]> www.ginac.de Git - ginac.git/blobdiff - ginac/ex.h
Add support for Texinfo-5.0.
[ginac.git] / ginac / ex.h
index 2447c3f268061bd77ab59f58f5f01c21777c5be0..f5008a0f6edd2d2121d61f6efd0f12d4570bfaa4 100644 (file)
@@ -3,7 +3,7 @@
  *  Interface to GiNaC's light-weight expression handles. */
 
 /*
- *  GiNaC Copyright (C) 1999-2003 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
+ *  GiNaC Copyright (C) 1999-2011 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
  *
  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
  *  along with this program; if not, write to the Free Software
- *  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
+ *  Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
  */
 
-#ifndef __GINAC_EX_H__
-#define __GINAC_EX_H__
+#ifndef GINAC_EX_H
+#define GINAC_EX_H
 
+#include "basic.h"
+#include "ptr.h"
+
+#include <functional>
 #include <iosfwd>
 #include <iterator>
-#include <functional>
 #include <stack>
 
-#include "basic.h"
-#include "ptr.h"
-
 namespace GiNaC {
-
+#ifdef _MSC_VER
+  // MSVC produces a different symbol for _ex0 when it is declared inside   
+  // ex::is_zero() than when it is declared at top level as follows
+  extern const ex _ex0;
+#endif
 
 /** Helper class to initialize the library.  There must be one static object
  *  of this class in every object file that makes use of our flyweights in
@@ -43,6 +47,7 @@ namespace GiNaC {
  *
  *  @see utils.cpp */
 class library_init {
+       static void init_unarchivers();
 public:
        library_init();
        ~library_init();
@@ -52,17 +57,18 @@ private:
 /** For construction of flyweights, etc. */
 static library_init library_initializer;
 
-
 class scalar_products;
 class const_iterator;
+class const_preorder_iterator;
+class const_postorder_iterator;
 
 
-/** Lightweight wrapper for GiNaC's symbolic objects.  Basically all it does is
- *  to hold a pointer to the other objects, manage the reference counting and
- *  provide methods for manipulation of these objects.  (Some people call such
- *  a thing a proxy class.) */
-class ex
-{
+/** Lightweight wrapper for GiNaC's symbolic objects.  It holds a pointer to
+ *  the other object in order to do garbage collection by the method of
+ *  reference counting.  I.e., it is a smart pointer.  Also, the constructor
+ *  ex::ex(const basic & other) calls the methods that do automatic
+ *  evaluation.  E.g., x-x turns automatically into 0. */
+class ex {
        friend class archive_node;
        friend inline bool are_ex_trivially_equal(const ex &, const ex &);
        template<class T> friend inline const T &ex_to(const ex &);
@@ -72,10 +78,6 @@ class ex
        // default constructor, copy constructor and assignment operator
 public:
        ex() throw();
-#ifdef OBSCURE_CINT_HACK
-       ex(const ex & other);
-       ex & operator=(const ex & other);
-#endif
 
        // other constructors
 public:
@@ -106,12 +108,17 @@ public:
        // iterators
        const_iterator begin() const throw();
        const_iterator end() const throw();
+       const_preorder_iterator preorder_begin() const;
+       const_preorder_iterator preorder_end() const throw();
+       const_postorder_iterator postorder_begin() const;
+       const_postorder_iterator postorder_end() const throw();
 
        // evaluation
        ex eval(int level = 0) const { return bp->eval(level); }
        ex evalf(int level = 0) const { return bp->evalf(level); }
        ex evalm() const { return bp->evalm(); }
        ex eval_ncmul(const exvector & v) const { return bp->eval_ncmul(v); }
+       ex eval_integ() const { return bp->eval_integ(); }
 
        // printing
        void print(const print_context & c, unsigned level = 0) const;
@@ -132,11 +139,16 @@ public:
        ex lhs() const;
        ex rhs() const;
 
+       // function for complex expressions
+       ex conjugate() const { return bp->conjugate(); }
+       ex real_part() const { return bp->real_part(); }
+       ex imag_part() const { return bp->imag_part(); }
+
        // pattern matching
-       bool has(const ex & pattern) const { return bp->has(pattern); }
-       bool find(const ex & pattern, lst & found) const;
+       bool has(const ex & pattern, unsigned options = 0) const { return bp->has(pattern, options); }
+       bool find(const ex & pattern, exset& found) const;
        bool match(const ex & pattern) const;
-       bool match(const ex & pattern, lst & repl_lst) const { return bp->match(pattern, repl_lst); }
+       bool match(const ex & pattern, exmap & repls) const { return bp->match(pattern, repls); }
 
