Merge pull request #1660 from YosysHQ/eddie/abc9_unpermute_luts

[yosys.git] / kernel / rtlil.h

/* -*- c++ -*-
 *  yosys -- Yosys Open SYnthesis Suite
 *
 *  Copyright (C) 2012  Clifford Wolf <clifford@clifford.at>
 *
 *  Permission to use, copy, modify, and/or distribute this software for any
 *  purpose with or without fee is hereby granted, provided that the above
 *  copyright notice and this permission notice appear in all copies.
 *
 *  THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND THE AUTHOR DISCLAIMS ALL WARRANTIES
 *  WITH REGARD TO THIS SOFTWARE INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF
 *  MERCHANTABILITY AND FITNESS. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR
 *  ANY SPECIAL, DIRECT, INDIRECT, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES
 *  WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF USE, DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN
 *  ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF
 *  OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
 *
 */

#include "kernel/yosys.h"

#ifndef RTLIL_H
#define RTLIL_H

YOSYS_NAMESPACE_BEGIN

namespace RTLIL
{
        enum State : unsigned char {
                S0 = 0,
                S1 = 1,
                Sx = 2, // undefined value or conflict
                Sz = 3, // high-impedance / not-connected
                Sa = 4, // don't care (used only in cases)
                Sm = 5  // marker (used internally by some passes)
        };

        enum SyncType : unsigned char {
                ST0 = 0, // level sensitive: 0
                ST1 = 1, // level sensitive: 1
                STp = 2, // edge sensitive: posedge
                STn = 3, // edge sensitive: negedge
                STe = 4, // edge sensitive: both edges
                STa = 5, // always active
                STg = 6, // global clock
                STi = 7  // init
        };

        enum ConstFlags : unsigned char {
                CONST_FLAG_NONE   = 0,
                CONST_FLAG_STRING = 1,
                CONST_FLAG_SIGNED = 2,  // only used for parameters
                CONST_FLAG_REAL   = 4   // only used for parameters
        };

        struct Const;
        struct AttrObject;
        struct Selection;
        struct Monitor;
        struct Design;
        struct Module;
        struct Wire;
        struct Memory;
        struct Cell;
        struct SigChunk;
        struct SigBit;
        struct SigSpecIterator;
        struct SigSpecConstIterator;
        struct SigSpec;
        struct CaseRule;
        struct SwitchRule;
        struct SyncRule;
        struct Process;

        typedef std::pair<SigSpec, SigSpec> SigSig;

        struct IdString
        {
                #undef YOSYS_XTRACE_GET_PUT
                #undef YOSYS_SORT_ID_FREE_LIST
                #undef YOSYS_USE_STICKY_IDS
                #undef YOSYS_NO_IDS_REFCNT

                // the global id string cache

                static struct destruct_guard_t {
                        bool ok; // POD, will be initialized to zero
                        destruct_guard_t() { ok = true; }
                        ~destruct_guard_t() { ok = false; }
                } destruct_guard;

                static std::vector<char*> global_id_storage_;
                static dict<char*, int, hash_cstr_ops> global_id_index_;
        #ifndef YOSYS_NO_IDS_REFCNT
                static std::vector<int> global_refcount_storage_;
                static std::vector<int> global_free_idx_list_;
        #endif

        #ifdef YOSYS_USE_STICKY_IDS
                static int last_created_idx_ptr_;
                static int last_created_idx_[8];
        #endif

                static inline void xtrace_db_dump()
                {
                #ifdef YOSYS_XTRACE_GET_PUT
                        for (int idx = 0; idx < GetSize(global_id_storage_); idx++)
                        {
                                if (global_id_storage_.at(idx) == nullptr)
                                        log("#X# DB-DUMP index %d: FREE\n", idx);
                                else
                                        log("#X# DB-DUMP index %d: '%s' (ref %d)\n", idx, global_id_storage_.at(idx), global_refcount_storage_.at(idx));
                        }
                #endif
                }

                static inline void checkpoint()
                {
                #ifdef YOSYS_USE_STICKY_IDS
                        last_created_idx_ptr_ = 0;
                        for (int i = 0; i < 8; i++) {
                                if (last_created_idx_[i])
                                        put_reference(last_created_idx_[i]);
                                last_created_idx_[i] = 0;
                        }
                #endif
                #ifdef YOSYS_SORT_ID_FREE_LIST
                        std::sort(global_free_idx_list_.begin(), global_free_idx_list_.end(), std::greater<int>());
                #endif
                }

                static inline int get_reference(int idx)
                {
                        if (idx) {
                #ifndef YOSYS_NO_IDS_REFCNT
                                global_refcount_storage_[idx]++;
                #endif
                #ifdef YOSYS_XTRACE_GET_PUT
                                if (yosys_xtrace)
                                        log("#X# GET-BY-INDEX '%s' (index %d, refcount %d)\n", global_id_storage_.at(idx), idx, global_refcount_storage_.at(idx));
                #endif
                        }
                        return idx;
                }

                static int get_reference(const char *p)
                {
                        log_assert(destruct_guard.ok);

                        if (!p[0])
                                return 0;

                        log_assert(p[0] == '$' || p[0] == '\\');
                        log_assert(p[1] != 0);

                        auto it = global_id_index_.find((char*)p);
                        if (it != global_id_index_.end()) {
                #ifndef YOSYS_NO_IDS_REFCNT
                                global_refcount_storage_.at(it->second)++;
                #endif
                #ifdef YOSYS_XTRACE_GET_PUT
                                if (yosys_xtrace)
                                        log("#X# GET-BY-NAME '%s' (index %d, refcount %d)\n", global_id_storage_.at(it->second), it->second, global_refcount_storage_.at(it->second));
                #endif
                                return it->second;
                        }

                #ifndef YOSYS_NO_IDS_REFCNT
                        if (global_free_idx_list_.empty()) {
                                if (global_id_storage_.empty()) {
                                        global_refcount_storage_.push_back(0);
                                        global_id_storage_.push_back((char*)"");
                                        global_id_index_[global_id_storage_.back()] = 0;
                                }
                                log_assert(global_id_storage_.size() < 0x40000000);
                                global_free_idx_list_.push_back(global_id_storage_.size());
                                global_id_storage_.push_back(nullptr);
                                global_refcount_storage_.push_back(0);
                        }

                        int idx = global_free_idx_list_.back();
                        global_free_idx_list_.pop_back();
                        global_id_storage_.at(idx) = strdup(p);
                        global_id_index_[global_id_storage_.at(idx)] = idx;
                        global_refcount_storage_.at(idx)++;
                #else
                        if (global_id_storage_.empty()) {
                                global_id_storage_.push_back((char*)"");
                                global_id_index_[global_id_storage_.back()] = 0;
                        }
                        int idx = global_id_storage_.size();
                        global_id_storage_.push_back(strdup(p));
                        global_id_index_[global_id_storage_.back()] = idx;
                #endif

                        if (yosys_xtrace) {
                                log("#X# New IdString '%s' with index %d.\n", p, idx);
                                log_backtrace("-X- ", yosys_xtrace-1);
                        }

                #ifdef YOSYS_XTRACE_GET_PUT
                        if (yosys_xtrace)
                                log("#X# GET-BY-NAME '%s' (index %d, refcount %d)\n", global_id_storage_.at(idx), idx, global_refcount_storage_.at(idx));
                #endif

                #ifdef YOSYS_USE_STICKY_IDS
                        // Avoid Create->Delete->Create pattern
                        if (last_created_idx_[last_created_idx_ptr_])
                                put_reference(last_created_idx_[last_created_idx_ptr_]);
                        last_created_idx_[last_created_idx_ptr_] = idx;
                        get_reference(last_created_idx_[last_created_idx_ptr_]);
                        last_created_idx_ptr_ = (last_created_idx_ptr_ + 1) & 7;
                #endif

