]> www.ginac.de Git - ginac.git/blobdiff - ginac/basic.h
* Bump up version, fix typos.
[ginac.git] / ginac / basic.h
index 943939041d442ffa5e681c8f6ab2d22de0a4c789..6320e075ecce3a5f0f2e7d9a806ceeea64f1b8d7 100644 (file)
@@ -1,8 +1,9 @@
 /** @file basic.h
  *
- *  Interface to GiNaC's ABC.
- *
- *  GiNaC Copyright (C) 1999 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
+ *  Interface to GiNaC's ABC. */
+
+/*
+ *  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
 #ifndef __GINAC_BASIC_H__
 #define __GINAC_BASIC_H__
 
-#include <iostream>
-#include <typeinfo>
 #include <vector>
+// CINT needs <algorithm> to work properly with <vector>
+#include <algorithm>
+
+#include "flags.h"
+#include "tinfos.h"
+#include "assertion.h"
+#include "registrar.h"
+
+namespace GiNaC {
 
-class basic;
 class ex;
 class symbol;
 class lst;
 class numeric;
+class relational;
+class archive_node;
+class print_context;
 
-typedef vector<ex> exvector;
+typedef std::vector<ex> exvector;
+
+
+/** Function object for map(). */
+struct map_function {
+       typedef const ex & argument_type;
+       typedef ex result_type;
+       virtual ex operator()(const ex & e) = 0;
+};
 
