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

   1 /*
   2  * Copyright (C) 1995-2008 University of Karlsruhe.  All right reserved.
   3  *
   4  * This file is part of libFirm.
   5  *
   6  * This file may be distributed and/or modified under the terms of the
   7  * GNU General Public License version 2 as published by the Free Software
   8  * Foundation and appearing in the file LICENSE.GPL included in the
   9  * packaging of this file.
  10  *
  11  * Licensees holding valid libFirm Professional Edition licenses may use
  12  * this file in accordance with the libFirm Commercial License.
  13  * Agreement provided with the Software.
  14  *
  15  * This file is provided AS IS with NO WARRANTY OF ANY KIND, INCLUDING THE
  16  * WARRANTY OF DESIGN, MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
  17  * PURPOSE.
  18  */
  19
  20 /**
  21  * @file
  22  * @brief    tarval floating point calculations
  23  * @date     2003
  24  * @author   Mathias Heil
  25  * @version  $Id$
  26  */
  27
  28 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  29 # include "config.h"
  30 #endif
  31
  32 #include "fltcalc.h"
  33 #include "strcalc.h"
  34
  35 #include <math.h>    /* need isnan() and isinf() (will be changed)*/
  36 /* undef some reused constants defined by math.h */
  37 #ifdef NAN
  38 #  undef NAN
  39 #endif
  40
  41 #ifdef HAVE_INTTYPES_H
  42 # include <inttypes.h>
  43 #endif
  44 #ifdef HAVE_STRING_H
  45 # include <string.h>
  46 #endif
  47 #ifdef HAVE_STDLIB_H
  48 # include <stdlib.h>
  49 #endif
  50 #include <stdio.h>
  51 #include <assert.h>
  52
  53 #include "xmalloc.h"
  54
  55 /** The number of extra precision rounding bits */
  56 #define ROUNDING_BITS 2
  57
  58 typedef uint32_t UINT32;
  59
  60 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
  61 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
  62 typedef union {
  63         struct {
  64                 UINT32 high;
  65                 UINT32 mid;
  66                 UINT32 low;
  67         } val;
  68         volatile long double d;
  69 } value_t;
  70 #else
  71 typedef union {
  72         struct {
  73                 UINT32 low;
  74                 UINT32 mid;
  75                 UINT32 high;
  76         } val;
  77         volatile long double d;
  78 } value_t;
  79 #endif
  80 #else
  81 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
  82 typedef union {
  83         struct {
  84                 UINT32 high;
  85                 UINT32 low;
  86         } val;
  87         volatile double d;
  88 } value_t;
  89 #else
  90 typedef union {
  91         struct {
  92                 UINT32 low;
  93                 UINT32 high;
  94         } val;
  95         volatile double d;
  96 } value_t;
  97 #endif
  98 #endif
  99
 100 #define CLEAR_BUFFER(buffer) memset(buffer, 0, calc_buffer_size)
 101
 102 /* our floating point value */
 103 struct _fp_value {
 104         ieee_descriptor_t desc;
 105         char sign;
 106         char value[1];                  /* exp[value_size] + mant[value_size] */
 107 };
 108
 109 #define _exp(a)  &((a)->value[0])
 110 #define _mant(a) &((a)->value[value_size])
 111
 112 #define _save_result(x) memcpy((x), sc_get_buffer(), value_size)
 113 #define _shift_right(x, y, res) sc_shr((x), (y), value_size*4, 0, (res))
 114 #define _shift_left(x, y, res) sc_shl((x), (y), value_size*4, 0, (res))
 115
 116
 117 #ifdef FLTCALC_DEBUG
 118 #  define DEBUGPRINTF(x) printf x
 119 #else
 120 #  define DEBUGPRINTF(x) ((void)0)
 121 #endif
 122
 123 #ifdef FLTCALC_TRACE_CALC
 124 #  define TRACEPRINTF(x) printf x
 125 #else
 126 #  define TRACEPRINTF(x) ((void)0)
 127 #endif
 128
 129 /** The immediate precision. */
 130 static unsigned immediate_prec = 0;
 131
 132 /** A temporal buffer. */
 133 static fp_value *calc_buffer = NULL;
 134
 135 /** Current rounding mode.*/
 136 static fc_rounding_mode_t rounding_mode;
 137
 138 static int calc_buffer_size;
 139 static int value_size;
 140 static int max_precision;
 141
 142 /** Exact flag. */
 143 static int fc_exact = 1;
 144
 145 #if 0
 146 static void fail_char(const char *str, unsigned int len, int pos) {
 147         if (*(str+pos))
 148                 printf("ERROR: Unexpected character '%c'\n", *(str + pos));
 149         else
 150                 printf("ERROR: Unexpected end of string\n");
 151         while (len-- && *str) printf("%c", *str++); printf("\n");
 152         while (pos--) printf(" "); printf("^\n");
 153         /* the front end has to to check constant strings */
 154         exit(-1);
 155 }
 156 #endif
 157
 158 /** pack machine-like */
 159 static void *pack(const fp_value *int_float, void *packed) {
 160         char     *shift_val;
 161         char     *temp;
 162         fp_value *val_buffer;
 163         int      pos;
 164
 165         temp      = alloca(value_size);
 166         shift_val = alloca(value_size);
 167
 168         switch ((value_class_t)int_float->desc.clss) {
 169         case NAN:
 170                 val_buffer = alloca(calc_buffer_size);
 171                 fc_get_qnan(&int_float->desc, val_buffer);
 172                 int_float = val_buffer;
 173                 break;
 174
 175         case INF:
 176                 val_buffer = alloca(calc_buffer_size);
 177                 fc_get_plusinf(&int_float->desc, val_buffer);
 178                 val_buffer->sign = int_float->sign;
 179                 int_float = val_buffer;
 180                 break;
 181
 182         default:
 183                 break;
 184         }
 185         /* pack sign: move it to the left after exponent AND mantissa */
 186         sc_val_from_ulong(int_float->sign, temp);
 187
 188         pos = int_float->desc.exponent_size + int_float->desc.mantissa_size + int_float->desc.explicit_one;
 189         sc_val_from_ulong(pos, NULL);
 190         _shift_left(temp, sc_get_buffer(), packed);
 191
 192         /* pack exponent: move it to the left after mantissa */
 193         pos = int_float->desc.mantissa_size + int_float->desc.explicit_one;
 194         sc_val_from_ulong(pos, shift_val);
 195         _shift_left(_exp(int_float), shift_val, temp);
 196
 197         /* combine sign|exponent */
 198         sc_or(temp, packed, packed);
 199
 200         /* extract mantissa */
 201         /* remove rounding bits */
 202         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS, shift_val);
 203         _shift_right(_mant(int_float), shift_val, temp);
 204
 205         /* remove leading 1 (or 0 if denormalized) */
 206         sc_max_from_bits(pos, 0, shift_val); /* all mantissa bits are 1's */
 207         sc_and(temp, shift_val, temp);
 208
 209         /* combine sign|exponent|mantissa */
 210         sc_or(temp, packed, packed);
 211
 212         return packed;
 213 }
 214
 215 /**
 216  * Normalize a fp_value.
