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

   1 /*
   2  * Copyright (C) 1995-2011 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 #include "config.h"
  28
  29 #include "fltcalc.h"
  30 #include "strcalc.h"
  31 #include "error.h"
  32
  33 #include <math.h>
  34 #include <inttypes.h>
  35 #include <string.h>
  36 #include <stdlib.h>
  37 #include <stdio.h>
  38 #include <assert.h>
  39 #include <stdbool.h>
  40
  41 #include "xmalloc.h"
  42
  43 /*
  44  * portability stuff (why do we even care about the msvc people with their C89?)
  45  */
  46
  47
  48 static long double string_to_long_double(const char *str)
  49 {
  50 #if __STDC_VERSION__ >= 199901L || _POSIX_C_SOURCE >= 200112L
  51         return strtold(str, NULL);
  52 #else
  53         return strtod(str, NULL);
  54 #endif
  55 }
  56
  57 static bool my_isnan(long double val)
  58 {
  59 #if __STDC_VERSION__ >= 199901L
  60         return isnan(val);
  61 #else
  62         /* hopefully the compiler does not optimize aggressively (=incorrect) */
  63         return val != val;
  64 #endif
  65 }
  66
  67 static bool my_isinf(long double val)
  68 {
  69 #if __STDC_VERSION__ >= 199901L
  70         return isinf(val);
  71 #else
  72         /* hopefully the compiler does not optimize aggressively (=incorrect) */
  73         return my_isnan(val-val) && !my_isnan(val);
  74 #endif
  75 }
  76
  77 /** The number of extra precision rounding bits */
  78 #define ROUNDING_BITS 2
  79
  80 typedef union {
  81         struct {
  82 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
  83                 uint32_t high;
  84 #else
  85                 uint32_t low;
  86 #endif
  87                 uint32_t mid;
  88 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
  89                 uint32_t low;
  90 #else
  91                 uint32_t high;
  92 #endif
  93         } val_ld12;
  94         struct {
  95 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
  96                 uint32_t high;
  97 #else
  98                 uint32_t low;
  99 #endif
 100 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
 101                 uint32_t low;
 102 #else
 103                 uint32_t high;
 104 #endif
 105         } val_ld8;
 106         volatile long double d;
 107 } value_t;
 108
 109 #define CLEAR_BUFFER(buffer) memset(buffer, 0, calc_buffer_size)
 110
 111 /* our floating point value */
 112 struct fp_value {
 113         ieee_descriptor_t desc;
 114         char sign;
 115         char value[1];        /* exp[value_size] + mant[value_size] */
 116 };
 117
 118 #define _exp(a)  &((a)->value[0])
 119 #define _mant(a) &((a)->value[value_size])
 120
 121 #define _save_result(x) memcpy((x), sc_get_buffer(), value_size)
 122 #define _shift_right(x, y, res) sc_shr((x), (y), value_size*4, 0, (res))
 123 #define _shift_left(x, y, res) sc_shl((x), (y), value_size*4, 0, (res))
 124
 125
 126 #ifdef FLTCALC_DEBUG
 127 #  define DEBUGPRINTF(x) printf x
 128 #else
 129 #  define DEBUGPRINTF(x) ((void)0)
 130 #endif
 131
 132 #ifdef FLTCALC_TRACE_CALC
 133 #  define TRACEPRINTF(x) printf x
 134 #else
 135 #  define TRACEPRINTF(x) ((void)0)
 136 #endif
 137
 138 /** The immediate precision. */
 139 static unsigned immediate_prec = 0;
 140
 141 /** A temporal buffer. */
 142 static fp_value *calc_buffer = NULL;
 143
 144 /** Current rounding mode.*/
 145 static fc_rounding_mode_t rounding_mode;
 146
 147 static int calc_buffer_size;
 148 static int value_size;
 149 static int max_precision;
 150
 151 /** Exact flag. */
 152 static int fc_exact = 1;
 153
 154 /** pack machine-like */
 155 static void *pack(const fp_value *int_float, void *packed)
 156 {
 157         char     *shift_val;
 158         char     *temp;
 159         fp_value *val_buffer;
 160         int      pos;
 161
 162         temp      = (char*) alloca(value_size);
 163         shift_val = (char*) alloca(value_size);
 164
 165         switch ((value_class_t)int_float->desc.clss) {
 166         case FC_NAN:
 167                 val_buffer = (fp_value*) alloca(calc_buffer_size);
 168                 fc_get_qnan(&int_float->desc, val_buffer);
 169                 int_float = val_buffer;
 170                 break;
 171
 172         case FC_INF:
 173                 val_buffer = (fp_value*) alloca(calc_buffer_size);
 174                 fc_get_plusinf(&int_float->desc, val_buffer);
 175                 val_buffer->sign = int_float->sign;
 176                 int_float = val_buffer;
 177                 break;
 178
 179         default:
 180                 break;
 181         }
 182         assert(int_float->desc.explicit_one <= 1);
 183
 184         /* pack sign: move it to the left after exponent AND mantissa */
 185         sc_val_from_ulong(int_float->sign, temp);
 186
 187         pos = int_float->desc.exponent_size + int_float->desc.mantissa_size + int_float->desc.explicit_one;
 188         sc_val_from_ulong(pos, NULL);
 189         _shift_left(temp, sc_get_buffer(), packed);
 190
 191         /* pack exponent: move it to the left after mantissa */
 192         pos = int_float->desc.mantissa_size + int_float->desc.explicit_one;
 193         sc_val_from_ulong(pos, shift_val);
 194         _shift_left(_exp(int_float), shift_val, temp);
 195
 196         /* combine sign|exponent */
 197         sc_or(temp, packed, packed);
 198
 199         /* extract mantissa */
 200         /* remove rounding bits */
 201         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS, shift_val);
 202         _shift_right(_mant(int_float), shift_val, temp);
 203
 204         /* remove leading 1 (or 0 if denormalized) */
 205         sc_max_from_bits(pos, 0, shift_val); /* all mantissa bits are 1's */
 206         sc_and(temp, shift_val, temp);
 207
 208         /* combine sign|exponent|mantissa */
 209         sc_or(temp, packed, packed);
 210
 211         return packed;
 212 }
 213
 214 /**
 215  * Normalize a fp_value.
