src/compiler/array-tran.lisp

   1 ;;;; array-specific optimizers and transforms
   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!C")
  13 \f
  14 ;;;; utilities for optimizing array operations
  15
  16 ;;; Return UPGRADED-ARRAY-ELEMENT-TYPE for CONTINUATION, or do
  17 ;;; GIVE-UP-IR1-TRANSFORM if the upgraded element type can't be
  18 ;;; determined.
  19 (defun upgraded-element-type-specifier-or-give-up (continuation)
  20   (let* ((element-ctype (extract-upgraded-element-type continuation))
  21          (element-type-specifier (type-specifier element-ctype)))
  22     (if (eq element-type-specifier '*)
  23         (give-up-ir1-transform
  24          "upgraded array element type not known at compile time")
  25         element-type-specifier)))
  26
  27 ;;; Array access functions return an object from the array, hence its
  28 ;;; type will be asserted to be array element type.
  29 (defun extract-element-type (array)
  30   (let ((type (continuation-type array)))
  31     (if (array-type-p type)
  32         (array-type-element-type type)
  33         *universal-type*)))
  34
  35 ;;; Array access functions return an object from the array, hence its
  36 ;;; type is going to be the array upgraded element type.
  37 (defun extract-upgraded-element-type (array)
  38   (let ((type (continuation-type array)))
  39     (if (array-type-p type)
  40         (array-type-specialized-element-type type)
  41         *universal-type*)))
  42
  43 ;;; The ``new-value'' for array setters must fit in the array, and the
  44 ;;; return type is going to be the same as the new-value for SETF
  45 ;;; functions.
  46 (defun assert-new-value-type (new-value array)
  47   (let ((type (continuation-type array)))
  48     (when (array-type-p type)
  49       (assert-continuation-type new-value (array-type-element-type type))))
  50   (continuation-type new-value))
  51
  52 ;;; Return true if Arg is NIL, or is a constant-continuation whose
  53 ;;; value is NIL, false otherwise.
  54 (defun unsupplied-or-nil (arg)
  55   (declare (type (or continuation null) arg))
  56   (or (not arg)
  57       (and (constant-continuation-p arg)
  58            (not (continuation-value arg)))))
  59 \f
  60 ;;;; DERIVE-TYPE optimizers
  61
  62 ;;; Array operations that use a specific number of indices implicitly
  63 ;;; assert that the array is of that rank.
  64 (defun assert-array-rank (array rank)
  65   (assert-continuation-type
  66    array
  67    (specifier-type `(array * ,(make-list rank :initial-element '*)))))
  68
  69 (defoptimizer (array-in-bounds-p derive-type) ((array &rest indices))
  70   (assert-array-rank array (length indices))
  71   *universal-type*)
  72
  73 (defoptimizer (aref derive-type) ((array &rest indices) node)
  74   (assert-array-rank array (length indices))
  75   ;; If the node continuation has a single use then assert its type.
  76   (let ((cont (node-cont node)))
  77     (when (= (length (find-uses cont)) 1)
  78       (assert-continuation-type cont (extract-element-type array))))
  79   (extract-upgraded-element-type array))
  80
  81 (defoptimizer (%aset derive-type) ((array &rest stuff))
  82   (assert-array-rank array (1- (length stuff)))
  83   (assert-new-value-type (car (last stuff)) array))
  84
  85 (defoptimizer (hairy-data-vector-ref derive-type) ((array index))
  86   (extract-upgraded-element-type array))
  87 (defoptimizer (data-vector-ref derive-type) ((array index))
  88   (extract-upgraded-element-type array))
  89
  90 (defoptimizer (data-vector-set derive-type) ((array index new-value))
  91   (assert-new-value-type new-value array))
  92 (defoptimizer (hairy-data-vector-set derive-type) ((array index new-value))
  93   (assert-new-value-type new-value array))
  94
  95 ;;; Figure out the type of the data vector if we know the argument
  96 ;;; element type.