 217  *
 218  * @return non-zero if result is exact
 219  */
 220 static int normalize(const fp_value *in_val, fp_value *out_val, int sticky) {
 221         int exact = 1;
 222         int hsb;
 223         char lsb, guard, round, round_dir = 0;
 224         char *temp = alloca(value_size);
 225
 226         /* save rounding bits at the end */
 227         hsb = ROUNDING_BITS + in_val->desc.mantissa_size - sc_get_highest_set_bit(_mant(in_val)) - 1;
 228
 229         if (in_val != out_val)   {
 230                 out_val->sign = in_val->sign;
 231                 memcpy(&out_val->desc, &in_val->desc, sizeof(out_val->desc));
 232         }
 233
 234         out_val->desc.clss = NORMAL;
 235
 236         /* mantissa all zeros, so zero exponent (because of explicit one) */
 237         if (hsb == ROUNDING_BITS + in_val->desc.mantissa_size)   {
 238                 sc_val_from_ulong(0, _exp(out_val));
 239                 hsb = -1;
 240         }
 241
 242         /* shift the first 1 into the left of the radix point (i.e. hsb == -1) */
 243         if (hsb < -1)   {
 244                 /* shift right */
 245                 sc_val_from_ulong(-hsb-1, temp);
 246
 247                 _shift_right(_mant(in_val), temp, _mant(out_val));
 248
 249                 /* remember if some bits were shifted away */
 250                 if (sc_had_carry()) {
 251                         exact = 0;
 252                         sticky = 1;
 253                 }
 254                 sc_add(_exp(in_val), temp, _exp(out_val));
 255         } else if (hsb > -1) {
 256                 /* shift left */
 257                 sc_val_from_ulong(hsb+1, temp);
 258
 259                 _shift_left(_mant(in_val), temp, _mant(out_val));
 260
 261                 sc_sub(_exp(in_val), temp, _exp(out_val));
 262         }
 263
 264         /* check for exponent underflow */
 265         if (sc_is_negative(_exp(out_val)) || sc_is_zero(_exp(out_val))) {
 266                 DEBUGPRINTF(("Exponent underflow!\n"));
 267                 /* exponent underflow */
 268                 /* shift the mantissa right to have a zero exponent */
 269                 sc_val_from_ulong(1, temp);
 270                 sc_sub(temp, _exp(out_val), NULL);
 271
 272                 _shift_right(_mant(out_val), sc_get_buffer(), _mant(out_val));
 273                 if (sc_had_carry()) {
 274                         exact  = 0;
 275                         sticky = 1;
 276                 }
 277                 /* denormalized means exponent of zero */
 278                 sc_val_from_ulong(0, _exp(out_val));
 279
 280                 out_val->desc.clss = SUBNORMAL;
 281         }
 282
 283         /* perform rounding by adding a value that clears the guard bit and the round bit
 284          * and either causes a carry to round up or not */
 285         /* get the last 3 bits of the value */
 286         lsb = sc_sub_bits(_mant(out_val), out_val->desc.mantissa_size + ROUNDING_BITS, 0) & 0x7;
 287         guard = (lsb&0x2)>>1;
 288         round = lsb&0x1;
 289
 290         switch (rounding_mode) {
 291         case FC_TONEAREST:
 292                 /* round to nearest representable value, if in doubt choose the version
 293                  * with lsb == 0 */
 294                 round_dir = guard && (sticky || round || lsb>>2);
 295                 break;
 296         case FC_TOPOSITIVE:
 297                 /* if positive: round to one if the exact value is bigger, else to zero */
 298                 round_dir = (!out_val->sign && (guard || round || sticky));
 299                 break;
 300         case FC_TONEGATIVE:
 301                 /* if negative: round to one if the exact value is bigger, else to zero */
 302                 round_dir = (out_val->sign && (guard || round || sticky));
 303                 break;
 304         case FC_TOZERO:
 305                 /* always round to 0 (chopping mode) */
 306                 round_dir = 0;
 307                 break;
 308         }
 309         DEBUGPRINTF(("Rounding (s%d, l%d, g%d, r%d, s%d) %s\n", out_val->sign, lsb>>2, guard, round, sticky, (round_dir)?"up":"down"));
 310
 311         if (round_dir == 1) {
 312                 guard = (round^guard)<<1;
 313                 lsb = !(round || guard)<<2 | guard | round;
 314         } else {
 315                 lsb = -((guard<<1) | round);
 316         }
 317
 318         /* add the rounded value */
 319         if (lsb != 0) {
 320                 sc_val_from_long(lsb, temp);
 321                 sc_add(_mant(out_val), temp, _mant(out_val));
 322                 exact = 0;
 323         }
 324
 325         /* could have rounded down to zero */
 326         if (sc_is_zero(_mant(out_val)) && (out_val->desc.clss == SUBNORMAL))
 327                 out_val->desc.clss = ZERO;
 328
 329         /* check for rounding overflow */
 330         hsb = ROUNDING_BITS + out_val->desc.mantissa_size - sc_get_highest_set_bit(_mant(out_val)) - 1;
 331         if ((out_val->desc.clss != SUBNORMAL) && (hsb < -1)) {
 332                 sc_val_from_ulong(1, temp);
 333                 _shift_right(_mant(out_val), temp, _mant(out_val));
 334                 if (exact && sc_had_carry())
 335                         exact = 0;
 336                 sc_add(_exp(out_val), temp, _exp(out_val));
 337         } else if ((out_val->desc.clss == SUBNORMAL) && (hsb == -1)) {
 338                 /* overflow caused the mantissa to be normal again,
 339                  * so adapt the exponent accordingly */
 340                 sc_val_from_ulong(1, temp);
 341                 sc_add(_exp(out_val), temp, _exp(out_val));
 342
 343                 out_val->desc.clss = NORMAL;
 344         }
 345         /* no further rounding is needed, because rounding overflow means
 346          * the carry of the original rounding was propagated all the way
 347          * up to the bit left of the radix point. This implies the bits
 348          * to the right are all zeros (rounding is +1) */
 349
 350         /* check for exponent overflow */
 351         sc_val_from_ulong((1 << out_val->desc.exponent_size) - 1, temp);
 352         if (sc_comp(_exp(out_val), temp) != -1) {
 353                 DEBUGPRINTF(("Exponent overflow!\n"));
 354                 /* exponent overflow, reaction depends on rounding method:
 355                  *
 356                  * mode        | sign of value |  result
 357                  *--------------------------------------------------------------
 358                  * TO_NEAREST  |      +        |   +inf
 359                  *             |      -        |   -inf
 360                  *--------------------------------------------------------------
 361                  * TO_POSITIVE |      +        |   +inf
 362                  *             |      -        |   smallest representable value
 363                  *--------------------------------------------------------------
 364                  * TO_NEAGTIVE |      +        |   largest representable value
 365                  *             |      -        |   -inf
 366                  *--------------------------------------------------------------
 367                  * TO_ZERO     |      +        |   largest representable value
 368                  *             |      -        |   smallest representable value
 369                  *--------------------------------------------------------------*/
 370                 if (out_val->sign == 0) {
 371                         /* value is positive */
 372                         switch (rounding_mode) {
 373                         case FC_TONEAREST:
 374                         case FC_TOPOSITIVE:
 375                                 out_val->desc.clss = INF;
 376                                 break;
 377
 378                         case FC_TONEGATIVE:
 379                         case FC_TOZERO:
 380                                 fc_get_max(&out_val->desc, out_val);
 381                         }
 382                 } else {
 383                         /* value is negative */
 384                         switch (rounding_mode) {
 385                         case FC_TONEAREST:
 386                         case FC_TONEGATIVE:
 387                                 out_val->desc.clss = INF;
 388                                 break;
 389
 390                         case FC_TOPOSITIVE:
 391                         case FC_TOZERO:
 392                                 fc_get_min(&out_val->desc, out_val);
 393                         }
 394                 }
 395         }
 396         return exact;
 397 }
 398
 399 /**
 400  * Operations involving NaN's must return NaN
 401  */
 402 #define handle_NAN(a, b, result) \
 403 do {                                                      \
 404   if (a->desc.clss == NAN) {                              \
 405     if (a != result) memcpy(result, a, calc_buffer_size); \
 406     return;                                               \
 407   }                                                       \
 408   if (b->desc.clss == NAN) {                              \
 409     if (b != result) memcpy(result, b, calc_buffer_size); \
 410     return;                                               \
 411   }                                                       \
 412 }while (0)
 413
 414
 415 /**
 416  * calculate a + b, where a is the value with the bigger exponent
 417  */
 418 static void _fadd(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result) {
 419         char *temp;
 420         char *exp_diff;
 421
 422         char sign, res_sign;
 423         char sticky;
 424
 425         fc_exact = 1;
 426
 427         handle_NAN(a, b, result);
 428
 429         /* make sure result has a descriptor */
 430         if (result != a && result != b)
 431                 result->desc = a->desc;
 432
 433         /* determine if this is an addition or subtraction */
 434         sign = a->sign ^ b->sign;
 435
 436         /* produce NaN on inf - inf */
 437         if (sign && (a->desc.clss == INF) && (b->desc.clss == INF)) {
 438                 fc_get_qnan(&a->desc, result);
 439                 return;
 440         }
 441
 442         temp     = alloca(value_size);
 443         exp_diff = alloca(value_size);
 444
 445         /* get exponent difference */
 446         sc_sub(_exp(a), _exp(b), exp_diff);
 447
 448         /* initially set sign to be the sign of a, special treatment of subtraction
 449          * when exponents are equal is required though.