 216  *
 217  * @return non-zero if result is exact
 218  */
 219 static int normalize(const fp_value *in_val, fp_value *out_val, int sticky)
 220 {
 221         int exact = 1;
 222         int hsb;
 223         char lsb, guard, round, round_dir = 0;
 224         char *temp = (char*) 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                 out_val->desc = in_val->desc;
 232         }
 233
 234         out_val->desc.clss = FC_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 = FC_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 == FC_SUBNORMAL))
 327                 out_val->desc.clss = FC_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 != FC_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 == FC_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 = FC_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 = FC_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 = FC_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  * They are NOT exact.
 402  */
 403 #define handle_NAN(a, b, result) \
 404 do {                                                      \
 405   if (a->desc.clss == FC_NAN) {                           \
 406     if (a != result) memcpy(result, a, calc_buffer_size); \
 407     fc_exact = 0;                                         \
 408     return;                                               \
 409   }                                                       \
 410   if (b->desc.clss == FC_NAN) {                           \
 411     if (b != result) memcpy(result, b, calc_buffer_size); \
 412     fc_exact = 0;                                         \
 413     return;                                               \
 414   }                                                       \
 415 }while (0)
 416
 417
 418 /**
 419  * calculate a + b, where a is the value with the bigger exponent
 420  */
 421 static void _fadd(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result)
 422 {
 423         char *temp;
 424         char *exp_diff;
 425
 426         char sign, res_sign;
 427         char sticky;
 428
 429         fc_exact = 1;
 430
 431         handle_NAN(a, b, result);
 432
 433         /* make sure result has a descriptor */
 434         if (result != a && result != b)
 435                 result->desc = a->desc;
 436
 437         /* determine if this is an addition or subtraction */
 438         sign = a->sign ^ b->sign;
 439
 440         /* produce NaN on inf - inf */
 441         if (sign && (a->desc.clss == FC_INF) && (b->desc.clss == FC_INF)) {
 442                 fc_exact = 0;
 443                 fc_get_qnan(&a->desc, result);
 444                 return;
 445         }
 446
 447         temp     = (char*) alloca(value_size);
 448         exp_diff = (char*) alloca(value_size);
 449
 450         /* get exponent difference */
 451         sc_sub(_exp(a), _exp(b), exp_diff);
 452
 453         /* initially set sign to be the sign of a, special treatment of subtraction
 454          * when exponents are equal is required though.
 455          * Also special care about the sign is needed when the mantissas are equal
 456          * (+/- 0 ?) */
 457         if (sign && sc_val_to_long(exp_diff) == 0) {
 458                 switch (sc_comp(_mant(a), _mant(b))) {
 459                 case 1:  /* a > b */
 460                         res_sign = a->sign;  /* abs(a) is bigger and a is negative */
 461                         break;
 462                 case 0:  /* a == b */
 463                         res_sign = (rounding_mode == FC_TONEGATIVE);
 464                         break;
 465                 case -1: /* a < b */
 466                         res_sign = b->sign; /* abs(b) is bigger and b is negative */
 467                         break;
 468                 default:
 469                         /* can't be reached */
 470                         res_sign = 0;
 471                         break;
 472                 }
 473         }
 474         else
 475                 res_sign = a->sign;
 476         result->sign = res_sign;
 477
 478         /* sign has been taken care of, check for special cases */
 479         if (a->desc.clss == FC_ZERO || b->desc.clss == FC_INF) {
 480                 if (b != result)
 481                         memcpy(result, b, calc_buffer_size);
 482                 fc_exact = b->desc.clss == FC_NORMAL;
 483                 result->sign = res_sign;
 484                 return;
 485         }
 486         if (b->desc.clss == FC_ZERO || a->desc.clss == FC_INF) {
 487                 if (a != result)
 488                         memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 489                 fc_exact = a->desc.clss == FC_NORMAL;
 490                 result->sign = res_sign;
 491                 return;
 492         }
 493
 494         /* shift the smaller value to the right to align the radix point */
 495         /* subnormals have their radix point shifted to the right,
 496          * take care of this first */
 497         if ((b->desc.clss == FC_SUBNORMAL) && (a->desc.clss != FC_SUBNORMAL)) {
 498                 sc_val_from_ulong(1, temp);
 499                 sc_sub(exp_diff, temp, exp_diff);
 500         }
 501
 502         _shift_right(_mant(b), exp_diff, temp);
 503         sticky = sc_had_carry();
 504         fc_exact &= !sticky;
 505
 506         if (sticky && sign) {
 507                 /* if subtracting a little more than the represented value or adding a little
 508                  * more than the represented value to a negative value this, in addition to the
 509                  * still set sticky bit, takes account of the 'little more' */
 510                 char *temp1 = (char*) alloca(calc_buffer_size);
 511                 sc_val_from_ulong(1, temp1);
 512                 sc_add(temp, temp1, temp);
 513         }
 514
 515         if (sign) {
 516                 if (sc_comp(_mant(a), temp) == -1)
 517                         sc_sub(temp, _mant(a), _mant(result));
 518                 else
 519                         sc_sub(_mant(a), temp, _mant(result));
 520         } else {
 521                 sc_add(_mant(a), temp, _mant(result));
 522         }
 523
 524         /* _normalize expects a 'normal' radix point, adding two subnormals
 525          * results in a subnormal radix point -> shifting before normalizing */
 526         if ((a->desc.clss == FC_SUBNORMAL) && (b->desc.clss == FC_SUBNORMAL)) {
 527                 sc_val_from_ulong(1, NULL);
 528                 _shift_left(_mant(result), sc_get_buffer(), _mant(result));
 529         }
 530
 531         /* resulting exponent is the bigger one */
 532         memmove(_exp(result), _exp(a), value_size);
 533
 534         fc_exact &= normalize(result, result, sticky);
 535 }
 536
 537 /**
 538  * calculate a * b
 539  */
 540 static void _fmul(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result)
 541 {
 542         int sticky;
 543         char *temp;
 544         char res_sign;
 545
 546         fc_exact = 1;
 547
 548         handle_NAN(a, b, result);
 549
 550         temp = (char*) alloca(value_size);
 551
 552         if (result != a && result != b)