  97 (defoptimizer (%with-array-data derive-type) ((array start end))
  98   (let ((atype (continuation-type array)))
  99     (when (array-type-p atype)
 100       (values-specifier-type
 101        `(values (simple-array ,(type-specifier
 102                                 (array-type-element-type atype))
 103                               (*))
 104                 index index index)))))
 105
 106 (defoptimizer (array-row-major-index derive-type) ((array &rest indices))
 107   (assert-array-rank array (length indices))
 108   *universal-type*)
 109
 110 (defoptimizer (row-major-aref derive-type) ((array index))
 111   (extract-upgraded-element-type array))
 112
 113 (defoptimizer (%set-row-major-aref derive-type) ((array index new-value))
 114   (assert-new-value-type new-value array))
 115
 116 (defoptimizer (make-array derive-type)
 117               ((dims &key initial-element element-type initial-contents
 118                 adjustable fill-pointer displaced-index-offset displaced-to))
 119   (let ((simple (and (unsupplied-or-nil adjustable)
 120                      (unsupplied-or-nil displaced-to)
 121                      (unsupplied-or-nil fill-pointer))))
 122     (specifier-type
 123      `(,(if simple 'simple-array 'array)
 124        ,(cond ((not element-type) t)
 125               ((constant-continuation-p element-type)
 126                (continuation-value element-type))
 127               (t
 128                '*))
 129        ,(cond ((not simple)
 130                '*)
 131               ((constant-continuation-p dims)
 132                (let ((val (continuation-value dims)))
 133                  (if (listp val) val (list val))))
 134               ((csubtypep (continuation-type dims)
 135                           (specifier-type 'integer))
 136                '(*))
 137               (t
 138                '*))))))
 139 \f
 140 ;;;; constructors
 141
 142 ;;; Convert VECTOR into a MAKE-ARRAY followed by SETFs of all the
 143 ;;; elements.
 144 (def-source-transform vector (&rest elements)
 145   (let ((len (length elements))
 146         (n -1))
 147     (once-only ((n-vec `(make-array ,len)))
 148       `(progn
 149          ,@(mapcar #'(lambda (el)
 150                        (once-only ((n-val el))
 151                          `(locally (declare (optimize (safety 0)))
 152                                    (setf (svref ,n-vec ,(incf n))
 153                                          ,n-val))))
 154                    elements)
 155          ,n-vec))))
 156
 157 ;;; Just convert it into a MAKE-ARRAY.
 158 (def-source-transform make-string (length &key
 159                                           (element-type ''base-char)
 160                                           (initial-element
 161                                            '#.*default-init-char-form*))
 162   `(make-array (the index ,length)
 163                :element-type ,element-type
 164                :initial-element ,initial-element))
 165
 166 (defstruct (specialized-array-element-type-properties
 167             (:conc-name saetp-)
 168             (:constructor !make-saetp (ctype
 169                                        initial-element-default
 170                                        n-bits
 171                                        typecode
 172                                        &key
 173                                        (n-pad-elements 0)))
 174             (:copier nil))
 175   ;; the element type, e.g. #<BUILT-IN-CLASS BASE-CHAR (sealed)> or
 176   ;; #<SB-KERNEL:NUMERIC-TYPE (UNSIGNED-BYTE 4)>
 177   (ctype (missing-arg) :type ctype :read-only t)
 178   ;; what we get when the low-level vector-creation logic zeroes all
 179   ;; the bits (which also serves as the default value of MAKE-ARRAY's
 180   ;; :INITIAL-ELEMENT keyword)
 181   (initial-element-default (missing-arg) :read-only t)
 182   ;; how many bits per element
 183   (n-bits (missing-arg) :type index :read-only t)
 184   ;; the low-level type code
 185   (typecode (missing-arg) :type index :read-only t)
 186   ;; the number of extra elements we use at the end of the array for
 187   ;; low level hackery (e.g., one element for arrays of BASE-CHAR,
 188   ;; which is used for a fixed #\NULL so that when we call out to C
 189   ;; we don't need to cons a new copy)
 190   (n-pad-elements (missing-arg) :type index :read-only t))
 191
 192 (defparameter *specialized-array-element-type-properties*
 193   (map 'simple-vector
 194        (lambda (args)
 195          (destructuring-bind (type-spec &rest rest) args
 196            (let ((ctype (specifier-type type-spec)))
 197              (apply #'!make-saetp ctype rest))))
 198        `((base-char ,(code-char 0) 8 ,sb!vm:simple-string-widetag
 199                     ;; (SIMPLE-STRINGs are stored with an extra trailing
 200                     ;; #\NULL for convenience in calling out to C.)