 450          * Also special care about the sign is needed when the mantissas are equal
 451          * (+/- 0 ?) */
 452         if (sign && sc_val_to_long(exp_diff) == 0) {
 453                 switch (sc_comp(_mant(a), _mant(b))) {
 454                 case 1:  /* a > b */
 455                         res_sign = a->sign;  /* abs(a) is bigger and a is negative */
 456                         break;
 457                 case 0:  /* a == b */
 458                         res_sign = (rounding_mode == FC_TONEGATIVE);
 459                         break;
 460                 case -1: /* a < b */
 461                         res_sign = b->sign; /* abs(b) is bigger and b is negative */
 462                         break;
 463                 default:
 464                         /* can't be reached */
 465                         res_sign = 0;
 466                         break;
 467                 }
 468         }
 469         else
 470                 res_sign = a->sign;
 471         result->sign = res_sign;
 472
 473         /* sign has been taken care of, check for special cases */
 474         if (a->desc.clss == ZERO || b->desc.clss == INF) {
 475                 if (b != result)
 476                         memcpy(result, b, calc_buffer_size);
 477                 result->sign = res_sign;
 478                 return;
 479         }
 480         if (b->desc.clss == ZERO || a->desc.clss == INF) {
 481                 if (a != result)
 482                         memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 483                 result->sign = res_sign;
 484                 return;
 485         }
 486
 487         /* shift the smaller value to the right to align the radix point */
 488         /* subnormals have their radix point shifted to the right,
 489          * take care of this first */
 490         if ((b->desc.clss == SUBNORMAL) && (a->desc.clss != SUBNORMAL)) {
 491                 sc_val_from_ulong(1, temp);
 492                 sc_sub(exp_diff, temp, exp_diff);
 493         }
 494
 495         _shift_right(_mant(b), exp_diff, temp);
 496         sticky = sc_had_carry();
 497         fc_exact &= !sticky;
 498
 499         if (sticky && sign) {
 500                 /* if subtracting a little more than the represented value or adding a little
 501                  * more than the represented value to a negative value this, in addition to the
 502                  * still set sticky bit, takes account of the 'little more' */
 503                 char *temp1 = alloca(calc_buffer_size);
 504                 sc_val_from_ulong(1, temp1);
 505                 sc_add(temp, temp1, temp);
 506         }
 507
 508         if (sign) {
 509                 if (sc_comp(_mant(a), temp) == -1)
 510                         sc_sub(temp, _mant(a), _mant(result));
 511                 else
 512                         sc_sub(_mant(a), temp, _mant(result));
 513         } else {
 514                 sc_add(_mant(a), temp, _mant(result));
 515         }
 516
 517         /* _normalize expects a 'normal' radix point, adding two subnormals
 518          * results in a subnormal radix point -> shifting before normalizing */
 519         if ((a->desc.clss == SUBNORMAL) && (b->desc.clss == SUBNORMAL)) {
 520                 sc_val_from_ulong(1, NULL);
 521                 _shift_left(_mant(result), sc_get_buffer(), _mant(result));
 522         }
 523
 524         /* resulting exponent is the bigger one */
 525         memmove(_exp(result), _exp(a), value_size);
 526
 527         fc_exact &= normalize(result, result, sticky);
 528 }
 529
 530 /**
 531  * calculate a * b
 532  */
 533 static void _fmul(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result) {
 534         int sticky;
 535         char *temp;
 536         char res_sign;
 537
 538         fc_exact = 1;
 539
 540         handle_NAN(a, b, result);
 541
 542         temp = alloca(value_size);
 543
 544         if (result != a && result != b)
 545                 result->desc = a->desc;
 546
 547         result->sign = res_sign = a->sign ^ b->sign;
 548
 549         /* produce NaN on 0 * inf */
 550         if (a->desc.clss == ZERO) {
 551                 if (b->desc.clss == INF)
 552                         fc_get_qnan(&a->desc, result);
 553                 else {
 554                         if (a != result)
 555                                 memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 556                         result->sign = res_sign;
 557                 }
 558                 return;
 559         }
 560         if (b->desc.clss == ZERO) {
 561                 if (a->desc.clss == INF)
 562                         fc_get_qnan(&a->desc, result);
 563                 else {
 564                         if (b != result)
 565                                 memcpy(result, b, calc_buffer_size);
 566                         result->sign = res_sign;
 567                 }
 568                 return;
 569         }
 570
 571         if (a->desc.clss == INF) {
 572                 if (a != result)
 573                         memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 574                 result->sign = res_sign;
 575                 return;
 576         }
 577         if (b->desc.clss == INF) {
 578                 if (b != result)
 579                         memcpy(result, b, calc_buffer_size);
 580                 result->sign = res_sign;
 581                 return;
 582         }
 583
 584         /* exp = exp(a) + exp(b) - excess */
 585         sc_add(_exp(a), _exp(b), _exp(result));
 586
 587         sc_val_from_ulong((1 << (a->desc.exponent_size - 1)) - 1, temp);
 588         sc_sub(_exp(result), temp, _exp(result));
 589
 590         /* mixed normal, subnormal values introduce an error of 1, correct it */
 591         if ((a->desc.clss == SUBNORMAL) ^ (b->desc.clss == SUBNORMAL)) {
 592                 sc_val_from_ulong(1, temp);
 593                 sc_add(_exp(result), temp, _exp(result));
 594         }
 595
 596         sc_mul(_mant(a), _mant(b), _mant(result));
 597
 598         /* realign result: after a multiplication the digits right of the radix
 599          * point are the sum of the factors' digits after the radix point. As all
 600          * values are normalized they both have the same amount of these digits,
 601          * which has to be restored by proper shifting
 602          * because of the rounding bits */
 603         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS + result->desc.mantissa_size, temp);
 604
 605         _shift_right(_mant(result), temp, _mant(result));
 606         sticky = sc_had_carry();
 607         fc_exact &= !sticky;
 608
 609         fc_exact &= normalize(result, result, sticky);
 610 }
 611
 612 /**
 613  * calculate a / b
 614  */
 615 static void _fdiv(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result) {
 616         int sticky;
 617         char *temp, *dividend;
 618         char res_sign;
 619
 620         fc_exact = 1;
 621
 622         handle_NAN(a, b, result);
 623
 624         temp = alloca(value_size);
 625         dividend = alloca(value_size);
 626
 627         if (result != a && result != b)
 628                 result->desc = a->desc;
 629
 630         result->sign = res_sign = a->sign ^ b->sign;
 631
 632         /* produce NAN on 0/0 and inf/inf */
 633         if (a->desc.clss == ZERO) {
 634                 if (b->desc.clss == ZERO)
 635                         /* 0/0 -> NaN */
 636                         fc_get_qnan(&a->desc, result);
 637                 else {
 638                         /* 0/x -> a */
 639                         if (a != result)
