0.7.6.26:
[sbcl.git] / src / code / array.lisp
1 ;;;; functions to implement arrays
2
3 ;;;; This software is part of the SBCL system. See the README file for
4 ;;;; more information.
5 ;;;;
6 ;;;; This software is derived from the CMU CL system, which was
7 ;;;; written at Carnegie Mellon University and released into the
8 ;;;; public domain. The software is in the public domain and is
9 ;;;; provided with absolutely no warranty. See the COPYING and CREDITS
10 ;;;; files for more information.
11
12 (in-package "SB!IMPL")
13
14 #!-sb-fluid
15 (declaim (inline fill-pointer array-has-fill-pointer-p adjustable-array-p
16                  array-displacement))
17 \f
18 ;;;; miscellaneous accessor functions
19
20 ;;; These functions are only needed by the interpreter, 'cause the
21 ;;; compiler inlines them.
22 (macrolet ((def (name)
23              `(progn
24                 (defun ,name (array)
25                   (,name array))
26                 (defun (setf ,name) (value array)
27                   (setf (,name array) value)))))
28   (def %array-fill-pointer)
29   (def %array-fill-pointer-p)
30   (def %array-available-elements)
31   (def %array-data-vector)
32   (def %array-displacement)
33   (def %array-displaced-p))
34
35 (defun %array-rank (array)
36   (%array-rank array))
37
38 (defun %array-dimension (array axis)
39   (%array-dimension array axis))
40
41 (defun %set-array-dimension (array axis value)
42   (%set-array-dimension array axis value))
43
44 (defun %check-bound (array bound index)
45   (declare (type index bound)
46            (fixnum index))
47   (%check-bound array bound index))
48
49 (defun %with-array-data (array start end)
50   (%with-array-data-macro array start end :fail-inline? t))
51
52 (defun %data-vector-and-index (array index)
53   (if (array-header-p array)
54       (%with-array-data array index nil)
55       (values array index)))
56
57 ;;; It'd waste space to expand copies of error handling in every
58 ;;; inline %WITH-ARRAY-DATA, so we have them call this function
59 ;;; instead. This is just a wrapper which is known never to return.
60 (defun failed-%with-array-data (array start end)
61   (declare (notinline %with-array-data))
62   (%with-array-data array start end)
63   (bug "called FAILED-%WITH-ARRAY-DATA with valid array parameters?"))
64 \f
65 ;;;; MAKE-ARRAY
66
67 (eval-when (:compile-toplevel :execute)
68   (sb!xc:defmacro pick-vector-type (type &rest specs)
69     `(cond ,@(mapcar (lambda (spec)
70                        `(,(if (eq (car spec) t)
71                               t
72                               `(subtypep ,type ',(car spec)))
73                          ,@(cdr spec)))
74                      specs))))
75
76 ;;; These functions are used in the implementation of MAKE-ARRAY for
77 ;;; complex arrays. There are lots of transforms to simplify
78 ;;; MAKE-ARRAY for various easy cases, but not for all reasonable
79 ;;; cases, so e.g. as of sbcl-0.6.6 we still make full calls to
80 ;;; MAKE-ARRAY for any non-simple array. Thus, there's some value to
81 ;;; making this somewhat efficient, at least not doing full calls to
82 ;;; SUBTYPEP in the easy cases.
83 (defun %vector-widetag-and-n-bits (type)
84   (case type
85     ;; Pick off some easy common cases.
86     ;;
87     ;; (Perhaps we should make a much more exhaustive table of easy
88     ;; common cases here. Or perhaps the effort would be better spent
89     ;; on smarter compiler transforms which do the calculation once
90     ;; and for all in any reasonable user programs.)
91     ((t)
92      (values #.sb!vm:simple-vector-widetag #.sb!vm:n-word-bits))
93     ((character base-char standard-char)
94      (values #.sb!vm:simple-string-widetag #.sb!vm:n-byte-bits))
95     ((bit)
96      (values #.sb!vm:simple-bit-vector-widetag 1))
97     ;; OK, we have to wade into SUBTYPEPing after all.
98     (t
99      ;; FIXME: The data here are redundant with
100      ;; *SPECIALIZED-ARRAY-ELEMENT-TYPE-PROPERTIES*.
101      (pick-vector-type type
102        (base-char (values #.sb!vm:simple-string-widetag #.sb!vm:n-byte-bits))
103        (bit (values #.sb!vm:simple-bit-vector-widetag 1))
104        ((unsigned-byte 2)
105         (values #.sb!vm:simple-array-unsigned-byte-2-widetag 2))
106        ((unsigned-byte 4)
107         (values #.sb!vm:simple-array-unsigned-byte-4-widetag 4))
108        ((unsigned-byte 8)
109         (values #.sb!vm:simple-array-unsigned-byte-8-widetag 8))
110        ((unsigned-byte 16)
111         (values #.sb!vm:simple-array-unsigned-byte-16-widetag 16))
112        ((unsigned-byte 32)
113         (values #.sb!vm:simple-array-unsigned-byte-32-widetag 32))
114        ((signed-byte 8)
115         (values #.sb!vm:simple-array-signed-byte-8-widetag 8))
116        ((signed-byte 16)
117         (values #.sb!vm:simple-array-signed-byte-16-widetag 16))
118        ((signed-byte 30)
119         (values #.sb!vm:simple-array-signed-byte-30-widetag 32))
120        ((signed-byte 32)
121         (values #.sb!vm:simple-array-signed-byte-32-widetag 32))
122        (single-float (values #.sb!vm:simple-array-single-float-widetag 32))
123        (double-float (values #.sb!vm:simple-array-double-float-widetag 64))
124        #!+long-float
125        (long-float
126         (values #.sb!vm:simple-array-long-float-widetag
127                 #!+x86 96 #!+sparc 128))
128        ((complex single-float)
129         (values #.sb!vm:simple-array-complex-single-float-widetag 64))
130        ((complex double-float)
131         (values #.sb!vm:simple-array-complex-double-float-widetag 128))
132        #!+long-float
133        ((complex long-float)
134         (values #.sb!vm:simple-array-complex-long-float-widetag
135                 #!+x86 192
136                 #!+sparc 256))
137        (t (values #.sb!vm:simple-vector-widetag #.sb!vm:n-word-bits))))))
138 (defun %complex-vector-widetag (type)
139   (case type
140     ;; Pick off some easy common cases.