 553                 result->desc = a->desc;
 554
 555         result->sign = res_sign = a->sign ^ b->sign;
 556
 557         /* produce NaN on 0 * inf */
 558         if (a->desc.clss == FC_ZERO) {
 559                 if (b->desc.clss == FC_INF) {
 560                         fc_get_qnan(&a->desc, result);
 561                         fc_exact = 0;
 562                 } else {
 563                         if (a != result)
 564                                 memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 565                         result->sign = res_sign;
 566                 }
 567                 return;
 568         }
 569         if (b->desc.clss == FC_ZERO) {
 570                 if (a->desc.clss == FC_INF) {
 571                         fc_get_qnan(&a->desc, result);
 572                         fc_exact = 0;
 573                 } else {
 574                         if (b != result)
 575                                 memcpy(result, b, calc_buffer_size);
 576                         result->sign = res_sign;
 577                 }
 578                 return;
 579         }
 580
 581         if (a->desc.clss == FC_INF) {
 582                 fc_exact = 0;
 583                 if (a != result)
 584                         memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 585                 result->sign = res_sign;
 586                 return;
 587         }
 588         if (b->desc.clss == FC_INF) {
 589                 fc_exact = 0;
 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 == FC_SUBNORMAL) ^ (b->desc.clss == FC_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          * because of the rounding bits */
 615         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS + 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 {
 629         int sticky;
 630         char *temp, *dividend;
 631         char res_sign;
 632
 633         fc_exact = 1;
 634
 635         handle_NAN(a, b, result);
 636
 637         temp = (char*) alloca(value_size);
 638         dividend = (char*) alloca(value_size);
 639
 640         if (result != a && result != b)
 641                 result->desc = a->desc;
 642
 643         result->sign = res_sign = a->sign ^ b->sign;
 644
 645         /* produce FC_NAN on 0/0 and inf/inf */
 646         if (a->desc.clss == FC_ZERO) {
 647                 if (b->desc.clss == FC_ZERO) {
 648                         /* 0/0 -> NaN */
 649                         fc_get_qnan(&a->desc, result);
 650                         fc_exact = 0;
 651                 } else {
 652                         /* 0/x -> a */
 653                         if (a != result)
 654                                 memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 655                         result->sign = res_sign;
 656                 }
 657                 return;
 658         }
 659
 660         if (b->desc.clss == FC_INF) {
 661                 fc_exact = 0;
 662                 if (a->desc.clss == FC_INF) {
 663                         /* inf/inf -> NaN */
 664                         fc_get_qnan(&a->desc, result);
 665                 } else {
 666                         /* x/inf -> 0 */
 667                         sc_val_from_ulong(0, NULL);
 668                         _save_result(_exp(result));
 669                         _save_result(_mant(result));
 670                         result->desc.clss = FC_ZERO;
 671                 }
 672                 return;
 673         }
 674
 675         if (a->desc.clss == FC_INF) {
 676                 fc_exact = 0;
 677                 /* inf/x -> inf */
 678                 if (a != result)
 679                         memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 680                 result->sign = res_sign;
 681                 return;
 682         }
 683         if (b->desc.clss == FC_ZERO) {
 684                 fc_exact = 0;
 685                 /* division by zero */
 686                 if (result->sign)
 687                         fc_get_minusinf(&a->desc, result);
 688                 else
 689                         fc_get_plusinf(&a->desc, result);
 690                 return;
 691         }
 692
 693         /* exp = exp(a) - exp(b) + excess - 1*/
 694         sc_sub(_exp(a), _exp(b), _exp(result));
 695         sc_val_from_ulong((1 << (a->desc.exponent_size - 1)) - 2, temp);
 696         sc_add(_exp(result), temp, _exp(result));
 697
 698         /* mixed normal, subnormal values introduce an error of 1, correct it */
 699         if ((a->desc.clss == FC_SUBNORMAL) ^ (b->desc.clss == FC_SUBNORMAL)) {
 700                 sc_val_from_ulong(1, temp);
 701                 sc_add(_exp(result), temp, _exp(result));
 702         }
 703
 704         /* mant(res) = mant(a) / 1/2mant(b) */
 705         /* to gain more bits of precision in the result the dividend could be
 706          * shifted left, as this operation does not loose bits. This would not
 707          * fit into the integer precision, but due to the rounding bits (which
 708          * are always zero because the values are all normalized) the divisor
 709          * can be shifted right instead to achieve the same result */
 710         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS + result->desc.mantissa_size, temp);
 711
 712         _shift_left(_mant(a), temp, dividend);
 713
 714         {
 715                 char *divisor = (char*) alloca(calc_buffer_size);
 716                 sc_val_from_ulong(1, divisor);
 717                 _shift_right(_mant(b), divisor, divisor);
 718                 sc_div(dividend, divisor, _mant(result));
 719                 sticky = sc_had_carry();
 720                 fc_exact &= !sticky;
 721         }
 722
 723         fc_exact &= normalize(result, result, sticky);
 724 }
 725
 726 #if 0
 727 static void _power_of_ten(int exp, ieee_descriptor_t *desc, char *result)
 728 {
 729         char *build;
 730         char *temp;
 731
 732         /* positive sign */
 733         result->sign = 0;
 734
 735         /* set new descriptor (else result is supposed to already have one) */
 736         if (desc != NULL)
 737                 result->desc = *desc;
 738
 739         build = alloca(value_size);
 740         temp = alloca(value_size);
 741
 742         sc_val_from_ulong((1 << (result->desc.exponent_size - 1)) - 1, _exp(result));
 743
 744         if (exp > 0) {
 745                 /* temp is value of ten now */
 746                 sc_val_from_ulong(10, NULL);
 747                 _save_result(temp);
 748
 749                 for (exp--; exp > 0; exp--) {
 750                         _save_result(build);
 751                         sc_mul(build, temp, NULL);
 752                 }
 753                 _save_result(build);
 754
 755                 /* temp is amount of left shift needed to put the value left of the radix point */
 756                 sc_val_from_ulong(result->desc.mantissa_size + ROUNDING_BITS, temp);
 757
 758                 _shift_left(build, temp, _mant(result));
 759
 760                 _normalize(result, result, 0);
 761         }
 762 }
 763 #endif
 764
 765 /**
 766  * Truncate the fractional part away.
