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 #include "config.h"
  28
  29 #include "fltcalc.h"
  30 #include "strcalc.h"
  31
  32 #include <math.h>
  33 /* undef some reused constants defined by math.h */
  34 #ifdef NAN
  35 #  undef NAN
  36 #endif
  37
  38 #include <inttypes.h>
  39 #include <string.h>
  40 #include <stdlib.h>
  41 #include <stdio.h>
  42 #include <assert.h>
  43
  44 #include "xmalloc.h"
  45
  46 /** The number of extra precision rounding bits */
  47 #define ROUNDING_BITS 2
  48
  49 typedef uint32_t UINT32;
  50
  51 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
  52 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
  53 typedef union {
  54         struct {
  55                 UINT32 high;
  56                 UINT32 mid;
  57                 UINT32 low;
  58         } val;
  59         volatile long double d;
  60 } value_t;
  61 #else
  62 typedef union {
  63         struct {
  64                 UINT32 low;
  65                 UINT32 mid;
  66                 UINT32 high;
  67         } val;
  68         volatile long double d;
  69 } value_t;
  70 #endif
  71 #else
  72 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
  73 typedef union {
  74         struct {
  75                 UINT32 high;
  76                 UINT32 low;
  77         } val;
  78         volatile double d;
  79 } value_t;
  80 #else
  81 typedef union {
  82         struct {
  83                 UINT32 low;
  84                 UINT32 high;
  85         } val;
  86         volatile double d;
  87 } value_t;
  88 #endif
  89 #endif
  90
  91 #define CLEAR_BUFFER(buffer) memset(buffer, 0, calc_buffer_size)
  92
  93 /* our floating point value */
  94 struct _fp_value {
  95         ieee_descriptor_t desc;
  96         char sign;
  97         char value[1];                  /* exp[value_size] + mant[value_size] */
  98 };
  99
 100 #define _exp(a)  &((a)->value[0])
 101 #define _mant(a) &((a)->value[value_size])
 102
 103 #define _save_result(x) memcpy((x), sc_get_buffer(), value_size)
 104 #define _shift_right(x, y, res) sc_shr((x), (y), value_size*4, 0, (res))
 105 #define _shift_left(x, y, res) sc_shl((x), (y), value_size*4, 0, (res))
 106
 107
 108 #ifdef FLTCALC_DEBUG
 109 #  define DEBUGPRINTF(x) printf x
 110 #else
 111 #  define DEBUGPRINTF(x) ((void)0)
 112 #endif
 113
 114 #ifdef FLTCALC_TRACE_CALC
 115 #  define TRACEPRINTF(x) printf x
 116 #else
 117 #  define TRACEPRINTF(x) ((void)0)
 118 #endif
 119
 120 /** The immediate precision. */
 121 static unsigned immediate_prec = 0;
 122
 123 /** A temporal buffer. */
 124 static fp_value *calc_buffer = NULL;
 125
 126 /** Current rounding mode.*/
 127 static fc_rounding_mode_t rounding_mode;
 128
 129 static int calc_buffer_size;
 130 static int value_size;
 131 static int max_precision;
 132
 133 /** Exact flag. */
 134 static int fc_exact = 1;
 135
 136 #if 0
 137 static void fail_char(const char *str, unsigned int len, int pos)
 138 {
 139         if (*(str+pos))
 140                 printf("ERROR: Unexpected character '%c'\n", *(str + pos));
 141         else
 142                 printf("ERROR: Unexpected end of string\n");
 143         while (len-- && *str) printf("%c", *str++); printf("\n");
 144         while (pos--) printf(" "); printf("^\n");
 145         /* the front end has to to check constant strings */
 146         exit(-1);
 147 }
 148 #endif
 149
 150 /** pack machine-like */
 151 static void *pack(const fp_value *int_float, void *packed)
 152 {
 153         char     *shift_val;
 154         char     *temp;
 155         fp_value *val_buffer;
 156         int      pos;
 157
 158         temp      = alloca(value_size);
 159         shift_val = alloca(value_size);
 160
 161         switch ((value_class_t)int_float->desc.clss) {
 162         case NAN:
 163                 val_buffer = alloca(calc_buffer_size);
 164                 fc_get_qnan(&int_float->desc, val_buffer);
 165                 int_float = val_buffer;
 166                 break;
 167
 168         case INF:
 169                 val_buffer = alloca(calc_buffer_size);
 170                 fc_get_plusinf(&int_float->desc, val_buffer);
 171                 val_buffer->sign = int_float->sign;
 172                 int_float = val_buffer;
 173                 break;
 174
 175         default:
 176                 break;
 177         }
 178         assert(int_float->desc.explicit_one <= 1);