                        return idx;
                }

        #ifndef YOSYS_NO_IDS_REFCNT
                static inline void put_reference(int idx)
                {
                        // put_reference() may be called from destructors after the destructor of
                        // global_refcount_storage_ has been run. in this case we simply do nothing.
                        if (!destruct_guard.ok || !idx)
                                return;

                #ifdef YOSYS_XTRACE_GET_PUT
                        if (yosys_xtrace) {
                                log("#X# PUT '%s' (index %d, refcount %d)\n", global_id_storage_.at(idx), idx, global_refcount_storage_.at(idx));
                        }
                #endif

                        int &refcount = global_refcount_storage_[idx];

                        if (--refcount > 0)
                                return;

                        log_assert(refcount == 0);

                        if (yosys_xtrace) {
                                log("#X# Removed IdString '%s' with index %d.\n", global_id_storage_.at(idx), idx);
                                log_backtrace("-X- ", yosys_xtrace-1);
                        }

                        global_id_index_.erase(global_id_storage_.at(idx));
                        free(global_id_storage_.at(idx));
                        global_id_storage_.at(idx) = nullptr;
                        global_free_idx_list_.push_back(idx);
                }
        #else
                static inline void put_reference(int) { }
        #endif

                // the actual IdString object is just is a single int

                int index_;

                inline IdString() : index_(0) { }
                inline IdString(const char *str) : index_(get_reference(str)) { }
                inline IdString(const IdString &str) : index_(get_reference(str.index_)) { }
                inline IdString(IdString &&str) : index_(str.index_) { str.index_ = 0; }
                inline IdString(const std::string &str) : index_(get_reference(str.c_str())) { }
                inline ~IdString() { put_reference(index_); }

                inline void operator=(const IdString &rhs) {
                        put_reference(index_);
                        index_ = get_reference(rhs.index_);
                }

                inline void operator=(const char *rhs) {
                        IdString id(rhs);
                        *this = id;
                }

                inline void operator=(const std::string &rhs) {
                        IdString id(rhs);
                        *this = id;
                }

                inline const char *c_str() const {
                        return global_id_storage_.at(index_);
                }

                inline std::string str() const {
                        return std::string(global_id_storage_.at(index_));
                }

                inline bool operator<(const IdString &rhs) const {
                        return index_ < rhs.index_;
                }

                inline bool operator==(const IdString &rhs) const { return index_ == rhs.index_; }
                inline bool operator!=(const IdString &rhs) const { return index_ != rhs.index_; }

                // The methods below are just convenience functions for better compatibility with std::string.

                bool operator==(const std::string &rhs) const { return str() == rhs; }
                bool operator!=(const std::string &rhs) const { return str() != rhs; }

                bool operator==(const char *rhs) const { return strcmp(c_str(), rhs) == 0; }
                bool operator!=(const char *rhs) const { return strcmp(c_str(), rhs) != 0; }

                char operator[](size_t i) const {
                        const char *p = c_str();
                        for (; i != 0; i--, p++)
                                log_assert(*p != 0);
                        return *p;
                }

                std::string substr(size_t pos = 0, size_t len = std::string::npos) const {
                        if (len == std::string::npos || len >= strlen(c_str() + pos))
                                return std::string(c_str() + pos);
                        else
                                return std::string(c_str() + pos, len);
                }

                int compare(size_t pos, size_t len, const char* s) const {
                        return strncmp(c_str()+pos, s, len);
                }

                bool begins_with(const char* prefix) const {
                        size_t len = strlen(prefix);
                        if (size() < len) return false;
                        return compare(0, len, prefix) == 0;
                }

                bool ends_with(const char* suffix) const {
                        size_t len = strlen(suffix);
                        if (size() < len) return false;
                        return compare(size()-len, len, suffix) == 0;
                }

                size_t size() const {
                        return strlen(c_str());
                }

                bool empty() const {
                        return c_str()[0] == 0;
                }

                void clear() {
                        *this = IdString();
                }

                unsigned int hash() const {
                        return index_;
                }

                // The following is a helper key_compare class. Instead of for example std::set<Cell*>
                // use std::set<Cell*, IdString::compare_ptr_by_name<Cell>> if the order of cells in the
                // set has an influence on the algorithm.

                template<typename T> struct compare_ptr_by_name {
                        bool operator()(const T *a, const T *b) const {
                                return (a == nullptr || b == nullptr) ? (a < b) : (a->name < b->name);
                        }
                };

                // often one needs to check if a given IdString is part of a list (for example a list
                // of cell types). the following functions helps with that.

                template<typename T, typename... Args>
                bool in(T first, Args... rest) const {
                        return in(first) || in(rest...);
                }

                bool in(IdString rhs) const { return *this == rhs; }
                bool in(const char *rhs) const { return *this == rhs; }
                bool in(const std::string &rhs) const { return *this == rhs; }
                bool in(const pool<IdString> &rhs) const { return rhs.count(*this) != 0; }
        };

        namespace ID {
                // defined in rtlil.cc, initialized in yosys.cc
                extern IdString A, B, Y;
                extern IdString keep;
                extern IdString whitebox;
                extern IdString blackbox;
        };

        extern dict<std::string, std::string> constpad;

        static inline std::string escape_id(std::string str) {
                if (str.size() > 0 && str[0] != '\\' && str[0] != '$')
                        return "\\" + str;
                return str;
        }

        static inline std::string unescape_id(std::string str) {
                if (str.size() < 2)
                        return str;
                if (str[0] != '\\')
                        return str;
                if (str[1] == '$' || str[1] == '\\')
                        return str;
                if (str[1] >= '0' && str[1] <= '9')
                        return str;
                return str.substr(1);
        }

        static inline std::string unescape_id(RTLIL::IdString str) {
                return unescape_id(str.str());
        }

        static inline const char *id2cstr(const RTLIL::IdString &str) {
                return log_id(str);
        }

        template <typename T> struct sort_by_name_id {
                bool operator()(T *a, T *b) const {
                        return a->name < b->name;
                }
        };

        template <typename T> struct sort_by_name_str {
                bool operator()(T *a, T *b) const {
                        return strcmp(a->name.c_str(), b->name.c_str()) < 0;
                }
        };

        struct sort_by_id_str {
                bool operator()(RTLIL::IdString a, RTLIL::IdString b) const {
                        return strcmp(a.c_str(), b.c_str()) < 0;
                }
        };

        // see calc.cc for the implementation of this functions
        RTLIL::Const const_not         (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
        RTLIL::Const const_and         (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
        RTLIL::Const const_or          (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
        RTLIL::Const const_xor         (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
        RTLIL::Const const_xnor        (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);

        RTLIL::Const const_reduce_and  (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
        RTLIL::Const const_reduce_or   (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
        RTLIL::Const const_reduce_xor  (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
        RTLIL::Const const_reduce_xnor (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
        RTLIL::Const const_reduce_bool (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);

        RTLIL::Const const_logic_not   (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
        RTLIL::Const const_logic_and   (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
        RTLIL::Const const_logic_or    (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);

        RTLIL::Const const_shl         (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
        RTLIL::Const const_shr         (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
        RTLIL::Const const_sshl        (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
        RTLIL::Const const_sshr        (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
        RTLIL::Const const_shift       (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
        RTLIL::Const const_shiftx      (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);

        RTLIL::Const const_lt          (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
        RTLIL::Const const_le          (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
        RTLIL::Const const_eq          (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
        RTLIL::Const const_ne          (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
        RTLIL::Const const_eqx         (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
        RTLIL::Const const_nex         (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
        RTLIL::Const const_ge          (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
        RTLIL::Const const_gt          (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);