 201                     :n-pad-elements 1)
 202          (single-float 0.0s0 32 ,sb!vm:simple-array-single-float-widetag)
 203          (double-float 0.0d0 64 ,sb!vm:simple-array-double-float-widetag)
 204          #!+long-float (long-float 0.0L0 #!+x86 96 #!+sparc 128
 205                                    ,sb!vm:simple-array-long-float-widetag)
 206          (bit 0 1 ,sb!vm:simple-bit-vector-widetag)
 207          ((unsigned-byte 2) 0 2 ,sb!vm:simple-array-unsigned-byte-2-widetag)
 208          ((unsigned-byte 4) 0 4 ,sb!vm:simple-array-unsigned-byte-4-widetag)
 209          ((unsigned-byte 8) 0 8 ,sb!vm:simple-array-unsigned-byte-8-widetag)
 210          ((unsigned-byte 16) 0 16 ,sb!vm:simple-array-unsigned-byte-16-widetag)
 211          ((unsigned-byte 32) 0 32 ,sb!vm:simple-array-unsigned-byte-32-widetag)
 212          ((signed-byte 8) 0 8 ,sb!vm:simple-array-signed-byte-8-widetag)
 213          ((signed-byte 16) 0 16 ,sb!vm:simple-array-signed-byte-16-widetag)
 214          ((signed-byte 30) 0 32 ,sb!vm:simple-array-signed-byte-30-widetag)
 215          ((signed-byte 32) 0 32 ,sb!vm:simple-array-signed-byte-32-widetag)
 216          ((complex single-float) #C(0.0s0 0.0s0) 64
 217           ,sb!vm:simple-array-complex-single-float-widetag)
 218          ((complex double-float) #C(0.0d0 0.0d0) 128
 219           ,sb!vm:simple-array-complex-double-float-widetag)
 220          #!+long-float ((complex long-float) #C(0.0L0 0.0L0)
 221                         #!+x86 192 #!+sparc 256
 222                         ,sb!vm:simple-array-complex-long-float-widetag)
 223          (t 0 32 ,sb!vm:simple-vector-widetag))))
 224
 225 ;;; The integer type restriction on the length ensures that it will be
 226 ;;; a vector. The lack of :ADJUSTABLE, :FILL-POINTER, and
 227 ;;; :DISPLACED-TO keywords ensures that it will be simple.
 228 (deftransform make-array ((length &key initial-element element-type)
 229                           (integer &rest *))
 230   (let* ((eltype (cond ((not element-type) t)
 231                        ((not (constant-continuation-p element-type))
 232                         (give-up-ir1-transform
 233                          "ELEMENT-TYPE is not constant."))
 234                        (t
 235                         (continuation-value element-type))))
 236          (len (if (constant-continuation-p length)
 237                   (continuation-value length)
 238                   '*))
 239          (result-type-spec `(simple-array ,eltype (,len)))
 240          (eltype-type (specifier-type eltype))
 241          (saetp (find-if (lambda (saetp)
 242                            (csubtypep eltype-type (saetp-ctype saetp)))
 243                          *specialized-array-element-type-properties*)))
 244     (unless saetp
 245       (give-up-ir1-transform
 246        "cannot open-code creation of ~S" spec))
 247
 248     (let* ((initial-element-default (saetp-initial-element-default saetp))
 249            (n-bits-per-element (saetp-n-bits saetp))
 250            (typecode (saetp-typecode saetp))
 251            (n-pad-elements (saetp-n-pad-elements saetp))
 252            (padded-length-form (if (zerop n-pad-elements)
 253                                    'length
 254                                    `(+ length ,n-pad-elements)))
 255            (n-words-form
 256             (if (>= n-bits-per-element sb!vm:n-word-bits)
 257                 `(* ,padded-length-form
 258                     (the fixnum ; i.e., not RATIO
 259                       ,(/ n-bits-per-element sb!vm:n-word-bits)))
 260                 (let ((n-elements-per-word (/ sb!vm:n-word-bits
 261                                               n-bits-per-element)))
 262                   (declare (type index n-elements-per-word)) ; i.e., not RATIO
 263                   `(ceiling ,padded-length-form ,n-elements-per-word))))
 264            (bare-constructor-form
 265             `(truly-the ,result-type-spec
 266                         (allocate-vector ,typecode length ,n-words-form)))
 267            (initial-element-form (if initial-element
 268                                      'initial-element
 269                                      initial-element-default)))
 270       (values
 271        (cond (;; Can we skip the FILL step?
