTERED_CLASS(basic, void)
+GINAC_IMPLEMENT_REGISTERED_CLASS_NO_CTORS(basic, void)
 
 //////////
-// default constructor, destructor, copy constructor assignment operator and helpers
+// default ctor, dtor, copy ctor assignment operator and helpers
 //////////
 
 // public
 
-#ifndef INLINE_BASIC_CONSTRUCTORS
-basic::basic() : flags(0), refcount(0), tinfo_key(TINFO_BASIC)
+basic::basic(const basic & other) : tinfo_key(TINFO_basic), flags(0), refcount(0)
 {
-       debugmsg("basic default constructor", LOGLEVEL_CONSTRUCT);
-       // nothing to do
-}
-
-basic::~basic() 
-{
-       debugmsg("basic destructor", LOGLEVEL_DESTRUCT);
-       destroy(false);
-       GINAC_ASSERT((!(flags & status_flags::dynallocated))||(refcount==0));
-}
-
-basic::basic(const basic & other) : flags(0), refcount(0), tinfo_key(TINFO_BASIC)
-{
-       debugmsg("basic copy constructor", LOGLEVEL_CONSTRUCT);
+       debugmsg("basic copy ctor", LOGLEVEL_CONSTRUCT);
        copy(other);
 }
-#endif
 
 const basic & basic::operator=(const basic & other)
 {
@@ -80,19 +63,13 @@ const basic & basic::operator=(const basic & other)
 
 // protected
 
-// none (all inlined)
+// none (all conditionally inlined)
 
 //////////
-// other constructors
+// other ctors
 //////////
 
-#ifndef INLINE_BASIC_CONSTRUCTORS
-basic::basic(unsigned ti) : flags(0), refcount(0), tinfo_key(ti)
-{
-       debugmsg("basic constructor with tinfo_key", LOGLEVEL_CONSTRUCT);
-       // nothing to do
-}
-#endif
+// none (all conditionally inlined)
 
 //////////
 // archiving
@@ -101,7 +78,7 @@ basic::basic(unsigned ti) : flags(0), refcount(0), tinfo_key(ti)
 /** Construct object from archive_node. */
 basic::basic(const archive_node &n, const lst &sym_lst) : flags(0), refcount(0)
 {
-       debugmsg("basic constructor from archive_node", LOGLEVEL_CONSTRUCT);
+       debugmsg("basic ctor from archive_node", LOGLEVEL_CONSTRUCT);
 
        // Reconstruct tinfo_key from class name
        std::string class_name;
@@ -135,22 +112,23 @@ void basic::archive(archive_node &n) const
 
 // public
 
-/** Output to stream formatted to be useful as ginsh input. */
+/** Output to ostream formatted as parsable (as in ginsh) input.
+ *  Generally, superfluous parenthesis should be avoided as far as possible. */
 void basic::print(std::ostream & os, unsigned upper_precedence) const
 {
        debugmsg("basic print",LOGLEVEL_PRINT);
-       os << "[basic object]";
+       os << "[" << class_name() << " object]";
 }
 
-/** Output to stream in ugly raw format, so brave developers can have a look
- * at the underlying structure. */
+/** Output to ostream in ugly raw format, so brave developers can have a look
+ *  at the underlying structure. */
 void basic::printraw(std::ostream & os) const
 {
        debugmsg("basic printraw",LOGLEVEL_PRINT);
-       os << "[basic object]";
+       os << "[" << class_name() << " object]";
 }
 
-/** Output to stream formatted in tree- (indented-) form, so developers can
+/** Output to ostream formatted in tree- (indented-) form, so developers can
  *  have a look at the underlying structure. */
 void basic::printtree(std::ostream & os, unsigned indent) const
 {
@@ -165,7 +143,7 @@ void basic::printtree(std::ostream & os, unsigned indent) const
        }
 }
 
-/** Output to stream formatted as C-source.
+/** Output to ostream formatted as C-source.
  *
  *  @param os a stream for output
  *  @param type variable type (one of the csrc_types)
@@ -176,19 +154,30 @@ void basic::printcsrc(std::ostream & os, unsigned type, unsigned upper_precedenc
        debugmsg("basic print csrc", LOGLEVEL_PRINT);
 }
 