 640                                 memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 641                         result->sign = res_sign;
 642                 }
 643                 return;
 644         }
 645
 646         if (b->desc.clss == INF) {
 647                 if (a->desc.clss == INF)
 648                         /* inf/inf -> NaN */
 649                         fc_get_qnan(&a->desc, result);
 650                 else {
 651                         /* x/inf -> 0 */
 652                         sc_val_from_ulong(0, NULL);
 653                         _save_result(_exp(result));
 654                         _save_result(_mant(result));
 655                         result->desc.clss = ZERO;
 656                 }
 657                 return;
 658         }
 659
 660         if (a->desc.clss == INF) {
 661                 /* inf/x -> inf */
 662                 if (a != result)
 663                         memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 664                 result->sign = res_sign;
 665                 return;
 666         }
 667         if (b->desc.clss == ZERO) {
 668                 /* division by zero */
 669                 if (result->sign)
 670                         fc_get_minusinf(&a->desc, result);
 671                 else
 672                         fc_get_plusinf(&a->desc, result);
 673                 return;
 674         }
 675
 676         /* exp = exp(a) - exp(b) + excess - 1*/
 677         sc_sub(_exp(a), _exp(b), _exp(result));
 678         sc_val_from_ulong((1 << (a->desc.exponent_size - 1)) - 2, temp);
 679         sc_add(_exp(result), temp, _exp(result));
 680
 681         /* mixed normal, subnormal values introduce an error of 1, correct it */
 682         if ((a->desc.clss == SUBNORMAL) ^ (b->desc.clss == SUBNORMAL)) {
 683                 sc_val_from_ulong(1, temp);
 684                 sc_add(_exp(result), temp, _exp(result));
 685         }
 686
 687         /* mant(res) = mant(a) / 1/2mant(b) */
 688         /* to gain more bits of precision in the result the dividend could be
 689          * shifted left, as this operation does not loose bits. This would not
 690          * fit into the integer precision, but due to the rounding bits (which
 691          * are always zero because the values are all normalized) the divisor
 692          * can be shifted right instead to achieve the same result */
 693         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS + result->desc.mantissa_size, temp);
 694
 695         _shift_left(_mant(a), temp, dividend);
 696
 697         {
 698                 char *divisor = alloca(calc_buffer_size);
 699                 sc_val_from_ulong(1, divisor);
 700                 _shift_right(_mant(b), divisor, divisor);
 701                 sc_div(dividend, divisor, _mant(result));
 702                 sticky = sc_had_carry();
 703                 fc_exact &= !sticky;
 704         }
 705
 706         fc_exact &= normalize(result, result, sticky);
 707 }
 708
 709 #if 0
 710 static void _power_of_ten(int exp, ieee_descriptor_t *desc, char *result) {
 711         char *build;
 712         char *temp;
 713
 714         /* positive sign */
 715         result->sign = 0;
 716
 717         /* set new descriptor (else result is supposed to already have one) */
 718         if (desc != NULL)
 719                 result->desc = *desc;
 720
 721         build = alloca(value_size);
 722         temp = alloca(value_size);
 723
 724         sc_val_from_ulong((1 << (result->desc.exponent_size - 1)) - 1, _exp(result));
 725
 726         if (exp > 0) {
 727                 /* temp is value of ten now */
 728                 sc_val_from_ulong(10, NULL);
 729                 _save_result(temp);
 730
 731                 for (exp--; exp > 0; exp--) {
 732                         _save_result(build);
 733                         sc_mul(build, temp, NULL);
 734                 }
 735                 _save_result(build);
 736
 737                 /* temp is amount of left shift needed to put the value left of the radix point */
 738                 sc_val_from_ulong(result->desc.mantissa_size + ROUNDING_BITS, temp);
 739
 740                 _shift_left(build, temp, _mant(result));
 741
 742                 _normalize(result, result, 0);
 743         }
 744 }
 745 #endif
 746
 747 /**
 748  * Truncate the fractional part away.
 749  *
 750  * This does not clip to any integer range.
 751  */
 752 static void _trunc(const fp_value *a, fp_value *result) {
 753         /*
 754          * When exponent == 0 all bits left of the radix point
 755          * are the integral part of the value. For 15bit exp_size
 756          * this would require a left shift of max. 16383 bits which
 757          * is too much.
 758          * But it is enough to ensure that no bit right of the radix
 759          * point remains set. This restricts the interesting
 760          * exponents to the interval [0, mant_size-1].
 761          * Outside this interval the truncated value is either 0 or
 762          * it does not have fractional parts.
 763          */
 764
 765         int exp_bias, exp_val;
 766         char *temp;
 767
 768         /* fixme: can be exact */
 769         fc_exact = 0;
 770
 771         temp = alloca(value_size);
 772
 773         if (a != result)
 774                 result->desc = a->desc;
 775
 776         exp_bias = (1 << (a->desc.exponent_size - 1)) - 1;
 777         exp_val  = sc_val_to_long(_exp(a)) - exp_bias;
 778
 779         if (exp_val < 0) {
 780                 sc_val_from_ulong(0, NULL);
 781                 _save_result(_exp(result));
 782                 _save_result(_mant(result));
 783                 result->desc.clss = ZERO;
 784
 785                 return;
 786         }
 787
 788         if (exp_val > a->desc.mantissa_size) {
 789                 if (a != result)
 790                         memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 791
 792                 return;
 793         }
 794
 795         /* set up a proper mask to delete all bits right of the
 796          * radix point if the mantissa had been shifted until exp == 0 */
 797         sc_max_from_bits(1 + exp_val, 0, temp);
 798         sc_val_from_long(a->desc.mantissa_size - exp_val + 2, NULL);
 799         _shift_left(temp, sc_get_buffer(), temp);
 800
 801         /* and the mask and return the result */
 802         sc_and(_mant(a), temp, _mant(result));
 803
 804         if (a != result) memcpy(_exp(result), _exp(a), value_size);
 805 }
 806
 807 /********
 808  * functions defined in fltcalc.h
 809  ********/
 810 const void *fc_get_buffer(void) {
 811         return calc_buffer;
 812 }
 813
 814 int fc_get_buffer_length(void) {
 815         return calc_buffer_size;
 816 }
 817
 818 void *fc_val_from_str(const char *str, unsigned int len, const ieee_descriptor_t *desc, void *result) {
 819 #if 0
 820         enum {
 821                 START,
 822                 LEFT_OF_DOT,
 823                 RIGHT_OF_DOT,
 824                 EXP_START,
 825                 EXPONENT,
 826                 END
 827         };
 828
 829         char exp_sign;
 830         int exp_int, hsb, state;
 831
 832         const char *old_str;
 833
 834         int pos;
 835         char *mant_str, *exp_val, *power_val;
 836
 837         (void) len;
 838         if (result == NULL) result = calc_buffer;
 839
 840         exp_val = alloca(value_size);
 841         power_val = alloca(calc_buffer_size);
 842         mant_str = alloca((len)?(len):(strlen(str)));
 843
 844         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
 845         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
 846         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