 272               (or (null initial-element)
 273                   (and (constant-continuation-p initial-element)
 274                        (eql (continuation-value initial-element)
 275                             initial-element-default)))
 276               (unless (csubtypep (ctype-of initial-element-default)
 277                                  eltype-type)
 278                 ;; This situation arises e.g. in
 279                 ;;   (MAKE-ARRAY 4 :ELEMENT-TYPE '(INTEGER 1 5))
 280                 ;; ANSI's definition of MAKE-ARRAY says "If
 281                 ;; INITIAL-ELEMENT is not supplied, the consequences
 282                 ;; of later reading an uninitialized element of
 283                 ;; new-array are undefined," so this could be legal
 284                 ;; code as long as the user plans to write before he
 285                 ;; reads, and if he doesn't we're free to do anything
 286                 ;; we like. But in case the user doesn't know to write
 287                 ;; elements before he reads elements (or to read
 288                 ;; manuals before he writes code:-), we'll signal a
 289                 ;; STYLE-WARNING in case he didn't realize this.
 290                 (compiler-note "The default initial element ~S is not a ~S."
 291                                initial-element-default
 292                                eltype))
 293               bare-constructor-form)
 294              (t
 295               `(truly-the ,result-type-spec
 296                           (fill ,bare-constructor-form
 297                                 ,initial-element-form))))
 298        '((declare (type index length)))))))
 299
 300 ;;; The list type restriction does not ensure that the result will be a
 301 ;;; multi-dimensional array. But the lack of adjustable, fill-pointer,
 302 ;;; and displaced-to keywords ensures that it will be simple.
 303 (deftransform make-array ((dims &key initial-element element-type)
 304                           (list &rest *))
 305   (unless (or (null element-type) (constant-continuation-p element-type))
 306     (give-up-ir1-transform
 307      "The element-type is not constant; cannot open code array creation."))
 308   (unless (constant-continuation-p dims)
 309     (give-up-ir1-transform
 310      "The dimension list is not constant; cannot open code array creation."))
 311   (let ((dims (continuation-value dims)))
 312     (unless (every #'integerp dims)
 313       (give-up-ir1-transform
 314        "The dimension list contains something other than an integer: ~S"
 315        dims))
 316     (if (= (length dims) 1)
 317         `(make-array ',(car dims)
 318                      ,@(when initial-element
 319                          '(:initial-element initial-element))
 320                      ,@(when element-type
 321                          '(:element-type element-type)))
 322         (let* ((total-size (reduce #'* dims))
 323                (rank (length dims))
 324                (spec `(simple-array
 325                        ,(cond ((null element-type) t)
 326                               ((constant-continuation-p element-type)
 327                                (continuation-value element-type))
 328                               (t '*))
 329                            ,(make-list rank :initial-element '*))))
 330           `(let ((header (make-array-header sb!vm:simple-array-widetag ,rank)))
 331              (setf (%array-fill-pointer header) ,total-size)
 332              (setf (%array-fill-pointer-p header) nil)
 333              (setf (%array-available-elements header) ,total-size)
 334              (setf (%array-data-vector header)
 335                    (make-array ,total-size
 336                                ,@(when element-type
 337                                    '(:element-type element-type))
 338                                ,@(when initial-element
 339                                    '(:initial-element initial-element))))
 340              (setf (%array-displaced-p header) nil)
 341              ,@(let ((axis -1))
 342                  (mapcar #'(lambda (dim)
 343                              `(setf (%array-dimension header ,(incf axis))
 344                                     ,dim))
 345                          dims))
 346              (truly-the ,spec header))))))
 347 \f
 348 ;;;; miscellaneous properties of arrays
 349
 350 ;;; Transforms for various array properties. If the property is know
 351 ;;; at compile time because of a type spec, use that constant value.
 352
 353 ;;; If we can tell the rank from the type info, use it instead.
 354 (deftransform array-rank ((array))
 355   (let ((array-type (continuation-type array)))
 356     (unless (array-type-p array-type)
 357       (give-up-ir1-transform))
 358     (let ((dims (array-type-dimensions array-type)))
 359       (if (not (listp dims))
 360           (give-up-ir1-transform
 361            "The array rank is not known at compile time: ~S"
 362            dims)
 363           (length dims)))))
 364
 365 ;;; If we know the dimensions at compile time, just use it. Otherwise,
 366 ;;; if we can tell that the axis is in bounds, convert to
 367 ;;; %ARRAY-DIMENSION (which just indirects the array header) or length
 368 ;;; (if it's simple and a vector).