-/** Little wrapper arount print to be called within a debugger. */
+/** Little wrapper arount print to be called within a debugger.
+ *  This is needed because you cannot call foo.print(cout) from within the
+ *  debugger because it might not know what cout is.  This method can be
+ *  invoked with no argument and it will simply print to stdout.
+ *
+ *  @see basic::print*/
 void basic::dbgprint(void) const
 {
-       print(std::cerr);
+       this->print(std::cerr);
        std::cerr << std::endl;
 }
 
-/** Little wrapper arount printtree to be called within a debugger. */
+/** Little wrapper arount printtree to be called within a debugger.
+ *
+ *  @see basic::dbgprint
+ *  @see basic::printtree */
 void basic::dbgprinttree(void) const
 {
-       printtree(std::cerr,0);
+       this->printtree(std::cerr,0);
 }
 
+/** Create a new copy of this on the heap.  One can think of this as simulating
+ *  a virtual copy constructor which is needed for instance by the refcounted
+ *  construction of an ex from a basic. */
 basic * basic::duplicate() const
 {
        debugmsg("basic duplicate",LOGLEVEL_DUPLICATE);
@@ -200,7 +189,8 @@ basic * basic::duplicate() const
  *  @see class info_flags */
 bool basic::info(unsigned inf) const
 {
-       return false; // all possible properties are false for basic objects
+       // all possible properties are false for basic objects
+       return false;
 }
 
 /** Number of operands/members. */
@@ -238,16 +228,19 @@ ex basic::operator[](int i) const
 }
 
 /** Search ocurrences.  An object  'has' an expression if it is the expression
- *  itself or one of the children 'has' it. */
+ *  itself or one of the children 'has' it.  As a consequence (according to
+ *  the definition of children) given e=x+y+z, e.has(x) is true but e.has(x+y)
+ *  is false. */
 bool basic::has(const ex & other) const
 {
        GINAC_ASSERT(other.bp!=0);
        if (is_equal(*other.bp)) return true;
        if (nops()>0) {
-               for (unsigned i=0; i<nops(); i++) {
-                       if (op(i).has(other)) return true;
-               }
+               for (unsigned i=0; i<nops(); i++)
+                       if (op(i).has(other))
+                               return true;
        }
+       
        return false;
 }
 
@@ -274,15 +267,13 @@ ex basic::coeff(const symbol & s, int n) const
 ex basic::collect(const symbol & s) const
 {
        ex x;
-       int ldeg = this->ldegree(s);
-       int deg = this->degree(s);
-       for (int n=ldeg; n<=deg; n++) {
+       for (int n=this->ldegree(s); n<=this->degree(s); n++)
                x += this->coeff(s,n)*power(s,n);
-       }
+       
        return x;
 }
 
-/* Perform automatic symbolic evaluations on expression. */
+/** Perform automatic non-interruptive symbolic evaluation on expression. */
 ex basic::eval(int level) const
 {
        // There is nothing to do for basic objects:
@@ -296,7 +287,49 @@ ex basic::evalf(int level) const
        return *this;
 }
 
-/* Substitute a set of symbols. */
+/** Perform automatic symbolic evaluations on indexed expression that
+ *  contains this object as the base expression. */
+ex basic::eval_indexed(const basic & i) const
+ // this function can't take a "const ex & i" because that would result
+ // in an infinite eval() loop
+{
+       // There is nothing to do for basic objects
+       return i.hold();
+}
+
+/** Add two indexed expressions. They are guaranteed to be of class indexed
+ *  (or a subclass) and their indices are compatible. This function is used
+ *  internally by simplify_indexed().
+ *
+ *  @param self First indexed expression; it's base object is *this
+ *  @param other Second indexed expression
+ *  @return sum of self and other 
+ *  @see ex::simplify_indexed() */
+ex basic::add_indexed(const ex & self, const ex & other) const
+{
+       return self + other;
+}
+
+/** Try to contract two indexed expressions that appear in the same product. 
+ *  If a contraction exists, the function overwrites one or both of the
+ *  expressions and returns true. Otherwise it returns false. It is
+ *  guaranteed that both expressions are of class indexed (or a subclass)
+ *  and that at least one dummy index has been found. This functions is
+ *  used internally by simplify_indexed().
+ *
+ *  @param self Pointer to first indexed expression; it's base object is *this
+ *  @param other Pointer to second indexed expression
+ *  @param v The complete vector of factors
+ *  @return true if the contraction was successful, false otherwise
+ *  @see ex::simplify_indexed() */
+bool basic::contract_with(exvector::iterator self, exvector::iterator other, exvector & v) const
+{
+       // Do nothing
+       return false;
+}
+
+/** Substitute a set of symbols by arbitrary expressions. The ex returned
+ *  will already be evaluated. */
 ex basic::subs(const lst & ls, const lst & lr) const
 {
        return *this;
@@ -328,7 +361,8 @@ ex basic::diff(const symbol & s, unsigned nth) const
        return ndiff;
 }
 
