nsz Git - libfirm/blob - ir/tv/fltcalc.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 1995-2008 University of Karlsruhe.  All right reserved.
   3  *
   4  * This file is part of libFirm.
   5  *
   6  * This file may be distributed and/or modified under the terms of the
   7  * GNU General Public License version 2 as published by the Free Software
   8  * Foundation and appearing in the file LICENSE.GPL included in the
   9  * packaging of this file.
  10  *
  11  * Licensees holding valid libFirm Professional Edition licenses may use
  12  * this file in accordance with the libFirm Commercial License.
  13  * Agreement provided with the Software.
  14  *
  15  * This file is provided AS IS with NO WARRANTY OF ANY KIND, INCLUDING THE
  16  * WARRANTY OF DESIGN, MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
  17  * PURPOSE.
  18  */
  19
  20 /**
  21  * @file
  22  * @brief    tarval floating point calculations
  23  * @date     2003
  24  * @author   Mathias Heil
  25  * @version  $Id$
  26  */
  27
  28 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  29 # include "config.h"
  30 #endif
  31
  32 #include "fltcalc.h"
  33 #include "strcalc.h"
  34
  35 #include <math.h>    /* need isnan() and isinf() (will be changed)*/
  36 /* undef some reused constants defined by math.h */
  37 #ifdef NAN
  38 #  undef NAN
  39 #endif
  40
  41 #ifdef HAVE_INTTYPES_H
  42 # include <inttypes.h>
  43 #endif
  44 #ifdef HAVE_STRING_H
  45 # include <string.h>
  46 #endif
  47 #ifdef HAVE_STDLIB_H
  48 # include <stdlib.h>
  49 #endif
  50 #include <stdio.h>
  51 #include <assert.h>
  52
  53 #include "xmalloc.h"
  54
  55 /** The number of extra precesion rounding bits */
  56 #define ROUNDING_BITS 2
  57
  58 typedef uint32_t UINT32;
  59
  60 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
  61 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
  62 typedef union {
  63         struct {
  64                 UINT32 high;
  65                 UINT32 mid;
  66                 UINT32 low;
  67         } val;
  68         volatile long double d;
  69 } value_t;
  70 #else
  71 typedef union {
  72         struct {
  73                 UINT32 low;
  74                 UINT32 mid;
  75                 UINT32 high;
  76         } val;
  77         volatile long double d;
  78 } value_t;
  79 #endif
  80 #else
  81 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
  82 typedef union {
  83         struct {
  84                 UINT32 high;
  85                 UINT32 low;
  86         } val;
  87         volatile double d;
  88 } value_t;
  89 #else
  90 typedef union {
  91         struct {
  92                 UINT32 low;
  93                 UINT32 high;
  94         } val;
  95         volatile double d;
  96 } value_t;
  97 #endif
  98 #endif
  99
 100 #define CLEAR_BUFFER(buffer) memset(buffer, 0, calc_buffer_size)
 101
 102 /* our floating point value */
 103 struct _fp_value {
 104         ieee_descriptor_t desc;
 105         char sign;
 106         char value[1];                  /* exp[value_size] + mant[value_size] */
 107 };
 108
 109 #define _exp(a)  &((a)->value[0])
 110 #define _mant(a) &((a)->value[value_size])
 111
 112 #define _save_result(x) memcpy((x), sc_get_buffer(), value_size)
 113 #define _shift_right(x, y, res) sc_shr((x), (y), value_size*4, 0, (res))
 114 #define _shift_left(x, y, res) sc_shl((x), (y), value_size*4, 0, (res))
 115
 116
 117 #ifdef FLTCALC_DEBUG
 118 #  define DEBUGPRINTF(x) printf x
 119 #else
 120 #  define DEBUGPRINTF(x) ((void)0)
 121 #endif
 122
 123 #ifdef FLTCALC_TRACE_CALC
 124 #  define TRACEPRINTF(x) printf x
 125 #else
 126 #  define TRACEPRINTF(x) ((void)0)
 127 #endif
 128
 129 /** The immediate precision. */
 130 static unsigned immediate_prec = 0;
 131
 132 /** A temporal buffer. */
 133 static fp_value *calc_buffer = NULL;
 134
 135 /** Current rounding mode.*/
 136 static fc_rounding_mode_t rounding_mode;
 137
 138 static int calc_buffer_size;
 139 static int value_size;
 140 static int max_precision;
 141
 142 /** Exact flag. */
 143 static int fc_exact = 1;
 144
 145 #if 0
 146 static void fail_char(const char *str, unsigned int len, int pos) {
 147         if (*(str+pos))
 148                 printf("ERROR: Unexpected character '%c'\n", *(str + pos));
 149         else
 150                 printf("ERROR: Unexpected end of string\n");
 151         while (len-- && *str) printf("%c", *str++); printf("\n");
 152         while (pos--) printf(" "); printf("^\n");
 153         /* the front end has to to check constant strings */
 154         exit(-1);
 155 }
 156 #endif
 157
 158 /** pack machine-like */
 159 static void *pack(const fp_value *int_float, void *packed) {
 160         char     *shift_val;
 161         char     *temp;
 162         fp_value *val_buffer;
 163         int      pos;
 164
 165         temp      = alloca(value_size);
 166         shift_val = alloca(value_size);
 167
 168         switch ((value_class_t)int_float->desc.clss) {
 169         case NAN:
 170                 val_buffer = alloca(calc_buffer_size);
 171                 fc_get_qnan(&int_float->desc, val_buffer);
 172                 int_float = val_buffer;
 173                 break;
 174
 175         case INF:
 176                 val_buffer = alloca(calc_buffer_size);
 177                 fc_get_plusinf(&int_float->desc, val_buffer);
 178                 val_buffer->sign = int_float->sign;
 179                 int_float = val_buffer;
 180                 break;
 181
 182         default:
 183                 break;
 184         }
 185         /* pack sign: move it to the left after exponent AND mantissa */
 186         sc_val_from_ulong(int_float->sign, temp);
 187
 188         pos = int_float->desc.exponent_size + int_float->desc.mantissa_size + int_float->desc.explicit_one;
 189         sc_val_from_ulong(pos, NULL);
 190         _shift_left(temp, sc_get_buffer(), packed);
 191
 192         /* pack exponent: move it to the left after mantissa */
 193         pos = int_float->desc.mantissa_size + int_float->desc.explicit_one;
 194         sc_val_from_ulong(pos, shift_val);
 195         _shift_left(_exp(int_float), shift_val, temp);
 196
 197         /* combine sign|exponent */
 198         sc_or(temp, packed, packed);
 199
 200         /* extract mantissa */
 201         /* remove rounding bits */
 202         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS, shift_val);
 203         _shift_right(_mant(int_float), shift_val, temp);
 204
 205         /* remove leading 1 (or 0 if denormalized) */
 206         sc_max_from_bits(pos, 0, shift_val); /* all mantissa bits are 1's */
 207         sc_and(temp, shift_val, temp);
 208
 209         /* combine sign|exponent|mantissa */
 210         sc_or(temp, packed, packed);
 211
 212         return packed;
 213 }
 214
 215 /**
 216  * Normalize a fp_value.