 369 (deftransform array-dimension ((array axis)
 370                                (array index))
 371   (unless (constant-continuation-p axis)
 372     (give-up-ir1-transform "The axis is not constant."))
 373   (let ((array-type (continuation-type array))
 374         (axis (continuation-value axis)))
 375     (unless (array-type-p array-type)
 376       (give-up-ir1-transform))
 377     (let ((dims (array-type-dimensions array-type)))
 378       (unless (listp dims)
 379         (give-up-ir1-transform
 380          "The array dimensions are unknown; must call ARRAY-DIMENSION at runtime."))
 381       (unless (> (length dims) axis)
 382         (abort-ir1-transform "The array has dimensions ~S, ~D is too large."
 383                              dims
 384                              axis))
 385       (let ((dim (nth axis dims)))
 386         (cond ((integerp dim)
 387                dim)
 388               ((= (length dims) 1)
 389                (ecase (array-type-complexp array-type)
 390                  ((t)
 391                   '(%array-dimension array 0))
 392                  ((nil)
 393                   '(length array))
 394                  ((:maybe)
 395                   (give-up-ir1-transform
 396                    "can't tell whether array is simple"))))
 397               (t
 398                '(%array-dimension array axis)))))))
 399
 400 ;;; If the length has been declared and it's simple, just return it.
 401 (deftransform length ((vector)
 402                       ((simple-array * (*))))
 403   (let ((type (continuation-type vector)))
 404     (unless (array-type-p type)
 405       (give-up-ir1-transform))
 406     (let ((dims (array-type-dimensions type)))
 407       (unless (and (listp dims) (integerp (car dims)))
 408         (give-up-ir1-transform
 409          "Vector length is unknown, must call LENGTH at runtime."))
 410       (car dims))))
 411
 412 ;;; All vectors can get their length by using VECTOR-LENGTH. If it's
 413 ;;; simple, it will extract the length slot from the vector. It it's
 414 ;;; complex, it will extract the fill pointer slot from the array
 415 ;;; header.
 416 (deftransform length ((vector) (vector))
 417   '(vector-length vector))
 418
 419 ;;; If a simple array with known dimensions, then VECTOR-LENGTH is a
 420 ;;; compile-time constant.
 421 (deftransform vector-length ((vector) ((simple-array * (*))))
 422   (let ((vtype (continuation-type vector)))
 423     (if (array-type-p vtype)
 424         (let ((dim (first (array-type-dimensions vtype))))
 425           (when (eq dim '*) (give-up-ir1-transform))
 426           dim)
 427         (give-up-ir1-transform))))
 428
 429 ;;; Again, if we can tell the results from the type, just use it.
 430 ;;; Otherwise, if we know the rank, convert into a computation based
 431 ;;; on array-dimension. We can wrap a TRULY-THE INDEX around the
 432 ;;; multiplications because we know that the total size must be an
 433 ;;; INDEX.
 434 (deftransform array-total-size ((array)
 435                                 (array))
 436   (let ((array-type (continuation-type array)))
 437     (unless (array-type-p array-type)
 438       (give-up-ir1-transform))
 439     (let ((dims (array-type-dimensions array-type)))
 440       (unless (listp dims)
 441         (give-up-ir1-transform "can't tell the rank at compile time"))
 442       (if (member '* dims)
 443           (do ((form 1 `(truly-the index
 444                                    (* (array-dimension array ,i) ,form)))
 445                (i 0 (1+ i)))
 446               ((= i (length dims)) form))
 447           (reduce #'* dims)))))
 448
 449 ;;; Only complex vectors have fill pointers.
 450 (deftransform array-has-fill-pointer-p ((array))
 451   (let ((array-type (continuation-type array)))
 452     (unless (array-type-p array-type)
 453       (give-up-ir1-transform))
 454     (let ((dims (array-type-dimensions array-type)))
 455       (if (and (listp dims) (not (= (length dims) 1)))
 456           nil
 457           (ecase (array-type-complexp array-type)
 458             ((t)
 459              t)
 460             ((nil)
 461              nil)
 462             ((:maybe)
 463              (give-up-ir1-transform
 464               "The array type is ambiguous; must call ~
 465               ARRAY-HAS-FILL-POINTER-P at runtime.")))))))
 466
 467 ;;; Primitive used to verify indices into arrays. If we can tell at
 468 ;;; compile-time or we are generating unsafe code, don't bother with
 469 ;;; the VOP.