-#define INLINE_BASIC_CONSTRUCTORS
 
 /** This class is the ABC (abstract base class) of GiNaC's class hierarchy.
  *  It is responsible for the reference counting. */
 class basic
 {
-    friend class ex;
-
-// member functions
-
-    // default constructor, destructor, copy constructor assignment operator and helpers
+       GINAC_DECLARE_REGISTERED_CLASS_NO_CTORS(basic, void)
+       
+       friend class ex;
+       
+       // default ctor, dtor, copy ctor, assignment operator and helpers
 public:
-    basic()
-#ifdef INLINE_BASIC_CONSTRUCTORS
-    : tinfo_key(TINFO_BASIC), flags(0), refcount(0)
-    {
-        debugmsg("basic default constructor",LOGLEVEL_CONSTRUCT);
-        // nothing to do
-    }
-#else
-;
-#endif // def INLINE_BASIC_CONSTRUCTORS
-
-    virtual ~basic()
-#ifdef INLINE_BASIC_CONSTRUCTORS
-    {
-        debugmsg("basic destructor",LOGLEVEL_DESTRUCT);
-        destroy(0);
-        ASSERT((!(flags & status_flags::dynallocated))||(refcount==0));
-    }
-#else
-;
-#endif // def INLINE_BASIC_CONSTRUCTORS
-
-    basic(basic const & other)
-#ifdef INLINE_BASIC_CONSTRUCTORS
-    {
-        debugmsg("basic copy constructor",LOGLEVEL_CONSTRUCT);
-        copy(other);
-    }
-#else
-;
-#endif // def INLINE_BASIC_CONSTRUCTORS
-
-    virtual basic const & operator=(basic const & other);
-    
+       basic() : tinfo_key(TINFO_basic), flags(0), refcount(0) {}
+       /** basic dtor, virtual because class ex will delete objects via ptr. */
+       virtual ~basic()
+       {
+               destroy(false);
+               GINAC_ASSERT((!(flags & status_flags::dynallocated))||(refcount==0));
+       }
+       basic(const basic & other);
+       const basic & operator=(const basic & other);
 protected:
-    void copy(basic const & other)
-    {
-        flags = other.flags & ~status_flags::dynallocated;
-        hashvalue = other.hashvalue;
-        tinfo_key = other.tinfo_key;
-    }
-    void destroy(bool call_parent) {}
-
-    // other constructors
-    basic(unsigned ti)
-#ifdef INLINE_BASIC_CONSTRUCTORS
-    : tinfo_key(ti), flags(0), refcount(0)
-    {
-        debugmsg("basic constructor with tinfo_key",LOGLEVEL_CONSTRUCT);
-        // nothing to do
-    }
-#else
-;
-#endif // def INLINE_BASIC_CONSTRUCTORS
-
-    // functions overriding virtual functions from bases classes
-    // none
-    
-    // new virtual functions which can be overridden by derived classes
+       /** For use by copy ctor and assignment operator. */
+       void copy(const basic & other)
+       {
+               flags = other.flags & ~status_flags::dynallocated;
+               hashvalue = other.hashvalue;
+               tinfo_key = other.tinfo_key;
+       }
+       /** For use by dtor and assignment operator. */
+       virtual void destroy(bool call_parent) { }
+       
+       // other ctors
+       /** ctor with specified tinfo_key */
+       basic(unsigned ti) : tinfo_key(ti), flags(0), refcount(0) {}
+       
+       // new virtual functions which can be overridden by derived classes
 public: // only const functions please (may break reference counting)
-    virtual basic * duplicate() const;
-    virtual void printraw(ostream & os) const;
-    virtual void printtree(ostream & os, unsigned indent) const;
-    virtual void print(ostream & os,unsigned upper_precedence=0) const;
-    virtual void printcsrc(ostream & os, unsigned type, unsigned upper_precedence=0) const;
-    virtual void dbgprint(void) const;
-    virtual void dbgprinttree(void) const;
-    virtual bool info(unsigned inf) const;
-    virtual int nops() const;
-    virtual ex op(int const i) const;
-    virtual ex & let_op(int const i);
-    virtual ex operator[](ex const & index) const;
-    virtual ex operator[](int const i) const;
-    virtual bool has(ex const & other) const;
-    virtual int degree(symbol const & s) const;
-    virtual int ldegree(symbol const & s) const;
-    virtual ex coeff(symbol const & s, int const n=1) const;
-    virtual ex collect(symbol const & s) const;
-    virtual ex eval(int level=0) const;
-    virtual ex evalf(int level=0) const;
-    virtual ex diff(symbol const & s) const;
-    virtual ex series(symbol const & s, ex const & point, int order) const;
-    virtual ex subs(lst const & ls, lst const & lr) const;
-    virtual ex normal(lst &sym_lst, lst &repl_lst, int level=0) const;