 767  *
 768  * This does not clip to any integer range.
 769  */
 770 static void _trunc(const fp_value *a, fp_value *result)
 771 {
 772         /*
 773          * When exponent == 0 all bits left of the radix point
 774          * are the integral part of the value. For 15bit exp_size
 775          * this would require a left shift of max. 16383 bits which
 776          * is too much.
 777          * But it is enough to ensure that no bit right of the radix
 778          * point remains set. This restricts the interesting
 779          * exponents to the interval [0, mant_size-1].
 780          * Outside this interval the truncated value is either 0 or
 781          * it does not have fractional parts.
 782          */
 783
 784         int exp_bias, exp_val;
 785         char *temp;
 786
 787         /* fixme: can be exact */
 788         fc_exact = 0;
 789
 790         temp = (char*) alloca(value_size);
 791
 792         if (a != result)
 793                 result->desc = a->desc;
 794
 795         exp_bias = (1 << (a->desc.exponent_size - 1)) - 1;
 796         exp_val  = sc_val_to_long(_exp(a)) - exp_bias;
 797
 798         if (exp_val < 0) {
 799                 sc_val_from_ulong(0, NULL);
 800                 _save_result(_exp(result));
 801                 _save_result(_mant(result));
 802                 result->desc.clss = FC_ZERO;
 803
 804                 return;
 805         }
 806
 807         if (exp_val > (long)a->desc.mantissa_size) {
 808                 if (a != result)
 809                         memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 810
 811                 return;
 812         }
 813
 814         /* set up a proper mask to delete all bits right of the
 815          * radix point if the mantissa had been shifted until exp == 0 */
 816         sc_max_from_bits(1 + exp_val, 0, temp);
 817         sc_val_from_long(a->desc.mantissa_size - exp_val + 2, NULL);
 818         _shift_left(temp, sc_get_buffer(), temp);
 819
 820         /* and the mask and return the result */
 821         sc_and(_mant(a), temp, _mant(result));
 822
 823         if (a != result) {
 824                 memcpy(_exp(result), _exp(a), value_size);
 825                 result->sign = a->sign;
 826         }
 827 }
 828
 829 /********
 830  * functions defined in fltcalc.h
 831  ********/
 832 const void *fc_get_buffer(void)
 833 {
 834         return calc_buffer;
 835 }
 836
 837 int fc_get_buffer_length(void)
 838 {
 839         return calc_buffer_size;
 840 }
 841
 842 void *fc_val_from_str(const char *str, size_t len, const ieee_descriptor_t *desc, void *result)
 843 {
 844         char *buffer;
 845
 846         /* XXX excuse of an implementation to make things work */
 847         long double        val;
 848         fp_value          *tmp = (fp_value*) alloca(calc_buffer_size);
 849         ieee_descriptor_t tmp_desc;
 850
 851         buffer = (char*) alloca(len+1);
 852         memcpy(buffer, str, len);
 853         buffer[len] = '\0';
 854         val = string_to_long_double(buffer);
 855
 856         DEBUGPRINTF(("val_from_str(%s)\n", str));
 857         tmp_desc.exponent_size = 15;
 858         tmp_desc.mantissa_size = 63;
 859         tmp_desc.explicit_one  = 1;
 860         tmp_desc.clss          = FC_NORMAL;
 861         fc_val_from_ieee754(val, &tmp_desc, tmp);
 862
 863         return fc_cast(tmp, desc, (fp_value*) result);
 864 }
 865
 866 fp_value *fc_val_from_ieee754(long double l, const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result)
 867 {
 868         char    *temp;
 869         int      bias_res, bias_val, mant_val;
 870         value_t  srcval;
 871         char     sign;
 872         uint32_t exponent, mantissa0, mantissa1;
 873         size_t   long_double_size = sizeof(long double);
 874
 875         srcval.d = l;
 876         bias_res = ((1 << (desc->exponent_size - 1)) - 1);
 877
 878         if (long_double_size == 8) {
 879                 mant_val  = 52;
 880                 bias_val  = 0x3ff;
 881                 sign      = (srcval.val_ld8.high & 0x80000000) != 0;
 882                 exponent  = (srcval.val_ld8.high & 0x7FF00000) >> 20;
 883                 mantissa0 = srcval.val_ld8.high & 0x000FFFFF;
 884                 mantissa1 = srcval.val_ld8.low;
 885         } else {
 886                 /* we assume an x86-like 80bit representation of the value... */
 887                 assert(sizeof(long double)==12 || sizeof(long double)==16);
 888                 mant_val  = 63;
 889                 bias_val  = 0x3fff;
 890                 sign      = (srcval.val_ld12.high & 0x00008000) != 0;
 891                 exponent  = (srcval.val_ld12.high & 0x00007FFF) ;
 892                 mantissa0 = srcval.val_ld12.mid;
 893                 mantissa1 = srcval.val_ld12.low;
 894         }
 895
 896         if (result == NULL) result = calc_buffer;
 897         temp = (char*) alloca(value_size);
 898
 899         /* CLEAR the buffer, else some bits might be uninitialized */
 900         memset(result, 0, fc_get_buffer_length());
 901
 902         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
 903         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
 904         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
 905
 906         /* extract sign */
 907         result->sign = sign;
 908
 909         /* sign and flag suffice to identify NaN or inf, no exponent/mantissa
 910          * encoding is needed. the function can return immediately in these cases */
 911         if (my_isnan(l)) {
 912                 result->desc.clss = FC_NAN;
 913                 TRACEPRINTF(("val_from_float resulted in NAN\n"));
 914                 return result;
 915         } else if (my_isinf(l)) {
 916                 result->desc.clss = FC_INF;
 917                 TRACEPRINTF(("val_from_float resulted in %sINF\n", (result->sign == 1) ? "-" : ""));
 918                 return result;
 919         }
 920
 921         /* build exponent, because input and output exponent and mantissa sizes may differ
 922          * this looks more complicated than it is: unbiased input exponent + output bias,