 217  *
 218  * @return non-zero if result is exact
 219  */
 220 static int normalize(const fp_value *in_val, fp_value *out_val, int sticky) {
 221         int exact = 1;
 222         int hsb;
 223         char lsb, guard, round, round_dir = 0;
 224         char *temp = alloca(value_size);
 225
 226         /* save rounding bits at the end */
 227         hsb = ROUNDING_BITS + in_val->desc.mantissa_size - sc_get_highest_set_bit(_mant(in_val)) - 1;
 228
 229         if (in_val != out_val)   {
 230                 out_val->sign = in_val->sign;
 231                 memcpy(&out_val->desc, &in_val->desc, sizeof(out_val->desc));
 232         }
 233
 234         out_val->desc.clss = NORMAL;
 235
 236         /* mantissa all zeros, so zero exponent (because of explicit one) */
 237         if (hsb == ROUNDING_BITS + in_val->desc.mantissa_size)   {
 238                 sc_val_from_ulong(0, _exp(out_val));
 239                 hsb = -1;
 240         }
 241
 242         /* shift the first 1 into the left of the radix point (i.e. hsb == -1) */
 243         if (hsb < -1)   {
 244                 /* shift right */
 245                 sc_val_from_ulong(-hsb-1, temp);
 246
 247                 _shift_right(_mant(in_val), temp, _mant(out_val));
 248
 249                 /* remember if some bits were shifted away */
 250                 if (sc_had_carry()) {
 251                         exact = 0;
 252                         sticky = 1;
 253                 }
 254                 sc_add(_exp(in_val), temp, _exp(out_val));
 255         } else if (hsb > -1) {
 256                 /* shift left */
 257                 sc_val_from_ulong(hsb+1, temp);
 258
 259                 _shift_left(_mant(in_val), temp, _mant(out_val));
 260
 261                 sc_sub(_exp(in_val), temp, _exp(out_val));
 262         }
 263
 264         /* check for exponent underflow */
 265         if (sc_is_negative(_exp(out_val)) || sc_is_zero(_exp(out_val))) {
 266                 DEBUGPRINTF(("Exponent underflow!\n"));
 267                 /* exponent underflow */
 268                 /* shift the mantissa right to have a zero exponent */
 269                 sc_val_from_ulong(1, temp);
 270                 sc_sub(temp, _exp(out_val), NULL);
 271
 272                 _shift_right(_mant(out_val), sc_get_buffer(), _mant(out_val));
 273                 if (sc_had_carry()) {
 274                         exact  = 0;
 275                         sticky = 1;
 276                 }
 277                 /* denormalized means exponent of zero */
 278                 sc_val_from_ulong(0, _exp(out_val));
 279
 280                 out_val->desc.clss = SUBNORMAL;
 281         }
 282
 283         /* perform rounding by adding a value that clears the guard bit and the round bit
 284          * and either causes a carry to round up or not */
 285         /* get the last 3 bits of the value */
 286         lsb = sc_sub_bits(_mant(out_val), out_val->desc.mantissa_size + ROUNDING_BITS, 0) & 0x7;
 287         guard = (lsb&0x2)>>1;
 288         round = lsb&0x1;
 289
 290         switch (rounding_mode) {
 291         case FC_TONEAREST:
 292                 /* round to nearest representable value, if in doubt choose the version
 293                  * with lsb == 0 */
 294                 round_dir = guard && (sticky || round || lsb>>2);
 295                 break;
 296         case FC_TOPOSITIVE:
 297                 /* if positive: round to one if the exact value is bigger, else to zero */
 298                 round_dir = (!out_val->sign && (guard || round || sticky));
 299                 break;
 300         case FC_TONEGATIVE:
 301                 /* if negative: round to one if the exact value is bigger, else to zero */
 302                 round_dir = (out_val->sign && (guard || round || sticky));
 303                 break;
 304         case FC_TOZERO:
 305                 /* always round to 0 (chopping mode) */
 306                 round_dir = 0;
 307                 break;
 308         }
 309         DEBUGPRINTF(("Rounding (s%d, l%d, g%d, r%d, s%d) %s\n", out_val->sign, lsb>>2, guard, round, sticky, (round_dir)?"up":"down"));
 310
 311         if (round_dir == 1) {
 312                 guard = (round^guard)<<1;
 313                 lsb = !(round || guard)<<2 | guard | round;
 314         } else {
 315                 lsb = -((guard<<1) | round);
 316         }
 317
 318         /* add the rounded value */
 319         if (lsb != 0) {
 320                 sc_val_from_long(lsb, temp);
 321                 sc_add(_mant(out_val), temp, _mant(out_val));
 322                 exact = 0;
 323         }
 324
 325         /* could have rounded down to zero */
 326         if (sc_is_zero(_mant(out_val)) && (out_val->desc.clss == SUBNORMAL))
 327                 out_val->desc.clss = ZERO;
 328
 329         /* check for rounding overflow */
 330         hsb = ROUNDING_BITS + out_val->desc.mantissa_size - sc_get_highest_set_bit(_mant(out_val)) - 1;
 331         if ((out_val->desc.clss != SUBNORMAL) && (hsb < -1)) {
 332                 sc_val_from_ulong(1, temp);
 333                 _shift_right(_mant(out_val), temp, _mant(out_val));
 334                 if (exact && sc_had_carry())
 335                         exact = 0;
 336                 sc_add(_exp(out_val), temp, _exp(out_val));
 337         } else if ((out_val->desc.clss == SUBNORMAL) && (hsb == -1)) {
 338                 /* overflow caused the mantissa to be normal again,
 339                  * so adapt the exponent accordingly */
 340                 sc_val_from_ulong(1, temp);
 341                 sc_add(_exp(out_val), temp, _exp(out_val));
 342
 343                 out_val->desc.clss = NORMAL;
 344         }
 345         /* no further rounding is needed, because rounding overflow means
 346          * the carry of the original rounding was propagated all the way
 347          * up to the bit left of the radix point. This implies the bits
 348          * to the right are all zeros (rounding is +1) */
 349
 350         /* check for exponent overflow */
 351         sc_val_from_ulong((1 << out_val->desc.exponent_size) - 1, temp);
 352         if (sc_comp(_exp(out_val), temp) != -1) {
 353                 DEBUGPRINTF(("Exponent overflow!\n"));
 354                 /* exponent overflow, reaction depends on rounding method:
 355                  *
 356                  * mode        | sign of value |  result
 357                  *--------------------------------------------------------------
 358                  * TO_NEAREST  |      +        |   +inf
 359                  *             |      -        |   -inf
 360                  *--------------------------------------------------------------
 361                  * TO_POSITIVE |      +        |   +inf
 362                  *             |      -        |   smallest representable value
 363                  *--------------------------------------------------------------
 364                  * TO_NEAGTIVE |      +        |   largest representable value
 365                  *             |      -        |   -inf
 366                  *--------------------------------------------------------------
 367                  * TO_ZERO     |      +        |   largest representable value
 368                  *             |      -        |   smallest representable value
 369                  *--------------------------------------------------------------*/
 370                 if (out_val->sign == 0) {
 371                         /* value is positive */
 372                         switch (rounding_mode) {
 373                         case FC_TONEAREST:
 374                         case FC_TOPOSITIVE:
 375                                 out_val->desc.clss = INF;
 376                                 break;
 377
 378                         case FC_TONEGATIVE:
 379                         case FC_TOZERO:
 380                                 fc_get_max(&out_val->desc, out_val);
 381                         }
 382                 } else {
 383                         /* value is negative */
 384                         switch (rounding_mode) {
 385                         case FC_TONEAREST:
 386                         case FC_TONEGATIVE:
 387                                 out_val->desc.clss = INF;
 388                                 break;
 389
 390                         case FC_TOPOSITIVE:
 391                         case FC_TOZERO:
 392                                 fc_get_min(&out_val->desc, out_val);
 393                         }
 394                 }
 395         }
 396         return exact;
 397 }
 398
 399 /**
 400  * Operations involving NaN's must return NaN
 401  */
 402 #define handle_NAN(a, b, result) \
 403 do {                                                      \
 404   if (a->desc.clss == NAN) {                              \
 405     if (a != result) memcpy(result, a, calc_buffer_size); \
 406     return;                                               \
 407   }                                                       \
 408   if (b->desc.clss == NAN) {                              \
 409     if (b != result) memcpy(result, b, calc_buffer_size); \
 410     return;                                               \
 411   }                                                       \
 412 }while (0)
 413
 414
 415 /**
 416  * calculate a + b, where a is the value with the bigger exponent
 417  */
 418 static void _fadd(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result) {
 419         char *temp;
 420         char *exp_diff;
 421
 422         char sign, res_sign;
 423         char sticky;
 424
 425         fc_exact = 1;
 426
 427         handle_NAN(a, b, result);
 428
 429         /* make sure result has a descriptor */
 430         if (result != a && result != b)
 431                 result->desc = a->desc;
 432
 433         /* determine if this is an addition or subtraction */
 434         sign = a->sign ^ b->sign;
 435
 436         /* produce NaN on inf - inf */
 437         if (sign && (a->desc.clss == INF) && (b->desc.clss == INF)) {
 438                 fc_get_qnan(&a->desc, result);
 439                 return;
 440         }
 441
 442         temp     = alloca(value_size);
 443         exp_diff = alloca(value_size);
 444
 445         /* get exponent difference */
 446         sc_sub(_exp(a), _exp(b), exp_diff);
 447
 448         /* initially set sign to be the sign of a, special treatment of subtraction
 449          * when exponents are equal is required though.