        RTLIL::Const const_add         (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
        RTLIL::Const const_sub         (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
        RTLIL::Const const_mul         (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
        RTLIL::Const const_div         (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
        RTLIL::Const const_mod         (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
        RTLIL::Const const_pow         (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);

        RTLIL::Const const_pos         (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
        RTLIL::Const const_neg         (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);


        // This iterator-range-pair is used for Design::modules(), Module::wires() and Module::cells().
        // It maintains a reference counter that is used to make sure that the container is not modified while being iterated over.

        template<typename T>
        struct ObjIterator {
                using iterator_category = std::forward_iterator_tag;
                using value_type = T;
                using difference_type = ptrdiff_t;
                using pointer = T*;
                using reference = T&;
                typename dict<RTLIL::IdString, T>::iterator it;
                dict<RTLIL::IdString, T> *list_p;
                int *refcount_p;

                ObjIterator() : list_p(nullptr), refcount_p(nullptr) {
                }

                ObjIterator(decltype(list_p) list_p, int *refcount_p) : list_p(list_p), refcount_p(refcount_p) {
                        if (list_p->empty()) {
                                this->list_p = nullptr;
                                this->refcount_p = nullptr;
                        } else {
                                it = list_p->begin();
                                (*refcount_p)++;
                        }
                }

                ObjIterator(const RTLIL::ObjIterator<T> &other) {
                        it = other.it;
                        list_p = other.list_p;
                        refcount_p = other.refcount_p;
                        if (refcount_p)
                                (*refcount_p)++;
                }

                ObjIterator &operator=(const RTLIL::ObjIterator<T> &other) {
                        if (refcount_p)
                                (*refcount_p)--;
                        it = other.it;
                        list_p = other.list_p;
                        refcount_p = other.refcount_p;
                        if (refcount_p)
                                (*refcount_p)++;
                        return *this;
                }

                ~ObjIterator() {
                        if (refcount_p)
                                (*refcount_p)--;
                }

                inline T operator*() const {
                        log_assert(list_p != nullptr);
                        return it->second;
                }

                inline bool operator!=(const RTLIL::ObjIterator<T> &other) const {
                        if (list_p == nullptr || other.list_p == nullptr)
                                return list_p != other.list_p;
                        return it != other.it;
                }


                inline bool operator==(const RTLIL::ObjIterator<T> &other) const {
                        return !(*this != other);
                }

                inline ObjIterator<T>& operator++() {
                        log_assert(list_p != nullptr);
                        if (++it == list_p->end()) {
                                (*refcount_p)--;
                                list_p = nullptr;
                                refcount_p = nullptr;
                        }
                        return *this;
                }

                inline const ObjIterator<T> operator++(int) {
                        ObjIterator<T> result(*this);
                        ++(*this);
                        return result;
                }
        };

        template<typename T>
        struct ObjRange
        {
                dict<RTLIL::IdString, T> *list_p;
                int *refcount_p;

                ObjRange(decltype(list_p) list_p, int *refcount_p) : list_p(list_p), refcount_p(refcount_p) { }
                RTLIL::ObjIterator<T> begin() { return RTLIL::ObjIterator<T>(list_p, refcount_p); }
                RTLIL::ObjIterator<T> end() { return RTLIL::ObjIterator<T>(); }

                size_t size() const {
                        return list_p->size();
                }

                operator pool<T>() const {
                        pool<T> result;
                        for (auto &it : *list_p)
                                result.insert(it.second);
                        return result;
                }

                operator std::vector<T>() const {
                        std::vector<T> result;
                        result.reserve(list_p->size());
                        for (auto &it : *list_p)
                                result.push_back(it.second);
                        return result;
                }

                pool<T> to_pool() const { return *this; }
                std::vector<T> to_vector() const { return *this; }
        };
};

struct RTLIL::Const
{
        int flags;
        std::vector<RTLIL::State> bits;

        Const();
        Const(std::string str);
        Const(int val, int width = 32);
        Const(RTLIL::State bit, int width = 1);
        Const(const std::vector<RTLIL::State> &bits) : bits(bits) { flags = CONST_FLAG_NONE; }
        Const(const std::vector<bool> &bits);
        Const(const RTLIL::Const &c);
        RTLIL::Const &operator =(const RTLIL::Const &other) = default;

        bool operator <(const RTLIL::Const &other) const;
        bool operator ==(const RTLIL::Const &other) const;
        bool operator !=(const RTLIL::Const &other) const;

        bool as_bool() const;
        int as_int(bool is_signed = false) const;
        std::string as_string() const;
        static Const from_string(std::string str);

        std::string decode_string() const;

        inline int size() const { return bits.size(); }
        inline bool empty() const { return bits.empty(); }
        inline RTLIL::State &operator[](int index) { return bits.at(index); }
        inline const RTLIL::State &operator[](int index) const { return bits.at(index); }
        inline decltype(bits)::iterator begin() { return bits.begin(); }
        inline decltype(bits)::iterator end() { return bits.end(); }

        bool is_fully_zero() const;
        bool is_fully_ones() const;
        bool is_fully_def() const;
        bool is_fully_undef() const;

        inline RTLIL::Const extract(int offset, int len = 1, RTLIL::State padding = RTLIL::State::S0) const {
                RTLIL::Const ret;
                ret.bits.reserve(len);
                for (int i = offset; i < offset + len; i++)
                        ret.bits.push_back(i < GetSize(bits) ? bits[i] : padding);
                return ret;
        }

        void extu(int width) {
                bits.resize(width, RTLIL::State::S0);
        }

        void exts(int width) {
                bits.resize(width, bits.empty() ? RTLIL::State::Sx : bits.back());
        }

        inline unsigned int hash() const {
                unsigned int h = mkhash_init;
                for (auto b : bits)
                        mkhash(h, b);
                return h;
        }
};

struct RTLIL::AttrObject
{
        dict<RTLIL::IdString, RTLIL::Const> attributes;

        void set_bool_attribute(RTLIL::IdString id, bool value=true);
        bool get_bool_attribute(RTLIL::IdString id) const;

        bool get_blackbox_attribute(bool ignore_wb=false) const {
                return get_bool_attribute(ID::blackbox) || (!ignore_wb && get_bool_attribute(ID::whitebox));
        }

        void set_strpool_attribute(RTLIL::IdString id, const pool<string> &data);
        void add_strpool_attribute(RTLIL::IdString id, const pool<string> &data);
        pool<string> get_strpool_attribute(RTLIL::IdString id) const;

        void set_src_attribute(const std::string &src);
        std::string get_src_attribute() const;
};

struct RTLIL::SigChunk
{
        RTLIL::Wire *wire;
        std::vector<RTLIL::State> data; // only used if wire == NULL, LSB at index 0
        int width, offset;

        SigChunk();
        SigChunk(const RTLIL::Const &value);
        SigChunk(RTLIL::Wire *wire);
        SigChunk(RTLIL::Wire *wire, int offset, int width = 1);
        SigChunk(const std::string &str);
        SigChunk(int val, int width = 32);
        SigChunk(RTLIL::State bit, int width = 1);
        SigChunk(RTLIL::SigBit bit);
        SigChunk(const RTLIL::SigChunk &sigchunk);
        RTLIL::SigChunk &operator =(const RTLIL::SigChunk &other) = default;

        RTLIL::SigChunk extract(int offset, int length) const;
        inline int size() const { return width; }

        bool operator <(const RTLIL::SigChunk &other) const;
        bool operator ==(const RTLIL::SigChunk &other) const;
        bool operator !=(const RTLIL::SigChunk &other) const;
};

struct RTLIL::SigBit
{
        RTLIL::Wire *wire;
        union {
                RTLIL::State data; // used if wire == NULL
                int offset;        // used if wire != NULL
        };