 923          * minus the mantissa difference which is added again later when the output float
 924          * becomes normalized */
 925         sc_val_from_long((exponent - bias_val + bias_res) - (mant_val - desc->mantissa_size), _exp(result));
 926
 927         /* build mantissa representation */
 928         if (exponent != 0) {
 929                 /* insert the hidden bit */
 930                 sc_val_from_ulong(1, temp);
 931                 sc_val_from_ulong(mant_val + ROUNDING_BITS, NULL);
 932                 _shift_left(temp, sc_get_buffer(), NULL);
 933         }
 934         else {
 935                 sc_val_from_ulong(0, NULL);
 936         }
 937
 938         _save_result(_mant(result));
 939
 940         /* bits from the upper word */
 941         sc_val_from_ulong(mantissa0, temp);
 942         sc_val_from_ulong(34, NULL);
 943         _shift_left(temp, sc_get_buffer(), temp);
 944         sc_or(_mant(result), temp, _mant(result));
 945
 946         /* bits from the lower word */
 947         sc_val_from_ulong(mantissa1, temp);
 948         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS, NULL);
 949         _shift_left(temp, sc_get_buffer(), temp);
 950         sc_or(_mant(result), temp, _mant(result));
 951
 952         /* _normalize expects the radix point to be normal, so shift mantissa of subnormal
 953          * origin one to the left */
 954         if (exponent == 0) {
 955                 sc_val_from_ulong(1, NULL);
 956                 _shift_left(_mant(result), sc_get_buffer(), _mant(result));
 957         }
 958
 959         normalize(result, result, 0);
 960
 961         TRACEPRINTF(("val_from_float results in %s\n", fc_print(result, temp, calc_buffer_size, FC_PACKED)));
 962
 963         return result;
 964 }
 965
 966 long double fc_val_to_ieee754(const fp_value *val)
 967 {
 968         fp_value *value;
 969         fp_value *temp = NULL;
 970
 971         unsigned byte_offset;
 972
 973         uint32_t sign;
 974         uint32_t exponent;
 975         uint32_t mantissa0;
 976         uint32_t mantissa1;
 977
 978         value_t           buildval;
 979         ieee_descriptor_t desc;
 980         unsigned          mantissa_size;
 981
 982         size_t            long_double_size = sizeof(long double);
 983
 984         if (long_double_size == 8) {
 985                 desc.exponent_size = 11;
 986                 desc.mantissa_size = 52;
 987                 desc.explicit_one  = 0;
 988                 desc.clss          = FC_NORMAL;
 989         } else {
 990                 desc.exponent_size = 15;
 991                 desc.mantissa_size = 63;
 992                 desc.explicit_one  = 1;
 993                 desc.clss          = FC_NORMAL;
 994         }
 995         mantissa_size = desc.mantissa_size + desc.explicit_one;
 996
 997         temp = (fp_value*) alloca(calc_buffer_size);
 998         value = fc_cast(val, &desc, temp);
 999
1000         sign = value->sign;
1001
1002         /* @@@ long double exponent is 15bit, so the use of sc_val_to_long should not
1003          * lead to wrong results */
1004         exponent = sc_val_to_long(_exp(value)) ;
1005
1006         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS, NULL);
1007         _shift_right(_mant(value), sc_get_buffer(), _mant(value));
1008
1009         mantissa0 = 0;
1010         mantissa1 = 0;
1011
1012         for (byte_offset = 0; byte_offset < 4; byte_offset++)
1013                 mantissa1 |= sc_sub_bits(_mant(value), mantissa_size, byte_offset) << (byte_offset << 3);
1014
1015         for (; (byte_offset<<3) < desc.mantissa_size; byte_offset++)
1016                 mantissa0 |= sc_sub_bits(_mant(value), mantissa_size, byte_offset) << ((byte_offset - 4) << 3);
1017
1018         if (long_double_size == 8) {
1019                 mantissa0 &= 0x000FFFFF;  /* get rid of garbage */
1020                 buildval.val_ld8.high = sign << 31;
1021                 buildval.val_ld8.high |= exponent << 20;
1022                 buildval.val_ld8.high |= mantissa0;
1023                 buildval.val_ld8.low = mantissa1;
1024         } else {
1025                 buildval.val_ld12.high = sign << 15;
1026                 buildval.val_ld12.high |= exponent;
1027                 buildval.val_ld12.mid = mantissa0;
1028                 buildval.val_ld12.low = mantissa1;
1029         }
1030
1031         TRACEPRINTF(("val_to_float: %d-%x-%x%x\n", sign, exponent, mantissa0, mantissa1));
1032         return buildval.d;
1033 }
1034
1035 fp_value *fc_cast(const fp_value *value, const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result)
1036 {
1037         char *temp;
1038         int exp_offset, val_bias, res_bias;
1039
1040         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1041         temp = (char*) alloca(value_size);
1042
1043         if (value->desc.exponent_size == desc->exponent_size &&
1044                 value->desc.mantissa_size == desc->mantissa_size &&
1045                 value->desc.explicit_one  == desc->explicit_one) {
1046                 if (value != result)
1047                         memcpy(result, value, calc_buffer_size);
1048                 return result;
1049         }
1050
1051         if (value->desc.clss == FC_NAN) {
1052                 if (sc_get_highest_set_bit(_mant(value)) == value->desc.mantissa_size + 1)
1053                         return fc_get_qnan(desc, result);
1054                 else
1055                         return fc_get_snan(desc, result);
1056         }
1057         else if (value->desc.clss == FC_INF) {
1058                 if (value->sign == 0)
1059                         return fc_get_plusinf(desc, result);
1060                 else
1061                         return fc_get_minusinf(desc, result);
1062         }
1063
1064         /* set the descriptor of the new value */
1065         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1066         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1067         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1068         result->desc.clss          = value->desc.clss;
1069
1070         result->sign = value->sign;
1071
1072         /* when the mantissa sizes differ normalizing has to shift to align it.