 470 (deftransform %check-bound ((array dimension index))
 471   (unless (constant-continuation-p dimension)
 472     (give-up-ir1-transform))
 473   (let ((dim (continuation-value dimension)))
 474     `(the (integer 0 ,dim) index)))
 475 (deftransform %check-bound ((array dimension index) * *
 476                             :policy (and (> speed safety) (= safety 0)))
 477   'index)
 478 \f
 479 ;;;; WITH-ARRAY-DATA
 480
 481 ;;; This checks to see whether the array is simple and the start and
 482 ;;; end are in bounds. If so, it proceeds with those values.
 483 ;;; Otherwise, it calls %WITH-ARRAY-DATA. Note that %WITH-ARRAY-DATA
 484 ;;; may be further optimized.
 485 ;;;
 486 ;;; Given any ARRAY, bind DATA-VAR to the array's data vector and
 487 ;;; START-VAR and END-VAR to the start and end of the designated
 488 ;;; portion of the data vector. SVALUE and EVALUE are any start and
 489 ;;; end specified to the original operation, and are factored into the
 490 ;;; bindings of START-VAR and END-VAR. OFFSET-VAR is the cumulative
 491 ;;; offset of all displacements encountered, and does not include
 492 ;;; SVALUE.
 493 ;;;
 494 ;;; When FORCE-INLINE is set, the underlying %WITH-ARRAY-DATA form is
 495 ;;; forced to be inline, overriding the ordinary judgment of the
 496 ;;; %WITH-ARRAY-DATA DEFTRANSFORMs. Ordinarily the DEFTRANSFORMs are
 497 ;;; fairly picky about their arguments, figuring that if you haven't
 498 ;;; bothered to get all your ducks in a row, you probably don't care
 499 ;;; that much about speed anyway! But in some cases it makes sense to
 500 ;;; do type testing inside %WITH-ARRAY-DATA instead of outside, and
 501 ;;; the DEFTRANSFORM can't tell that that's going on, so it can make
 502 ;;; sense to use FORCE-INLINE option in that case.
 503 (def!macro with-array-data (((data-var array &key offset-var)
 504                              (start-var &optional (svalue 0))
 505                              (end-var &optional (evalue nil))
 506                              &key force-inline)
 507                             &body forms)
 508   (once-only ((n-array array)
 509               (n-svalue `(the index ,svalue))
 510               (n-evalue `(the (or index null) ,evalue)))
 511     `(multiple-value-bind (,data-var
 512                            ,start-var
 513                            ,end-var
 514                            ,@(when offset-var `(,offset-var)))
 515          (if (not (array-header-p ,n-array))
 516              (let ((,n-array ,n-array))
 517                (declare (type (simple-array * (*)) ,n-array))
 518                ,(once-only ((n-len `(length ,n-array))
 519                             (n-end `(or ,n-evalue ,n-len)))
 520                   `(if (<= ,n-svalue ,n-end ,n-len)
 521                        ;; success
 522                        (values ,n-array ,n-svalue ,n-end 0)
 523                        ;; failure: Make a NOTINLINE call to
 524                        ;; %WITH-ARRAY-DATA with our bad data
 525                        ;; to cause the error to be signalled.
 526                        (locally
 527                          (declare (notinline %with-array-data))
 528                          (%with-array-data ,n-array ,n-svalue ,n-evalue)))))
 529              (,(if force-inline '%with-array-data-macro '%with-array-data)
 530               ,n-array ,n-svalue ,n-evalue))
 531        ,@forms)))
 532
 533 ;;; This is the fundamental definition of %WITH-ARRAY-DATA, for use in
 534 ;;; DEFTRANSFORMs and DEFUNs.
 535 (def!macro %with-array-data-macro (array
 536                                    start
 537                                    end
 538                                    &key
 539                                    (element-type '*)
 540                                    unsafe?
 541                                    fail-inline?)
 542   (let ((size (gensym "SIZE-"))
 543         (defaulted-end (gensym "DEFAULTED-END-"))
 544         (data (gensym "DATA-"))
 545         (cumulative-offset (gensym "CUMULATIVE-OFFSET-")))
 546     `(let* ((,size (array-total-size ,array))
 547             (,defaulted-end
 548               (cond (,end
 549                      (unless (or ,unsafe? (<= ,end ,size))
 550                        ,(if fail-inline?