        SigBit();
        SigBit(RTLIL::State bit);
        SigBit(bool bit);
        SigBit(RTLIL::Wire *wire);
        SigBit(RTLIL::Wire *wire, int offset);
        SigBit(const RTLIL::SigChunk &chunk);
        SigBit(const RTLIL::SigChunk &chunk, int index);
        SigBit(const RTLIL::SigSpec &sig);
        SigBit(const RTLIL::SigBit &sigbit);
        RTLIL::SigBit &operator =(const RTLIL::SigBit &other) = default;

        bool operator <(const RTLIL::SigBit &other) const;
        bool operator ==(const RTLIL::SigBit &other) const;
        bool operator !=(const RTLIL::SigBit &other) const;
        unsigned int hash() const;
};

struct RTLIL::SigSpecIterator : public std::iterator<std::input_iterator_tag, RTLIL::SigSpec>
{
        RTLIL::SigSpec *sig_p;
        int index;

        inline RTLIL::SigBit &operator*() const;
        inline bool operator!=(const RTLIL::SigSpecIterator &other) const { return index != other.index; }
        inline bool operator==(const RTLIL::SigSpecIterator &other) const { return index == other.index; }
        inline void operator++() { index++; }
};

struct RTLIL::SigSpecConstIterator : public std::iterator<std::input_iterator_tag, RTLIL::SigSpec>
{
        const RTLIL::SigSpec *sig_p;
        int index;

        inline const RTLIL::SigBit &operator*() const;
        inline bool operator!=(const RTLIL::SigSpecConstIterator &other) const { return index != other.index; }
        inline bool operator==(const RTLIL::SigSpecIterator &other) const { return index == other.index; }
        inline void operator++() { index++; }
};

struct RTLIL::SigSpec
{
private:
        int width_;
        unsigned long hash_;
        std::vector<RTLIL::SigChunk> chunks_; // LSB at index 0
        std::vector<RTLIL::SigBit> bits_; // LSB at index 0

        void pack() const;
        void unpack() const;
        void updhash() const;

        inline bool packed() const {
                return bits_.empty();
        }

        inline void inline_unpack() const {
                if (!chunks_.empty())
                        unpack();
        }

public:
        SigSpec();
        SigSpec(const RTLIL::SigSpec &other);
        SigSpec(std::initializer_list<RTLIL::SigSpec> parts);
        const RTLIL::SigSpec &operator=(const RTLIL::SigSpec &other);

        SigSpec(const RTLIL::Const &value);
        SigSpec(const RTLIL::SigChunk &chunk);
        SigSpec(RTLIL::Wire *wire);
        SigSpec(RTLIL::Wire *wire, int offset, int width = 1);
        SigSpec(const std::string &str);
        SigSpec(int val, int width = 32);
        SigSpec(RTLIL::State bit, int width = 1);
        SigSpec(RTLIL::SigBit bit, int width = 1);
        SigSpec(std::vector<RTLIL::SigChunk> chunks);
        SigSpec(std::vector<RTLIL::SigBit> bits);
        SigSpec(pool<RTLIL::SigBit> bits);
        SigSpec(std::set<RTLIL::SigBit> bits);
        SigSpec(bool bit);

        SigSpec(RTLIL::SigSpec &&other) {
                width_ = other.width_;
                hash_ = other.hash_;
                chunks_ = std::move(other.chunks_);
                bits_ = std::move(other.bits_);
        }

        const RTLIL::SigSpec &operator=(RTLIL::SigSpec &&other) {
                width_ = other.width_;
                hash_ = other.hash_;
                chunks_ = std::move(other.chunks_);
                bits_ = std::move(other.bits_);
                return *this;
        }

        size_t get_hash() const {
                if (!hash_) hash();
                return hash_;
        }

        inline const std::vector<RTLIL::SigChunk> &chunks() const { pack(); return chunks_; }
        inline const std::vector<RTLIL::SigBit> &bits() const { inline_unpack(); return bits_; }

        inline int size() const { return width_; }
        inline bool empty() const { return width_ == 0; }

        inline RTLIL::SigBit &operator[](int index) { inline_unpack(); return bits_.at(index); }
        inline const RTLIL::SigBit &operator[](int index) const { inline_unpack(); return bits_.at(index); }

        inline RTLIL::SigSpecIterator begin() { RTLIL::SigSpecIterator it; it.sig_p = this; it.index = 0; return it; }
        inline RTLIL::SigSpecIterator end() { RTLIL::SigSpecIterator it; it.sig_p = this; it.index = width_; return it; }

        inline RTLIL::SigSpecConstIterator begin() const { RTLIL::SigSpecConstIterator it; it.sig_p = this; it.index = 0; return it; }
        inline RTLIL::SigSpecConstIterator end() const { RTLIL::SigSpecConstIterator it; it.sig_p = this; it.index = width_; return it; }

        void sort();
        void sort_and_unify();

        void replace(const RTLIL::SigSpec &pattern, const RTLIL::SigSpec &with);
        void replace(const RTLIL::SigSpec &pattern, const RTLIL::SigSpec &with, RTLIL::SigSpec *other) const;

        void replace(const dict<RTLIL::SigBit, RTLIL::SigBit> &rules);
        void replace(const dict<RTLIL::SigBit, RTLIL::SigBit> &rules, RTLIL::SigSpec *other) const;

        void replace(const std::map<RTLIL::SigBit, RTLIL::SigBit> &rules);
        void replace(const std::map<RTLIL::SigBit, RTLIL::SigBit> &rules, RTLIL::SigSpec *other) const;

        void replace(int offset, const RTLIL::SigSpec &with);

        void remove(const RTLIL::SigSpec &pattern);
        void remove(const RTLIL::SigSpec &pattern, RTLIL::SigSpec *other) const;
        void remove2(const RTLIL::SigSpec &pattern, RTLIL::SigSpec *other);

        void remove(const pool<RTLIL::SigBit> &pattern);
        void remove(const pool<RTLIL::SigBit> &pattern, RTLIL::SigSpec *other) const;
        void remove2(const pool<RTLIL::SigBit> &pattern, RTLIL::SigSpec *other);
        void remove2(const std::set<RTLIL::SigBit> &pattern, RTLIL::SigSpec *other);

        void remove(int offset, int length = 1);
        void remove_const();

        RTLIL::SigSpec extract(const RTLIL::SigSpec &pattern, const RTLIL::SigSpec *other = NULL) const;
        RTLIL::SigSpec extract(const pool<RTLIL::SigBit> &pattern, const RTLIL::SigSpec *other = NULL) const;
        RTLIL::SigSpec extract(int offset, int length = 1) const;
        RTLIL::SigSpec extract_end(int offset) const { return extract(offset, width_ - offset); }

        void append(const RTLIL::SigSpec &signal);
        void append_bit(const RTLIL::SigBit &bit);

        void extend_u0(int width, bool is_signed = false);