 847         result->desc.clss          = NORMAL;
 848
 849         old_str = str;
 850         pos = 0;
 851         exp_int = 0;
 852         state = START;
 853
 854         while (len == 0 || str-old_str < len) {
 855                 switch (state) {
 856                 case START:
 857                         switch (*str) {
 858                         case '+':
 859                                 result->sign = 0;
 860                                 state = LEFT_OF_DOT;
 861                                 str++;
 862                                 break;
 863
 864                         case '-':
 865                                 result->sign = 1;
 866                                 state = LEFT_OF_DOT;
 867                                 str++;
 868                                 break;
 869
 870                         case '0': case '1': case '2': case '3': case '4': case '5': case '6': case '7': case '8': case '9':
 871                                 result->sign = 0;
 872                                 state = LEFT_OF_DOT;
 873                                 break;
 874
 875                         case '.':
 876                                 result->sign = 0;
 877                                 state = RIGHT_OF_DOT;
 878                                 str++;
 879                                 break;
 880
 881                         case 'n':
 882                         case 'N':
 883                         case 'i':
 884                         case 'I':
 885                                 break;
 886
 887                         default:
 888                                 fail_char(old_str, len, str - old_str);
 889                         }
 890                         break;
 891
 892                 case LEFT_OF_DOT:
 893                         switch (*str) {
 894                         case '0': case '1': case '2': case '3': case '4': case '5': case '6': case '7': case '8': case '9':
 895                                 mant_str[pos++] = *(str++);
 896                                 break;
 897
 898                         case '.':
 899                                 state = RIGHT_OF_DOT;
 900                                 str++;
 901                                 break;
 902
 903                         case 'e':
 904                         case 'E':
 905                                 state = EXP_START;
 906                                 str++;
 907                                 break;
 908
 909                         case '\0':
 910                                 mant_str[pos] = '\0';
 911                                 goto done;
 912
 913                         default:
 914                                 fail_char(old_str, len, str - old_str);
 915                         }
 916                         break;
 917
 918                 case RIGHT_OF_DOT:
 919                         switch (*str) {
 920                         case '0': case '1': case '2': case '3': case '4': case '5': case '6': case '7': case '8': case '9':
 921                                 mant_str[pos++] = *(str++);
 922                                 exp_int++;
 923                                 break;
 924
 925                         case 'e':
 926                         case 'E':
 927                                 state = EXP_START;
 928                                 str++;
 929                                 break;
 930
 931                         case '\0':
 932                                 mant_str[pos] = '\0';
 933                                 goto done;
 934
 935                         default:
 936                                 fail_char(old_str, len, str - old_str);
 937                         }
 938                         break;
 939
 940                 case EXP_START:
 941                         switch (*str) {
 942                         case '-':
 943                                 exp_sign = 1;
 944                                 /* fall through */
 945                         case '+':
 946                                 if (*(str-1) != 'e' && *(str-1) != 'E') fail_char(old_str, len, str - old_str);
 947                                 str++;
 948                                 break;
 949
 950                         case '0': case '1': case '2': case '3': case '4': case '5': case '6': case '7': case '8': case '9':
 951                                 mant_str[pos] = '\0';
 952                                 pos = 1;
 953                                 str++;
 954                                 state = EXPONENT;
 955                                 break;
 956
 957                         default:
 958                                 fail_char(old_str, len, str - old_str);
 959                         }
 960                         break;
 961
 962                 case EXPONENT:
 963                         switch (*str) {
 964                         case '0': case '1': case '2': case '3': case '4': case '5': case '6': case '7': case '8': case '9':
 965                                 pos++;
 966                                 str++;
 967                                 break;
 968
 969                         case '\0': goto done;
 970
 971                         default:
 972                                 fail_char(old_str, len, str - old_str);
 973                         }
 974                 }
 975         } /*  switch(state) */
 976
 977 done:
 978         sc_val_from_str(mant_str, strlen(mant_str), _mant(result));
 979
 980         /* shift to put value left of radix point */
 981         sc_val_from_ulong(mant_size + ROUNDING_BITS, exp_val);
 982
 983         _shift_left(_mant(result), exp_val, _mant(result));
 984
 985         sc_val_from_ulong((1 << (exp_size - 1)) - 1, _exp(result));
 986
 987         _normalize(result, result, 0);
 988
 989         if (state == EXPONENT) {
 990                 exp_int -= atoi(str-pos);
 991         }
 992
 993         _power_of_ten(exp_int, &result->desc, power_val);
 994
 995         _fdiv(result, power_val, result);
 996
 997         return result;
 998 #else
 999         /* XXX excuse of an implementation to make things work */
1000         LLDBL             val;
1001         fp_value          *tmp = alloca(calc_buffer_size);
1002         ieee_descriptor_t tmp_desc;
1003         (void) len;
1004
1005 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1006         val = strtold(str, NULL);
1007         DEBUGPRINTF(("val_from_str(%s)\n", str));
1008         tmp_desc.exponent_size = 15;
1009         tmp_desc.mantissa_size = 63;
1010         tmp_desc.explicit_one  = 1;
1011         tmp_desc.clss          = NORMAL;
1012         fc_val_from_ieee754(val, &tmp_desc, tmp);
1013 #else
1014         val = strtod(str, NULL);
1015         DEBUGPRINTF(("val_from_str(%s)\n", str));
1016         tmp_desc.exponent_size = 11;
1017         tmp_desc.mantissa_size = 52;
1018         tmp_desc.explicit_one  = 0;
1019         tmp_desc.clss          = NORMAL;
1020         fc_val_from_ieee754(val, &tmp_desc, tmp);
1021 #endif /* HAVE_LONG_DOUBLE */
1022         return fc_cast(tmp, desc, result);
1023 #endif
1024 }
1025
1026 fp_value *fc_val_from_ieee754(LLDBL l, const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result) {
1027         char *temp;
1028         int bias_res, bias_val, mant_val;
1029         value_t srcval;
1030         UINT32 sign, exponent, mantissa0, mantissa1;
1031
1032         srcval.d = l;
1033         bias_res = ((1 << (desc->exponent_size - 1)) - 1);
1034
1035 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1036         mant_val  = 63;
1037         bias_val  = 0x3fff;