141     ((t)
142      #.sb!vm:complex-vector-widetag)
143     ((character base-char)
144      #.sb!vm:complex-string-widetag) 
145     ((bit)
146      #.sb!vm:complex-bit-vector-widetag)
147     ;; OK, we have to wade into SUBTYPEPing after all.
148     (t
149      (pick-vector-type type
150        (base-char #.sb!vm:complex-string-widetag)
151        (bit #.sb!vm:complex-bit-vector-widetag)
152        (t #.sb!vm:complex-vector-widetag)))))
153
154 (defun make-array (dimensions &key
155                               (element-type t)
156                               (initial-element nil initial-element-p)
157                               initial-contents adjustable fill-pointer
158                               displaced-to displaced-index-offset)
159   (let* ((dimensions (if (listp dimensions) dimensions (list dimensions)))
160          (array-rank (length (the list dimensions)))
161          (simple (and (null fill-pointer)
162                       (not adjustable)
163                       (null displaced-to))))
164     (declare (fixnum array-rank))
165     (when (and displaced-index-offset (null displaced-to))
166       (error "can't specify :DISPLACED-INDEX-OFFSET without :DISPLACED-TO"))
167     (if (and simple (= array-rank 1))
168         ;; Its a (simple-array * (*))
169         (multiple-value-bind (type n-bits)
170             (%vector-widetag-and-n-bits element-type)
171           (declare (type (unsigned-byte 8) type)
172                    (type (integer 1 256) n-bits))
173           (let* ((length (car dimensions))
174                  (array (allocate-vector
175                          type
176                          length
177                          (ceiling (* (if (= type sb!vm:simple-string-widetag)
178                                          (1+ length)
179                                          length)
180                                      n-bits)
181                                   sb!vm:n-word-bits))))
182             (declare (type index length))
183             (when initial-element-p
184               (fill array initial-element))
185             (when initial-contents
186               (when initial-element
187                 (error "can't specify both :INITIAL-ELEMENT and ~
188                 :INITIAL-CONTENTS"))
189               (unless (= length (length initial-contents))
190                 (error "There are ~W elements in the :INITIAL-CONTENTS, but ~
191                        the vector length is ~W."
192                        (length initial-contents)
193                        length))
194               (replace array initial-contents))
195             array))
196         ;; It's either a complex array or a multidimensional array.
197         (let* ((total-size (reduce #'* dimensions))
198                (data (or displaced-to
199                          (data-vector-from-inits
200                           dimensions total-size element-type
201                           initial-contents initial-element initial-element-p)))
202                (array (make-array-header
203                        (cond ((= array-rank 1)
204                               (%complex-vector-widetag element-type))
205                              (simple sb!vm:simple-array-widetag)
206                              (t sb!vm:complex-array-widetag))
207                        array-rank)))
208           (cond (fill-pointer
209                  (unless (= array-rank 1)
210                    (error "Only vectors can have fill pointers."))
211                  (let ((length (car dimensions)))
212                    (declare (fixnum length))
213                    (setf (%array-fill-pointer array)
214                      (cond ((eq fill-pointer t)
215                             length)
216                            (t
217                             (unless (and (fixnump fill-pointer)
218                                          (>= fill-pointer 0)
219                                          (<= fill-pointer length))
220                               ;; FIXME: should be TYPE-ERROR?
221                               (error "invalid fill-pointer ~W"
222                                      fill-pointer))
223                             fill-pointer))))
224                  (setf (%array-fill-pointer-p array) t))
225                 (t
226                  (setf (%array-fill-pointer array) total-size)
227                  (setf (%array-fill-pointer-p array) nil)))
228           (setf (%array-available-elements array) total-size)
229           (setf (%array-data-vector array) data)
230           (cond (displaced-to
231                  (when (or initial-element-p initial-contents)
232                    (error "Neither :INITIAL-ELEMENT nor :INITIAL-CONTENTS ~
233                    can be specified along with :DISPLACED-TO"))
234                  (let ((offset (or displaced-index-offset 0)))
235                    (when (> (+ offset total-size)
236                             (array-total-size displaced-to))
237                      (error "~S doesn't have enough elements." displaced-to))
238                    (setf (%array-displacement array) offset)
239                    (setf (%array-displaced-p array) t)))
240                 (t
241                  (setf (%array-displaced-p array) nil)))
242           (let ((axis 0))
243             (dolist (dim dimensions)
244               (setf (%array-dimension array axis) dim)
245               (incf axis)))
246           array))))
247         
248 ;;; DATA-VECTOR-FROM-INITS returns a simple vector that has the
249 ;;; specified array characteristics. Dimensions is only used to pass
250 ;;; to FILL-DATA-VECTOR for error checking on the structure of
251 ;;; initial-contents.
252 (defun data-vector-from-inits (dimensions total-size element-type
253                                initial-contents initial-element
254                                initial-element-p)
255   (when (and initial-contents initial-element-p)
256     (error "cannot supply both :INITIAL-CONTENTS and :INITIAL-ELEMENT to
257             either MAKE-ARRAY or ADJUST-ARRAY."))
258   (let ((data (if initial-element-p
259                   (make-array total-size
260                               :element-type element-type
261                               :initial-element initial-element)
262                   (make-array total-size
263                               :element-type element-type))))
264     (cond (initial-element-p
265            (unless (simple-vector-p data)
266              (unless (typep initial-element element-type)
267                (error "~S cannot be used to initialize an array of type ~S."
268                       initial-element element-type))
269              (fill (the vector data) initial-element)))
270           (initial-contents
271            (fill-data-vector data dimensions initial-contents)))
272     data))
273
274 (defun fill-data-vector (vector dimensions initial-contents)
275   (let ((index 0))
276     (labels ((frob (axis dims contents)
277                (cond ((null dims)
278                       (setf (aref vector index) contents)
279                       (incf index))
280                      (t
281                       (unless (typep contents 'sequence)
282                         (error "malformed :INITIAL-CONTENTS: ~S is not a ~
283                                 sequence, but ~W more layer~:P needed."