 179
 180         /* pack sign: move it to the left after exponent AND mantissa */
 181         sc_val_from_ulong(int_float->sign, temp);
 182
 183         pos = int_float->desc.exponent_size + int_float->desc.mantissa_size + int_float->desc.explicit_one;
 184         sc_val_from_ulong(pos, NULL);
 185         _shift_left(temp, sc_get_buffer(), packed);
 186
 187         /* pack exponent: move it to the left after mantissa */
 188         pos = int_float->desc.mantissa_size + int_float->desc.explicit_one;
 189         sc_val_from_ulong(pos, shift_val);
 190         _shift_left(_exp(int_float), shift_val, temp);
 191
 192         /* combine sign|exponent */
 193         sc_or(temp, packed, packed);
 194
 195         /* extract mantissa */
 196         /* remove rounding bits */
 197         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS, shift_val);
 198         _shift_right(_mant(int_float), shift_val, temp);
 199
 200         /* remove leading 1 (or 0 if denormalized) */
 201         sc_max_from_bits(pos, 0, shift_val); /* all mantissa bits are 1's */
 202         sc_and(temp, shift_val, temp);
 203
 204         /* combine sign|exponent|mantissa */
 205         sc_or(temp, packed, packed);
 206
 207         return packed;
 208 }
 209
 210 /**
 211  * Normalize a fp_value.
 212  *
 213  * @return non-zero if result is exact
 214  */
 215 static int normalize(const fp_value *in_val, fp_value *out_val, int sticky)
 216 {
 217         int exact = 1;
 218         int hsb;
 219         char lsb, guard, round, round_dir = 0;
 220         char *temp = alloca(value_size);
 221
 222         /* save rounding bits at the end */
 223         hsb = ROUNDING_BITS + in_val->desc.mantissa_size - sc_get_highest_set_bit(_mant(in_val)) - 1;
 224
 225         if (in_val != out_val)   {
 226                 out_val->sign = in_val->sign;
 227                 memcpy(&out_val->desc, &in_val->desc, sizeof(out_val->desc));
 228         }
 229
 230         out_val->desc.clss = NORMAL;
 231
 232         /* mantissa all zeros, so zero exponent (because of explicit one) */
 233         if (hsb == ROUNDING_BITS + in_val->desc.mantissa_size)   {
 234                 sc_val_from_ulong(0, _exp(out_val));
 235                 hsb = -1;
 236         }
 237
 238         /* shift the first 1 into the left of the radix point (i.e. hsb == -1) */
 239         if (hsb < -1)   {
 240                 /* shift right */
 241                 sc_val_from_ulong(-hsb-1, temp);
 242
 243                 _shift_right(_mant(in_val), temp, _mant(out_val));
 244
 245                 /* remember if some bits were shifted away */
 246                 if (sc_had_carry()) {
 247                         exact = 0;
 248                         sticky = 1;
 249                 }
 250                 sc_add(_exp(in_val), temp, _exp(out_val));
 251         } else if (hsb > -1) {
 252                 /* shift left */
 253                 sc_val_from_ulong(hsb+1, temp);
 254
 255                 _shift_left(_mant(in_val), temp, _mant(out_val));
 256
 257                 sc_sub(_exp(in_val), temp, _exp(out_val));
 258         }
 259
 260         /* check for exponent underflow */
 261         if (sc_is_negative(_exp(out_val)) || sc_is_zero(_exp(out_val))) {
 262                 DEBUGPRINTF(("Exponent underflow!\n"));
 263                 /* exponent underflow */
 264                 /* shift the mantissa right to have a zero exponent */
 265                 sc_val_from_ulong(1, temp);
 266                 sc_sub(temp, _exp(out_val), NULL);
 267
 268                 _shift_right(_mant(out_val), sc_get_buffer(), _mant(out_val));
 269                 if (sc_had_carry()) {
 270                         exact  = 0;
 271                         sticky = 1;
 272                 }
 273                 /* denormalized means exponent of zero */
 274                 sc_val_from_ulong(0, _exp(out_val));
 275
 276                 out_val->desc.clss = SUBNORMAL;
 277         }
 278
 279         /* perform rounding by adding a value that clears the guard bit and the round bit
 280          * and either causes a carry to round up or not */
 281         /* get the last 3 bits of the value */
 282         lsb = sc_sub_bits(_mant(out_val), out_val->desc.mantissa_size + ROUNDING_BITS, 0) & 0x7;
 283         guard = (lsb&0x2)>>1;
 284         round = lsb&0x1;
 285
 286         switch (rounding_mode) {