        RTLIL::SigSpec repeat(int num) const;

        void reverse() { inline_unpack(); std::reverse(bits_.begin(), bits_.end()); }

        bool operator <(const RTLIL::SigSpec &other) const;
        bool operator ==(const RTLIL::SigSpec &other) const;
        inline bool operator !=(const RTLIL::SigSpec &other) const { return !(*this == other); }

        bool is_wire() const;
        bool is_chunk() const;
        inline bool is_bit() const { return width_ == 1; }

        bool is_fully_const() const;
        bool is_fully_zero() const;
        bool is_fully_ones() const;
        bool is_fully_def() const;
        bool is_fully_undef() const;
        bool has_const() const;
        bool has_marked_bits() const;

        bool as_bool() const;
        int as_int(bool is_signed = false) const;
        std::string as_string() const;
        RTLIL::Const as_const() const;
        RTLIL::Wire *as_wire() const;
        RTLIL::SigChunk as_chunk() const;
        RTLIL::SigBit as_bit() const;

        bool match(std::string pattern) const;

        std::set<RTLIL::SigBit> to_sigbit_set() const;
        pool<RTLIL::SigBit> to_sigbit_pool() const;
        std::vector<RTLIL::SigBit> to_sigbit_vector() const;
        std::map<RTLIL::SigBit, RTLIL::SigBit> to_sigbit_map(const RTLIL::SigSpec &other) const;
        dict<RTLIL::SigBit, RTLIL::SigBit> to_sigbit_dict(const RTLIL::SigSpec &other) const;

        static bool parse(RTLIL::SigSpec &sig, RTLIL::Module *module, std::string str);
        static bool parse_sel(RTLIL::SigSpec &sig, RTLIL::Design *design, RTLIL::Module *module, std::string str);
        static bool parse_rhs(const RTLIL::SigSpec &lhs, RTLIL::SigSpec &sig, RTLIL::Module *module, std::string str);

        operator std::vector<RTLIL::SigChunk>() const { return chunks(); }
        operator std::vector<RTLIL::SigBit>() const { return bits(); }
        RTLIL::SigBit at(int offset, const RTLIL::SigBit &defval) { return offset < width_ ? (*this)[offset] : defval; }

        unsigned int hash() const { if (!hash_) updhash(); return hash_; };

#ifndef NDEBUG
        void check() const;
#else
        void check() const { }
#endif
};

struct RTLIL::Selection
{
        bool full_selection;
        pool<RTLIL::IdString> selected_modules;
        dict<RTLIL::IdString, pool<RTLIL::IdString>> selected_members;

        Selection(bool full = true) : full_selection(full) { }

        bool selected_module(RTLIL::IdString mod_name) const;
        bool selected_whole_module(RTLIL::IdString mod_name) const;
        bool selected_member(RTLIL::IdString mod_name, RTLIL::IdString memb_name) const;
        void optimize(RTLIL::Design *design);

        template<typename T1> void select(T1 *module) {
                if (!full_selection && selected_modules.count(module->name) == 0) {
                        selected_modules.insert(module->name);
                        selected_members.erase(module->name);
                }
        }

        template<typename T1, typename T2> void select(T1 *module, T2 *member) {
                if (!full_selection && selected_modules.count(module->name) == 0)
                        selected_members[module->name].insert(member->name);
        }

        bool empty() const {
                return !full_selection && selected_modules.empty() && selected_members.empty();
        }
};

struct RTLIL::Monitor
{
        unsigned int hashidx_;
        unsigned int hash() const { return hashidx_; }

        Monitor() {
                static unsigned int hashidx_count = 123456789;
                hashidx_count = mkhash_xorshift(hashidx_count);
                hashidx_ = hashidx_count;
        }

        virtual ~Monitor() { }
        virtual void notify_module_add(RTLIL::Module*) { }
        virtual void notify_module_del(RTLIL::Module*) { }
        virtual void notify_connect(RTLIL::Cell*, const RTLIL::IdString&, const RTLIL::SigSpec&, RTLIL::SigSpec&) { }
        virtual void notify_connect(RTLIL::Module*, const RTLIL::SigSig&) { }
        virtual void notify_connect(RTLIL::Module*, const std::vector<RTLIL::SigSig>&) { }
        virtual void notify_blackout(RTLIL::Module*) { }
};

struct RTLIL::Design
{
        unsigned int hashidx_;
        unsigned int hash() const { return hashidx_; }

        pool<RTLIL::Monitor*> monitors;
        dict<std::string, std::string> scratchpad;

        int refcount_modules_;
        dict<RTLIL::IdString, RTLIL::Module*> modules_;
        std::vector<AST::AstNode*> verilog_packages, verilog_globals;
        dict<std::string, std::pair<std::string, bool>> verilog_defines;

        std::vector<RTLIL::Selection> selection_stack;
        dict<RTLIL::IdString, RTLIL::Selection> selection_vars;
        std::string selected_active_module;

        Design();
        ~Design();

        RTLIL::ObjRange<RTLIL::Module*> modules();
        RTLIL::Module *module(RTLIL::IdString name);
        RTLIL::Module *top_module();

        bool has(RTLIL::IdString id) const {
                return modules_.count(id) != 0;
        }

        void add(RTLIL::Module *module);
        RTLIL::Module *addModule(RTLIL::IdString name);
        void remove(RTLIL::Module *module);
        void rename(RTLIL::Module *module, RTLIL::IdString new_name);

        void scratchpad_unset(std::string varname);

        void scratchpad_set_int(std::string varname, int value);
        void scratchpad_set_bool(std::string varname, bool value);
        void scratchpad_set_string(std::string varname, std::string value);

        int scratchpad_get_int(std::string varname, int default_value = 0) const;
        bool scratchpad_get_bool(std::string varname, bool default_value = false) const;
        std::string scratchpad_get_string(std::string varname, std::string default_value = std::string()) const;

        void sort();
        void check();
        void optimize();

        bool selected_module(RTLIL::IdString mod_name) const;
        bool selected_whole_module(RTLIL::IdString mod_name) const;
        bool selected_member(RTLIL::IdString mod_name, RTLIL::IdString memb_name) const;

        bool selected_module(RTLIL::Module *mod) const;
        bool selected_whole_module(RTLIL::Module *mod) const;

        RTLIL::Selection &selection() {
                return selection_stack.back();
        }

        const RTLIL::Selection &selection() const {
                return selection_stack.back();
        }

        bool full_selection() const {
                return selection_stack.back().full_selection;
        }

        template<typename T1> bool selected(T1 *module) const {
                return selected_module(module->name);
        }

        template<typename T1, typename T2> bool selected(T1 *module, T2 *member) const {
                return selected_member(module->name, member->name);
        }

        template<typename T1, typename T2> void select(T1 *module, T2 *member) {
                if (selection_stack.size() > 0) {
                        RTLIL::Selection &sel = selection_stack.back();
                        sel.select(module, member);
                }
        }


        std::vector<RTLIL::Module*> selected_modules() const;
        std::vector<RTLIL::Module*> selected_whole_modules() const;
        std::vector<RTLIL::Module*> selected_whole_modules_warn() const;
#ifdef WITH_PYTHON
        static std::map<unsigned int, RTLIL::Design*> *get_all_designs(void);
#endif
};

struct RTLIL::Module : public RTLIL::AttrObject
{
        unsigned int hashidx_;
        unsigned int hash() const { return hashidx_; }

protected:
        void add(RTLIL::Wire *wire);
        void add(RTLIL::Cell *cell);

public:
        RTLIL::Design *design;
        pool<RTLIL::Monitor*> monitors;

        int refcount_wires_;
        int refcount_cells_;

        dict<RTLIL::IdString, RTLIL::Wire*> wires_;
        dict<RTLIL::IdString, RTLIL::Cell*> cells_;
        std::vector<RTLIL::SigSig> connections_;

        RTLIL::IdString name;
        pool<RTLIL::IdString> avail_parameters;
        dict<RTLIL::IdString, RTLIL::Memory*> memories;
        dict<RTLIL::IdString, RTLIL::Process*> processes;