1073          * this would change the exponent, which is unwanted. So calculate this
1074          * offset and add it */
1075         val_bias = (1 << (value->desc.exponent_size - 1)) - 1;
1076         res_bias = (1 << (desc->exponent_size - 1)) - 1;
1077
1078         exp_offset = (res_bias - val_bias) - (value->desc.mantissa_size - desc->mantissa_size);
1079         sc_val_from_long(exp_offset, temp);
1080         sc_add(_exp(value), temp, _exp(result));
1081
1082         /* _normalize expects normalized radix point */
1083         if (value->desc.clss == FC_SUBNORMAL) {
1084                 sc_val_from_ulong(1, NULL);
1085                 _shift_left(_mant(value), sc_get_buffer(), _mant(result));
1086         } else if (value != result) {
1087                 memcpy(_mant(result), _mant(value), value_size);
1088         } else {
1089                 memmove(_mant(result), _mant(value), value_size);
1090         }
1091
1092         normalize(result, result, 0);
1093         TRACEPRINTF(("Cast results in %s\n", fc_print(result, temp, value_size, FC_PACKED)));
1094         return result;
1095 }
1096
1097 fp_value *fc_get_max(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result)
1098 {
1099         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1100
1101         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1102         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1103         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1104         result->desc.clss          = FC_NORMAL;
1105
1106         result->sign = 0;
1107
1108         sc_val_from_ulong((1 << desc->exponent_size) - 2, _exp(result));
1109
1110         sc_max_from_bits(desc->mantissa_size + 1, 0, _mant(result));
1111         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS, NULL);
1112         _shift_left(_mant(result), sc_get_buffer(), _mant(result));
1113
1114         return result;
1115 }
1116
1117 fp_value *fc_get_min(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result)
1118 {
1119         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1120
1121         fc_get_max(desc, result);
1122         result->sign = 1;
1123
1124         return result;
1125 }
1126
1127 fp_value *fc_get_snan(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result)
1128 {
1129         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1130
1131         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1132         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1133         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1134         result->desc.clss          = FC_NAN;
1135
1136         result->sign = 0;
1137
1138         sc_val_from_ulong((1 << desc->exponent_size) - 1, _exp(result));
1139
1140         /* signaling NaN has non-zero mantissa with msb not set */
1141         sc_val_from_ulong(1, _mant(result));
1142
1143         return result;
1144 }
1145
1146 fp_value *fc_get_qnan(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result)
1147 {
1148         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1149
1150         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1151         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1152         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1153         result->desc.clss          = FC_NAN;
1154
1155         result->sign = 0;
1156
1157         sc_val_from_ulong((1 << desc->exponent_size) - 1, _exp(result));
1158
1159         /* quiet NaN has the msb of the mantissa set, so shift one there */
1160         sc_val_from_ulong(1, _mant(result));
1161         /* mantissa_size >+< 1 because of two extra rounding bits */
1162         sc_val_from_ulong(desc->mantissa_size + 1, NULL);
1163         _shift_left(_mant(result), sc_get_buffer(), _mant(result));
1164
1165         return result;
1166 }
1167
1168 fp_value *fc_get_plusinf(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result)
1169 {
1170         char *mant;
1171
1172         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1173
1174         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1175         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1176         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1177         result->desc.clss          = FC_INF;
1178
1179         result->sign = 0;
1180
1181         sc_val_from_ulong((1 << desc->exponent_size) - 1, _exp(result));
1182
1183         mant = _mant(result);
1184         sc_val_from_ulong(0, mant);
1185         if (desc->explicit_one) {
1186                 sc_set_bit_at(mant, result->desc.mantissa_size + ROUNDING_BITS);
1187         }
1188
1189         return result;
1190 }
1191
1192 fp_value *fc_get_minusinf(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result)
1193 {
1194         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1195
1196         fc_get_plusinf(desc, result);
1197         result->sign = 1;
1198
1199         return result;
1200 }
1201
1202 int fc_comp(const fp_value *val_a, const fp_value *val_b)
1203 {
1204         int mul = 1;
1205
1206         /*
1207          * shortcut: if both values are identical, they are either
1208          * Unordered if NaN or equal
1209          */
1210         if (val_a == val_b)
1211                 return val_a->desc.clss == FC_NAN ? 2 : 0;
1212
1213         /* unordered if one is a NaN */
1214         if (val_a->desc.clss == FC_NAN || val_b->desc.clss == FC_NAN)
1215                 return 2;
1216
1217         /* zero is equal independent of sign */
1218         if ((val_a->desc.clss == FC_ZERO) && (val_b->desc.clss == FC_ZERO))
1219                 return 0;
1220
1221         /* different signs make compare easy */
1222         if (val_a->sign != val_b->sign)
1223                 return (val_a->sign == 0) ? (1) : (-1);
1224
1225         mul = val_a->sign ? -1 : 1;
1226
1227         /* both infinity means equality */
1228         if ((val_a->desc.clss == FC_INF) && (val_b->desc.clss == FC_INF))
1229                 return 0;
1230
1231         /* infinity is bigger than the rest */
1232         if (val_a->desc.clss == FC_INF)
1233                 return  1 * mul;
1234         if (val_b->desc.clss == FC_INF)
1235                 return -1 * mul;
1236
1237         /* check first exponent, that mantissa if equal */
1238         switch (sc_comp(_exp(val_a), _exp(val_b))) {
1239         case -1:
1240                 return -1 * mul;
1241         case  1:
1242                 return  1 * mul;
1243         case  0:
1244                 return sc_comp(_mant(val_a), _mant(val_b)) * mul;
1245         default:
1246                 return 2;