-exvector basic::get_indices(void) const
+/** Return a vector containing the free indices of an expression. */
+exvector basic::get_free_indices(void) const
 {
        return exvector(); // return an empty exvector
 }
@@ -349,8 +383,11 @@ ex basic::derivative(const symbol & s) const
        throw(std::logic_error("differentiation not supported by this type"));
 }
 
-/** Returns order relation between two objects of same type.  Needs to be
- *  implemented by each class. */
+/** Returns order relation between two objects of same type.  This needs to be
+ *  implemented by each class. It may never return anything else than 0,
+ *  signalling equality, or +1 and -1 signalling inequality and determining
+ *  the canonical ordering.  (Perl hackers will wonder why C++ doesn't feature
+ *  the spaceship operator <=> for denoting just this.) */
 int basic::compare_same_type(const basic & other) const
 {
        return compare_pointers(this, &other);
@@ -358,10 +395,12 @@ int basic::compare_same_type(const basic & other) const
 
 /** Returns true if two objects of same type are equal.  Normally needs
  *  not be reimplemented as long as it wasn't overwritten by some parent
- *  class, since it just calls complare_same_type(). */
+ *  class, since it just calls compare_same_type().  The reason why this
+ *  function exists is that sometimes it is easier to determine equality
+ *  than an order relation and then it can be overridden. */
 bool basic::is_equal_same_type(const basic & other) const
 {
-       return compare_same_type(other)==0;
+       return this->compare_same_type(other)==0;
 }
 
 unsigned basic::return_type(void) const
@@ -374,20 +413,27 @@ unsigned basic::return_type_tinfo(void) const
        return tinfo();
 }
 
+/** Compute the hash value of an object and if it makes sense to store it in
+ *  the objects status_flags, do so.  The method inherited from class basic
+ *  computes a hash value based on the type and hash values of possible
+ *  members.  For this reason it is well suited for container classes but
+ *  atomic classes should override this implementation because otherwise they
+ *  would all end up with the same hashvalue. */
 unsigned basic::calchash(void) const
 {
-       unsigned v=golden_ratio_hash(tinfo());
+       unsigned v = golden_ratio_hash(tinfo());
        for (unsigned i=0; i<nops(); i++) {
-               v=rotate_left_31(v);
+               v = rotate_left_31(v);
                v ^= (const_cast<basic *>(this))->op(i).gethash();
        }
-
-       v = v & 0x7FFFFFFFU;
+       
+       // mask out numeric hashes:
+       v &= 0x7FFFFFFFU;
        
        // store calculated hash value only if object is already evaluated
        if (flags & status_flags::evaluated) {
                setflag(status_flags::hash_calculated);
-               hashvalue=v;
+               hashvalue = v;
        }
 
        return v;
@@ -437,91 +483,89 @@ ex basic::subs(const ex & e) const
        return subs(ls,lr);
 }
 