1038         sign      = (srcval.val.high & 0x00008000) != 0;
1039         exponent  = (srcval.val.high & 0x00007FFF) ;
1040         mantissa0 = srcval.val.mid;
1041         mantissa1 = srcval.val.low;
1042 #else /* no long double */
1043         mant_val  = 52;
1044         bias_val  = 0x3ff;
1045         sign      = (srcval.val.high & 0x80000000) != 0;
1046         exponent  = (srcval.val.high & 0x7FF00000) >> 20;
1047         mantissa0 = srcval.val.high & 0x000FFFFF;
1048         mantissa1 = srcval.val.low;
1049 #endif
1050
1051 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1052         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)); */
1053         DEBUGPRINTF(("(%d-%.4X-%.8X%.8X)\n", sign, exponent, mantissa0, mantissa1));
1054 #else
1055         TRACEPRINTF(("val_from_float(%.8X%.8X)\n", srcval.val.high, srcval.val.low));
1056         DEBUGPRINTF(("(%d-%.3X-%.5X%.8X)\n", sign, exponent, mantissa0, mantissa1));
1057 #endif
1058
1059         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1060         temp = alloca(value_size);
1061
1062         /* CLEAR the buffer, else some bits might be uninitialized */
1063         memset(result, 0, fc_get_buffer_length());
1064
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
1069         /* extract sign */
1070         result->sign = sign;
1071
1072         /* sign and flag suffice to identify NaN or inf, no exponent/mantissa
1073          * encoding is needed. the function can return immediately in these cases */
1074         if (isnan(l)) {
1075                 result->desc.clss = NAN;
1076                 TRACEPRINTF(("val_from_float resulted in NAN\n"));
1077                 return result;
1078         }
1079         else if (isinf(l)) {
1080                 result->desc.clss = INF;
1081                 TRACEPRINTF(("val_from_float resulted in %sINF\n", (result->sign == 1) ? "-" : ""));
1082                 return result;
1083         }
1084
1085         /* build exponent, because input and output exponent and mantissa sizes may differ
1086          * this looks more complicated than it is: unbiased input exponent + output bias,
1087          * minus the mantissa difference which is added again later when the output float
1088          * becomes normalized */
1089         sc_val_from_long((exponent - bias_val + bias_res) - (mant_val - desc->mantissa_size), _exp(result));
1090
1091         /* build mantissa representation */
1092         if (exponent != 0) {
1093                 /* insert the hidden bit */
1094                 sc_val_from_ulong(1, temp);
1095                 sc_val_from_ulong(mant_val + ROUNDING_BITS, NULL);
1096                 _shift_left(temp, sc_get_buffer(), NULL);
1097         }
1098         else {
1099                 sc_val_from_ulong(0, NULL);
1100         }
1101
1102         _save_result(_mant(result));
1103
1104         /* bits from the upper word */
1105         sc_val_from_ulong(mantissa0, temp);
1106         sc_val_from_ulong(34, NULL);
1107         _shift_left(temp, sc_get_buffer(), temp);
1108         sc_or(_mant(result), temp, _mant(result));
1109
1110         /* bits from the lower word */
1111         sc_val_from_ulong(mantissa1, temp);
1112         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS, NULL);
1113         _shift_left(temp, sc_get_buffer(), temp);
1114         sc_or(_mant(result), temp, _mant(result));
1115
1116         /* _normalize expects the radix point to be normal, so shift mantissa of subnormal
1117          * origin one to the left */
1118         if (exponent == 0) {
1119                 sc_val_from_ulong(1, NULL);
1120                 _shift_left(_mant(result), sc_get_buffer(), _mant(result));
1121         }
1122
1123         normalize(result, result, 0);
1124
1125         TRACEPRINTF(("val_from_float results in %s\n", fc_print(result, temp, calc_buffer_size, FC_PACKED)));
1126
1127         return result;
1128 }
1129
1130 LLDBL fc_val_to_ieee754(const fp_value *val) {
1131         fp_value *value;
1132         fp_value *temp = NULL;
1133
1134         int byte_offset;
1135
1136         UINT32 sign;
1137         UINT32 exponent;
1138         UINT32 mantissa0;
1139         UINT32 mantissa1;
1140
1141         value_t           buildval;
1142         ieee_descriptor_t desc;
1143
1144 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1145         desc.exponent_size = 15;
1146         desc.mantissa_size = 63;
1147         desc.explicit_one  = 1;
1148         desc.clss          = NORMAL;
1149 #else
1150         desc.exponent_size = 11;
1151         desc.mantissa_size = 52;
1152         desc.explicit_one  = 0;
1153         desc.clss          = NORMAL;
1154 #endif
1155
1156         temp = alloca(calc_buffer_size);
1157         value = fc_cast(val, &desc, temp);
1158
1159         sign = value->sign;
1160
1161         /* @@@ long double exponent is 15bit, so the use of sc_val_to_long should not
1162          * lead to wrong results */
1163         exponent = sc_val_to_long(_exp(value)) ;
1164
1165         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS, NULL);
1166         _shift_right(_mant(value), sc_get_buffer(), _mant(value));
1167
1168         mantissa0 = 0;
1169         mantissa1 = 0;
1170
1171         for (byte_offset = 0; byte_offset < 4; byte_offset++)
1172                 mantissa1 |= sc_sub_bits(_mant(value), desc.mantissa_size, byte_offset) << (byte_offset<<3);
1173
1174         for (; (byte_offset<<3) < desc.mantissa_size; byte_offset++)
1175                 mantissa0 |= sc_sub_bits(_mant(value), desc.mantissa_size, byte_offset) << ((byte_offset-4)<<3);
1176
1177 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1178         buildval.val.high = sign << 15;
1179         buildval.val.high |= exponent;
1180         buildval.val.mid = mantissa0;
1181         buildval.val.low = mantissa1;
1182 #else /* no long double */
1183         mantissa0 &= 0x000FFFFF;  /* get rid of garbage */
1184         buildval.val.high = sign << 31;
1185         buildval.val.high |= exponent << 20;
1186         buildval.val.high |= mantissa0;
1187         buildval.val.low = mantissa1;
1188 #endif
1189
1190         TRACEPRINTF(("val_to_float: %d-%x-%x%x\n", sign, exponent, mantissa0, mantissa1));
1191         return buildval.d;
1192 }
1193
1194 fp_value *fc_cast(const fp_value *value, const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result) {
1195         char *temp;
1196         int exp_offset, val_bias, res_bias;
1197
1198         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1199         temp = alloca(value_size);
1200
1201         if (value->desc.exponent_size == desc->exponent_size &&
1202                 value->desc.mantissa_size == desc->mantissa_size &&
1203                 value->desc.explicit_one  == desc->explicit_one) {
1204                 if (value != result)
1205                         memcpy(result, value, calc_buffer_size);
1206                 return result;
1207         }
1208
1209         if (value->desc.clss == NAN) {
1210                 if (sc_get_highest_set_bit(_mant(value)) == value->desc.mantissa_size + 1)
1211                         return fc_get_qnan(desc, result);
1212                 else
1213                         return fc_get_snan(desc, result);
1214         }
1215
1216         /* set the descriptor of the new value */
1217         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1218         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1219         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1220         result->desc.clss          = value->desc.clss;
1221
1222         result->sign = value->sign;
1223
1224         /* when the mantissa sizes differ normalizing has to shift to align it.