-    virtual numeric integer_content(void) const;
-    virtual ex smod(numeric const &xi) const;
-    virtual numeric max_coefficient(void) const;
-    virtual exvector get_indices(void) const;
-    virtual ex simplify_ncmul(exvector const & v) const;
-protected: // non-const functions should be called from class ex only
-    virtual int compare_same_type(basic const & other) const;
-    virtual bool is_equal_same_type(basic const & other) const;
-    virtual unsigned return_type(void) const;
-    virtual unsigned return_type_tinfo(void) const;
-    virtual unsigned calchash(void) const;
-    virtual ex expand(unsigned options=0) const;
-
-    // non-virtual functions in this class
+       virtual basic * duplicate() const;
+       virtual void print(const print_context & c, unsigned level = 0) const;
+       virtual void dbgprint(void) const;
+       virtual void dbgprinttree(void) const;
+       virtual unsigned precedence(void) const;
+       virtual bool info(unsigned inf) const;
+       virtual unsigned nops() const;
+       virtual ex op(int i) const;
+       virtual ex & let_op(int i);
+       virtual ex operator[](const ex & index) const;
+       virtual ex operator[](int i) const;
+       virtual ex expand(unsigned options = 0) const;
+       virtual bool has(const ex & other) const;
+       virtual ex map(map_function & f) const;
+       virtual int degree(const ex & s) const;
+       virtual int ldegree(const ex & s) const;
+       virtual ex coeff(const ex & s, int n = 1) const;
+       virtual ex collect(const ex & s, bool distributed = false) const;
+       virtual ex eval(int level = 0) const;
+       virtual ex evalf(int level = 0) const;
+       virtual ex evalm(void) const;
+       virtual ex series(const relational & r, int order, unsigned options = 0) const;
+       virtual bool match(const ex & pattern, lst & repl_lst) const;
+       virtual ex subs(const lst & ls, const lst & lr, bool no_pattern = false) const;
+       virtual ex normal(lst &sym_lst, lst &repl_lst, int level = 0) const;
+       virtual ex to_rational(lst &repl_lst) const;
+       virtual numeric integer_content(void) const;
+       virtual ex smod(const numeric &xi) const;
+       virtual numeric max_coefficient(void) const;
+       virtual exvector get_free_indices(void) const;
+       virtual ex eval_indexed(const basic & i) const;
+       virtual ex add_indexed(const ex & self, const ex & other) const;
+       virtual ex scalar_mul_indexed(const ex & self, const numeric & other) const;
+       virtual bool contract_with(exvector::iterator self, exvector::iterator other, exvector & v) const;
+       virtual unsigned return_type(void) const;
+       virtual unsigned return_type_tinfo(void) const;
+protected: // functions that should be called from class ex only
+       virtual ex derivative(const symbol & s) const;
+       virtual int compare_same_type(const basic & other) const;
+       virtual bool is_equal_same_type(const basic & other) const;
+       virtual bool match_same_type(const basic & other) const;
+       virtual unsigned calchash(void) const;
+       virtual ex simplify_ncmul(const exvector & v) const;
+       
+       // non-virtual functions in this class
 public:
-    ex subs(ex const & e) const;
-    int compare(basic const & other) const;
-    bool is_equal(basic const & other) const;
-    basic const & hold(void) const;
-    unsigned gethash(void) const {if (flags & status_flags::hash_calculated) return hashvalue; else return calchash();}
-    unsigned tinfo(void) const {return tinfo_key;}
-protected:
-    basic const & setflag(unsigned f) const {flags |= f; return *this;}
-    basic const & clearflag(unsigned f) const {flags &= ~f; return *this;}
-    void ensure_if_modifiable(void) const;
+       ex subs(const ex & e, bool no_pattern = false) const;
+       ex diff(const symbol & s, unsigned nth=1) const;
+       int compare(const basic & other) const;
+       bool is_equal(const basic & other) const;
+       const basic & hold(void) const;
+       unsigned gethash(void) const { if (flags & status_flags::hash_calculated) return hashvalue; else return calchash(); }
+       unsigned tinfo(void) const {return tinfo_key;}
+
+       /** Set some status_flags. */
+       const basic & setflag(unsigned f) const {flags |= f; return *this;}
 
