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