        // substitutions
        ex subs(const exmap & m, unsigned options = 0) const;
@@ -154,6 +166,7 @@ public:
        void traverse(visitor & v) const { traverse_preorder(v); }
 
        // degree/coeff
+       bool is_polynomial(const ex & vars) const;
        int degree(const ex & s) const { return bp->degree(s); }
        int ldegree(const ex & s) const { return bp->ldegree(s); }
        ex coeff(const ex & s, int n = 1) const { return bp->coeff(s, n); }
@@ -184,6 +197,7 @@ public:
        numeric integer_content() const;
        ex primpart(const ex &x) const;
        ex primpart(const ex &x, const ex &cont) const;
+       void unitcontprim(const ex &x, ex &u, ex &c, ex &p) const;
        ex smod(const numeric &xi) const { return bp->smod(xi); }
        numeric max_coefficient() const;
 
@@ -195,7 +209,13 @@ public:
        // comparison
        int compare(const ex & other) const;
        bool is_equal(const ex & other) const;
-       bool is_zero() const { extern const ex _ex0; return is_equal(_ex0); }
+       bool is_zero() const { 
+#ifndef _MSC_VER
+         extern const ex _ex0;
+#endif
+         return is_equal(_ex0); 
+       }
+       bool is_zero_matrix() const;
        
        // symmetry
        ex symmetrize() const;
@@ -207,7 +227,7 @@ public:
 
        // noncommutativity
        unsigned return_type() const { return bp->return_type(); }
-       unsigned return_type_tinfo() const { return bp->return_type_tinfo(); }
+       return_type_t return_type_tinfo() const { return bp->return_type_tinfo(); }
 
        unsigned gethash() const { return bp->gethash(); }
 
@@ -222,36 +242,10 @@ private:
        void makewriteable();
        void share(const ex & other) const;
 
-#ifdef OBSCURE_CINT_HACK
-public:
-       static bool last_created_or_assigned_bp_can_be_converted_to_ex()
-       {
-               if (last_created_or_assigned_bp==0) return false;
-               if ((last_created_or_assigned_bp->flags &
-                        status_flags::dynallocated)==0) return false;
-               if ((last_created_or_assigned_bp->flags &
-                        status_flags::evaluated)==0) return false;
-               return true;
-       }
-protected:
-       void update_last_created_or_assigned_bp()
-       {
-               last_created_or_assigned_bp = bp;
-               last_created_or_assigned_exp = (long)(void *)(this);
-       }
-#endif // def OBSCURE_CINT_HACK
-
 // member variables
 
 private:
        mutable ptr<basic> bp;  ///< pointer to basic object managed by this
-
-#ifdef OBSCURE_CINT_HACK
-public:
-       static ptr<basic> last_created_or_assigned_bp;
-       static basic * dummy_bp;
-       static long last_created_or_assigned_exp;
-#endif // def OBSCURE_CINT_HACK
 };
 
 
@@ -265,121 +259,100 @@ inline
 ex::ex() throw() : bp(*const_cast<basic *>(_num0_bp))
 {
        GINAC_ASSERT(bp->flags & status_flags::dynallocated);
-#ifdef OBSCURE_CINT_HACK
-       update_last_created_or_assigned_bp();
-#endif // def OBSCURE_CINT_HACK
-}
-
-#ifdef OBSCURE_CINT_HACK
-inline
-ex::ex(const ex & other) : bp(other.bp)
-{
-       GINAC_ASSERT((bp->flags) & status_flags::dynallocated);
-       update_last_created_or_assigned_bp();
-}
-
-inline
-ex & ex::operator=(const ex & other)
-{
-       GINAC_ASSERT(bp->flags & status_flags::dynallocated);
-       GINAC_ASSERT(other.bp->flags & status_flags::dynallocated);
-       bp = other.bp;
-       update_last_created_or_assigned_bp();
-       return *this;
 }
-#endif // def OBSCURE_CINT_HACK
 
 inline
 ex::ex(const basic & other) : bp(construct_from_basic(other))
 {
        GINAC_ASSERT(bp->flags & status_flags::dynallocated);
-#ifdef OBSCURE_CINT_HACK
-       update_last_created_or_assigned_bp();
-#endif // def OBSCURE_CINT_HACK
 }
 
