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