 287         case FC_TONEAREST:
 288                 /* round to nearest representable value, if in doubt choose the version
 289                  * with lsb == 0 */
 290                 round_dir = guard && (sticky || round || lsb>>2);
 291                 break;
 292         case FC_TOPOSITIVE:
 293                 /* if positive: round to one if the exact value is bigger, else to zero */
 294                 round_dir = (!out_val->sign && (guard || round || sticky));
 295                 break;
 296         case FC_TONEGATIVE:
 297                 /* if negative: 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_TOZERO:
 301                 /* always round to 0 (chopping mode) */
 302                 round_dir = 0;
 303                 break;
 304         }
 305         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"));
 306
 307         if (round_dir == 1) {
 308                 guard = (round^guard)<<1;
 309                 lsb = !(round || guard)<<2 | guard | round;
 310         } else {
 311                 lsb = -((guard<<1) | round);
 312         }
 313
 314         /* add the rounded value */
 315         if (lsb != 0) {
 316                 sc_val_from_long(lsb, temp);
 317                 sc_add(_mant(out_val), temp, _mant(out_val));
 318                 exact = 0;
 319         }
 320
 321         /* could have rounded down to zero */
 322         if (sc_is_zero(_mant(out_val)) && (out_val->desc.clss == SUBNORMAL))
 323                 out_val->desc.clss = ZERO;
 324
 325         /* check for rounding overflow */
 326         hsb = ROUNDING_BITS + out_val->desc.mantissa_size - sc_get_highest_set_bit(_mant(out_val)) - 1;
 327         if ((out_val->desc.clss != SUBNORMAL) && (hsb < -1)) {
 328                 sc_val_from_ulong(1, temp);
 329                 _shift_right(_mant(out_val), temp, _mant(out_val));
 330                 if (exact && sc_had_carry())
 331                         exact = 0;
 332                 sc_add(_exp(out_val), temp, _exp(out_val));
 333         } else if ((out_val->desc.clss == SUBNORMAL) && (hsb == -1)) {
 334                 /* overflow caused the mantissa to be normal again,
 335                  * so adapt the exponent accordingly */
 336                 sc_val_from_ulong(1, temp);
 337                 sc_add(_exp(out_val), temp, _exp(out_val));
 338
 339                 out_val->desc.clss = NORMAL;
 340         }
 341         /* no further rounding is needed, because rounding overflow means
 342          * the carry of the original rounding was propagated all the way
 343          * up to the bit left of the radix point. This implies the bits
 344          * to the right are all zeros (rounding is +1) */
 345
 346         /* check for exponent overflow */
 347         sc_val_from_ulong((1 << out_val->desc.exponent_size) - 1, temp);
 348         if (sc_comp(_exp(out_val), temp) != -1) {
 349                 DEBUGPRINTF(("Exponent overflow!\n"));
 350                 /* exponent overflow, reaction depends on rounding method:
 351                  *
 352                  * mode        | sign of value |  result
 353                  *--------------------------------------------------------------
 354                  * TO_NEAREST  |      +        |   +inf
 355                  *             |      -        |   -inf
 356                  *--------------------------------------------------------------
 357                  * TO_POSITIVE |      +        |   +inf
 358                  *             |      -        |   smallest representable value
 359                  *--------------------------------------------------------------
 360                  * TO_NEAGTIVE |      +        |   largest representable value
 361                  *             |      -        |   -inf
 362                  *--------------------------------------------------------------
 363                  * TO_ZERO     |      +        |   largest representable value
 364                  *             |      -        |   smallest representable value
 365                  *--------------------------------------------------------------*/
 366                 if (out_val->sign == 0) {
 367                         /* value is positive */
 368                         switch (rounding_mode) {
 369                         case FC_TONEAREST:
 370                         case FC_TOPOSITIVE:
 371                                 out_val->desc.clss = INF;
 372                                 break;
 373
 374                         case FC_TONEGATIVE:
 375                         case FC_TOZERO:
 376                                 fc_get_max(&out_val->desc, out_val);
 377                         }
 378                 } else {
 379                         /* value is negative */
 380                         switch (rounding_mode) {
 381                         case FC_TONEAREST:
 382                         case FC_TONEGATIVE:
 383                                 out_val->desc.clss = INF;
 384                                 break;
 385
 386                         case FC_TOPOSITIVE:
 387                         case FC_TOZERO:
 388                                 fc_get_min(&out_val->desc, out_val);
 389                         }
 390                 }
 391         }
 392         return exact;
 393 }
 394
 395 /**
 396  * Operations involving NaN's must return NaN.
 397  * They are NOT exact.
 398  */
 399 #define handle_NAN(a, b, result) \
 400 do {                                                      \
 401   if (a->desc.clss == NAN) {                              \
 402     if (a != result) memcpy(result, a, calc_buffer_size); \
 403     fc_exact = 0;                                         \
 404     return;                                               \
 405   }                                                       \
 406   if (b->desc.clss == NAN) {                              \
 407     if (b != result) memcpy(result, b, calc_buffer_size); \
 408     fc_exact = 0;                                         \
 409     return;                                               \
 410   }                                                       \
 411 }while (0)
 412
 413
 414 /**
 415  * calculate a + b, where a is the value with the bigger exponent
 416  */
 417 static void _fadd(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result)
 418 {
 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_exact = 0;
 439                 fc_get_qnan(&a->desc, result);
 440                 return;
 441         }
 442
 443         temp     = alloca(value_size);
 444         exp_diff = alloca(value_size);
 445
 446         /* get exponent difference */
 447         sc_sub(_exp(a), _exp(b), exp_diff);
 448
 449         /* initially set sign to be the sign of a, special treatment of subtraction
 450          * when exponents are equal is required though.
 451          * Also special care about the sign is needed when the mantissas are equal
 452          * (+/- 0 ?) */
 453         if (sign && sc_val_to_long(exp_diff) == 0) {
 454                 switch (sc_comp(_mant(a), _mant(b))) {
 455                 case 1:  /* a > b */
 456                         res_sign = a->sign;  /* abs(a) is bigger and a is negative */
 457                         break;
 458                 case 0:  /* a == b */
 459                         res_sign = (rounding_mode == FC_TONEGATIVE);
 460                         break;
 461                 case -1: /* a < b */
 462                         res_sign = b->sign; /* abs(b) is bigger and b is negative */
 463                         break;
 464                 default:
 465                         /* can't be reached */
 466                         res_sign = 0;
 467                         break;
 468                 }
 469         }
 470         else
 471                 res_sign = a->sign;
 472         result->sign = res_sign;
 473
 474         /* sign has been taken care of, check for special cases */
 475         if (a->desc.clss == ZERO || b->desc.clss == INF) {
 476                 if (b != result)
 477                         memcpy(result, b, calc_buffer_size);
 478                 fc_exact = b->desc.clss == NORMAL;
 479                 result->sign = res_sign;
 480                 return;
 481         }
 482         if (b->desc.clss == ZERO || a->desc.clss == INF) {
 483                 if (a != result)
 484                         memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 485                 fc_exact = a->desc.clss == NORMAL;
 486                 result->sign = res_sign;
 487                 return;
 488         }
 489
 490         /* shift the smaller value to the right to align the radix point */
 491         /* subnormals have their radix point shifted to the right,