 inline
 ex::ex(int i) : bp(construct_from_int(i))
 {
        GINAC_ASSERT(bp->flags & status_flags::dynallocated);
-#ifdef OBSCURE_CINT_HACK
-       update_last_created_or_assigned_bp();
-#endif // def OBSCURE_CINT_HACK
 }
 
 inline
 ex::ex(unsigned int i) : bp(construct_from_uint(i))
 {
        GINAC_ASSERT(bp->flags & status_flags::dynallocated);
-#ifdef OBSCURE_CINT_HACK
-       update_last_created_or_assigned_bp();
-#endif // def OBSCURE_CINT_HACK
 }
 
 inline
 ex::ex(long i) : bp(construct_from_long(i))
 {
        GINAC_ASSERT(bp->flags & status_flags::dynallocated);
-#ifdef OBSCURE_CINT_HACK
-       update_last_created_or_assigned_bp();
-#endif // def OBSCURE_CINT_HACK
 }
 
 inline
 ex::ex(unsigned long i) : bp(construct_from_ulong(i))
 {
        GINAC_ASSERT(bp->flags & status_flags::dynallocated);
-#ifdef OBSCURE_CINT_HACK
-       update_last_created_or_assigned_bp();
-#endif // def OBSCURE_CINT_HACK
 }
 
 inline
 ex::ex(double const d) : bp(construct_from_double(d))
 {
        GINAC_ASSERT(bp->flags & status_flags::dynallocated);
-#ifdef OBSCURE_CINT_HACK
-       update_last_created_or_assigned_bp();
-#endif // def OBSCURE_CINT_HACK
 }
 
 inline
 ex::ex(const std::string &s, const ex &l) : bp(construct_from_string_and_lst(s, l))
 {
        GINAC_ASSERT(bp->flags & status_flags::dynallocated);
-#ifdef OBSCURE_CINT_HACK
-       update_last_created_or_assigned_bp();
-#endif // def OBSCURE_CINT_HACK
 }
 
 inline
 int ex::compare(const ex & other) const
 {
+#ifdef GINAC_COMPARE_STATISTICS
+       compare_statistics.total_compares++;
+#endif
        if (bp == other.bp)  // trivial case: both expressions point to same basic
                return 0;
+#ifdef GINAC_COMPARE_STATISTICS
+       compare_statistics.nontrivial_compares++;
+#endif
        const int cmpval = bp->compare(*other.bp);
+#if 1
        if (cmpval == 0) {
                // Expressions point to different, but equal, trees: conserve
                // memory and make subsequent compare() operations faster by
-               // making both expression point to the same tree.
+               // making both expressions point to the same tree.
                share(other);
        }
+#endif
        return cmpval;
 }
 
 inline
 bool ex::is_equal(const ex & other) const
 {
+#ifdef GINAC_COMPARE_STATISTICS
+       compare_statistics.total_is_equals++;
+#endif
        if (bp == other.bp)  // trivial case: both expressions point to same basic
                return true;
-       return bp->is_equal(*other.bp);
+#ifdef GINAC_COMPARE_STATISTICS
+       compare_statistics.nontrivial_is_equals++;
+#endif
+       const bool equal = bp->is_equal(*other.bp);
+#if 0
+       if (equal) {
+               // Expressions point to different, but equal, trees: conserve
+               // memory and make subsequent compare() operations faster by
+               // making both expressions point to the same tree.
+               share(other);
+       }
+#endif
+       return equal;
 }
 
 
 // Iterators
 
-class const_iterator : public std::iterator<std::random_access_iterator_tag, ex, ptrdiff_t, const ex *, const ex &>
-{
+class const_iterator : public std::iterator<std::random_access_iterator_tag, ex, ptrdiff_t, const ex *, const ex &> {
        friend class ex;
        friend class const_preorder_iterator;
        friend class const_postorder_iterator;
@@ -525,27 +498,24 @@ struct _iter_rep {
 
 } // namespace internal
 
-class const_preorder_iterator : public std::iterator<std::forward_iterator_tag, ex, ptrdiff_t, const ex *, const ex &>
-{
+class const_preorder_iterator : public std::iterator<std::forward_iterator_tag, ex, ptrdiff_t, const ex *, const ex &> {
 public:
        const_preorder_iterator() throw() {}
 