        Module();
        virtual ~Module();
        virtual RTLIL::IdString derive(RTLIL::Design *design, dict<RTLIL::IdString, RTLIL::Const> parameters, bool mayfail = false);
        virtual RTLIL::IdString derive(RTLIL::Design *design, dict<RTLIL::IdString, RTLIL::Const> parameters, dict<RTLIL::IdString, RTLIL::Module*> interfaces, dict<RTLIL::IdString, RTLIL::IdString> modports, bool mayfail = false);
        virtual size_t count_id(RTLIL::IdString id);
        virtual void reprocess_module(RTLIL::Design *design, dict<RTLIL::IdString, RTLIL::Module *> local_interfaces);

        virtual void sort();
        virtual void check();
        virtual void optimize();
        virtual void makeblackbox();

        void connect(const RTLIL::SigSig &conn);
        void connect(const RTLIL::SigSpec &lhs, const RTLIL::SigSpec &rhs);
        void new_connections(const std::vector<RTLIL::SigSig> &new_conn);
        const std::vector<RTLIL::SigSig> &connections() const;

        std::vector<RTLIL::IdString> ports;
        void fixup_ports();

        template<typename T> void rewrite_sigspecs(T &functor);
        template<typename T> void rewrite_sigspecs2(T &functor);
        void cloneInto(RTLIL::Module *new_mod) const;
        virtual RTLIL::Module *clone() const;

        bool has_memories() const;
        bool has_processes() const;

        bool has_memories_warn() const;
        bool has_processes_warn() const;

        std::vector<RTLIL::Wire*> selected_wires() const;
        std::vector<RTLIL::Cell*> selected_cells() const;

        template<typename T> bool selected(T *member) const {
                return design->selected_member(name, member->name);
        }

        RTLIL::Wire* wire(RTLIL::IdString id) { return wires_.count(id) ? wires_.at(id) : nullptr; }
        RTLIL::Cell* cell(RTLIL::IdString id) { return cells_.count(id) ? cells_.at(id) : nullptr; }

        RTLIL::ObjRange<RTLIL::Wire*> wires() { return RTLIL::ObjRange<RTLIL::Wire*>(&wires_, &refcount_wires_); }
        RTLIL::ObjRange<RTLIL::Cell*> cells() { return RTLIL::ObjRange<RTLIL::Cell*>(&cells_, &refcount_cells_); }

        // Removing wires is expensive. If you have to remove wires, remove them all at once.
        void remove(const pool<RTLIL::Wire*> &wires);
        void remove(RTLIL::Cell *cell);

        void rename(RTLIL::Wire *wire, RTLIL::IdString new_name);
        void rename(RTLIL::Cell *cell, RTLIL::IdString new_name);
        void rename(RTLIL::IdString old_name, RTLIL::IdString new_name);

        void swap_names(RTLIL::Wire *w1, RTLIL::Wire *w2);
        void swap_names(RTLIL::Cell *c1, RTLIL::Cell *c2);

        RTLIL::IdString uniquify(RTLIL::IdString name);
        RTLIL::IdString uniquify(RTLIL::IdString name, int &index);

        RTLIL::Wire *addWire(RTLIL::IdString name, int width = 1);
        RTLIL::Wire *addWire(RTLIL::IdString name, const RTLIL::Wire *other);

        RTLIL::Cell *addCell(RTLIL::IdString name, RTLIL::IdString type);
        RTLIL::Cell *addCell(RTLIL::IdString name, const RTLIL::Cell *other);

        // The add* methods create a cell and return the created cell. All signals must exist in advance.

        RTLIL::Cell* addNot (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addPos (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addNeg (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");

        RTLIL::Cell* addAnd  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addOr   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addXor  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addXnor (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");

        RTLIL::Cell* addReduceAnd  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addReduceOr   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addReduceXor  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addReduceXnor (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addReduceBool (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");

        RTLIL::Cell* addShl    (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addShr    (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addSshl   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addSshr   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addShift  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addShiftx (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");

        RTLIL::Cell* addLt  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addLe  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addEq  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addNe  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addEqx (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addNex (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addGe  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addGt  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");

        RTLIL::Cell* addAdd (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addSub (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addMul (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addDiv (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addMod (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addPow (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool a_signed = false, bool b_signed = false, const std::string &src = "");

        RTLIL::Cell* addLogicNot (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addLogicAnd (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addLogicOr  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false, const std::string &src = "");

        RTLIL::Cell* addMux  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_s, RTLIL::SigSpec sig_y, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addPmux (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_s, RTLIL::SigSpec sig_y, const std::string &src = "");

        RTLIL::Cell* addSlice  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_y, RTLIL::Const offset, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addConcat (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addLut    (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_y, RTLIL::Const lut, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addTribuf (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_en, RTLIL::SigSpec sig_y, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addAssert (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_en, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addAssume (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_en, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addLive   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_en, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addFair   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_en, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addCover  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_en, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addEquiv  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, const std::string &src = "");

        RTLIL::Cell* addSr    (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_set, RTLIL::SigSpec sig_clr, RTLIL::SigSpec sig_q, bool set_polarity = true, bool clr_polarity = true, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addFf    (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_d, RTLIL::SigSpec sig_q, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addDff   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_clk, RTLIL::SigSpec sig_d,   RTLIL::SigSpec sig_q, bool clk_polarity = true, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addDffe  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_clk, RTLIL::SigSpec sig_en,  RTLIL::SigSpec sig_d, RTLIL::SigSpec sig_q, bool clk_polarity = true, bool en_polarity = true, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addDffsr (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_clk, RTLIL::SigSpec sig_set, RTLIL::SigSpec sig_clr,
                        RTLIL::SigSpec sig_d, RTLIL::SigSpec sig_q, bool clk_polarity = true, bool set_polarity = true, bool clr_polarity = true, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addAdff (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_clk, RTLIL::SigSpec sig_arst, RTLIL::SigSpec sig_d, RTLIL::SigSpec sig_q,
                        RTLIL::Const arst_value, bool clk_polarity = true, bool arst_polarity = true, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addDlatch (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_en, RTLIL::SigSpec sig_d, RTLIL::SigSpec sig_q, bool en_polarity = true, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addDlatchsr (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_en, RTLIL::SigSpec sig_set, RTLIL::SigSpec sig_clr,
                        RTLIL::SigSpec sig_d, RTLIL::SigSpec sig_q, bool en_polarity = true, bool set_polarity = true, bool clr_polarity = true, const std::string &src = "");

        RTLIL::Cell* addBufGate    (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, RTLIL::SigBit sig_y, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addNotGate    (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, RTLIL::SigBit sig_y, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addAndGate    (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, RTLIL::SigBit sig_b, RTLIL::SigBit sig_y, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addNandGate   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, RTLIL::SigBit sig_b, RTLIL::SigBit sig_y, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addOrGate     (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, RTLIL::SigBit sig_b, RTLIL::SigBit sig_y, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addNorGate    (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, RTLIL::SigBit sig_b, RTLIL::SigBit sig_y, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addXorGate    (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, RTLIL::SigBit sig_b, RTLIL::SigBit sig_y, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addXnorGate   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, RTLIL::SigBit sig_b, RTLIL::SigBit sig_y, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addAndnotGate (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, RTLIL::SigBit sig_b, RTLIL::SigBit sig_y, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addOrnotGate  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, RTLIL::SigBit sig_b, RTLIL::SigBit sig_y, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addMuxGate    (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, RTLIL::SigBit sig_b, RTLIL::SigBit sig_s, RTLIL::SigBit sig_y, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addNmuxGate   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, RTLIL::SigBit sig_b, RTLIL::SigBit sig_s, RTLIL::SigBit sig_y, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addAoi3Gate   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, RTLIL::SigBit sig_b, RTLIL::SigBit sig_c, RTLIL::SigBit sig_y, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addOai3Gate   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, RTLIL::SigBit sig_b, RTLIL::SigBit sig_c, RTLIL::SigBit sig_y, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addAoi4Gate   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, RTLIL::SigBit sig_b, RTLIL::SigBit sig_c, RTLIL::SigBit sig_d, RTLIL::SigBit sig_y, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addOai4Gate   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, RTLIL::SigBit sig_b, RTLIL::SigBit sig_c, RTLIL::SigBit sig_d, RTLIL::SigBit sig_y, const std::string &src = "");