 450          * Also special care about the sign is needed when the mantissas are equal
 451          * (+/- 0 ?) */
 452         if (sign && sc_val_to_long(exp_diff) == 0) {
 453                 switch (sc_comp(_mant(a), _mant(b))) {
 454                 case 1:  /* a > b */
 455                         res_sign = a->sign;  /* abs(a) is bigger and a is negative */
 456                         break;
 457                 case 0:  /* a == b */
 458                         res_sign = (rounding_mode == FC_TONEGATIVE);
 459                         break;
 460                 case -1: /* a < b */
 461                         res_sign = b->sign; /* abs(b) is bigger and b is negative */
 462                         break;
 463                 default:
 464                         /* can't be reached */
 465                         res_sign = 0;
 466                         break;
 467                 }
 468         }
 469         else
 470                 res_sign = a->sign;
 471         result->sign = res_sign;
 472
 473         /* sign has been taken care of, check for special cases */
 474         if (a->desc.clss == ZERO || b->desc.clss == INF) {
 475                 if (b != result)
 476                         memcpy(result, b, calc_buffer_size);
 477                 result->sign = res_sign;
 478                 return;
 479         }
 480         if (b->desc.clss == ZERO || a->desc.clss == INF) {
 481                 if (a != result)
 482                         memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 483                 result->sign = res_sign;
 484                 return;
 485         }
 486
 487         /* shift the smaller value to the right to align the radix point */
 488         /* subnormals have their radix point shifted to the right,
 489          * take care of this first */
 490         if ((b->desc.clss == SUBNORMAL) && (a->desc.clss != SUBNORMAL)) {
 491                 sc_val_from_ulong(1, temp);
 492                 sc_sub(exp_diff, temp, exp_diff);
 493         }
 494
 495         _shift_right(_mant(b), exp_diff, temp);
 496         sticky = sc_had_carry();
 497         fc_exact &= !sticky;
 498
 499         if (sticky && sign) {
 500                 /* if subtracting a little more than the represented value or adding a little
 501                  * more than the represented value to a negative value this, in addition to the
 502                  * still set sticky bit, takes account of the 'little more' */
 503                 char *temp1 = alloca(calc_buffer_size);
 504                 sc_val_from_ulong(1, temp1);
 505                 sc_add(temp, temp1, temp);
 506         }
 507
 508         if (sign) {
 509                 if (sc_comp(_mant(a), temp) == -1)
 510                         sc_sub(temp, _mant(a), _mant(result));
 511                 else
 512                         sc_sub(_mant(a), temp, _mant(result));
 513         } else {
 514                 sc_add(_mant(a), temp, _mant(result));
 515         }
 516
 517         /* _normalize expects a 'normal' radix point, adding two subnormals
 518          * results in a subnormal radix point -> shifting before normalizing */
 519         if ((a->desc.clss == SUBNORMAL) && (b->desc.clss == SUBNORMAL)) {
 520                 sc_val_from_ulong(1, NULL);
 521                 _shift_left(_mant(result), sc_get_buffer(), _mant(result));
 522         }
 523
 524         /* resulting exponent is the bigger one */
 525         memmove(_exp(result), _exp(a), value_size);
 526
 527         fc_exact &= normalize(result, result, sticky);
 528 }
 529
 530 /**
 531  * calculate a * b
 532  */
 533 static void _fmul(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result) {
 534         int sticky;
 535         char *temp;
 536         char res_sign;
 537
 538         fc_exact = 1;
 539
 540         handle_NAN(a, b, result);
 541
 542         temp = alloca(value_size);
 543
 544         if (result != a && result != b)
 545                 result->desc = a->desc;
 546
 547         result->sign = res_sign = a->sign ^ b->sign;
 548
 549         /* produce NaN on 0 * inf */
 550         if (a->desc.clss == ZERO) {
 551                 if (b->desc.clss == INF)
 552                         fc_get_qnan(&a->desc, result);
 553                 else {
 554                         if (a != result)
 555                                 memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 556                         result->sign = res_sign;
 557                 }
 558                 return;
 559         }
 560         if (b->desc.clss == ZERO) {
 561                 if (a->desc.clss == INF)
 562                         fc_get_qnan(&a->desc, result);
 563                 else {
 564                         if (b != result)
 565                                 memcpy(result, b, calc_buffer_size);
 566                         result->sign = res_sign;
 567                 }
 568                 return;
 569         }
 570
 571         if (a->desc.clss == INF) {
 572                 if (a != result)
 573                         memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 574                 result->sign = res_sign;
 575                 return;
 576         }
 577         if (b->desc.clss == INF) {
 578                 if (b != result)
 579                         memcpy(result, b, calc_buffer_size);
 580                 result->sign = res_sign;
 581                 return;
 582         }
 583
 584         /* exp = exp(a) + exp(b) - excess */
 585         sc_add(_exp(a), _exp(b), _exp(result));
 586
 587         sc_val_from_ulong((1 << (a->desc.exponent_size - 1)) - 1, temp);
 588         sc_sub(_exp(result), temp, _exp(result));
 589
 590         /* mixed normal, subnormal values introduce an error of 1, correct it */
 591         if ((a->desc.clss == SUBNORMAL) ^ (b->desc.clss == SUBNORMAL)) {
 592                 sc_val_from_ulong(1, temp);
 593                 sc_add(_exp(result), temp, _exp(result));
 594         }
 595
 596         sc_mul(_mant(a), _mant(b), _mant(result));
 597
 598         /* realign result: after a multiplication the digits right of the radix
 599          * point are the sum of the factors' digits after the radix point. As all
 600          * values are normalized they both have the same amount of these digits,
 601          * which has to be restored by proper shifting
 602          * because of the rounding bits */
 603         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS + result->desc.mantissa_size, temp);
 604
 605         _shift_right(_mant(result), temp, _mant(result));
 606         sticky = sc_had_carry();
 607         fc_exact &= !sticky;
 608
 609         fc_exact &= normalize(result, result, sticky);
 610 }
 611
 612 /**
 613  * calculate a / b
 614  */
 615 static void _fdiv(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result) {
 616         int sticky;
 617         char *temp, *dividend;
 618         char res_sign;
 619
 620         fc_exact = 1;
 621
 622         handle_NAN(a, b, result);
 623
 624         temp = alloca(value_size);
 625         dividend = alloca(value_size);
 626
 627         if (result != a && result != b)
 628                 result->desc = a->desc;
 629
 630         result->sign = res_sign = a->sign ^ b->sign;
 631
 632         /* produce NAN on 0/0 and inf/inf */
 633         if (a->desc.clss == ZERO) {
 634                 if (b->desc.clss == ZERO)
 635                         /* 0/0 -> NaN */
 636                         fc_get_qnan(&a->desc, result);
 637                 else {
 638                         /* 0/x -> a */
 639                         if (a != result)