1225          * this would change the exponent, which is unwanted. So calculate this
1226          * offset and add it */
1227         val_bias = (1 << (value->desc.exponent_size - 1)) - 1;
1228         res_bias = (1 << (desc->exponent_size - 1)) - 1;
1229
1230         exp_offset = (res_bias - val_bias) - (value->desc.mantissa_size - desc->mantissa_size);
1231         sc_val_from_long(exp_offset, temp);
1232         sc_add(_exp(value), temp, _exp(result));
1233
1234         /* _normalize expects normalized radix point */
1235         if (value->desc.clss == SUBNORMAL) {
1236                 sc_val_from_ulong(1, NULL);
1237                 _shift_left(_mant(value), sc_get_buffer(), _mant(result));
1238         } else if (value != result) {
1239                 memcpy(_mant(result), _mant(value), value_size);
1240         } else {
1241                 memmove(_mant(result), _mant(value), value_size);
1242         }
1243
1244         normalize(result, result, 0);
1245         TRACEPRINTF(("Cast results in %s\n", fc_print(result, temp, value_size, FC_PACKED)));
1246         return result;
1247 }
1248
1249 fp_value *fc_get_max(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result) {
1250         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1251
1252         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1253         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1254         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1255         result->desc.clss          = NORMAL;
1256
1257         result->sign = 0;
1258
1259         sc_val_from_ulong((1 << desc->exponent_size) - 2, _exp(result));
1260
1261         sc_max_from_bits(desc->mantissa_size + 1, 0, _mant(result));
1262         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS, NULL);
1263         _shift_left(_mant(result), sc_get_buffer(), _mant(result));
1264
1265         return result;
1266 }
1267
1268 fp_value *fc_get_min(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result) {
1269         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1270
1271         fc_get_max(desc, result);
1272         result->sign = 1;
1273
1274         return result;
1275 }
1276
1277 fp_value *fc_get_snan(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result) {
1278         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1279
1280         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1281         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1282         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1283         result->desc.clss          = NAN;
1284
1285         result->sign = 0;
1286
1287         sc_val_from_ulong((1 << desc->exponent_size) - 1, _exp(result));
1288
1289         /* signaling NaN has non-zero mantissa with msb not set */
1290         sc_val_from_ulong(1, _mant(result));
1291
1292         return result;
1293 }
1294
1295 fp_value *fc_get_qnan(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result) {
1296         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1297
1298         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1299         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1300         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1301         result->desc.clss          = NAN;
1302
1303         result->sign = 0;
1304
1305         sc_val_from_ulong((1 << desc->exponent_size) - 1, _exp(result));
1306
1307         /* quiet NaN has the msb of the mantissa set, so shift one there */
1308         sc_val_from_ulong(1, _mant(result));
1309         /* mantissa_size >+< 1 because of two extra rounding bits */
1310         sc_val_from_ulong(desc->mantissa_size + 1, NULL);
1311         _shift_left(_mant(result), sc_get_buffer(), _mant(result));
1312
1313         return result;
1314 }
1315
1316 fp_value *fc_get_plusinf(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result) {
1317         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1318
1319         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1320         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1321         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1322         result->desc.clss          = NORMAL;
1323
1324         result->sign = 0;
1325
1326         sc_val_from_ulong((1 << desc->exponent_size) - 1, _exp(result));
1327
1328         sc_val_from_ulong(0, _mant(result));
1329
1330         return result;
1331 }
1332
1333 fp_value *fc_get_minusinf(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result) {
1334         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1335
1336         fc_get_plusinf(desc, result);
1337         result->sign = 1;
1338
1339         return result;
1340 }
1341
1342 int fc_comp(const fp_value *val_a, const fp_value *val_b) {
1343         int mul = 1;
1344
1345         /*
1346          * shortcut: if both values are identical, they are either
1347          * Unordered if NaN or equal
1348          */
1349         if (val_a == val_b)
1350                 return val_a->desc.clss == NAN ? 2 : 0;
1351
1352         /* unordered if one is a NaN */
1353         if (val_a->desc.clss == NAN || val_b->desc.clss == NAN)
1354                 return 2;
1355
1356         /* zero is equal independent of sign */
1357         if ((val_a->desc.clss == ZERO) && (val_b->desc.clss == ZERO))
1358                 return 0;
1359
1360         /* different signs make compare easy */
1361         if (val_a->sign != val_b->sign)
1362                 return (val_a->sign == 0) ? (1) : (-1);
1363
1364         mul = val_a->sign ? -1 : 1;
1365
1366         /* both infinity means equality */
1367         if ((val_a->desc.clss == INF) && (val_b->desc.clss == INF))
1368                 return 0;
1369
1370         /* infinity is bigger than the rest */
1371         if (val_a->desc.clss == INF)
1372                 return  1 * mul;
1373         if (val_b->desc.clss == INF)
1374                 return -1 * mul;
1375
1376         /* check first exponent, that mantissa if equal */
1377         switch (sc_comp(_exp(val_a), _exp(val_b))) {
1378         case -1:
1379                 return -1 * mul;
1380         case  1:
1381                 return  1 * mul;
1382         case  0:
1383                 return sc_comp(_mant(val_a), _mant(val_b)) * mul;
1384         default:
1385                 return 2;
1386         }
1387 }
1388
1389 int fc_is_zero(const fp_value *a) {
1390         return a->desc.clss == ZERO;
1391 }
1392
1393 int fc_is_negative(const fp_value *a) {
1394         return a->sign;
1395 }
1396
1397 int fc_is_inf(const fp_value *a) {
1398         return a->desc.clss == INF;
1399 }
1400
1401 int fc_is_nan(const fp_value *a) {
1402         return a->desc.clss == NAN;
1403 }
1404
1405 int fc_is_subnormal(const fp_value *a) {
1406         return a->desc.clss == SUBNORMAL;
1407 }
1408
1409 char *fc_print(const fp_value *val, char *buf, int buflen, unsigned base) {
1410         char *mul_1;
1411
1412         mul_1 = alloca(calc_buffer_size);
1413
1414         switch (base) {
1415         case FC_DEC:
1416                 switch ((value_class_t)val->desc.clss) {
1417                 case INF:
1418                         if (buflen >= 8 + val->sign) sprintf(buf, "%sINFINITY", val->sign ? "-":"");
1419                         else snprintf(buf, buflen, "%sINF", val->sign ? "-":NULL);
1420                         break;
1421                 case NAN:
1422                         snprintf(buf, buflen, "NAN");
1423                         break;
1424                 case ZERO:
1425                         snprintf(buf, buflen, "0.0");
1426                         break;
1427                 default:
1428                         /* XXX to be implemented */
1429 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1430                         /* XXX 30 is arbitrary */
1431                         snprintf(buf, buflen, "%.30LE", fc_val_to_ieee754(val));
1432 #else
1433                         snprintf(buf, buflen, "%.18E", fc_val_to_ieee754(val));
1434 #endif
1435                 }
1436                 break;
1437
1438         case FC_HEX:
1439                 switch ((value_class_t)val->desc.clss) {
1440                 case INF:
1441                         if (buflen >= 8+val->sign) sprintf(buf, "%sINFINITY", val->sign?"-":"");
1442                         else snprintf(buf, buflen, "%sINF", val->sign?"-":NULL);
1443                         break;
1444                 case NAN:
1445                         snprintf(buf, buflen, "NAN");
1446                         break;
1447                 case ZERO:
1448                         snprintf(buf, buflen, "0.0");
1449                         break;
1450                 default:
1451 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1452                         snprintf(buf, buflen, "%LA", fc_val_to_ieee754(val));
1453 #else
1454                         snprintf(buf, buflen, "%A", fc_val_to_ieee754(val));
1455 #endif
1456                 }
1457                 break;
1458
1459         case FC_PACKED:
1460         default:
1461                 snprintf(buf, buflen, "%s", sc_print(pack(val, mul_1), value_size*4, SC_HEX, 0));
1462                 buf[buflen - 1] = '\0';
1463                 break;
1464         }
1465         return buf;
1466 }
1467
1468 unsigned char fc_sub_bits(const fp_value *value, unsigned num_bits, unsigned byte_ofs) {
1469         /* this is used to cache the packed version of the value */
1470         static char *packed_value = NULL;
1471
1472         if (packed_value == NULL) packed_value = xmalloc(value_size);
1473
1474         if (value != NULL)
1475                 pack(value, packed_value);
1476
1477         return sc_sub_bits(packed_value, num_bits, byte_ofs);
1478 }
1479
1480 /* Returns non-zero if the mantissa is zero, i.e. 1.0Exxx */
1481 int fc_zero_mantissa(const fp_value *value) {