284                                contents
285                                (- (length dimensions) axis)))
286                       (unless (= (length contents) (car dims))
287                         (error "malformed :INITIAL-CONTENTS: Dimension of ~
288                                 axis ~W is ~W, but ~S is ~W long."
289                                axis (car dims) contents (length contents)))
290                       (if (listp contents)
291                           (dolist (content contents)
292                             (frob (1+ axis) (cdr dims) content))
293                           (dotimes (i (length contents))
294                             (frob (1+ axis) (cdr dims) (aref contents i))))))))
295       (frob 0 dimensions initial-contents))))
296
297 (defun vector (&rest objects)
298   #!+sb-doc
299   "Construct a SIMPLE-VECTOR from the given objects."
300   (coerce (the list objects) 'simple-vector))
301 \f
302 ;;;; accessor/setter functions
303
304 (eval-when (:compile-toplevel :execute)
305   (defparameter *specialized-array-element-types*
306     '(t
307       character
308       bit
309       (unsigned-byte 2)
310       (unsigned-byte 4)
311       (unsigned-byte 8)
312       (unsigned-byte 16)
313       (unsigned-byte 32)
314       (signed-byte 8)
315       (signed-byte 16)
316       (signed-byte 30)
317       (signed-byte 32)
318       single-float
319       double-float
320       #!+long-float long-float
321       (complex single-float)
322       (complex double-float)
323       #!+long-float (complex long-float))))
324     
325 (defun hairy-data-vector-ref (array index)
326   (with-array-data ((vector array) (index index) (end))
327     (declare (ignore end))
328     (etypecase vector .
329                #.(mapcar (lambda (type)
330                            (let ((atype `(simple-array ,type (*))))
331                              `(,atype
332                                (data-vector-ref (the ,atype vector)
333                                                 index))))
334                          *specialized-array-element-types*))))
335
336 ;;; (Ordinary DATA-VECTOR-REF usage compiles into a vop, but
337 ;;; DATA-VECTOR-REF is also FOLDABLE, and this ordinary function
338 ;;; definition is needed for the compiler to use in constant folding.)
339 (defun data-vector-ref (array index)
340   (hairy-data-vector-ref array index))
341
342 (defun hairy-data-vector-set (array index new-value)
343   (with-array-data ((vector array) (index index) (end))
344     (declare (ignore end))
345     (etypecase vector .
346                #.(mapcar (lambda (type)
347                            (let ((atype `(simple-array ,type (*))))
348                              `(,atype
349                                (data-vector-set (the ,atype vector)
350                                                 index
351                                                 (the ,type
352                                                   new-value))
353                                ;; For specialized arrays, the return
354                                ;; from data-vector-set would have to
355                                ;; be reboxed to be a (Lisp) return
356                                ;; value; instead, we use the
357                                ;; already-boxed value as the return.
358                                new-value)))
359                          *specialized-array-element-types*))))
360
361 (defun %array-row-major-index (array subscripts
362                                      &optional (invalid-index-error-p t))
363   (declare (array array)
364            (list subscripts))
365   (let ((rank (array-rank array)))
366     (unless (= rank (length subscripts))
367       (error "wrong number of subscripts, ~W, for array of rank ~W"
368              (length subscripts) rank))
369     (if (array-header-p array)
370         (do ((subs (nreverse subscripts) (cdr subs))
371              (axis (1- (array-rank array)) (1- axis))
372              (chunk-size 1)
373              (result 0))
374             ((null subs) result)
375           (declare (list subs) (fixnum axis chunk-size result))
376           (let ((index (car subs))
377                 (dim (%array-dimension array axis)))
378             (declare (fixnum index dim))
379             (unless (< -1 index dim)
380               (if invalid-index-error-p
381                   (error "invalid index ~W~[~;~:; on axis ~:*~W~] in ~S"
382                          index axis array)
383                   (return-from %array-row-major-index nil)))
384             (incf result (* chunk-size index))
385             (setf chunk-size (* chunk-size dim))))
386         (let ((index (first subscripts)))
387           (unless (< -1 index (length (the (simple-array * (*)) array)))
388             (if invalid-index-error-p
389                 (error "invalid index ~W in ~S" index array)
390                 (return-from %array-row-major-index nil)))
391           index))))
392
393 (defun array-in-bounds-p (array &rest subscripts)
394   #!+sb-doc
395   "Return T if the Subscipts are in bounds for the Array, Nil otherwise."
396   (if (%array-row-major-index array subscripts nil)
397       t))
398
399 (defun array-row-major-index (array &rest subscripts)
400   (%array-row-major-index array subscripts))
401
402 (defun aref (array &rest subscripts)
403   #!+sb-doc
404   "Return the element of the Array specified by the Subscripts."
405   (row-major-aref array (%array-row-major-index array subscripts)))
406
407 (defun %aset (array &rest stuff)
408   (let ((subscripts (butlast stuff))
409         (new-value (car (last stuff))))
410     (setf (row-major-aref array (%array-row-major-index array subscripts))
411           new-value)))
412
413 ;;; FIXME: What's supposed to happen with functions
414 ;;; like AREF when we (DEFUN (SETF FOO) ..) when
415 ;;; DEFSETF FOO is also defined? It seems as though the logical
416 ;;; thing to do would be to nuke the macro definition for (SETF FOO)
417 ;;; and replace it with the (SETF FOO) function, issuing a warning,
418 ;;; just as for ordinary functions
419 ;;;  * (LISP-IMPLEMENTATION-VERSION)
420 ;;;  "18a+ release x86-linux 2.4.7 6 November 1998 cvs"
421 ;;;  * (DEFMACRO ZOO (X) `(+ ,X ,X))
422 ;;;  ZOO
423 ;;;  * (DEFUN ZOO (X) (* 3 X))
424 ;;;  Warning: ZOO previously defined as a macro.
425 ;;;  ZOO
426 ;;; But that doesn't seem to be what happens in CMU CL.
427 ;;;
428 ;;; Also, it would be nice to make DESCRIBE FOO tell whether a symbol
429 ;;; has a setf expansion and/or a setf function defined.