 640                                 memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 641                         result->sign = res_sign;
 642                 }
 643                 return;
 644         }
 645
 646         if (b->desc.clss == INF) {
 647                 if (a->desc.clss == INF)
 648                         /* inf/inf -> NaN */
 649                         fc_get_qnan(&a->desc, result);
 650                 else {
 651                         /* x/inf -> 0 */
 652                         sc_val_from_ulong(0, NULL);
 653                         _save_result(_exp(result));
 654                         _save_result(_mant(result));
 655                         result->desc.clss = ZERO;
 656                 }
 657                 return;
 658         }
 659
 660         if (a->desc.clss == INF) {
 661                 /* inf/x -> inf */
 662                 if (a != result)
 663                         memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 664                 result->sign = res_sign;
 665                 return;
 666         }
 667         if (b->desc.clss == ZERO) {
 668                 /* division by zero */
 669                 if (result->sign)
 670                         fc_get_minusinf(&a->desc, result);
 671                 else
 672                         fc_get_plusinf(&a->desc, result);
 673                 return;
 674         }
 675
 676         /* exp = exp(a) - exp(b) + excess - 1*/
 677         sc_sub(_exp(a), _exp(b), _exp(result));
 678         sc_val_from_ulong((1 << (a->desc.exponent_size - 1)) - 2, temp);
 679         sc_add(_exp(result), temp, _exp(result));
 680
 681         /* mixed normal, subnormal values introduce an error of 1, correct it */
 682         if ((a->desc.clss == SUBNORMAL) ^ (b->desc.clss == SUBNORMAL)) {
 683                 sc_val_from_ulong(1, temp);
 684                 sc_add(_exp(result), temp, _exp(result));
 685         }
 686
 687         /* mant(res) = mant(a) / 1/2mant(b) */
 688         /* to gain more bits of precision in the result the dividend could be
 689          * shifted left, as this operation does not loose bits. This would not
 690          * fit into the integer precision, but due to the rounding bits (which
 691          * are always zero because the values are all normalized) the divisor
 692          * can be shifted right instead to achieve the same result */
 693         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS + result->desc.mantissa_size, temp);
 694
 695         _shift_left(_mant(a), temp, dividend);
 696
 697         {
 698                 char *divisor = alloca(calc_buffer_size);
 699                 sc_val_from_ulong(1, divisor);
 700                 _shift_right(_mant(b), divisor, divisor);
 701                 sc_div(dividend, divisor, _mant(result));
 702                 sticky = sc_had_carry();
 703                 fc_exact &= !sticky;
 704         }
 705
 706         fc_exact &= normalize(result, result, sticky);
 707 }
 708
 709 #if 0
 710 static void _power_of_ten(int exp, ieee_descriptor_t *desc, char *result) {
 711         char *build;
 712         char *temp;
 713
 714         /* positive sign */
 715         result->sign = 0;
 716
 717         /* set new descriptor (else result is supposed to already have one) */
 718         if (desc != NULL)
 719                 result->desc = *desc;
 720
 721         build = alloca(value_size);
 722         temp = alloca(value_size);
 723
 724         sc_val_from_ulong((1 << (result->desc.exponent_size - 1)) - 1, _exp(result));
 725
 726         if (exp > 0) {
 727                 /* temp is value of ten now */
 728                 sc_val_from_ulong(10, NULL);
 729                 _save_result(temp);
 730
 731                 for (exp--; exp > 0; exp--) {
 732                         _save_result(build);
 733                         sc_mul(build, temp, NULL);
 734                 }
 735                 _save_result(build);
 736
 737                 /* temp is amount of left shift needed to put the value left of the radix point */
 738                 sc_val_from_ulong(result->desc.mantissa_size + ROUNDING_BITS, temp);
 739
 740                 _shift_left(build, temp, _mant(result));
 741
 742                 _normalize(result, result, 0);
 743         }
 744 }
 745 #endif
 746
 747 /**
 748  * Truncate the fractional part away.
 749  *
 750  * This does not clip to any integer range.
 751  */
 752 static void _trunc(const fp_value *a, fp_value *result) {
 753         /*
 754          * When exponent == 0 all bits left of the radix point
 755          * are the integral part of the value. For 15bit exp_size
 756          * this would require a left shift of max. 16383 bits which
 757          * is too much.
 758          * But it is enough to ensure that no bit right of the radix
 759          * point remains set. This restricts the interesting
 760          * exponents to the interval [0, mant_size-1].
 761          * Outside this interval the truncated value is either 0 or
 762          * it does not have fractional parts.
 763          */
 764
 765         int exp_bias, exp_val;
 766         char *temp;
 767
 768         /* fixme: can be exact */
 769         fc_exact = 0;
 770
 771         temp = alloca(value_size);
 772
 773         if (a != result)
 774                 result->desc = a->desc;
 775
 776         exp_bias = (1 << (a->desc.exponent_size - 1)) - 1;
 777         exp_val  = sc_val_to_long(_exp(a)) - exp_bias;
 778
 779         if (exp_val < 0) {
 780                 sc_val_from_ulong(0, NULL);
 781                 _save_result(_exp(result));
 782                 _save_result(_mant(result));
 783                 result->desc.clss = ZERO;
 784
 785                 return;
 786         }
 787
 788         if (exp_val > a->desc.mantissa_size) {
 789                 if (a != result)
 790                         memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 791
 792                 return;
 793         }
 794
 795         /* set up a proper mask to delete all bits right of the
 796          * radix point if the mantissa had been shifted until exp == 0 */
 797         sc_max_from_bits(1 + exp_val, 0, temp);
 798         sc_val_from_long(a->desc.mantissa_size - exp_val + 2, NULL);
 799         _shift_left(temp, sc_get_buffer(), temp);
 800
 801         /* and the mask and return the result */
 802         sc_and(_mant(a), temp, _mant(result));
 803
 804         if (a != result) memcpy(_exp(result), _exp(a), value_size);
 805 }
 806
 807 /********
 808  * functions defined in fltcalc.h
 809  ********/
 810 const void *fc_get_buffer(void) {
 811         return calc_buffer;
 812 }
 813
 814 int fc_get_buffer_length(void) {
 815         return calc_buffer_size;
 816 }
 817
 818 void *fc_val_from_str(const char *str, unsigned int len, const ieee_descriptor_t *desc, void *result) {
 819 #if 0
 820         enum {
 821                 START,
 822                 LEFT_OF_DOT,
 823                 RIGHT_OF_DOT,
 824                 EXP_START,
 825                 EXPONENT,
 826                 END
 827         };
 828
 829         char exp_sign;
 830         int exp_int, hsb, state;
 831
 832         const char *old_str;
 833
 834         int pos;
 835         char *mant_str, *exp_val, *power_val;
 836
 837         (void) len;
 838         if (result == NULL) result = calc_buffer;
 839
 840         exp_val = alloca(value_size);
 841         power_val = alloca(calc_buffer_size);
 842         mant_str = alloca((len)?(len):(strlen(str)));
 843
 844         result->desc.exponent_size = exp_size;
 845         result->desc.mantissa_size = mant_size;
 846         result->desc.clss = NORMAL;
 847
 848         old_str = str;
 849         pos = 0;
 850         exp_int = 0;
 851         state = START;