1482         return sc_get_lowest_set_bit(_mant(value)) == ROUNDING_BITS + value->desc.mantissa_size;
1483 }
1484
1485 /* Returns the exponent of a value. */
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 /* Return non-zero if a given value can be converted lossless into another precision */
1492 int fc_can_lossless_conv_to(const fp_value *value, const ieee_descriptor_t *desc) {
1493         int v;
1494         int exp_bias;
1495
1496         /* handle some special cases first */
1497         switch (value->desc.clss) {
1498         case ZERO:
1499         case INF:
1500         case NAN:
1501                 return 1;
1502         default:
1503                 break;
1504         }
1505
1506         /* check if the exponent can be encoded: note, 0 and all ones are reserved for the exponent */
1507         exp_bias = (1 << (desc->exponent_size - 1)) - 1;
1508         v = fc_get_exponent(value) + exp_bias;
1509         if (0 < v && v < (1 << desc->exponent_size) - 1) {
1510                 /* exponent can be encoded, now check the mantissa */
1511                 v = value->desc.mantissa_size + ROUNDING_BITS - sc_get_lowest_set_bit(_mant(value));
1512                 return v < desc->mantissa_size;
1513         }
1514         return 0;
1515 }
1516
1517
1518 fc_rounding_mode_t fc_set_rounding_mode(fc_rounding_mode_t mode) {
1519         if (mode == FC_TONEAREST || mode == FC_TOPOSITIVE || mode == FC_TONEGATIVE || mode == FC_TOZERO)
1520                 rounding_mode = mode;
1521
1522         return rounding_mode;
1523 }
1524
1525 fc_rounding_mode_t fc_get_rounding_mode(void) {
1526         return rounding_mode;
1527 }
1528
1529 void init_fltcalc(int precision) {
1530         if (calc_buffer == NULL) {
1531                 /* does nothing if already init */
1532                 if (precision == 0) precision = FC_DEFAULT_PRECISION;
1533
1534                 init_strcalc(precision + 2 + ROUNDING_BITS);
1535
1536                 /* needs additionally rounding bits, one bit as explicit 1., and one for
1537                  * addition overflow */
1538                 max_precision = sc_get_precision() - (2 + ROUNDING_BITS);
1539                 if (max_precision < precision)
1540                         printf("WARNING: not enough precision available, using %d\n", max_precision);
1541
1542                 rounding_mode    = FC_TONEAREST;
1543                 value_size       = sc_get_buffer_length();
1544                 calc_buffer_size = sizeof(fp_value) + 2*value_size - 1;
1545
1546                 calc_buffer = xmalloc(calc_buffer_size);
1547                 memset(calc_buffer, 0, calc_buffer_size);
1548                 DEBUGPRINTF(("init fltcalc:\n\tVALUE_SIZE = %d\ntCALC_BUFFER_SIZE = %d\n\tcalc_buffer = %p\n\n", value_size, calc_buffer_size, calc_buffer));
1549 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1550                 DEBUGPRINTF(("\tUsing long double (1-15-64) interface\n"));
1551 #else
1552                 DEBUGPRINTF(("\tUsing double (1-11-52) interface\n"));
1553 #endif
1554 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
1555                 DEBUGPRINTF(("\tWord order is big endian\n\n"));
1556 #else
1557                 DEBUGPRINTF(("\tWord order is little endian\n\n"));
1558 #endif
1559         }
1560 }
1561
1562 void finish_fltcalc (void) {
1563         free(calc_buffer); calc_buffer = NULL;
1564 }
1565
1566 #ifdef FLTCALC_TRACE_CALC
1567 static char buffer[100];
1568 #endif
1569
1570 /* definition of interface functions */
1571 fp_value *fc_add(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result) {
1572         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1573
1574         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1575         TRACEPRINTF(("+ %s ", fc_print(b, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1576
1577         /* make the value with the bigger exponent the first one */
1578         if (sc_comp(_exp(a), _exp(b)) == -1)
1579                 _fadd(b, a, result);
1580         else
1581                 _fadd(a, b, result);
1582
1583         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1584         return result;
1585 }
1586
1587 fp_value *fc_sub(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result) {
1588         fp_value *temp;
1589
1590         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1591
1592         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1593         TRACEPRINTF(("- %s ", fc_print(b, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1594
1595         temp = alloca(calc_buffer_size);
1596         memcpy(temp, b, calc_buffer_size);
1597         temp->sign = !b->sign;
1598         if (sc_comp(_exp(a), _exp(temp)) == -1)
1599                 _fadd(temp, a, result);
1600         else
1601                 _fadd(a, temp, result);
1602
1603         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1604         return result;
1605 }
1606
1607 fp_value *fc_mul(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result) {
1608         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1609
1610         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1611         TRACEPRINTF(("* %s ", fc_print(b, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1612
1613         _fmul(a, b, result);
1614
1615         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1616         return result;
1617 }
1618
1619 fp_value *fc_div(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result) {
1620         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1621
1622         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1623         TRACEPRINTF(("/ %s ", fc_print(b, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1624
1625         _fdiv(a, b, result);
1626
1627         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1628         return result;
1629 }
1630
1631 fp_value *fc_neg(const fp_value *a, fp_value *result) {
1632         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1633
1634         TRACEPRINTF(("- %s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1635
1636         if (a != result)
1637                 memcpy(result, a, calc_buffer_size);
1638         result->sign = !a->sign;
1639
1640         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1641         return result;
1642 }
1643
1644 fp_value *fc_int(const fp_value *a, fp_value *result) {
1645         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1646
1647         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1648         TRACEPRINTF(("truncated to integer "));
1649
1650         _trunc(a, result);
1651
1652         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1653         return result;
1654 }
1655
1656 fp_value *fc_rnd(const fp_value *a, fp_value *result) {
1657         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1658
1659         (void) a;
1660         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1661         TRACEPRINTF(("rounded to integer "));
1662
1663         assert(!"fc_rnd() not yet implemented");
1664
1665         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1666         return result;
1667 }
1668
1669 /*
1670  * convert a floating point value into an sc value ...
1671  */
1672 int fc_flt2int(const fp_value *a, void *result, ir_mode *dst_mode) {
1673         if (a->desc.clss == NORMAL) {
1674                 int exp_bias = (1 << (a->desc.exponent_size - 1)) - 1;
1675                 int exp_val  = sc_val_to_long(_exp(a)) - exp_bias;
1676                 int shift, highest;
1677
1678                 if (a->sign && !mode_is_signed(dst_mode)) {
1679                         /* FIXME: for now we cannot convert this */
1680                         return 0;
1681                 }
1682
1683                 assert(exp_val >= 0 && "floating point value not integral before fc_flt2int() call");
1684                 shift = exp_val - (a->desc.mantissa_size + ROUNDING_BITS);
1685
1686                 if (shift > 0) {
1687                         sc_shlI(_mant(a),  shift, 64, 0, result);
1688                 } else {
1689                         sc_shrI(_mant(a), -shift, 64, 0, result);
1690                 }
1691
1692                 /* check for overflow */
1693                 highest = sc_get_highest_set_bit(result);
1694
1695                 if (mode_is_signed(dst_mode)) {
1696                         if (highest == sc_get_lowest_set_bit(result)) {
1697                                 /* need extra test for MIN_INT */
1698                                 if (highest >= (int) get_mode_size_bits(dst_mode)) {
1699                                         /* FIXME: handle overflow */
1700                                         return 0;
1701                                 }
1702                         } else {
1703                                 if (highest >= (int) get_mode_size_bits(dst_mode) - 1) {
1704                                         /* FIXME: handle overflow */
1705                                         return 0;
1706                                 }
1707                         }
1708                 } else {
1709                         if (highest >= (int) get_mode_size_bits(dst_mode)) {
1710                                 /* FIXME: handle overflow */
1711                                 return 0;
1712                         }
1713                 }
1714
1715                 if (a->sign)
1716                         sc_neg(result, result);
1717
1718                 return 1;
1719         }
1720         else if (a->desc.clss == ZERO) {
1721                 sc_zero(result);
1722                 return 1;
1723         }
1724         return 0;
1725 }
1726
1727
1728 unsigned fc_set_immediate_precision(unsigned bits) {
1729         unsigned old = immediate_prec;
1730
1731         immediate_prec = bits;
1732         return old;
1733 }
1734
1735 int fc_is_exact(void) {
1736         return fc_exact;
1737 }