-       // Provide implicit conversion from const_iterator, so ex::begin() and
-       // ex::end() can be used to create const_preorder_iterators
-       const_preorder_iterator(const const_iterator & cit)
+       const_preorder_iterator(const ex &e, size_t n)
        {
-               s.push(internal::_iter_rep(cit.e, cit.i, cit.e.nops()));
+               s.push(internal::_iter_rep(e, 0, n));
        }
 
 public:
-       ex operator*() const
+       reference operator*() const
        {
                return s.top().e;
        }
 
-       std::auto_ptr<ex> operator->() const
+       pointer operator->() const
        {
-               return std::auto_ptr<ex>(new ex(operator*()));
+               return &(s.top().e);
        }
 
        const_preorder_iterator &operator++()
@@ -563,7 +533,7 @@ public:
 
        bool operator==(const const_preorder_iterator &other) const throw()
        {
-               return s.top() == other.s.top();
+               return s == other.s;
        }
 
        bool operator!=(const const_preorder_iterator &other) const throw()
@@ -576,8 +546,10 @@ private:
 
        void increment()
        {
-               while (s.top().i == s.top().i_end && s.size() > 1) {
+               while (!s.empty() && s.top().i == s.top().i_end) {
                        s.pop();
+                       if (s.empty())
+                               return;
                        ++s.top().i;
                }
 
@@ -590,31 +562,25 @@ private:
        }
 };
 
-class const_postorder_iterator : public std::iterator<std::forward_iterator_tag, ex, ptrdiff_t, const ex *, const ex &>
-{
+class const_postorder_iterator : public std::iterator<std::forward_iterator_tag, ex, ptrdiff_t, const ex *, const ex &> {
 public:
        const_postorder_iterator() throw() {}
 
-       // Provide implicit conversion from const_iterator, so ex::begin() and
-       // ex::end() can be used to create const_postorder_iterators
-       const_postorder_iterator(const const_iterator & cit)
+       const_postorder_iterator(const ex &e, size_t n)
        {
-               size_t n = cit.e.nops();
-               if (cit.i != n) {
-                       s.push(internal::_iter_rep(cit.e, cit.i, n));
-                       descend();
-               }
+               s.push(internal::_iter_rep(e, 0, n));
+               descend();
        }
 
 public:
-       ex operator*() const
+       reference operator*() const
        {
                return s.top().e;
        }
 
-       std::auto_ptr<ex> operator->() const
+       pointer operator->() const
        {
-               return std::auto_ptr<ex>(new ex(operator*()));
+               return &(s.top().e);
        }
 
        const_postorder_iterator &operator++()
@@ -656,7 +622,7 @@ private:
        {
                if (s.top().i == s.top().i_end)
                        s.pop();
-               if (s.size() > 0) {
+               if (!s.empty()) {
                        ++s.top().i;
                        descend();
                }
@@ -673,6 +639,26 @@ inline const_iterator ex::end() const throw()
        return const_iterator(*this, nops());
 }
 
+inline const_preorder_iterator ex::preorder_begin() const
+{
+       return const_preorder_iterator(*this, nops());
+}
+
+inline const_preorder_iterator ex::preorder_end() const throw()
+{
+       return const_preorder_iterator();
+}
+
+inline const_postorder_iterator ex::postorder_begin() const
+{
+       return const_postorder_iterator(*this, nops());
+}
+
+inline const_postorder_iterator ex::postorder_end() const throw()
+{
+       return const_postorder_iterator();
+}
+
 
 // utility functions
 
@@ -702,6 +688,11 @@ struct ex_swap : public std::binary_function<ex, ex, void> {
        void operator() (ex &lh, ex &rh) const { lh.swap(rh); }
 };
 
+// Make it possible to print exvectors and exmaps
+std::ostream & operator<<(std::ostream & os, const exvector & e);
+std::ostream & operator<<(std::ostream & os, const exset & e);
+std::ostream & operator<<(std::ostream & os, const exmap & e);
+
 // wrapper functions around member functions
 inline size_t nops(const ex & thisex)
 { return thisex.nops(); }
@@ -709,12 +700,24 @@ inline size_t nops(const ex & thisex)
 inline ex expand(const ex & thisex, unsigned options = 0)
 { return thisex.expand(options); }
 
