Implement complex arithmetic
authorTom Tromey <tom@tromey.com>
Wed, 1 Apr 2020 20:09:52 +0000 (14:09 -0600)
committerTom Tromey <tromey@adacore.com>
Wed, 1 Apr 2020 20:09:53 +0000 (14:09 -0600)
This adds support for complex arithmetic to gdb.  Now something like
"print 23 + 7i" will work.

Addition, subtraction, multiplication, division, and equality testing
are supported binary operations.

Unary +, negation, and complement are supported.  Following GCC, the ~
operator computes the complex conjugate.

gdb/ChangeLog
2020-04-01  Tom Tromey  <tom@tromey.com>

PR exp/25299:
* valarith.c (promotion_type, complex_binop): New functions.
(scalar_binop): Handle complex numbers.  Use promotion_type.
(value_pos, value_neg, value_complement): Handle complex numbers.

gdb/testsuite/ChangeLog
2020-04-01  Tom Tromey  <tom@tromey.com>

* gdb.base/complex-parts.exp: Add arithmetic tests.

gdb/ChangeLog
gdb/testsuite/ChangeLog
gdb/testsuite/gdb.base/complex-parts.exp
gdb/valarith.c

index ff3d83aadf2429c62c7671a31412278416d43c83..8ae8b484e56ed8433fcd91861d9a20d1adbcd024 100644 (file)
@@ -1,3 +1,10 @@
+2020-04-01  Tom Tromey  <tom@tromey.com>
+
+       PR exp/25299:
+       * valarith.c (promotion_type, complex_binop): New functions.
+       (scalar_binop): Handle complex numbers.  Use promotion_type.
+       (value_pos, value_neg, value_complement): Handle complex numbers.
+
 2020-04-01  Tom Tromey  <tom@tromey.com>
 
        * c-exp.y (COMPLEX_INT, COMPLEX_FLOAT): New tokens.
index 15db7ecc822d208a301d00d04b8ac36662c9a0eb..05a542b623207f6bd546d32a8c91d9ad684e6c60 100644 (file)
@@ -1,3 +1,7 @@
+2020-04-01  Tom Tromey  <tom@tromey.com>
+
+       * gdb.base/complex-parts.exp: Add arithmetic tests.
+
 2020-04-01  Tom Tromey  <tom@tromey.com>
 
        * gdb.compile/compile.exp: Update.
index 071de5c56d722762e869faa196ab609103b0c81b..0cf4abf56ec434e5a6aff19dca73235953dd86e5 100644 (file)
@@ -60,3 +60,29 @@ gdb_test "p \$_cimag (i1)" "expected a complex number"
 gdb_test "p \$_creal (d1)" "expected a complex number"
 gdb_test "p \$_creal (f1)" "expected a complex number"
 gdb_test "p \$_creal (i1)" "expected a complex number"
+
+#
+# General complex number tests.
+#
+
+gdb_test "print 23 + 7i" " = 23 \\+ 7i"
+gdb_test "print 23.125f + 7i" " = 23.125 \\+ 7i"
+gdb_test "print 23 + 7.25fi" " = 23 \\+ 7.25i"
+gdb_test "print (23 + 7i) + (17 + 10i)" " = 40 \\+ 17i"
+gdb_test "print 23 + -7i" " = 23 \\+ -7i"
+gdb_test "print 23 - 7i" " = 23 \\+ -7i"
+
+gdb_test "print -(23 + 7i)" " = -23 \\+ -7i"
+gdb_test "print +(23 + 7i)" " = 23 \\+ 7i"
+gdb_test "print ~(23 + 7i)" " = 23 \\+ -7i"
+
+gdb_test "print (5 + 5i) * (2 + 2i)" " = 0 \\+ 20i"
+
+gdb_test "print (5 + 7i) == (5 + 7i)" " = 1"
+gdb_test "print (5 + 7i) == (8 + 7i)" " = 0"
+gdb_test "print (5 + 7i) == (5 + 92i)" " = 0"
+gdb_test "print (5 + 7i) != (5 + 7i)" " = 0"
+gdb_test "print (5 + 7i) != (8 + 7i)" " = 1"
+gdb_test "print (5 + 7i) != (5 + 92i)" " = 1"
+
+gdb_test "print (20 - 4i) / (3 + 2i)" " = 4 \\+ -4i"
index be0e0731bee13e0a9910d769ac0ebec67a9c00d1..07cb5014bb2ca28d7dead6f461065d23bcaca1e1 100644 (file)
@@ -911,6 +911,157 @@ value_args_as_target_float (struct value *arg1, struct value *arg2,
             TYPE_NAME (type2));
 }
 