 852
 853         while (len == 0 || str-old_str < len) {
 854                 switch (state) {
 855                 case START:
 856                         switch (*str) {
 857                         case '+':
 858                                 result->sign = 0;
 859                                 state = LEFT_OF_DOT;
 860                                 str++;
 861                                 break;
 862
 863                         case '-':
 864                                 result->sign = 1;
 865                                 state = LEFT_OF_DOT;
 866                                 str++;
 867                                 break;
 868
 869                         case '0': case '1': case '2': case '3': case '4': case '5': case '6': case '7': case '8': case '9':
 870                                 result->sign = 0;
 871                                 state = LEFT_OF_DOT;
 872                                 break;
 873
 874                         case '.':
 875                                 result->sign = 0;
 876                                 state = RIGHT_OF_DOT;
 877                                 str++;
 878                                 break;
 879
 880                         case 'n':
 881                         case 'N':
 882                         case 'i':
 883                         case 'I':
 884                                 break;
 885
 886                         default:
 887                                 fail_char(old_str, len, str - old_str);
 888                         }
 889                         break;
 890
 891                 case LEFT_OF_DOT:
 892                         switch (*str) {
 893                         case '0': case '1': case '2': case '3': case '4': case '5': case '6': case '7': case '8': case '9':
 894                                 mant_str[pos++] = *(str++);
 895                                 break;
 896
 897                         case '.':
 898                                 state = RIGHT_OF_DOT;
 899                                 str++;
 900                                 break;
 901
 902                         case 'e':
 903                         case 'E':
 904                                 state = EXP_START;
 905                                 str++;
 906                                 break;
 907
 908                         case '\0':
 909                                 mant_str[pos] = '\0';
 910                                 goto done;
 911
 912                         default:
 913                                 fail_char(old_str, len, str - old_str);
 914                         }
 915                         break;
 916
 917                 case RIGHT_OF_DOT:
 918                         switch (*str) {
 919                         case '0': case '1': case '2': case '3': case '4': case '5': case '6': case '7': case '8': case '9':
 920                                 mant_str[pos++] = *(str++);
 921                                 exp_int++;
 922                                 break;
 923
 924                         case 'e':
 925                         case 'E':
 926                                 state = EXP_START;
 927                                 str++;
 928                                 break;
 929
 930                         case '\0':
 931                                 mant_str[pos] = '\0';
 932                                 goto done;
 933
 934                         default:
 935                                 fail_char(old_str, len, str - old_str);
 936                         }
 937                         break;
 938
 939                 case EXP_START:
 940                         switch (*str) {
 941                         case '-':
 942                                 exp_sign = 1;
 943                                 /* fall through */
 944                         case '+':
 945                                 if (*(str-1) != 'e' && *(str-1) != 'E') fail_char(old_str, len, str - old_str);
 946                                 str++;
 947                                 break;
 948
 949                         case '0': case '1': case '2': case '3': case '4': case '5': case '6': case '7': case '8': case '9':
 950                                 mant_str[pos] = '\0';
 951                                 pos = 1;
 952                                 str++;
 953                                 state = EXPONENT;
 954                                 break;
 955
 956                         default:
 957                                 fail_char(old_str, len, str - old_str);
 958                         }
 959                         break;
 960
 961                 case EXPONENT:
 962                         switch (*str) {
 963                         case '0': case '1': case '2': case '3': case '4': case '5': case '6': case '7': case '8': case '9':
 964                                 pos++;
 965                                 str++;
 966                                 break;
 967
 968                         case '\0': goto done;
 969
 970                         default:
 971                                 fail_char(old_str, len, str - old_str);
 972                         }
 973                 }
 974         } /*  switch(state) */
 975
 976 done:
 977         sc_val_from_str(mant_str, strlen(mant_str), _mant(result));
 978
 979         /* shift to put value left of radix point */
 980         sc_val_from_ulong(mant_size + ROUNDING_BITS, exp_val);
 981
 982         _shift_left(_mant(result), exp_val, _mant(result));
 983
 984         sc_val_from_ulong((1 << (exp_size - 1)) - 1, _exp(result));
 985
 986         _normalize(result, result, 0);
 987
 988         if (state == EXPONENT) {
 989                 exp_int -= atoi(str-pos);
 990         }
 991
 992         _power_of_ten(exp_int, &result->desc, power_val);
 993
 994         _fdiv(result, power_val, result);
 995
 996         return result;
 997 #else
 998         /* XXX excuse of an implementation to make things work */
 999         LLDBL             val;
1000         fp_value          *tmp = alloca(calc_buffer_size);
1001         ieee_descriptor_t tmp_desc;
1002         (void) len;
1003
1004 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1005         val = strtold(str, NULL);
1006         DEBUGPRINTF(("val_from_str(%s)\n", str));
1007         tmp_desc.exponent_size = 15;
1008         tmp_desc.mantissa_size = 63;
1009         tmp_desc.explicit_one  = 1;
1010         tmp_desc.clss          = NORMAL;
1011         fc_val_from_ieee754(val, &tmp_desc, tmp);
1012 #else
1013         val = strtod(str, NULL);
1014         DEBUGPRINTF(("val_from_str(%s)\n", str));
1015         tmp_desc.exponent_size = 11;
1016         tmp_desc.mantissa_size = 52;
1017         tmp_desc.explicit_one  = 0;
1018         tmp_desc.clss          = NORMAL;
1019         fc_val_from_ieee754(val, &tmp_desc, tmp);
1020 #endif /* HAVE_LONG_DOUBLE */
1021         return fc_cast(tmp, &tmp_desc, result);
1022 #endif
1023 }
1024
1025 fp_value *fc_val_from_ieee754(LLDBL l, const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result) {
1026         char *temp;
1027         int bias_res, bias_val, mant_val;
1028         value_t srcval;
1029         UINT32 sign, exponent, mantissa0, mantissa1;
1030
1031         srcval.d = l;
1032         bias_res = ((1 << (desc->exponent_size - 1)) - 1);
1033
1034 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1035         mant_val  = 64;
1036         bias_val  = 0x3fff;
1037         sign      = (srcval.val.high & 0x00008000) != 0;
1038         exponent  = (srcval.val.high & 0x00007FFF) ;
1039         mantissa0 = srcval.val.mid;
1040         mantissa1 = srcval.val.low;
1041 #else /* no long double */