-inline bool has(const ex & thisex, const ex & pattern)
-{ return thisex.has(pattern); }
+inline ex conjugate(const ex & thisex)
+{ return thisex.conjugate(); }
+
+inline ex real_part(const ex & thisex)
+{ return thisex.real_part(); }
+
+inline ex imag_part(const ex & thisex)
+{ return thisex.imag_part(); }
+
+inline bool has(const ex & thisex, const ex & pattern, unsigned options = 0)
+{ return thisex.has(pattern, options); }
 
-inline bool find(const ex & thisex, const ex & pattern, lst & found)
+inline bool find(const ex & thisex, const ex & pattern, exset& found)
 { return thisex.find(pattern, found); }
 
+inline bool is_polynomial(const ex & thisex, const ex & vars)
+{ return thisex.is_polynomial(vars); }
+
 inline int degree(const ex & thisex, const ex & s)
 { return thisex.degree(s); }
 
@@ -760,13 +763,16 @@ inline ex evalf(const ex & thisex, int level = 0)
 inline ex evalm(const ex & thisex)
 { return thisex.evalm(); }
 
+inline ex eval_integ(const ex & thisex)
+{ return thisex.eval_integ(); }
+
 inline ex diff(const ex & thisex, const symbol & s, unsigned nth = 1)
 { return thisex.diff(s, nth); }
 
 inline ex series(const ex & thisex, const ex & r, int order, unsigned options = 0)
 { return thisex.series(r, order, options); }
 
-inline bool match(const ex & thisex, const ex & pattern, lst & repl_lst)
+inline bool match(const ex & thisex, const ex & pattern, exmap& repl_lst)
 { return thisex.match(pattern, repl_lst); }
 
 inline ex simplify_indexed(const ex & thisex, unsigned options = 0)
@@ -865,6 +871,52 @@ public:
        ex operator()(const ex & e) { return ptr(e, arg1, arg2, arg3); }
 };
 
+template<class C>
+class pointer_to_member_to_map_function : public map_function {
+protected:
+       ex (C::*ptr)(const ex &);
+       C &c;
+public:
+       explicit pointer_to_member_to_map_function(ex (C::*member)(const ex &), C &obj) : ptr(member), c(obj) {}
+       ex operator()(const ex & e) { return (c.*ptr)(e); }
+};
+
+template<class C, class T1>
+class pointer_to_member_to_map_function_1arg : public map_function {
+protected:
+       ex (C::*ptr)(const ex &, T1);
+       C &c;
+       T1 arg1;
+public:
+       explicit pointer_to_member_to_map_function_1arg(ex (C::*member)(const ex &, T1), C &obj, T1 a1) : ptr(member), c(obj), arg1(a1) {}
+       ex operator()(const ex & e) { return (c.*ptr)(e, arg1); }
+};
+
+template<class C, class T1, class T2>
+class pointer_to_member_to_map_function_2args : public map_function {
+protected:
+       ex (C::*ptr)(const ex &, T1, T2);
+       C &c;
+       T1 arg1;
+       T2 arg2;
+public:
+       explicit pointer_to_member_to_map_function_2args(ex (C::*member)(const ex&, T1, T2), C &obj, T1 a1, T2 a2) : ptr(member), c(obj), arg1(a1), arg2(a2) {}
+       ex operator()(const ex & e) { return (c.*ptr)(e, arg1, arg2); }
+};
+
+template<class C, class T1, class T2, class T3>
+class pointer_to_member_to_map_function_3args : public map_function {
+protected:
+       ex (C::*ptr)(const ex &, T1, T2, T3);
+       C &c;
+       T1 arg1;
+       T2 arg2;
+       T3 arg3;
+public:
+       explicit pointer_to_member_to_map_function_3args(ex (C::*member)(const ex &, T1, T2, T3), C &obj, T1 a1, T2 a2, T3 a3) : ptr(member), c(obj), arg1(a1), arg2(a2), arg3(a3) {}
+       ex operator()(const ex & e) { return (c.*ptr)(e, arg1, arg2, arg3); }
+};
+
 inline ex ex::map(ex f(const ex &)) const
 {
        pointer_to_map_function fcn(f);
@@ -933,4 +985,4 @@ inline void iter_swap(list<GiNaC::ex>::iterator i1, list<GiNaC::ex>::iterator i2
 
 } // namespace std
 
-#endif // ndef __GINAC_EX_H__
+#endif // ndef GINAC_EX_H