+/* A helper function that finds the type to use for a binary operation
+   involving TYPE1 and TYPE2.  */
+
+static struct type *
+promotion_type (struct type *type1, struct type *type2)
+{
+  struct type *result_type;
+
+  if (is_floating_type (type1) || is_floating_type (type2))
+    {
+      /* If only one type is floating-point, use its type.
+        Otherwise use the bigger type.  */
+      if (!is_floating_type (type1))
+       result_type = type2;
+      else if (!is_floating_type (type2))
+       result_type = type1;
+      else if (TYPE_LENGTH (type2) > TYPE_LENGTH (type1))
+       result_type = type2;
+      else
+       result_type = type1;
+    }
+  else
+    {
+      /* Integer types.  */
+      if (TYPE_LENGTH (type1) > TYPE_LENGTH (type2))
+       result_type = type1;
+      else if (TYPE_LENGTH (type2) > TYPE_LENGTH (type1))
+       result_type = type2;
+      else if (TYPE_UNSIGNED (type1))
+       result_type = type1;
+      else if (TYPE_UNSIGNED (type2))
+       result_type = type2;
+      else
+       result_type = type1;
+    }
+
+  return result_type;
+}
+
+static struct value *scalar_binop (struct value *arg1, struct value *arg2,
+                                  enum exp_opcode op);
+
+/* Perform a binary operation on complex operands.  */
+
+static struct value *
+complex_binop (struct value *arg1, struct value *arg2, enum exp_opcode op)
+{
+  struct type *arg1_type = check_typedef (value_type (arg1));
+  struct type *arg2_type = check_typedef (value_type (arg2));
+
+  struct value *arg1_real, *arg1_imag, *arg2_real, *arg2_imag;
+  if (TYPE_CODE (arg1_type) == TYPE_CODE_COMPLEX)
+    {
+      arg1_real = value_real_part (arg1);
+      arg1_imag = value_imaginary_part (arg1);
+    }
+  else
+    {
+      arg1_real = arg1;
+      arg1_imag = value_zero (arg1_type, not_lval);
+    }
+  if (TYPE_CODE (arg2_type) == TYPE_CODE_COMPLEX)
+    {
+      arg2_real = value_real_part (arg2);
+      arg2_imag = value_imaginary_part (arg2);
+    }
+  else
+    {
+      arg2_real = arg2;
+      arg2_imag = value_zero (arg2_type, not_lval);
+    }
+
+  struct type *comp_type = promotion_type (value_type (arg1_real),
+                                          value_type (arg2_real));
+  arg1_real = value_cast (comp_type, arg1_real);
+  arg1_imag = value_cast (comp_type, arg1_imag);
+  arg2_real = value_cast (comp_type, arg2_real);
+  arg2_imag = value_cast (comp_type, arg2_imag);
+
+  struct type *result_type = init_complex_type (nullptr, comp_type);
+
+  struct value *result_real, *result_imag;
+  switch (op)
+    {
+    case BINOP_ADD:
+    case BINOP_SUB:
+      result_real = scalar_binop (arg1_real, arg2_real, op);
+      result_imag = scalar_binop (arg1_imag, arg2_imag, op);
+      break;
+
+    case BINOP_MUL:
+      {
+       struct value *x1 = scalar_binop (arg1_real, arg2_real, op);
+       struct value *x2 = scalar_binop (arg1_imag, arg2_imag, op);
+       result_real = scalar_binop (x1, x2, BINOP_SUB);
+
+       x1 = scalar_binop (arg1_real, arg2_imag, op);
+       x2 = scalar_binop (arg1_imag, arg2_real, op);
+       result_imag = scalar_binop (x1, x2, BINOP_ADD);
+      }
+      break;
+
+    case BINOP_DIV:
+      {
+       if (TYPE_CODE (arg2_type) == TYPE_CODE_COMPLEX)
+         {
+           struct value *conjugate = value_complement (arg2);
+           /* We have to reconstruct ARG1, in case the type was
+              promoted.  */
+           arg1 = value_literal_complex (arg1_real, arg1_imag, result_type);
+
+           struct value *numerator = scalar_binop (arg1, conjugate,
+                                                   BINOP_MUL);
+           arg1_real = value_real_part (numerator);
+           arg1_imag = value_imaginary_part (numerator);
+
+           struct value *x1 = scalar_binop (arg2_real, arg2_real, BINOP_MUL);
+           struct value *x2 = scalar_binop (arg2_imag, arg2_imag, BINOP_MUL);
+           arg2_real = scalar_binop (x1, x2, BINOP_ADD);
+         }
+
+       result_real = scalar_binop (arg1_real, arg2_real, op);
+       result_imag = scalar_binop (arg1_imag, arg2_real, op);
+      }
+      break;
+
+    case BINOP_EQUAL:
+    case BINOP_NOTEQUAL:
+      {
+       struct value *x1 = scalar_binop (arg1_real, arg2_real, op);
+       struct value *x2 = scalar_binop (arg1_imag, arg2_imag, op);
+
+       LONGEST v1 = value_as_long (x1);
+       LONGEST v2 = value_as_long (x2);
+
+       if (op == BINOP_EQUAL)
+         v1 = v1 && v2;
+       else
+         v1 = v1 || v2;
+
+       return value_from_longest (value_type (x1), v1);
+      }
+      break;
+
+    default:
+      error (_("Invalid binary operation on numbers."));
+    }
+
+  return value_literal_complex (result_real, result_imag, result_type);
+}
+
 /* Perform a binary operation on two operands which have reasonable
    representations as integers or floats.  This includes booleans,
    characters, integers, or floats.
@@ -929,23 +1080,17 @@ scalar_binop (struct value *arg1, struct value *arg2, enum exp_opcode op)
   type1 = check_typedef (value_type (arg1));
   type2 = check_typedef (value_type (arg2));
 