1042         mant_val  = 52;
1043         bias_val  = 0x3ff;
1044         sign      = (srcval.val.high & 0x80000000) != 0;
1045         exponent  = (srcval.val.high & 0x7FF00000) >> 20;
1046         mantissa0 = srcval.val.high & 0x000FFFFF;
1047         mantissa1 = srcval.val.low;
1048 #endif
1049
1050 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1051         TRACEPRINTF(("val_from_float(%.8X%.8X%.8X)\n", ((int*)&l)[2], ((int*)&l)[1], ((int*)&l)[0]));/* srcval.val.high, srcval.val.mid, srcval.val.low)); */
1052         DEBUGPRINTF(("(%d-%.4X-%.8X%.8X)\n", sign, exponent, mantissa0, mantissa1));
1053 #else
1054         TRACEPRINTF(("val_from_float(%.8X%.8X)\n", srcval.val.high, srcval.val.low));
1055         DEBUGPRINTF(("(%d-%.3X-%.5X%.8X)\n", sign, exponent, mantissa0, mantissa1));
1056 #endif
1057
1058         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1059         temp = alloca(value_size);
1060
1061         /* CLEAR the buffer, else some bits might be uninitialized */
1062         memset(result, 0, fc_get_buffer_length());
1063
1064         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1065         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1066         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1067
1068         /* extract sign */
1069         result->sign = sign;
1070
1071         /* sign and flag suffice to identify NaN or inf, no exponent/mantissa
1072          * encoding is needed. the function can return immediately in these cases */
1073         if (isnan(l)) {
1074                 result->desc.clss = NAN;
1075                 TRACEPRINTF(("val_from_float resulted in NAN\n"));
1076                 return result;
1077         }
1078         else if (isinf(l)) {
1079                 result->desc.clss = INF;
1080                 TRACEPRINTF(("val_from_float resulted in %sINF\n", (result->sign == 1) ? "-" : ""));
1081                 return result;
1082         }
1083
1084         /* build exponent, because input and output exponent and mantissa sizes may differ
1085          * this looks more complicated than it is: unbiased input exponent + output bias,
1086          * minus the mantissa difference which is added again later when the output float
1087          * becomes normalized */
1088         sc_val_from_long((exponent - bias_val + bias_res) - (mant_val - desc->mantissa_size), _exp(result));
1089
1090         /* build mantissa representation */
1091         if (exponent != 0) {
1092                 /* insert the hidden bit */
1093                 sc_val_from_ulong(1, temp);
1094                 sc_val_from_ulong(mant_val + ROUNDING_BITS, NULL);
1095                 _shift_left(temp, sc_get_buffer(), NULL);
1096         }
1097         else {
1098                 sc_val_from_ulong(0, NULL);
1099         }
1100
1101         _save_result(_mant(result));
1102
1103         /* bits from the upper word */
1104         sc_val_from_ulong(mantissa0, temp);
1105         sc_val_from_ulong(34, NULL);
1106         _shift_left(temp, sc_get_buffer(), temp);
1107         sc_or(_mant(result), temp, _mant(result));
1108
1109         /* bits from the lower word */
1110         sc_val_from_ulong(mantissa1, temp);
1111         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS, NULL);
1112         _shift_left(temp, sc_get_buffer(), temp);
1113         sc_or(_mant(result), temp, _mant(result));
1114
1115         /* _normalize expects the radix point to be normal, so shift mantissa of subnormal
1116          * origin one to the left */
1117         if (exponent == 0) {
1118                 sc_val_from_ulong(1, NULL);
1119                 _shift_left(_mant(result), sc_get_buffer(), _mant(result));
1120         }
1121
1122         normalize(result, result, 0);
1123
1124         TRACEPRINTF(("val_from_float results in %s\n", fc_print(result, temp, calc_buffer_size, FC_PACKED)));
1125
1126         return result;
1127 }
1128
1129 LLDBL fc_val_to_ieee754(const fp_value *val) {
1130         fp_value *value;
1131         fp_value *temp = NULL;
1132
1133         int byte_offset;
1134
1135         UINT32 sign;
1136         UINT32 exponent;
1137         UINT32 mantissa0;
1138         UINT32 mantissa1;
1139
1140         value_t           buildval;
1141         ieee_descriptor_t desc;
1142
1143 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1144         desc.exponent_size = 15;
1145         desc.mantissa_size = 63;
1146         desc.explicit_one  = 1;
1147         desc.clss          = NORMAL;
1148 #else
1149         desc.exponent_size = 11;
1150         desc.mantissa_size = 52;
1151         desc.explicit_one  = 0;
1152         desc.clss          = NORMAL;
1153 #endif
1154
1155         temp = alloca(calc_buffer_size);
1156         value = fc_cast(val, &desc, temp);
1157
1158         sign = value->sign;
1159
1160         /* @@@ long double exponent is 15bit, so the use of sc_val_to_long should not
1161          * lead to wrong results */
1162         exponent = sc_val_to_long(_exp(value)) ;
1163
1164         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS, NULL);
1165         _shift_right(_mant(value), sc_get_buffer(), _mant(value));
1166
1167         mantissa0 = 0;
1168         mantissa1 = 0;
1169
1170         for (byte_offset = 0; byte_offset < 4; byte_offset++)
1171                 mantissa1 |= sc_sub_bits(_mant(value), desc.mantissa_size, byte_offset) << (byte_offset<<3);
1172
1173         for (; (byte_offset<<3) < desc.mantissa_size; byte_offset++)
1174                 mantissa0 |= sc_sub_bits(_mant(value), desc.mantissa_size, byte_offset) << ((byte_offset-4)<<3);
1175
1176 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1177         buildval.val.high = sign << 15;
1178         buildval.val.high |= exponent;
1179         buildval.val.mid = mantissa0;
1180         buildval.val.low = mantissa1;
1181 #else /* no long double */
1182         mantissa0 &= 0x000FFFFF;  /* get rid of garbage */
1183         buildval.val.high = sign << 31;
1184         buildval.val.high |= exponent << 20;
1185         buildval.val.high |= mantissa0;
1186         buildval.val.low = mantissa1;
1187 #endif
1188
1189         TRACEPRINTF(("val_to_float: %d-%x-%x%x\n", sign, exponent, mantissa0, mantissa1));
1190         return buildval.d;
1191 }
1192
1193 fp_value *fc_cast(const fp_value *value, const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result) {
1194         char *temp;
1195         int exp_offset, val_bias, res_bias;
1196
1197         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1198         temp = alloca(value_size);
1199
1200         if (value->desc.exponent_size == desc->exponent_size &&
1201                 value->desc.mantissa_size == desc->mantissa_size &&
1202                 value->desc.explicit_one  == desc->explicit_one) {
1203                 if (value != result)
1204                         memcpy(result, value, calc_buffer_size);
1205                 return result;
1206         }
1207
1208         if (value->desc.clss == NAN) {
1209                 if (sc_get_highest_set_bit(_mant(value)) == value->desc.mantissa_size + 1)
1210                         return fc_get_qnan(desc, result);
1211                 else
1212                         return fc_get_snan(desc, result);
1213         }
1214
1215         /* set the descriptor of the new value */
1216         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1217         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1218         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1219         result->desc.clss          = value->desc.clss;
1220
1221         result->sign = value->sign;
1222
1223         /* when the mantissa sizes differ normalizing has to shift to align it.