1247         }
1248 }
1249
1250 int fc_is_zero(const fp_value *a)
1251 {
1252         return a->desc.clss == FC_ZERO;
1253 }
1254
1255 int fc_is_negative(const fp_value *a)
1256 {
1257         return a->sign;
1258 }
1259
1260 int fc_is_inf(const fp_value *a)
1261 {
1262         return a->desc.clss == FC_INF;
1263 }
1264
1265 int fc_is_nan(const fp_value *a)
1266 {
1267         return a->desc.clss == FC_NAN;
1268 }
1269
1270 int fc_is_subnormal(const fp_value *a)
1271 {
1272         return a->desc.clss == FC_SUBNORMAL;
1273 }
1274
1275 char *fc_print(const fp_value *val, char *buf, int buflen, unsigned base)
1276 {
1277         char *mul_1;
1278         long double flt_val;
1279
1280         mul_1 = (char*) alloca(calc_buffer_size);
1281
1282         switch (base) {
1283         case FC_DEC:
1284                 switch ((value_class_t)val->desc.clss) {
1285                 case FC_INF:
1286                         snprintf(buf, buflen, "%cINF", val->sign ? '-' : '+');
1287                         break;
1288                 case FC_NAN:
1289                         snprintf(buf, buflen, "NaN");
1290                         break;
1291                 case FC_ZERO:
1292                         snprintf(buf, buflen, "0.0");
1293                         break;
1294                 default:
1295                         flt_val = fc_val_to_ieee754(val);
1296                         /* XXX 30 is arbitrary */
1297                         snprintf(buf, buflen, "%.30LE", flt_val);
1298                 }
1299                 break;
1300
1301         case FC_HEX:
1302                 switch ((value_class_t)val->desc.clss) {
1303                 case FC_INF:
1304                         snprintf(buf, buflen, "%cINF", val->sign ? '-' : '+');
1305                         break;
1306                 case FC_NAN:
1307                         snprintf(buf, buflen, "NaN");
1308                         break;
1309                 case FC_ZERO:
1310                         snprintf(buf, buflen, "0.0");
1311                         break;
1312                 default:
1313                         flt_val = fc_val_to_ieee754(val);
1314                         snprintf(buf, buflen, "%LA", flt_val);
1315                 }
1316                 break;
1317
1318         case FC_PACKED:
1319         default:
1320                 snprintf(buf, buflen, "%s", sc_print(pack(val, mul_1), value_size*4, SC_HEX, 0));
1321                 buf[buflen - 1] = '\0';
1322                 break;
1323         }
1324         return buf;
1325 }
1326
1327 unsigned char fc_sub_bits(const fp_value *value, unsigned num_bits, unsigned byte_ofs)
1328 {
1329         /* this is used to cache the packed version of the value */
1330         static char *packed_value = NULL;
1331
1332         if (packed_value == NULL) packed_value = XMALLOCN(char, value_size);
1333
1334         if (value != NULL)
1335                 pack(value, packed_value);
1336
1337         return sc_sub_bits(packed_value, num_bits, byte_ofs);
1338 }
1339
1340 /* Returns non-zero if the mantissa is zero, i.e. 1.0Exxx */
1341 int fc_zero_mantissa(const fp_value *value)
1342 {
1343         return sc_get_lowest_set_bit(_mant(value)) == ROUNDING_BITS + value->desc.mantissa_size;
1344 }
1345
1346 /* Returns the exponent of a value. */
1347 int fc_get_exponent(const fp_value *value)
1348 {
1349         int exp_bias = (1 << (value->desc.exponent_size - 1)) - 1;
1350         return sc_val_to_long(_exp(value)) - exp_bias;
1351 }
1352
1353 /* Return non-zero if a given value can be converted lossless into another precision */
1354 int fc_can_lossless_conv_to(const fp_value *value, const ieee_descriptor_t *desc)
1355 {
1356         int v;
1357         int exp_bias;
1358
1359         /* handle some special cases first */
1360         switch (value->desc.clss) {
1361         case FC_ZERO:
1362         case FC_INF:
1363         case FC_NAN:
1364                 return 1;
1365         default:
1366                 break;
1367         }
1368
1369         /* check if the exponent can be encoded: note, 0 and all ones are reserved for the exponent */
1370         exp_bias = (1 << (desc->exponent_size - 1)) - 1;
1371         v = fc_get_exponent(value) + exp_bias;
1372         if (0 < v && v < (1 << desc->exponent_size) - 1) {
1373                 /* exponent can be encoded, now check the mantissa */
1374                 v = value->desc.mantissa_size + ROUNDING_BITS - sc_get_lowest_set_bit(_mant(value));
1375                 return v <= (int)desc->mantissa_size;
1376         }
1377         return 0;
1378 }
1379
1380
1381 fc_rounding_mode_t fc_set_rounding_mode(fc_rounding_mode_t mode)
1382 {
1383         if (mode == FC_TONEAREST || mode == FC_TOPOSITIVE || mode == FC_TONEGATIVE || mode == FC_TOZERO)
1384                 rounding_mode = mode;
1385
1386         return rounding_mode;
1387 }
1388
1389 fc_rounding_mode_t fc_get_rounding_mode(void)
1390 {
1391         return rounding_mode;
1392 }
1393
1394 void init_fltcalc(int precision)
1395 {
1396         if (calc_buffer == NULL) {
1397                 /* does nothing if already init */
1398                 if (precision == 0) precision = FC_DEFAULT_PRECISION;
1399
1400                 init_strcalc(precision + 2 + ROUNDING_BITS);
1401
1402                 /* needs additionally rounding bits, one bit as explicit 1., and one for
1403                  * addition overflow */
1404                 max_precision = sc_get_precision() - (2 + ROUNDING_BITS);
1405                 if (max_precision < precision)
1406                         printf("WARNING: not enough precision available, using %d\n", max_precision);
1407
1408                 rounding_mode    = FC_TONEAREST;
1409                 value_size       = sc_get_buffer_length();
1410                 calc_buffer_size = sizeof(fp_value) + 2*value_size - 1;
1411
1412                 calc_buffer = (fp_value*) xmalloc(calc_buffer_size);
1413                 memset(calc_buffer, 0, calc_buffer_size);
1414                 DEBUGPRINTF(("init fltcalc:\n\tVALUE_SIZE = %d\ntCALC_BUFFER_SIZE = %d\n\tcalc_buffer = %p\n\n", value_size, calc_buffer_size, calc_buffer));
1415         }
1416 }
1417
1418 void finish_fltcalc (void)
1419 {
1420         free(calc_buffer); calc_buffer = NULL;
1421 }
1422
1423 #ifdef FLTCALC_TRACE_CALC
1424 static char buffer[100];
1425 #endif
1426
1427 /* definition of interface functions */
1428 fp_value *fc_add(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result)
1429 {
1430         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1431