+  if (TYPE_CODE (type1) == TYPE_CODE_COMPLEX
+      || TYPE_CODE (type2) == TYPE_CODE_COMPLEX)
+    return complex_binop (arg1, arg2, op);
+
   if ((!is_floating_value (arg1) && !is_integral_type (type1))
       || (!is_floating_value (arg2) && !is_integral_type (type2)))
     error (_("Argument to arithmetic operation not a number or boolean."));
 
   if (is_floating_type (type1) || is_floating_type (type2))
     {
-      /* If only one type is floating-point, use its type.
-        Otherwise use the bigger type.  */
-      if (!is_floating_type (type1))
-       result_type = type2;
-      else if (!is_floating_type (type2))
-       result_type = type1;
-      else if (TYPE_LENGTH (type2) > TYPE_LENGTH (type1))
-       result_type = type2;
-      else
-       result_type = type1;
-
+      result_type = promotion_type (type1, type2);
       val = allocate_value (result_type);
 
       struct type *eff_type_v1, *eff_type_v2;
@@ -1013,16 +1158,8 @@ scalar_binop (struct value *arg1, struct value *arg2, enum exp_opcode op)
         if one of the operands is unsigned.  */
       if (op == BINOP_RSH || op == BINOP_LSH || op == BINOP_EXP)
        result_type = type1;
-      else if (TYPE_LENGTH (type1) > TYPE_LENGTH (type2))
-       result_type = type1;
-      else if (TYPE_LENGTH (type2) > TYPE_LENGTH (type1))
-       result_type = type2;
-      else if (TYPE_UNSIGNED (type1))
-       result_type = type1;
-      else if (TYPE_UNSIGNED (type2))
-       result_type = type2;
       else
-       result_type = type1;
+       result_type = promotion_type (type1, type2);
 
       if (TYPE_UNSIGNED (result_type))
        {
@@ -1629,7 +1766,8 @@ value_pos (struct value *arg1)
   type = check_typedef (value_type (arg1));
 
   if (is_integral_type (type) || is_floating_value (arg1)
-      || (TYPE_CODE (type) == TYPE_CODE_ARRAY && TYPE_VECTOR (type)))
+      || (TYPE_CODE (type) == TYPE_CODE_ARRAY && TYPE_VECTOR (type))
+      || TYPE_CODE (type) == TYPE_CODE_COMPLEX)
     return value_from_contents (type, value_contents (arg1));
   else
     error (_("Argument to positive operation not a number."));
@@ -1663,6 +1801,15 @@ value_neg (struct value *arg1)
        }
       return val;
     }
+  else if (TYPE_CODE (type) == TYPE_CODE_COMPLEX)
+    {
+      struct value *real = value_real_part (arg1);
+      struct value *imag = value_imaginary_part (arg1);
+
+      real = value_neg (real);
+      imag = value_neg (imag);
+      return value_literal_complex (real, imag, type);
+    }
   else
     error (_("Argument to negate operation not a number."));
 }
@@ -1696,6 +1843,16 @@ value_complement (struct value *arg1)
                   value_contents_all (tmp), TYPE_LENGTH (eltype));
         }
     }
+  else if (TYPE_CODE (type) == TYPE_CODE_COMPLEX)
+    {
+      /* GCC has an extension that treats ~complex as the complex
+        conjugate.  */
+      struct value *real = value_real_part (arg1);
+      struct value *imag = value_imaginary_part (arg1);
+
+      imag = value_neg (imag);
+      return value_literal_complex (real, imag, type);
+    }
   else
     error (_("Argument to complement operation not an integer, boolean."));