 551                             `(error "End ~D is greater than total size ~D."
 552                                     ,end ,size)
 553                             `(failed-%with-array-data ,array ,start ,end)))
 554                      ,end)
 555                     (t ,size))))
 556        (unless (or ,unsafe? (<= ,start ,defaulted-end))
 557          ,(if fail-inline?
 558               `(error "Start ~D is greater than end ~D." ,start ,defaulted-end)
 559               `(failed-%with-array-data ,array ,start ,end)))
 560        (do ((,data ,array (%array-data-vector ,data))
 561             (,cumulative-offset 0
 562                                 (+ ,cumulative-offset
 563                                    (%array-displacement ,data))))
 564            ((not (array-header-p ,data))
 565             (values (the (simple-array ,element-type 1) ,data)
 566                     (the index (+ ,cumulative-offset ,start))
 567                     (the index (+ ,cumulative-offset ,defaulted-end))
 568                     (the index ,cumulative-offset)))
 569          (declare (type index ,cumulative-offset))))))
 570
 571 (deftransform %with-array-data ((array start end)
 572                                 ;; Note: This transform is limited to
 573                                 ;; VECTOR only because I happened to
 574                                 ;; create it in order to get sequence
 575                                 ;; function operations to be more
 576                                 ;; efficient. It might very well be
 577                                 ;; reasonable to allow general ARRAY
 578                                 ;; here, I just haven't tried to
 579                                 ;; understand the performance issues
 580                                 ;; involved. -- WHN
 581                                 (vector index (or index null))
 582                                 *
 583                                 :important t
 584                                 :node node
 585                                 :policy (> speed space))
 586   "inline non-SIMPLE-vector-handling logic"
 587   (let ((element-type (upgraded-element-type-specifier-or-give-up array)))
 588     `(%with-array-data-macro array start end
 589                              :unsafe? ,(policy node (= safety 0))
 590                              :element-type ,element-type)))
 591 \f
 592 ;;;; array accessors
 593
 594 ;;; We convert all typed array accessors into AREF and %ASET with type
 595 ;;; assertions on the array.
 596 (macrolet ((define-frob (reffer setter type)
 597              `(progn
 598                 (def-source-transform ,reffer (a &rest i)
 599                   `(aref (the ,',type ,a) ,@i))
 600                 (def-source-transform ,setter (a &rest i)
 601                   `(%aset (the ,',type ,a) ,@i)))))
 602   (define-frob svref %svset simple-vector)
 603   (define-frob schar %scharset simple-string)
 604   (define-frob char %charset string)
 605   (define-frob sbit %sbitset (simple-array bit))
 606   (define-frob bit %bitset (array bit)))
 607
 608 (macrolet (;; This is a handy macro for computing the row-major index
 609            ;; given a set of indices. We wrap each index with a call
 610            ;; to %CHECK-BOUND to ensure that everything works out
 611            ;; correctly. We can wrap all the interior arithmetic with
 612            ;; TRULY-THE INDEX because we know the the resultant
 613            ;; row-major index must be an index.
 614            (with-row-major-index ((array indices index &optional new-value)
 615                                   &rest body)
 616              `(let (n-indices dims)
 617                 (dotimes (i (length ,indices))
 618                   (push (make-symbol (format nil "INDEX-~D" i)) n-indices)
 619                   (push (make-symbol (format nil "DIM-~D" i)) dims))
 620                 (setf n-indices (nreverse n-indices))
 621                 (setf dims (nreverse dims))
 622                 `(lambda (,',array ,@n-indices
 623                                    ,@',(when new-value (list new-value)))
 624                    (let* (,@(let ((,index -1))
 625                               (mapcar (lambda (name)
 626                                         `(,name (array-dimension
 627                                                  ,',array
 628                                                  ,(incf ,index))))
 629                                       dims))
 630                             (,',index
 631                              ,(if (null dims)
 632                                   0
 633                                 (do* ((dims dims (cdr dims))
 634                                       (indices n-indices (cdr indices))
 635                                       (last-dim nil (car dims))
 636                                       (form `(%check-bound ,',array
 637                                                            ,(car dims)
 638                                                            ,(car indices))
 639                                             `(truly-the
 640                                               index
 641                                               (+ (truly-the index
 642                                                             (* ,form
 643                                                                ,last-dim))
 644                                                  (%check-bound
 645                                                   ,',array
 646                                                   ,(car dims)
 647                                                   ,(car indices))))))
 648                                     ((null (cdr dims)) form)))))
 649                      ,',@body)))))
 650
 651   ;; Just return the index after computing it.