430
431 #!-sb-fluid (declaim (inline (setf aref)))
432 (defun (setf aref) (new-value array &rest subscripts)
433   (declare (type array array))
434   (setf (row-major-aref array (%array-row-major-index array subscripts))
435         new-value))
436
437 (defun row-major-aref (array index)
438   #!+sb-doc
439   "Return the element of array corressponding to the row-major index. This is
440    SETF'able."
441   (declare (optimize (safety 1)))
442   (row-major-aref array index))
443
444 (defun %set-row-major-aref (array index new-value)
445   (declare (optimize (safety 1)))
446   (setf (row-major-aref array index) new-value))
447
448 (defun svref (simple-vector index)
449   #!+sb-doc
450   "Return the INDEX'th element of the given Simple-Vector."
451   (declare (optimize (safety 1)))
452   (aref simple-vector index))
453
454 (defun %svset (simple-vector index new)
455   (declare (optimize (safety 1)))
456   (setf (aref simple-vector index) new))
457
458 (defun bit (bit-array &rest subscripts)
459   #!+sb-doc
460   "Return the bit from the BIT-ARRAY at the specified SUBSCRIPTS."
461   (declare (type (array bit) bit-array) (optimize (safety 1)))
462   (row-major-aref bit-array (%array-row-major-index bit-array subscripts)))
463
464 (defun %bitset (bit-array &rest stuff)
465   (declare (type (array bit) bit-array) (optimize (safety 1)))
466   (let ((subscripts (butlast stuff))
467         (new-value (car (last stuff))))
468     (setf (row-major-aref bit-array
469                           (%array-row-major-index bit-array subscripts))
470           new-value)))
471
472 #!-sb-fluid (declaim (inline (setf bit)))
473 (defun (setf bit) (new-value bit-array &rest subscripts)
474   (declare (type (array bit) bit-array) (optimize (safety 1)))
475   (setf (row-major-aref bit-array
476                         (%array-row-major-index bit-array subscripts))
477         new-value))
478
479 (defun sbit (simple-bit-array &rest subscripts)
480   #!+sb-doc
481   "Return the bit from SIMPLE-BIT-ARRAY at the specified SUBSCRIPTS."
482   (declare (type (simple-array bit) simple-bit-array) (optimize (safety 1)))
483   (row-major-aref simple-bit-array
484                   (%array-row-major-index simple-bit-array subscripts)))
485
486 ;;; KLUDGE: Not all these things (%SET-ROW-MAJOR-AREF, %SET-FILL-POINTER,
487 ;;; %SET-FDEFINITION, %SCHARSET, %SBITSET..) seem to deserve separate names.
488 ;;; Could we just DEFUN (SETF SBIT) etc. and get rid of the non-ANSI names?
489 ;;; -- WHN 19990911
490 (defun %sbitset (simple-bit-array &rest stuff)
491   (declare (type (simple-array bit) simple-bit-array) (optimize (safety 1)))
492   (let ((subscripts (butlast stuff))
493         (new-value (car (last stuff))))
494     (setf (row-major-aref simple-bit-array
495                           (%array-row-major-index simple-bit-array subscripts))
496           new-value)))
497
498 #!-sb-fluid (declaim (inline (setf sbit)))
499 (defun (setf sbit) (new-value bit-array &rest subscripts)
500   (declare (type (simple-array bit) bit-array) (optimize (safety 1)))
501   (setf (row-major-aref bit-array
502                         (%array-row-major-index bit-array subscripts))
503         new-value))
504 \f
505 ;;;; miscellaneous array properties
506
507 (defun array-element-type (array)
508   #!+sb-doc
509   "Return the type of the elements of the array"
510   (let ((widetag (widetag-of array)))
511     (macrolet ((pick-element-type (&rest stuff)
512                  `(cond ,@(mapcar (lambda (stuff)
513                                     (cons
514                                      (let ((item (car stuff)))
515                                        (cond ((eq item t)
516                                               t)
517                                              ((listp item)
518                                               (cons 'or
519                                                     (mapcar (lambda (x)
520                                                               `(= widetag ,x))
521                                                             item)))
522                                              (t
523                                               `(= widetag ,item))))
524                                      (cdr stuff)))
525                                   stuff))))
526       ;; FIXME: The data here are redundant with
527       ;; *SPECIALIZED-ARRAY-ELEMENT-TYPE-PROPERTIES*.
528       (pick-element-type
529        ((sb!vm:simple-string-widetag sb!vm:complex-string-widetag) 'base-char)
530        ((sb!vm:simple-bit-vector-widetag
531          sb!vm:complex-bit-vector-widetag) 'bit)
532        (sb!vm:simple-vector-widetag t)
533        (sb!vm:simple-array-unsigned-byte-2-widetag '(unsigned-byte 2))
534        (sb!vm:simple-array-unsigned-byte-4-widetag '(unsigned-byte 4))
535        (sb!vm:simple-array-unsigned-byte-8-widetag '(unsigned-byte 8))
536        (sb!vm:simple-array-unsigned-byte-16-widetag '(unsigned-byte 16))
537        (sb!vm:simple-array-unsigned-byte-32-widetag '(unsigned-byte 32))
538        (sb!vm:simple-array-signed-byte-8-widetag '(signed-byte 8))
539        (sb!vm:simple-array-signed-byte-16-widetag '(signed-byte 16))
540        (sb!vm:simple-array-signed-byte-30-widetag '(signed-byte 30))
541        (sb!vm:simple-array-signed-byte-32-widetag '(signed-byte 32))
542        (sb!vm:simple-array-single-float-widetag 'single-float)
543        (sb!vm:simple-array-double-float-widetag 'double-float)
544        #!+long-float
545        (sb!vm:simple-array-long-float-widetag 'long-float)
546        (sb!vm:simple-array-complex-single-float-widetag
547         '(complex single-float))
548        (sb!vm:simple-array-complex-double-float-widetag
549         '(complex double-float))
550        #!+long-float
551        (sb!vm:simple-array-complex-long-float-widetag '(complex long-float))
552        ((sb!vm:simple-array-widetag
553          sb!vm:complex-vector-widetag
554          sb!vm:complex-array-widetag)
555         (with-array-data ((array array) (start) (end))
556           (declare (ignore start end))
557           (array-element-type array)))
558        (t
559         (error 'type-error :datum array :expected-type 'array))))))
560
561 (defun array-rank (array)
562   #!+sb-doc
563   "Return the number of dimensions of ARRAY."