-// member variables
-    
+       /** Clear some status_flags. */
+       const basic & clearflag(unsigned f) const {flags &= ~f; return *this;}
+
+protected:
+       void ensure_if_modifiable(void) const;
+       
+       // member variables
 protected:
-    unsigned tinfo_key;
-    mutable unsigned flags;
-    mutable unsigned hashvalue;
-    static unsigned precedence;
-    static unsigned delta_indent;
+       unsigned tinfo_key;                 ///< typeinfo
+       mutable unsigned flags;             ///< of type status_flags
+       mutable unsigned hashvalue;         ///< hash value
 private:
-    unsigned refcount;
+       unsigned refcount;                  ///< Number of reference counts
 };
 
-// global constants
-
-extern const basic some_basic;
-extern type_info const & typeid_basic;
-
 // global variables
 
 extern int max_recursion_level;
 
-/*
-#ifndef _DEBUG
-*/
-#define is_of_type(OBJ,TYPE) \
-    (dynamic_cast<TYPE *>(const_cast<basic *>(&OBJ))!=0)
-
-/*
-#define is_exactly_of_type(OBJ,TYPE) \
-    (typeid(OBJ)==typeid(some_##TYPE))
-*/
-#define is_exactly_of_type(OBJ,TYPE) \
-    ((OBJ).tinfo()==(some_##TYPE).tinfo())
-
-
-    /*
-#else 
-#define is_of_type(OBJ,TYPE)                               \
-    (ASSERT(typeid(OBJ)!=typeid(exZERO())),                \
-     (dynamic_cast<TYPE *>(const_cast<basic *>(&OBJ))!=0))
-
-#define is_exactly_of_type(OBJ,TYPE)                       \
-    (ASSERT(typeid(OBJ)!=typeid(exZERO())),                \
-     (typeid(OBJ)==typeid(some_##TYPE))
-#endif // ndef _DEBUG
-*/
-
-#define is_ex_of_type(OBJ,TYPE) \
-    (dynamic_cast<TYPE *>(const_cast<basic *>((OBJ).bp))!=0)
-
-/*
-#define is_ex_exactly_of_type(OBJ,TYPE) \
-    (typeid(*(OBJ).bp)==typeid(some_##TYPE))
-*/
-
-#define is_ex_exactly_of_type(OBJ,TYPE) \
-    ((*(OBJ).bp).tinfo()==(some_##TYPE).tinfo())
-
-#define are_ex_trivially_equal(EX1,EX2) \
-    ((EX1).bp==(EX2).bp)
+// convenience type checker template functions
 
-// global functions
-
-inline unsigned rotate_left_31(unsigned n)
+/** Check if obj is a T, including base classes. */
+template <class T>
+inline bool is_a(const basic &obj)
 {
-    // clear highest bit and shift 1 bit to the left
-    n=(n & 0x7FFFFFFFU) << 1;
+       return dynamic_cast<const T *>(&obj)!=0;
+}
 
-    // overflow? clear highest bit and set lowest bit
-    if (n & 0x80000000U) {
-        n=(n & 0x7FFFFFFFU) | 0x00000001U;
-    }
+/** Check if obj is a T, not including base classes.  This one is just an
+ *  inefficient default.  It should in all time-critical cases be overridden
+ *  by template specializations that don't create a temporary. */
+template <class T>
+inline bool is_exactly_a(const class basic &obj)
+{
+       const T foo; return foo.tinfo()==obj.tinfo();
+}
 
-    ASSERT(n<0x80000000U);
+/** Check if ex is a handle to a T, including base classes. */
+template <class T>
+inline bool is_a(const ex &obj)
+{
+       return is_a<T>(*obj.bp);
+}
 
-    return n;
+/** Check if ex is a handle to a T, not including base classes. */
+template <class T>
+inline bool is_exactly_a(const ex &obj)
+{
+       return is_exactly_a<T>(*obj.bp);
 }
 
-inline unsigned golden_ratio_hash(unsigned n)
+/** Return a reference to the basic-derived class T object embedded in an
+ *  expression.  This is fast but unsafe: the result is undefined if the
+ *  expression does not contain a T object at its top level.  Hence, you
+ *  should generally check the type of e first.
+ *
+ *  @param e expression
+ *  @return reference to pseries object
+ *  @see is_exactly_a<class T>() */
+template <class T>
+inline const T &ex_to(const ex &e)
 {
-#if 0
-       // This requires ´long long´ (or an equivalent 64 bit type)---which is,
-    // unfortunately, not ANSI-compliant:
-       unsigned long long l = n * 0x4f1bbcddLL;
-       return (l & 0x7fffffffU) ^ (l >> 32);
-#else
-       // This requires ´long double´ to have a mantissa of at least 64 bit---
-    // which is not guaranteed by any standard:
-    const static long double golden_ratio=.618033988749894848204586834370;
-    long double m=golden_ratio*n;
-    return unsigned((m-int(m))*0x80000000);
-#endif
+       GINAC_ASSERT(is_a<T>(e));
+       return static_cast<const T &>(*e.bp);
 }
 
+} // namespace GiNaC
+
 #endif // ndef __GINAC_BASIC_H__