1224          * this would change the exponent, which is unwanted. So calculate this
1225          * offset and add it */
1226         val_bias = (1 << (value->desc.exponent_size - 1)) - 1;
1227         res_bias = (1 << (desc->exponent_size - 1)) - 1;
1228
1229         exp_offset = (res_bias - val_bias) - (value->desc.mantissa_size - desc->mantissa_size);
1230         sc_val_from_long(exp_offset, temp);
1231         sc_add(_exp(value), temp, _exp(result));
1232
1233         /* _normalize expects normalized radix point */
1234         if (value->desc.clss == SUBNORMAL) {
1235                 sc_val_from_ulong(1, NULL);
1236                 _shift_left(_mant(value), sc_get_buffer(), _mant(result));
1237         } else if (value != result) {
1238                 memcpy(_mant(result), _mant(value), value_size);
1239         } else {
1240                 memmove(_mant(result), _mant(value), value_size);
1241         }
1242
1243         normalize(result, result, 0);
1244         TRACEPRINTF(("Cast results in %s\n", fc_print(result, temp, value_size, FC_PACKED)));
1245         return result;
1246 }
1247
1248 fp_value *fc_get_max(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result) {
1249         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1250
1251         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1252         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1253         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1254         result->desc.clss          = NORMAL;
1255
1256         result->sign = 0;
1257
1258         sc_val_from_ulong((1 << desc->exponent_size) - 2, _exp(result));
1259
1260         sc_max_from_bits(desc->mantissa_size + 1, 0, _mant(result));
1261         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS, NULL);
1262         _shift_left(_mant(result), sc_get_buffer(), _mant(result));
1263
1264         return result;
1265 }
1266
1267 fp_value *fc_get_min(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result) {
1268         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1269
1270         fc_get_max(desc, result);
1271         result->sign = 1;
1272
1273         return result;
1274 }
1275
1276 fp_value *fc_get_snan(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result) {
1277         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1278
1279         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1280         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1281         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1282         result->desc.clss          = NAN;
1283
1284         result->sign = 0;
1285
1286         sc_val_from_ulong((1 << desc->exponent_size) - 1, _exp(result));
1287
1288         /* signaling NaN has non-zero mantissa with msb not set */
1289         sc_val_from_ulong(1, _mant(result));
1290
1291         return result;
1292 }
1293
1294 fp_value *fc_get_qnan(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result) {
1295         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1296
1297         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1298         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1299         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1300         result->desc.clss          = NAN;
1301
1302         result->sign = 0;
1303
1304         sc_val_from_ulong((1 << desc->exponent_size) - 1, _exp(result));
1305
1306         /* quiet NaN has the msb of the mantissa set, so shift one there */
1307         sc_val_from_ulong(1, _mant(result));
1308         /* mantissa_size >+< 1 because of two extra rounding bits */
1309         sc_val_from_ulong(desc->mantissa_size + 1, NULL);
1310         _shift_left(_mant(result), sc_get_buffer(), _mant(result));
1311
1312         return result;
1313 }
1314
1315 fp_value *fc_get_plusinf(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result) {
1316         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1317
1318         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1319         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1320         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1321         result->desc.clss          = NORMAL;
1322
1323         result->sign = 0;
1324
1325         sc_val_from_ulong((1 << desc->exponent_size) - 1, _exp(result));
1326
1327         sc_val_from_ulong(0, _mant(result));
1328
1329         return result;
1330 }
1331
1332 fp_value *fc_get_minusinf(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result) {
1333         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1334
1335         fc_get_plusinf(desc, result);
1336         result->sign = 1;
1337
1338         return result;
1339 }
1340
1341 int fc_comp(const fp_value *val_a, const fp_value *val_b) {
1342         int mul = 1;
1343
1344         /*
1345          * shortcut: if both values are identical, they are either
1346          * Unordered if NaN or equal
1347          */
1348         if (val_a == val_b)
1349                 return val_a->desc.clss == NAN ? 2 : 0;
1350
1351         /* unordered if one is a NaN */
1352         if (val_a->desc.clss == NAN || val_b->desc.clss == NAN)
1353                 return 2;
1354
1355         /* zero is equal independent of sign */
1356         if ((val_a->desc.clss == ZERO) && (val_b->desc.clss == ZERO))
1357                 return 0;
1358
1359         /* different signs make compare easy */
1360         if (val_a->sign != val_b->sign)
1361                 return (val_a->sign == 0) ? (1) : (-1);
1362
1363         mul = val_a->sign ? -1 : 1;
1364
1365         /* both infinity means equality */
1366         if ((val_a->desc.clss == INF) && (val_b->desc.clss == INF))
1367                 return 0;
1368
1369         /* infinity is bigger than the rest */
1370         if (val_a->desc.clss == INF)
1371                 return  1 * mul;
1372         if (val_b->desc.clss == INF)
1373                 return -1 * mul;
1374
1375         /* check first exponent, that mantissa if equal */
1376         switch (sc_comp(_exp(val_a), _exp(val_b))) {
1377         case -1:
1378                 return -1 * mul;
1379         case  1:
1380                 return  1 * mul;
1381         case  0:
1382                 return sc_comp(_mant(val_a), _mant(val_b)) * mul;
1383         default:
1384                 return 2;
1385         }
1386 }
1387
1388 int fc_is_zero(const fp_value *a) {
1389         return a->desc.clss == ZERO;
1390 }
1391
1392 int fc_is_negative(const fp_value *a) {
1393         return a->sign;
1394 }
1395
1396 int fc_is_inf(const fp_value *a) {
1397         return a->desc.clss == INF;
1398 }
1399
1400 int fc_is_nan(const fp_value *a) {
1401         return a->desc.clss == NAN;
1402 }
1403
1404 int fc_is_subnormal(const fp_value *a) {
1405         return a->desc.clss == SUBNORMAL;
1406 }
1407
1408 char *fc_print(const fp_value *val, char *buf, int buflen, unsigned base) {
1409         char *mul_1;
1410
1411         mul_1 = alloca(calc_buffer_size);
1412
1413         switch (base) {
1414         case FC_DEC:
1415                 switch ((value_class_t)val->desc.clss) {
1416                 case INF:
1417                         if (buflen >= 8 + val->sign) sprintf(buf, "%sINFINITY", val->sign ? "-":"");
1418                         else snprintf(buf, buflen, "%sINF", val->sign ? "-":NULL);
1419                         break;
1420                 case NAN:
1421                         snprintf(buf, buflen, "NAN");
1422                         break;
1423                 case ZERO:
1424                         snprintf(buf, buflen, "0.0");
1425                         break;
1426                 default:
1427                         /* XXX to be implemented */
1428 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1429                         /* XXX 30 is arbitrary */
1430                         snprintf(buf, buflen, "%.30LE", fc_val_to_ieee754(val));
1431 #else
1432                         snprintf(buf, buflen, "%.18E", fc_val_to_ieee754(val));
1433 #endif
1434                 }
1435                 break;
1436
1437         case FC_HEX:
1438                 switch ((value_class_t)val->desc.clss) {
1439                 case INF:
1440                         if (buflen >= 8+val->sign) sprintf(buf, "%sINFINITY", val->sign?"-":"");
1441                         else snprintf(buf, buflen, "%sINF", val->sign?"-":NULL);
1442                         break;
1443                 case NAN:
1444                         snprintf(buf, buflen, "NAN");
1445                         break;
1446                 case ZERO:
1447                         snprintf(buf, buflen, "0.0");
1448                         break;
1449                 default:
1450 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1451                         snprintf(buf, buflen, "%LA", fc_val_to_ieee754(val));
1452 #else
1453                         snprintf(buf, buflen, "%A", fc_val_to_ieee754(val));
1454 #endif
1455                 }
1456                 break;
1457
1458         case FC_PACKED:
1459         default:
1460                 snprintf(buf, buflen, "%s", sc_print(pack(val, mul_1), value_size*4, SC_HEX, 0));
1461                 buf[buflen - 1] = '\0';
1462                 break;
1463         }
1464         return buf;
1465 }
1466
1467 unsigned char fc_sub_bits(const fp_value *value, unsigned num_bits, unsigned byte_ofs) {
1468         /* this is used to cache the packed version of the value */
1469         static char *packed_value = NULL;
1470
1471         if (packed_value == NULL) packed_value = xmalloc(value_size);
1472
1473         if (value != NULL)
1474                 pack(value, packed_value);
1475
1476         return sc_sub_bits(packed_value, num_bits, byte_ofs);
1477 }
1478
1479 /* Returns non-zero if the mantissa is zero, i.e. 1.0Exxx */
1480 int fc_zero_mantissa(const fp_value *value) {
1481         return sc_get_lowest_set_bit(_mant(value)) == ROUNDING_BITS + value->desc.mantissa_size;