564   (if (array-header-p array)
565       (%array-rank array)
566       1))
567
568 (defun array-dimension (array axis-number)
569   #!+sb-doc
570   "Return the length of dimension AXIS-NUMBER of ARRAY."
571   (declare (array array) (type index axis-number))
572   (cond ((not (array-header-p array))
573          (unless (= axis-number 0)
574            (error "Vector axis is not zero: ~S" axis-number))
575          (length (the (simple-array * (*)) array)))
576         ((>= axis-number (%array-rank array))
577          (error "Axis number ~W is too big; ~S only has ~D dimension~:P."
578                 axis-number array (%array-rank array)))
579         (t
580          (%array-dimension array axis-number))))
581
582 (defun array-dimensions (array)
583   #!+sb-doc
584   "Return a list whose elements are the dimensions of the array"
585   (declare (array array))
586   (if (array-header-p array)
587       (do ((results nil (cons (array-dimension array index) results))
588            (index (1- (array-rank array)) (1- index)))
589           ((minusp index) results))
590       (list (array-dimension array 0))))
591
592 (defun array-total-size (array)
593   #!+sb-doc
594   "Return the total number of elements in the Array."
595   (declare (array array))
596   (if (array-header-p array)
597       (%array-available-elements array)
598       (length (the vector array))))
599
600 (defun array-displacement (array)
601   #!+sb-doc
602   "Return the values of :DISPLACED-TO and :DISPLACED-INDEX-offset
603    options to MAKE-ARRAY, or NIL and 0 if not a displaced array."
604   (declare (type array array))
605   (if (and (array-header-p array) ; if unsimple and
606            (%array-displaced-p array)) ; displaced
607       (values (%array-data-vector array) (%array-displacement array))
608       (values nil 0)))
609
610 (defun adjustable-array-p (array)
611   #!+sb-doc
612   "Return T if (ADJUST-ARRAY ARRAY...) would return an array identical
613    to the argument, this happens for complex arrays."
614   (declare (array array))
615   (not (typep array 'simple-array)))
616 \f
617 ;;;; fill pointer frobbing stuff
618
619 (defun array-has-fill-pointer-p (array)
620   #!+sb-doc
621   "Return T if the given ARRAY has a fill pointer, or NIL otherwise."
622   (declare (array array))
623   (and (array-header-p array) (%array-fill-pointer-p array)))
624
625 (defun fill-pointer (vector)
626   #!+sb-doc
627   "Return the FILL-POINTER of the given VECTOR."
628   (declare (vector vector))
629   (if (and (array-header-p vector) (%array-fill-pointer-p vector))
630       (%array-fill-pointer vector)
631       (error 'simple-type-error
632              :datum vector
633              :expected-type '(and vector (satisfies array-has-fill-pointer-p))
634              :format-control "~S is not an array with a fill pointer."
635              :format-arguments (list vector))))
636
637 (defun %set-fill-pointer (vector new)
638   (declare (vector vector) (fixnum new))
639   (if (and (array-header-p vector) (%array-fill-pointer-p vector))
640       (if (> new (%array-available-elements vector))
641         (error
642          "The new fill pointer, ~S, is larger than the length of the vector."
643          new)
644         (setf (%array-fill-pointer vector) new))
645       (error 'simple-type-error
646              :datum vector
647              :expected-type '(and vector (satisfies array-has-fill-pointer-p))
648              :format-control "~S is not an array with a fill pointer."
649              :format-arguments (list vector))))
650
651 ;;; FIXME: It'd probably make sense to use a MACROLET to share the
652 ;;; guts of VECTOR-PUSH between VECTOR-PUSH-EXTEND. Such a macro
653 ;;; should probably be based on the VECTOR-PUSH-EXTEND code (which is
654 ;;; new ca. sbcl-0.7.0) rather than the VECTOR-PUSH code (which dates
655 ;;; back to CMU CL).
656 (defun vector-push (new-el array)
657   #!+sb-doc
658   "Attempt to set the element of ARRAY designated by its fill pointer
659    to NEW-EL, and increment the fill pointer by one. If the fill pointer is
660    too large, NIL is returned, otherwise the index of the pushed element is
661    returned."
662   (declare (vector array))
663   (let ((fill-pointer (fill-pointer array)))
664     (declare (fixnum fill-pointer))
665     (cond ((= fill-pointer (%array-available-elements array))
666            nil)
667           (t
668            (setf (aref array fill-pointer) new-el)
669            (setf (%array-fill-pointer array) (1+ fill-pointer))
670            fill-pointer))))
671
672 (defun vector-push-extend (new-element
673                            vector
674                            &optional
675                            (extension (1+ (length vector))))
676   (declare (vector vector) (fixnum extension))
677   (let ((fill-pointer (fill-pointer vector)))
678     (declare (fixnum fill-pointer))
679     (when (= fill-pointer (%array-available-elements vector))
680       (adjust-array vector (+ fill-pointer extension)))
681     (setf (aref vector fill-pointer) new-element)
682     (setf (%array-fill-pointer vector) (1+ fill-pointer))
683     fill-pointer))
684
685 (defun vector-pop (array)
686   #!+sb-doc
687   "Decrease the fill pointer by 1 and return the element pointed to by the
688   new fill pointer."
689   (declare (vector array))
690   (let ((fill-pointer (fill-pointer array)))
691     (declare (fixnum fill-pointer))
692     (if (zerop fill-pointer)
693         (error "There is nothing left to pop.")
694         (aref array
695               (setf (%array-fill-pointer array)
696                     (1- fill-pointer))))))
697 \f
698 ;;;; ADJUST-ARRAY
699
700 (defun adjust-array (array dimensions &key
701                            (element-type (array-element-type array))
702                            (initial-element nil initial-element-p)
703                            initial-contents fill-pointer
704                            displaced-to displaced-index-offset)
705   #!+sb-doc
706   "Adjust ARRAY's dimensions to the given DIMENSIONS and stuff."