 652   (deftransform array-row-major-index ((array &rest indices))
 653     (with-row-major-index (array indices index)
 654       index))
 655
 656   ;; Convert AREF and %ASET into a HAIRY-DATA-VECTOR-REF (or
 657   ;; HAIRY-DATA-VECTOR-SET) with the set of indices replaced with the an
 658   ;; expression for the row major index.
 659   (deftransform aref ((array &rest indices))
 660     (with-row-major-index (array indices index)
 661       (hairy-data-vector-ref array index)))
 662   (deftransform %aset ((array &rest stuff))
 663     (let ((indices (butlast stuff)))
 664       (with-row-major-index (array indices index new-value)
 665         (hairy-data-vector-set array index new-value)))))
 666
 667 ;;; Just convert into a HAIRY-DATA-VECTOR-REF (or
 668 ;;; HAIRY-DATA-VECTOR-SET) after checking that the index is inside the
 669 ;;; array total size.
 670 (deftransform row-major-aref ((array index))
 671   `(hairy-data-vector-ref array
 672                           (%check-bound array (array-total-size array) index)))
 673 (deftransform %set-row-major-aref ((array index new-value))
 674   `(hairy-data-vector-set array
 675                           (%check-bound array (array-total-size array) index)
 676                           new-value))
 677 \f
 678 ;;;; bit-vector array operation canonicalization
 679 ;;;;
 680 ;;;; We convert all bit-vector operations to have the result array
 681 ;;;; specified. This allows any result allocation to be open-coded,
 682 ;;;; and eliminates the need for any VM-dependent transforms to handle
 683 ;;;; these cases.
 684
 685 (dolist (fun '(bit-and bit-ior bit-xor bit-eqv bit-nand bit-nor bit-andc1
 686                        bit-andc2 bit-orc1 bit-orc2))
 687   ;; Make a result array if result is NIL or unsupplied.
 688   (deftransform fun ((bit-array-1 bit-array-2 &optional result-bit-array)
 689                      '(bit-vector bit-vector &optional null) '*
 690                      :eval-name t
 691                      :policy (>= speed space))
 692     `(,fun bit-array-1 bit-array-2
 693            (make-array (length bit-array-1) :element-type 'bit)))
 694   ;; If result is T, make it the first arg.
 695   (deftransform fun ((bit-array-1 bit-array-2 result-bit-array)
 696                      '(bit-vector bit-vector (member t)) '*
 697                      :eval-name t)
 698     `(,fun bit-array-1 bit-array-2 bit-array-1)))
 699
 700 ;;; Similar for BIT-NOT, but there is only one arg...
 701 (deftransform bit-not ((bit-array-1 &optional result-bit-array)
 702                        (bit-vector &optional null) *
 703                        :policy (>= speed space))
 704   '(bit-not bit-array-1
 705             (make-array (length bit-array-1) :element-type 'bit)))
 706 (deftransform bit-not ((bit-array-1 result-bit-array)
 707                        (bit-vector (constant-argument t)))
 708   '(bit-not bit-array-1 bit-array-1))
 709 ;;; FIXME: What does (CONSTANT-ARGUMENT T) mean? Is it the same thing
 710 ;;; as (CONSTANT-ARGUMENT (MEMBER T)), or does it mean any constant
 711 ;;; value?
 712 \f
 713 ;;; Pick off some constant cases.
 714 (deftransform array-header-p ((array) (array))
 715   (let ((type (continuation-type array)))
 716     (declare (optimize (safety 3)))
 717     (unless (array-type-p type)
 718       (give-up-ir1-transform))
 719     (let ((dims (array-type-dimensions type)))
 720       (cond ((csubtypep type (specifier-type '(simple-array * (*))))
 721              ;; No array header.
 722              nil)
 723             ((and (listp dims) (> (length dims) 1))
 724              ;; Multi-dimensional array, will have a header.
 725              t)
 726             (t
 727              (give-up-ir1-transform))))))