1432         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1433         TRACEPRINTF(("+ %s ", fc_print(b, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1434
1435         /* make the value with the bigger exponent the first one */
1436         if (sc_comp(_exp(a), _exp(b)) == -1)
1437                 _fadd(b, a, result);
1438         else
1439                 _fadd(a, b, result);
1440
1441         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1442         return result;
1443 }
1444
1445 fp_value *fc_sub(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result)
1446 {
1447         fp_value *temp;
1448
1449         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1450
1451         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1452         TRACEPRINTF(("- %s ", fc_print(b, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1453
1454         temp = (fp_value*) alloca(calc_buffer_size);
1455         memcpy(temp, b, calc_buffer_size);
1456         temp->sign = !b->sign;
1457         if (sc_comp(_exp(a), _exp(temp)) == -1)
1458                 _fadd(temp, a, result);
1459         else
1460                 _fadd(a, temp, result);
1461
1462         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1463         return result;
1464 }
1465
1466 fp_value *fc_mul(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result)
1467 {
1468         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1469
1470         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1471         TRACEPRINTF(("* %s ", fc_print(b, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1472
1473         _fmul(a, b, result);
1474
1475         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1476         return result;
1477 }
1478
1479 fp_value *fc_div(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result)
1480 {
1481         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1482
1483         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1484         TRACEPRINTF(("/ %s ", fc_print(b, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1485
1486         _fdiv(a, b, result);
1487
1488         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1489         return result;
1490 }
1491
1492 fp_value *fc_neg(const fp_value *a, fp_value *result)
1493 {
1494         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1495
1496         TRACEPRINTF(("- %s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1497
1498         if (a != result)
1499                 memcpy(result, a, calc_buffer_size);
1500         result->sign = !a->sign;
1501
1502         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1503         return result;
1504 }
1505
1506 fp_value *fc_int(const fp_value *a, fp_value *result)
1507 {
1508         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1509
1510         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1511         TRACEPRINTF(("truncated to integer "));
1512
1513         _trunc(a, result);
1514
1515         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1516         return result;
1517 }
1518
1519 fp_value *fc_rnd(const fp_value *a, fp_value *result)
1520 {
1521         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1522
1523         (void) a;
1524         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1525         TRACEPRINTF(("rounded to integer "));
1526
1527         panic("fc_rnd() not yet implemented");
1528 }
1529
1530 /*
1531  * convert a floating point value into an sc value ...
1532  */
1533 int fc_flt2int(const fp_value *a, void *result, ir_mode *dst_mode)
1534 {
1535         if (a->desc.clss == FC_NORMAL) {
1536                 int exp_bias = (1 << (a->desc.exponent_size - 1)) - 1;
1537                 int exp_val  = sc_val_to_long(_exp(a)) - exp_bias;
1538                 int shift, highest;
1539                 int mantissa_size;
1540                 int tgt_bits;
1541
1542                 if (a->sign && !mode_is_signed(dst_mode)) {
1543                         /* FIXME: for now we cannot convert this */
1544                         return 0;
1545                 }
1546
1547                 tgt_bits = get_mode_size_bits(dst_mode);
1548                 if (mode_is_signed(dst_mode))
1549                         --tgt_bits;
1550
1551                 assert(exp_val >= 0 && "floating point value not integral before fc_flt2int() call");
1552                 mantissa_size = a->desc.mantissa_size + ROUNDING_BITS;
1553                 shift         = exp_val - mantissa_size;
1554
1555                 if (tgt_bits < mantissa_size + 1)
1556                         tgt_bits = mantissa_size + 1;
1557                 if (shift > 0) {
1558                         sc_shlI(_mant(a),  shift, tgt_bits, 0, result);
1559                 } else {
1560                         sc_shrI(_mant(a), -shift, tgt_bits, 0, result);
1561                 }
1562
1563                 /* check for overflow */
1564                 highest = sc_get_highest_set_bit(result);
1565
1566                 if (mode_is_signed(dst_mode)) {
1567                         if (highest == sc_get_lowest_set_bit(result)) {
1568                                 /* need extra test for MIN_INT */
1569                                 if (highest >= (int) get_mode_size_bits(dst_mode)) {
1570                                         /* FIXME: handle overflow */
1571                                         return 0;
1572                                 }
1573                         } else {
1574                                 if (highest >= (int) get_mode_size_bits(dst_mode) - 1) {
1575                                         /* FIXME: handle overflow */
1576                                         return 0;
1577                                 }
1578                         }
1579                 } else {
1580                         if (highest >= (int) get_mode_size_bits(dst_mode)) {
1581                                 /* FIXME: handle overflow */
1582                                 return 0;
1583                         }
1584                 }
1585
1586                 if (a->sign)
1587                         sc_neg(result, result);
1588
1589                 return 1;
1590         }
1591         else if (a->desc.clss == FC_ZERO) {
1592                 sc_zero(result);
1593                 return 1;
1594         }
1595         return 0;
1596 }
1597
1598
1599 unsigned fc_set_immediate_precision(unsigned bits)
1600 {
1601         unsigned old = immediate_prec;
1602
1603         immediate_prec = bits;
1604         return old;
1605 }
1606
1607 int fc_is_exact(void)
1608 {
1609         return fc_exact;
1610 }