707   (let ((dimensions (if (listp dimensions) dimensions (list dimensions))))
708     (cond ((/= (the fixnum (length (the list dimensions)))
709                (the fixnum (array-rank array)))
710            (error "The number of dimensions not equal to rank of array."))
711           ((not (subtypep element-type (array-element-type array)))
712            (error "The new element type, ~S, is incompatible with old type."
713                   element-type)))
714     (let ((array-rank (length (the list dimensions))))
715       (declare (fixnum array-rank))
716       (when (and fill-pointer (> array-rank 1))
717         (error "Multidimensional arrays can't have fill pointers."))
718       (cond (initial-contents
719              ;; array former contents replaced by INITIAL-CONTENTS
720              (if (or initial-element-p displaced-to)
721                  (error "INITIAL-CONTENTS may not be specified with ~
722                  the :INITIAL-ELEMENT or :DISPLACED-TO option."))
723              (let* ((array-size (apply #'* dimensions))
724                     (array-data (data-vector-from-inits
725                                  dimensions array-size element-type
726                                  initial-contents initial-element
727                                  initial-element-p)))
728                (if (adjustable-array-p array)
729                    (set-array-header array array-data array-size
730                                  (get-new-fill-pointer array array-size
731                                                        fill-pointer)
732                                  0 dimensions nil)
733                    (if (array-header-p array)
734                        ;; simple multidimensional or single dimensional array
735                        (make-array dimensions
736                                    :element-type element-type
737                                    :initial-contents initial-contents)
738                        array-data))))
739             (displaced-to
740              ;; We already established that no INITIAL-CONTENTS was supplied.
741              (when initial-element
742                (error "The :INITIAL-ELEMENT option may not be specified ~
743                       with :DISPLACED-TO."))
744              (unless (subtypep element-type (array-element-type displaced-to))
745                (error "can't displace an array of type ~S into another of ~
746                        type ~S"
747                       element-type (array-element-type displaced-to)))
748              (let ((displacement (or displaced-index-offset 0))
749                    (array-size (apply #'* dimensions)))
750                (declare (fixnum displacement array-size))
751                (if (< (the fixnum (array-total-size displaced-to))
752                       (the fixnum (+ displacement array-size)))
753                    (error "The :DISPLACED-TO array is too small."))
754                (if (adjustable-array-p array)
755                    ;; None of the original contents appear in adjusted array.
756                    (set-array-header array displaced-to array-size
757                                      (get-new-fill-pointer array array-size
758                                                            fill-pointer)
759                                      displacement dimensions t)
760                    ;; simple multidimensional or single dimensional array
761                    (make-array dimensions
762                                :element-type element-type
763                                :displaced-to displaced-to
764                                :displaced-index-offset
765                                displaced-index-offset))))
766             ((= array-rank 1)
767              (let ((old-length (array-total-size array))
768                    (new-length (car dimensions))
769                    new-data)
770                (declare (fixnum old-length new-length))
771                (with-array-data ((old-data array) (old-start)
772                                  (old-end old-length))
773                  (cond ((or (%array-displaced-p array)
774                             (< old-length new-length))
775                         (setf new-data
776                               (data-vector-from-inits
777                                dimensions new-length element-type
778                                initial-contents initial-element
779                                initial-element-p))
780                         (replace new-data old-data
781                                  :start2 old-start :end2 old-end))
782                        (t (setf new-data
783                                 (shrink-vector old-data new-length))))
784                  (if (adjustable-array-p array)
785                      (set-array-header array new-data new-length
786                                        (get-new-fill-pointer array new-length
787                                                              fill-pointer)
788                                        0 dimensions nil)
789                      new-data))))
790             (t
791              (let ((old-length (%array-available-elements array))
792                    (new-length (apply #'* dimensions)))
793                (declare (fixnum old-length new-length))
794                (with-array-data ((old-data array) (old-start)
795                                  (old-end old-length))
796                  (declare (ignore old-end))
797                  (let ((new-data (if (or (%array-displaced-p array)
798                                          (> new-length old-length))
799                                      (data-vector-from-inits
800                                       dimensions new-length
801                                       element-type () initial-element
802                                       initial-element-p)
803                                      old-data)))
804                    (if (or (zerop old-length) (zerop new-length))
805                        (when initial-element-p (fill new-data initial-element))
806                        (zap-array-data old-data (array-dimensions array)
807                                        old-start
808                                        new-data dimensions new-length
809                                        element-type initial-element
810                                        initial-element-p))
811                    (set-array-header array new-data new-length
812                                      new-length 0 dimensions nil)))))))))
813
814 (defun get-new-fill-pointer (old-array new-array-size fill-pointer)
815   (cond ((not fill-pointer)
816          (when (array-has-fill-pointer-p old-array)
817            (when (> (%array-fill-pointer old-array) new-array-size)
818              (error "cannot ADJUST-ARRAY an array (~S) to a size (~S) that is ~
819                     smaller than its fill pointer (~S)"
820                     old-array new-array-size (fill-pointer old-array)))
821            (%array-fill-pointer old-array)))
822         ((not (array-has-fill-pointer-p old-array))
823          (error "cannot supply a non-NIL value (~S) for :FILL-POINTER ~
824                 in ADJUST-ARRAY unless the array (~S) was originally ~
825                 created with a fill pointer"
826                 fill-pointer
827                 old-array))
828         ((numberp fill-pointer)
829          (when (> fill-pointer new-array-size)
830            (error "can't supply a value for :FILL-POINTER (~S) that is larger ~
831                   than the new length of the vector (~S)"
832                   fill-pointer new-array-size))
833          fill-pointer)
834         ((eq fill-pointer t)
835          new-array-size)
836         (t
837          (error "bogus value for :FILL-POINTER in ADJUST-ARRAY: ~S"
838                 fill-pointer))))
839
840 ;;; Destructively alter VECTOR, changing its length to NEW-LENGTH,
841 ;;; which must be less than or equal to its current length.