        RTLIL::Cell* addFfGate     (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_d, RTLIL::SigSpec sig_q, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addDffGate    (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_clk, RTLIL::SigSpec sig_d, RTLIL::SigSpec sig_q, bool clk_polarity = true, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addDffeGate   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_clk, RTLIL::SigSpec sig_en, RTLIL::SigSpec sig_d, RTLIL::SigSpec sig_q, bool clk_polarity = true, bool en_polarity = true, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addDffsrGate  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_clk, RTLIL::SigSpec sig_set, RTLIL::SigSpec sig_clr,
                        RTLIL::SigSpec sig_d, RTLIL::SigSpec sig_q, bool clk_polarity = true, bool set_polarity = true, bool clr_polarity = true, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addAdffGate   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_clk, RTLIL::SigSpec sig_arst, RTLIL::SigSpec sig_d, RTLIL::SigSpec sig_q,
                        bool arst_value = false, bool clk_polarity = true, bool arst_polarity = true, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addDlatchGate (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_en, RTLIL::SigSpec sig_d, RTLIL::SigSpec sig_q, bool en_polarity = true, const std::string &src = "");
        RTLIL::Cell* addDlatchsrGate  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_en, RTLIL::SigSpec sig_set, RTLIL::SigSpec sig_clr,
                        RTLIL::SigSpec sig_d, RTLIL::SigSpec sig_q, bool en_polarity = true, bool set_polarity = true, bool clr_polarity = true, const std::string &src = "");

        // The methods without the add* prefix create a cell and an output signal. They return the newly created output signal.

        RTLIL::SigSpec Not (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec Pos (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec Bu0 (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec Neg (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, bool is_signed = false, const std::string &src = "");

        RTLIL::SigSpec And  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec Or   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec Xor  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec Xnor (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false, const std::string &src = "");

        RTLIL::SigSpec ReduceAnd  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec ReduceOr   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec ReduceXor  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec ReduceXnor (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec ReduceBool (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, bool is_signed = false, const std::string &src = "");

        RTLIL::SigSpec Shl    (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec Shr    (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec Sshl   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec Sshr   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec Shift  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec Shiftx (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false, const std::string &src = "");

        RTLIL::SigSpec Lt  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec Le  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec Eq  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec Ne  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec Eqx (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec Nex (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec Ge  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec Gt  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false, const std::string &src = "");

        RTLIL::SigSpec Add (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec Sub (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec Mul (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec Div (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec Mod (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec Pow (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool a_signed = false, bool b_signed = false, const std::string &src = "");

        RTLIL::SigSpec LogicNot (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec LogicAnd (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec LogicOr  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false, const std::string &src = "");

        RTLIL::SigSpec Mux      (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_s, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec Pmux     (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_s, const std::string &src = "");

        RTLIL::SigBit BufGate    (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigBit NotGate    (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigBit AndGate    (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, RTLIL::SigBit sig_b, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigBit NandGate   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, RTLIL::SigBit sig_b, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigBit OrGate     (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, RTLIL::SigBit sig_b, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigBit NorGate    (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, RTLIL::SigBit sig_b, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigBit XorGate    (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, RTLIL::SigBit sig_b, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigBit XnorGate   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, RTLIL::SigBit sig_b, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigBit AndnotGate (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, RTLIL::SigBit sig_b, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigBit OrnotGate  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, RTLIL::SigBit sig_b, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigBit MuxGate    (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, RTLIL::SigBit sig_b, RTLIL::SigBit sig_s, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigBit NmuxGate   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, RTLIL::SigBit sig_b, RTLIL::SigBit sig_s, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigBit Aoi3Gate   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, RTLIL::SigBit sig_b, RTLIL::SigBit sig_c, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigBit Oai3Gate   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, RTLIL::SigBit sig_b, RTLIL::SigBit sig_c, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigBit Aoi4Gate   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, RTLIL::SigBit sig_b, RTLIL::SigBit sig_c, RTLIL::SigBit sig_d, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigBit Oai4Gate   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigBit sig_a, RTLIL::SigBit sig_b, RTLIL::SigBit sig_c, RTLIL::SigBit sig_d, const std::string &src = "");

        RTLIL::SigSpec Anyconst  (RTLIL::IdString name, int width = 1, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec Anyseq    (RTLIL::IdString name, int width = 1, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec Allconst  (RTLIL::IdString name, int width = 1, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec Allseq    (RTLIL::IdString name, int width = 1, const std::string &src = "");
        RTLIL::SigSpec Initstate (RTLIL::IdString name, const std::string &src = "");

#ifdef WITH_PYTHON
        static std::map<unsigned int, RTLIL::Module*> *get_all_modules(void);
#endif
};

struct RTLIL::Wire : public RTLIL::AttrObject
{
        unsigned int hashidx_;
        unsigned int hash() const { return hashidx_; }

protected:
        // use module->addWire() and module->remove() to create or destroy wires
        friend struct RTLIL::Module;
        Wire();
        ~Wire();

public:
        // do not simply copy wires
        Wire(RTLIL::Wire &other) = delete;
        void operator=(RTLIL::Wire &other) = delete;

        RTLIL::Module *module;
        RTLIL::IdString name;
        int width, start_offset, port_id;
        bool port_input, port_output, upto;

#ifdef WITH_PYTHON
        static std::map<unsigned int, RTLIL::Wire*> *get_all_wires(void);
#endif
};

struct RTLIL::Memory : public RTLIL::AttrObject
{
        unsigned int hashidx_;
        unsigned int hash() const { return hashidx_; }

        Memory();

        RTLIL::IdString name;
        int width, start_offset, size;
#ifdef WITH_PYTHON
        ~Memory();
        static std::map<unsigned int, RTLIL::Memory*> *get_all_memorys(void);
#endif
};

struct RTLIL::Cell : public RTLIL::AttrObject
{
        unsigned int hashidx_;
        unsigned int hash() const { return hashidx_; }

protected:
        // use module->addCell() and module->remove() to create or destroy cells
        friend struct RTLIL::Module;
        Cell();
        ~Cell();

public:
        // do not simply copy cells
        Cell(RTLIL::Cell &other) = delete;
        void operator=(RTLIL::Cell &other) = delete;

        RTLIL::Module *module;
        RTLIL::IdString name;
        RTLIL::IdString type;
        dict<RTLIL::IdString, RTLIL::SigSpec> connections_;
        dict<RTLIL::IdString, RTLIL::Const> parameters;

        // access cell ports
        bool hasPort(RTLIL::IdString portname) const;
        void unsetPort(RTLIL::IdString portname);
        void setPort(RTLIL::IdString portname, RTLIL::SigSpec signal);
        const RTLIL::SigSpec &getPort(RTLIL::IdString portname) const;
        const dict<RTLIL::IdString, RTLIL::SigSpec> &connections() const;

        // information about cell ports
        bool known() const;
        bool input(RTLIL::IdString portname) const;
        bool output(RTLIL::IdString portname) const;