-/** Compare objects to establish canonical order.
+/** Compare objects to establish canonical ordering.
  *  All compare functions return: -1 for *this less than other, 0 equal,
  *  1 greater. */
 int basic::compare(const basic & other) const
 {
        unsigned hash_this = gethash();
        unsigned hash_other = other.gethash();
-
+       
        if (hash_this<hash_other) return -1;
        if (hash_this>hash_other) return 1;
-
+       
        unsigned typeid_this = tinfo();
        unsigned typeid_other = other.tinfo();
-
+       
        if (typeid_this<typeid_other) {
-               /*
-               cout << "hash collision, different types: " 
-                        << *this << " and " << other << endl;
-               this->printraw(cout);
-               cout << " and ";
-               other.printraw(cout);
-               cout << endl;
-               */
+//             std::cout << "hash collision, different types: " 
+//                       << *this << " and " << other << std::endl;
+//             this->printraw(std::cout);
+//             std::cout << " and ";
+//             other.printraw(std::cout);
+//             std::cout << std::endl;
                return -1;
        }
        if (typeid_this>typeid_other) {
-               /*
-               cout << "hash collision, different types: " 
-                        << *this << " and " << other << endl;
-               this->printraw(cout);
-               cout << " and ";
-               other.printraw(cout);
-               cout << endl;
-               */
+//             std::cout << "hash collision, different types: " 
+//                       << *this << " and " << other << std::endl;
+//             this->printraw(std::cout);
+//             std::cout << " and ";
+//             other.printraw(std::cout);
+//             std::cout << std::endl;
                return 1;
        }
-
+       
        GINAC_ASSERT(typeid(*this)==typeid(other));
-
-       int cmpval=compare_same_type(other);
-       if ((cmpval!=0)&&(hash_this<0x80000000U)) {
-               /*
-               cout << "hash collision, same type: " 
-                        << *this << " and " << other << endl;
-               this->printraw(cout);
-               cout << " and ";
-               other.printraw(cout);
-               cout << endl;
-               */
-       }
-       return cmpval;
+       
+//     int cmpval = compare_same_type(other);
+//     if ((cmpval!=0) && (hash_this<0x80000000U)) {
+//             std::cout << "hash collision, same type: " 
+//                       << *this << " and " << other << std::endl;
+//             this->printraw(std::cout);
+//             std::cout << " and ";
+//             other.printraw(std::cout);
+//             std::cout << std::endl;
+//     }
+//     return cmpval;
+       
+       return compare_same_type(other);
 }
 
-/** Test for equality. */
+/** Test for equality.
+ *  This is only a quick test, meaning objects should be in the same domain.
+ *  You might have to .expand(), .normal() objects first, depending on the
+ *  domain of your computation, to get a more reliable answer.
+ *
+ *  @see is_equal_same_type */
 bool basic::is_equal(const basic & other) const
 {
-       unsigned hash_this = gethash();
-       unsigned hash_other = other.gethash();
-
-       if (hash_this!=hash_other) return false;
-
-       unsigned typeid_this = tinfo();
-       unsigned typeid_other = other.tinfo();
-
-       if (typeid_this!=typeid_other) return false;
-
+       if (this->gethash()!=other.gethash())
+               return false;
+       if (this->tinfo()!=other.tinfo())
+               return false;
+       
        GINAC_ASSERT(typeid(*this)==typeid(other));
-
-       return is_equal_same_type(other);
+       
+       return this->is_equal_same_type(other);
 }
 
 // protected
 
 /** Stop further evaluation.
+ *
  *  @see basic::eval */
 const basic & basic::hold(void) const
 {
-       return setflag(status_flags::evaluated);
+       return this->setflag(status_flags::evaluated);
 }
 
+/** Ensure the object may be modified without hurting others, throws if this
+ *  is not the case. */
 void basic::ensure_if_modifiable(void) const
 {
-       if (refcount>1) {
+       if (this->refcount>1)
                throw(std::runtime_error("cannot modify multiply referenced object"));
-       }
 }
 
 //////////
@@ -533,19 +577,10 @@ void basic::ensure_if_modifiable(void) const
 unsigned basic::precedence = 70;
 unsigned basic::delta_indent = 4;
 
-//////////
-// global constants
-//////////
-
-const basic some_basic;
-const type_info & typeid_basic=typeid(some_basic);
-
 //////////
 // global variables
 //////////
 
-int max_recursion_level=1024;
+int max_recursion_level = 1024;
 
-#ifndef NO_NAMESPACE_GINAC
 } // namespace GiNaC
-#endif // ndef NO_NAMESPACE_GINAC