842 (defun shrink-vector (vector new-length)
843   (declare (vector vector))
844   (unless (array-header-p vector)
845     (macrolet ((frob (name &rest things)
846                  `(etypecase ,name
847                     ,@(mapcar (lambda (thing)
848                                 (destructuring-bind (type-spec fill-value)
849                                     thing
850                                   `(,type-spec
851                                     (fill (truly-the ,type-spec ,name)
852                                           ,fill-value
853                                           :start new-length))))
854                               things))))
855       ;; FIXME: The associations between vector types and initial
856       ;; values here are redundant with
857       ;; *SPECIALIZED-ARRAY-ELEMENT-TYPE-PROPERTIES*.
858       (frob vector
859         (simple-vector 0)
860         (simple-base-string #.*default-init-char-form*)
861         (simple-bit-vector 0)
862         ((simple-array (unsigned-byte 2) (*)) 0)
863         ((simple-array (unsigned-byte 4) (*)) 0)
864         ((simple-array (unsigned-byte 8) (*)) 0)
865         ((simple-array (unsigned-byte 16) (*)) 0)
866         ((simple-array (unsigned-byte 32) (*)) 0)
867         ((simple-array (signed-byte 8) (*)) 0)
868         ((simple-array (signed-byte 16) (*)) 0)
869         ((simple-array (signed-byte 30) (*)) 0)
870         ((simple-array (signed-byte 32) (*)) 0)
871         ((simple-array single-float (*)) (coerce 0 'single-float))
872         ((simple-array double-float (*)) (coerce 0 'double-float))
873         #!+long-float
874         ((simple-array long-float (*)) (coerce 0 'long-float))
875         ((simple-array (complex single-float) (*))
876          (coerce 0 '(complex single-float)))
877         ((simple-array (complex double-float) (*))
878          (coerce 0 '(complex double-float)))
879         #!+long-float
880         ((simple-array (complex long-float) (*))
881          (coerce 0 '(complex long-float))))))
882   ;; Only arrays have fill-pointers, but vectors have their length
883   ;; parameter in the same place.
884   (setf (%array-fill-pointer vector) new-length)
885   vector)
886
887 ;;; Fill in array header with the provided information, and return the array.
888 (defun set-array-header (array data length fill-pointer displacement dimensions
889                          &optional displacedp)
890   (setf (%array-data-vector array) data)
891   (setf (%array-available-elements array) length)
892   (cond (fill-pointer
893          (setf (%array-fill-pointer array) fill-pointer)
894          (setf (%array-fill-pointer-p array) t))
895         (t
896          (setf (%array-fill-pointer array) length)
897          (setf (%array-fill-pointer-p array) nil)))
898   (setf (%array-displacement array) displacement)
899   (if (listp dimensions)
900       (dotimes (axis (array-rank array))
901         (declare (type index axis))
902         (setf (%array-dimension array axis) (pop dimensions)))
903       (setf (%array-dimension array 0) dimensions))
904   (setf (%array-displaced-p array) displacedp)
905   array)
906 \f
907 ;;;; ZAP-ARRAY-DATA for ADJUST-ARRAY
908
909 ;;; a temporary to be used when OLD-DATA and NEW-DATA are EQ.
910 ;;; KLUDGE: Boy, DYNAMIC-EXTENT would be nice.
911 (defvar *zap-array-data-temp* (make-array 1000 :initial-element t))
912
913 (defun zap-array-data-temp (length element-type initial-element
914                             initial-element-p)
915   (declare (fixnum length))
916   (when (> length (the fixnum (length *zap-array-data-temp*)))
917     (setf *zap-array-data-temp*
918           (make-array length :initial-element t)))
919   (when initial-element-p
920     (unless (typep initial-element element-type)
921       (error "~S can't be used to initialize an array of type ~S."
922              initial-element element-type))
923     (fill (the simple-vector *zap-array-data-temp*) initial-element
924           :end length))
925   *zap-array-data-temp*)
926
927 ;;; This does the grinding work for ADJUST-ARRAY. It zaps the data
928 ;;; from the OLD-DATA in an arrangement specified by the OLD-DIMS to
929 ;;; the NEW-DATA in an arrangement specified by the NEW-DIMS. OFFSET
930 ;;; is a displaced offset to be added to computed indices of OLD-DATA.
931 ;;; NEW-LENGTH, ELEMENT-TYPE, INITIAL-ELEMENT, and INITIAL-ELEMENT-P
932 ;;; are used when OLD-DATA and NEW-DATA are EQ; in this case, a
933 ;;; temporary must be used and filled appropriately. When OLD-DATA and
934 ;;; NEW-DATA are not EQ, NEW-DATA has already been filled with any
935 ;;; specified initial-element.
936 (defun zap-array-data (old-data old-dims offset new-data new-dims new-length
937                        element-type initial-element initial-element-p)
938   (declare (list old-dims new-dims))
939   (setq old-dims (nreverse old-dims))
940   (setq new-dims (reverse new-dims))
941   (if (eq old-data new-data)
942       (let ((temp (zap-array-data-temp new-length element-type
943                                        initial-element initial-element-p)))
944         (zap-array-data-aux old-data old-dims offset temp new-dims)
945         (dotimes (i new-length) (setf (aref new-data i) (aref temp i))))
946       (zap-array-data-aux old-data old-dims offset new-data new-dims)))
947
948 (defun zap-array-data-aux (old-data old-dims offset new-data new-dims)
949   (declare (fixnum offset))
950   (let ((limits (mapcar (lambda (x y)
951                           (declare (fixnum x y))
952                           (1- (the fixnum (min x y))))
953                         old-dims new-dims)))
954     (macrolet ((bump-index-list (index limits)
955                  `(do ((subscripts ,index (cdr subscripts))
956                        (limits ,limits (cdr limits)))
957                       ((null subscripts) nil)
958                     (cond ((< (the fixnum (car subscripts))
959                               (the fixnum (car limits)))
960                            (rplaca subscripts
961                                    (1+ (the fixnum (car subscripts))))
962                            (return ,index))
963                           (t (rplaca subscripts 0))))))
964       (do ((index (make-list (length old-dims) :initial-element 0)
965                   (bump-index-list index limits)))
966           ((null index))
967         (setf (aref new-data (row-major-index-from-dims index new-dims))
968               (aref old-data
969                     (+ (the fixnum (row-major-index-from-dims index old-dims))
970                        offset)))))))
971
972 ;;; Figure out the row-major-order index of an array reference from a
973 ;;; list of subscripts and a list of dimensions. This is for internal
974 ;;; calls only, and the subscripts and dim-list variables are assumed
975 ;;; to be reversed from what the user supplied.