        // access cell parameters
        bool hasParam(RTLIL::IdString paramname) const;
        void unsetParam(RTLIL::IdString paramname);
        void setParam(RTLIL::IdString paramname, RTLIL::Const value);
        const RTLIL::Const &getParam(RTLIL::IdString paramname) const;

        void sort();
        void check();
        void fixup_parameters(bool set_a_signed = false, bool set_b_signed = false);

        bool has_keep_attr() const {
                return get_bool_attribute(ID::keep) || (module && module->design && module->design->module(type) &&
                                module->design->module(type)->get_bool_attribute(ID::keep));
        }

        template<typename T> void rewrite_sigspecs(T &functor);
        template<typename T> void rewrite_sigspecs2(T &functor);

#ifdef WITH_PYTHON
        static std::map<unsigned int, RTLIL::Cell*> *get_all_cells(void);
#endif
};

struct RTLIL::CaseRule : public RTLIL::AttrObject
{
        std::vector<RTLIL::SigSpec> compare;
        std::vector<RTLIL::SigSig> actions;
        std::vector<RTLIL::SwitchRule*> switches;

        ~CaseRule();
        void optimize();

        bool empty() const;

        template<typename T> void rewrite_sigspecs(T &functor);
        template<typename T> void rewrite_sigspecs2(T &functor);
        RTLIL::CaseRule *clone() const;
};

struct RTLIL::SwitchRule : public RTLIL::AttrObject
{
        RTLIL::SigSpec signal;
        std::vector<RTLIL::CaseRule*> cases;

        ~SwitchRule();

        bool empty() const;

        template<typename T> void rewrite_sigspecs(T &functor);
        template<typename T> void rewrite_sigspecs2(T &functor);
        RTLIL::SwitchRule *clone() const;
};

struct RTLIL::SyncRule
{
        RTLIL::SyncType type;
        RTLIL::SigSpec signal;
        std::vector<RTLIL::SigSig> actions;

        template<typename T> void rewrite_sigspecs(T &functor);
        template<typename T> void rewrite_sigspecs2(T &functor);
        RTLIL::SyncRule *clone() const;
};

struct RTLIL::Process : public RTLIL::AttrObject
{
        RTLIL::IdString name;
        RTLIL::CaseRule root_case;
        std::vector<RTLIL::SyncRule*> syncs;

        ~Process();

        template<typename T> void rewrite_sigspecs(T &functor);
        template<typename T> void rewrite_sigspecs2(T &functor);
        RTLIL::Process *clone() const;
};


inline RTLIL::SigBit::SigBit() : wire(NULL), data(RTLIL::State::S0) { }
inline RTLIL::SigBit::SigBit(RTLIL::State bit) : wire(NULL), data(bit) { }
inline RTLIL::SigBit::SigBit(bool bit) : wire(NULL), data(bit ? State::S1 : State::S0) { }
inline RTLIL::SigBit::SigBit(RTLIL::Wire *wire) : wire(wire), offset(0) { log_assert(wire && wire->width == 1); }
inline RTLIL::SigBit::SigBit(RTLIL::Wire *wire, int offset) : wire(wire), offset(offset) { log_assert(wire != nullptr); }
inline RTLIL::SigBit::SigBit(const RTLIL::SigChunk &chunk) : wire(chunk.wire) { log_assert(chunk.width == 1); if (wire) offset = chunk.offset; else data = chunk.data[0]; }
inline RTLIL::SigBit::SigBit(const RTLIL::SigChunk &chunk, int index) : wire(chunk.wire) { if (wire) offset = chunk.offset + index; else data = chunk.data[index]; }
inline RTLIL::SigBit::SigBit(const RTLIL::SigBit &sigbit) : wire(sigbit.wire), data(sigbit.data){if(wire) offset = sigbit.offset;}

inline bool RTLIL::SigBit::operator<(const RTLIL::SigBit &other) const {
        if (wire == other.wire)
                return wire ? (offset < other.offset) : (data < other.data);
        if (wire != nullptr && other.wire != nullptr)
                return wire->name < other.wire->name;
        return (wire != nullptr) < (other.wire != nullptr);
}

inline bool RTLIL::SigBit::operator==(const RTLIL::SigBit &other) const {
        return (wire == other.wire) && (wire ? (offset == other.offset) : (data == other.data));
}

inline bool RTLIL::SigBit::operator!=(const RTLIL::SigBit &other) const {
        return (wire != other.wire) || (wire ? (offset != other.offset) : (data != other.data));
}

inline unsigned int RTLIL::SigBit::hash() const {
        if (wire)
                return mkhash_add(wire->name.hash(), offset);
        return data;
}

inline RTLIL::SigBit &RTLIL::SigSpecIterator::operator*() const {
        return (*sig_p)[index];
}

inline const RTLIL::SigBit &RTLIL::SigSpecConstIterator::operator*() const {
        return (*sig_p)[index];
}

inline RTLIL::SigBit::SigBit(const RTLIL::SigSpec &sig) {
        log_assert(sig.size() == 1 && sig.chunks().size() == 1);
        *this = SigBit(sig.chunks().front());
}

template<typename T>
void RTLIL::Module::rewrite_sigspecs(T &functor)
{
        for (auto &it : cells_)
                it.second->rewrite_sigspecs(functor);
        for (auto &it : processes)
                it.second->rewrite_sigspecs(functor);
        for (auto &it : connections_) {
                functor(it.first);
                functor(it.second);
        }
}

template<typename T>
void RTLIL::Module::rewrite_sigspecs2(T &functor)
{
        for (auto &it : cells_)
                it.second->rewrite_sigspecs2(functor);
        for (auto &it : processes)
                it.second->rewrite_sigspecs2(functor);
        for (auto &it : connections_) {
                functor(it.first, it.second);
        }
}

template<typename T>
void RTLIL::Cell::rewrite_sigspecs(T &functor) {
        for (auto &it : connections_)
                functor(it.second);
}

template<typename T>
void RTLIL::Cell::rewrite_sigspecs2(T &functor) {
        for (auto &it : connections_)
                functor(it.second);
}

template<typename T>
void RTLIL::CaseRule::rewrite_sigspecs(T &functor) {
        for (auto &it : compare)
                functor(it);
        for (auto &it : actions) {
                functor(it.first);
                functor(it.second);
        }
        for (auto it : switches)
                it->rewrite_sigspecs(functor);
}

template<typename T>
void RTLIL::CaseRule::rewrite_sigspecs2(T &functor) {
        for (auto &it : compare)
                functor(it);
        for (auto &it : actions) {
                functor(it.first, it.second);
        }
        for (auto it : switches)
                it->rewrite_sigspecs2(functor);
}

template<typename T>
void RTLIL::SwitchRule::rewrite_sigspecs(T &functor)
{
        functor(signal);
        for (auto it : cases)
                it->rewrite_sigspecs(functor);
}

template<typename T>
void RTLIL::SwitchRule::rewrite_sigspecs2(T &functor)
{
        functor(signal);
        for (auto it : cases)
                it->rewrite_sigspecs2(functor);
}

template<typename T>
void RTLIL::SyncRule::rewrite_sigspecs(T &functor)
{
        functor(signal);
        for (auto &it : actions) {
                functor(it.first);
                functor(it.second);
        }
}

template<typename T>
void RTLIL::SyncRule::rewrite_sigspecs2(T &functor)
{
        functor(signal);
        for (auto &it : actions) {
                functor(it.first, it.second);
        }
}

template<typename T>
void RTLIL::Process::rewrite_sigspecs(T &functor)
{
        root_case.rewrite_sigspecs(functor);
        for (auto it : syncs)
                it->rewrite_sigspecs(functor);
}

template<typename T>
void RTLIL::Process::rewrite_sigspecs2(T &functor)
{
        root_case.rewrite_sigspecs2(functor);
        for (auto it : syncs)
                it->rewrite_sigspecs2(functor);
}

YOSYS_NAMESPACE_END

#endif