1482 }
1483
1484 /* Returns the exponent of a value. */
1485 int fc_get_exponent(const fp_value *value) {
1486         int exp_bias = (1 << (value->desc.exponent_size - 1)) - 1;
1487         return sc_val_to_long(_exp(value)) - exp_bias;
1488 }
1489
1490 /* Return non-zero if a given value can be converted lossless into another precision */
1491 int fc_can_lossless_conv_to(const fp_value *value, char exp_size, char mant_size) {
1492         int v;
1493         int exp_bias;
1494
1495         /* handle some special cases first */
1496         switch (value->desc.clss) {
1497         case ZERO:
1498         case INF:
1499         case NAN:
1500                 return 1;
1501         default:
1502                 break;
1503         }
1504
1505         /* check if the exponent can be encoded: note, 0 and all ones are reserved for the exponent */
1506         exp_bias = (1 << (exp_size - 1)) - 1;
1507         v = fc_get_exponent(value) + exp_bias;
1508         if (0 < v && v < (1 << exp_size) - 1) {
1509                 /* check the mantissa */
1510                 v = value->desc.mantissa_size + ROUNDING_BITS - sc_get_lowest_set_bit(_mant(value));
1511                 return v < mant_size;
1512         }
1513         return 0;
1514 }
1515
1516
1517 fc_rounding_mode_t fc_set_rounding_mode(fc_rounding_mode_t mode) {
1518         if (mode == FC_TONEAREST || mode == FC_TOPOSITIVE || mode == FC_TONEGATIVE || mode == FC_TOZERO)
1519                 rounding_mode = mode;
1520
1521         return rounding_mode;
1522 }
1523
1524 fc_rounding_mode_t fc_get_rounding_mode(void) {
1525         return rounding_mode;
1526 }
1527
1528 void init_fltcalc(int precision) {
1529         if (calc_buffer == NULL) {
1530                 /* does nothing if already init */
1531                 if (precision == 0) precision = FC_DEFAULT_PRECISION;
1532
1533                 init_strcalc(precision + 4);
1534
1535                 /* needs additionally two bits to round, a bit as explicit 1., and one for
1536                  * addition overflow */
1537                 max_precision = sc_get_precision() - 4;
1538                 if (max_precision < precision)
1539                         printf("WARNING: not enough precision available, using %d\n", max_precision);
1540
1541                 rounding_mode    = FC_TONEAREST;
1542                 value_size       = sc_get_buffer_length();
1543                 calc_buffer_size = sizeof(fp_value) + 2*value_size - 1;
1544
1545                 calc_buffer = xmalloc(calc_buffer_size);
1546                 memset(calc_buffer, 0, calc_buffer_size);
1547                 DEBUGPRINTF(("init fltcalc:\n\tVALUE_SIZE = %d\ntCALC_BUFFER_SIZE = %d\n\tcalc_buffer = %p\n\n", value_size, calc_buffer_size, calc_buffer));
1548 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1549                 DEBUGPRINTF(("\tUsing long double (1-15-64) interface\n"));
1550 #else
1551                 DEBUGPRINTF(("\tUsing double (1-11-52) interface\n"));
1552 #endif
1553 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
1554                 DEBUGPRINTF(("\tWord order is big endian\n\n"));
1555 #else
1556                 DEBUGPRINTF(("\tWord order is little endian\n\n"));
1557 #endif
1558         }
1559 }
1560
1561 void finish_fltcalc (void) {
1562         free(calc_buffer); calc_buffer = NULL;
1563 }
1564
1565 #ifdef FLTCALC_TRACE_CALC
1566 static char buffer[100];
1567 #endif
1568
1569 /* definition of interface functions */
1570 fp_value *fc_add(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result) {
1571         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1572
1573         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1574         TRACEPRINTF(("+ %s ", fc_print(b, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1575
1576         /* make the value with the bigger exponent the first one */
1577         if (sc_comp(_exp(a), _exp(b)) == -1)
1578                 _fadd(b, a, result);
1579         else
1580                 _fadd(a, b, result);
1581
1582         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1583         return result;
1584 }
1585
1586 fp_value *fc_sub(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result) {
1587         fp_value *temp;
1588
1589         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1590
1591         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1592         TRACEPRINTF(("- %s ", fc_print(b, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1593
1594         temp = alloca(calc_buffer_size);
1595         memcpy(temp, b, calc_buffer_size);
1596         temp->sign = !b->sign;
1597         if (sc_comp(_exp(a), _exp(temp)) == -1)
1598                 _fadd(temp, a, result);
1599         else
1600                 _fadd(a, temp, result);
1601
1602         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1603         return result;
1604 }
1605
1606 fp_value *fc_mul(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result) {
1607         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1608
1609         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1610         TRACEPRINTF(("* %s ", fc_print(b, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1611
1612         _fmul(a, b, result);
1613
1614         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1615         return result;
1616 }
1617
1618 fp_value *fc_div(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result) {
1619         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1620
1621         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1622         TRACEPRINTF(("/ %s ", fc_print(b, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1623
1624         _fdiv(a, b, result);
1625
1626         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1627         return result;
1628 }
1629
1630 fp_value *fc_neg(const fp_value *a, fp_value *result) {
1631         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1632
1633         TRACEPRINTF(("- %s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1634
1635         if (a != result)
1636                 memcpy(result, a, calc_buffer_size);
1637         result->sign = !a->sign;
1638
1639         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1640         return result;
1641 }
1642
1643 fp_value *fc_int(const fp_value *a, fp_value *result) {
1644         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1645
1646         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1647         TRACEPRINTF(("truncated to integer "));
1648
1649         _trunc(a, result);
1650
1651         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1652         return result;
1653 }
1654
1655 fp_value *fc_rnd(const fp_value *a, fp_value *result) {
1656         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1657
1658         (void) a;
1659         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1660         TRACEPRINTF(("rounded to integer "));
1661
1662         assert(!"fc_rnd() not yet implemented");
1663
1664         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1665         return result;
1666 }
1667
1668 /*
1669  * convert a floating point value into an sc value ...
1670  */
1671 int fc_flt2int(const fp_value *a, void *result, ir_mode *dst_mode) {
1672         if (a->desc.clss == NORMAL) {
1673                 int exp_bias = (1 << (a->desc.exponent_size - 1)) - 1;
1674                 int exp_val  = sc_val_to_long(_exp(a)) - exp_bias;
1675                 int shift, highest;
1676
1677                 if (a->sign && !mode_is_signed(dst_mode)) {
1678                         /* FIXME: for now we cannot convert this */
1679                         return 0;
1680                 }
1681
1682                 assert(exp_val >= 0 && "floating point value not integral before fc_flt2int() call");
1683                 shift = exp_val - (a->desc.mantissa_size + ROUNDING_BITS);
1684
1685                 if (shift > 0) {
1686                         sc_shlI(_mant(a),  shift, 64, 0, result);
1687                 } else {
1688                         sc_shrI(_mant(a), -shift, 64, 0, result);
1689                 }
1690
1691                 /* check for overflow */
1692                 highest = sc_get_highest_set_bit(result);
1693
1694                 if (mode_is_signed(dst_mode)) {
1695                         if (highest == sc_get_lowest_set_bit(result)) {
1696                                 /* need extra test for MIN_INT */
1697                                 if (highest >= (int) get_mode_size_bits(dst_mode)) {
1698                                         /* FIXME: handle overflow */
1699                                         return 0;
1700                                 }
1701                         } else {
1702                                 if (highest >= (int) get_mode_size_bits(dst_mode) - 1) {
1703                                         /* FIXME: handle overflow */
1704                                         return 0;
1705                                 }
1706                         }
1707                 } else {
1708                         if (highest >= (int) get_mode_size_bits(dst_mode)) {
1709                                 /* FIXME: handle overflow */
1710                                 return 0;
1711                         }
1712                 }
1713
1714                 if (a->sign)
1715                         sc_neg(result, result);
1716
1717                 return 1;
1718         }
1719         else if (a->desc.clss == ZERO) {
1720                 sc_zero(result);
1721                 return 1;
1722         }
1723         return 0;
1724 }
1725
1726
1727 unsigned fc_set_immediate_precision(unsigned bits) {
1728         unsigned old = immediate_prec;
1729
1730         immediate_prec = bits;
1731         return old;
1732 }
1733
1734 int fc_is_exact(void) {
1735         return fc_exact;
1736 }