976 (defun row-major-index-from-dims (rev-subscripts rev-dim-list)
977   (do ((rev-subscripts rev-subscripts (cdr rev-subscripts))
978        (rev-dim-list rev-dim-list (cdr rev-dim-list))
979        (chunk-size 1)
980        (result 0))
981       ((null rev-dim-list) result)
982     (declare (fixnum chunk-size result))
983     (setq result (+ result
984                     (the fixnum (* (the fixnum (car rev-subscripts))
985                                    chunk-size))))
986     (setq chunk-size (* chunk-size (the fixnum (car rev-dim-list))))))
987 \f
988 ;;;; some bit stuff
989
990 (defun bit-array-same-dimensions-p (array1 array2)
991   (declare (type (array bit) array1 array2))
992   (and (= (array-rank array1)
993           (array-rank array2))
994        (dotimes (index (array-rank array1) t)
995          (when (/= (array-dimension array1 index)
996                    (array-dimension array2 index))
997            (return nil)))))
998
999 (defun pick-result-array (result-bit-array bit-array-1)
1000   (case result-bit-array
1001     ((t) bit-array-1)
1002     ((nil) (make-array (array-dimensions bit-array-1)
1003                        :element-type 'bit
1004                        :initial-element 0))
1005     (t
1006      (unless (bit-array-same-dimensions-p bit-array-1
1007                                           result-bit-array)
1008        (error "~S and ~S don't have the same dimensions."
1009               bit-array-1 result-bit-array))
1010      result-bit-array)))
1011
1012 (defmacro def-bit-array-op (name function)
1013   `(defun ,name (bit-array-1 bit-array-2 &optional result-bit-array)
1014      ,(format nil
1015               "Perform a bit-wise ~A on the elements of BIT-ARRAY-1 and ~
1016               BIT-ARRAY-2,~%  putting the results in RESULT-BIT-ARRAY. ~
1017               If RESULT-BIT-ARRAY is T,~%  BIT-ARRAY-1 is used. If ~
1018               RESULT-BIT-ARRAY is NIL or omitted, a new array is~%  created. ~
1019               All the arrays must have the same rank and dimensions."
1020               (symbol-name function))
1021      (declare (type (array bit) bit-array-1 bit-array-2)
1022               (type (or (array bit) (member t nil)) result-bit-array))
1023      (unless (bit-array-same-dimensions-p bit-array-1 bit-array-2)
1024        (error "~S and ~S don't have the same dimensions."
1025               bit-array-1 bit-array-2))
1026      (let ((result-bit-array (pick-result-array result-bit-array bit-array-1)))
1027        (if (and (simple-bit-vector-p bit-array-1)
1028                 (simple-bit-vector-p bit-array-2)
1029                 (simple-bit-vector-p result-bit-array))
1030            (locally (declare (optimize (speed 3) (safety 0)))
1031              (,name bit-array-1 bit-array-2 result-bit-array))
1032            (with-array-data ((data1 bit-array-1) (start1) (end1))
1033              (declare (ignore end1))
1034              (with-array-data ((data2 bit-array-2) (start2) (end2))
1035                (declare (ignore end2))
1036                (with-array-data ((data3 result-bit-array) (start3) (end3))
1037                  (do ((index-1 start1 (1+ index-1))
1038                       (index-2 start2 (1+ index-2))
1039                       (index-3 start3 (1+ index-3)))
1040                      ((>= index-3 end3) result-bit-array)
1041                    (declare (type index index-1 index-2 index-3))
1042                    (setf (sbit data3 index-3)
1043                          (logand (,function (sbit data1 index-1)
1044                                             (sbit data2 index-2))
1045                                  1))))))))))
1046
1047 (def-bit-array-op bit-and logand)
1048 (def-bit-array-op bit-ior logior)
1049 (def-bit-array-op bit-xor logxor)
1050 (def-bit-array-op bit-eqv logeqv)
1051 (def-bit-array-op bit-nand lognand)
1052 (def-bit-array-op bit-nor lognor)
1053 (def-bit-array-op bit-andc1 logandc1)
1054 (def-bit-array-op bit-andc2 logandc2)
1055 (def-bit-array-op bit-orc1 logorc1)
1056 (def-bit-array-op bit-orc2 logorc2)
1057
1058 (defun bit-not (bit-array &optional result-bit-array)
1059   #!+sb-doc
1060   "Performs a bit-wise logical NOT on the elements of BIT-ARRAY,
1061   putting the results in RESULT-BIT-ARRAY. If RESULT-BIT-ARRAY is T,
1062   BIT-ARRAY is used. If RESULT-BIT-ARRAY is NIL or omitted, a new array is
1063   created. Both arrays must have the same rank and dimensions."
1064   (declare (type (array bit) bit-array)
1065            (type (or (array bit) (member t nil)) result-bit-array))
1066   (let ((result-bit-array (pick-result-array result-bit-array bit-array)))
1067     (if (and (simple-bit-vector-p bit-array)
1068              (simple-bit-vector-p result-bit-array))
1069         (locally (declare (optimize (speed 3) (safety 0)))
1070           (bit-not bit-array result-bit-array))
1071         (with-array-data ((src bit-array) (src-start) (src-end))
1072           (declare (ignore src-end))
1073           (with-array-data ((dst result-bit-array) (dst-start) (dst-end))
1074             (do ((src-index src-start (1+ src-index))
1075                  (dst-index dst-start (1+ dst-index)))
1076                 ((>= dst-index dst-end) result-bit-array)
1077               (declare (type index src-index dst-index))
1078               (setf (sbit dst dst-index)
1079                     (logxor (sbit src src-index) 1))))))))