 492          * take care of this first */
 493         if ((b->desc.clss == SUBNORMAL) && (a->desc.clss != SUBNORMAL)) {
 494                 sc_val_from_ulong(1, temp);
 495                 sc_sub(exp_diff, temp, exp_diff);
 496         }
 497
 498         _shift_right(_mant(b), exp_diff, temp);
 499         sticky = sc_had_carry();
 500         fc_exact &= !sticky;
 501
 502         if (sticky && sign) {
 503                 /* if subtracting a little more than the represented value or adding a little
 504                  * more than the represented value to a negative value this, in addition to the
 505                  * still set sticky bit, takes account of the 'little more' */
 506                 char *temp1 = alloca(calc_buffer_size);
 507                 sc_val_from_ulong(1, temp1);
 508                 sc_add(temp, temp1, temp);
 509         }
 510
 511         if (sign) {
 512                 if (sc_comp(_mant(a), temp) == -1)
 513                         sc_sub(temp, _mant(a), _mant(result));
 514                 else
 515                         sc_sub(_mant(a), temp, _mant(result));
 516         } else {
 517                 sc_add(_mant(a), temp, _mant(result));
 518         }
 519
 520         /* _normalize expects a 'normal' radix point, adding two subnormals
 521          * results in a subnormal radix point -> shifting before normalizing */
 522         if ((a->desc.clss == SUBNORMAL) && (b->desc.clss == SUBNORMAL)) {
 523                 sc_val_from_ulong(1, NULL);
 524                 _shift_left(_mant(result), sc_get_buffer(), _mant(result));
 525         }
 526
 527         /* resulting exponent is the bigger one */
 528         memmove(_exp(result), _exp(a), value_size);
 529
 530         fc_exact &= normalize(result, result, sticky);
 531 }
 532
 533 /**
 534  * calculate a * b
 535  */
 536 static void _fmul(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result)
 537 {
 538         int sticky;
 539         char *temp;
 540         char res_sign;
 541
 542         fc_exact = 1;
 543
 544         handle_NAN(a, b, result);
 545
 546         temp = alloca(value_size);
 547
 548         if (result != a && result != b)
 549                 result->desc = a->desc;
 550
 551         result->sign = res_sign = a->sign ^ b->sign;
 552
 553         /* produce NaN on 0 * inf */
 554         if (a->desc.clss == ZERO) {
 555                 if (b->desc.clss == INF) {
 556                         fc_get_qnan(&a->desc, result);
 557                         fc_exact = 0;
 558                 } else {
 559                         if (a != result)
 560                                 memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 561                         result->sign = res_sign;
 562                 }
 563                 return;
 564         }
 565         if (b->desc.clss == ZERO) {
 566                 if (a->desc.clss == INF) {
 567                         fc_get_qnan(&a->desc, result);
 568                         fc_exact = 0;
 569                 } else {
 570                         if (b != result)
 571                                 memcpy(result, b, calc_buffer_size);
 572                         result->sign = res_sign;
 573                 }
 574                 return;
 575         }
 576
 577         if (a->desc.clss == INF) {
 578                 fc_exact = 0;
 579                 if (a != result)
 580                         memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 581                 result->sign = res_sign;
 582                 return;
 583         }
 584         if (b->desc.clss == INF) {
 585                 fc_exact = 0;
 586                 if (b != result)
 587                         memcpy(result, b, calc_buffer_size);
 588                 result->sign = res_sign;
 589                 return;
 590         }
 591
 592         /* exp = exp(a) + exp(b) - excess */
 593         sc_add(_exp(a), _exp(b), _exp(result));
 594
 595         sc_val_from_ulong((1 << (a->desc.exponent_size - 1)) - 1, temp);
 596         sc_sub(_exp(result), temp, _exp(result));
 597
 598         /* mixed normal, subnormal values introduce an error of 1, correct it */
 599         if ((a->desc.clss == SUBNORMAL) ^ (b->desc.clss == SUBNORMAL)) {
 600                 sc_val_from_ulong(1, temp);
 601                 sc_add(_exp(result), temp, _exp(result));
 602         }
 603
 604         sc_mul(_mant(a), _mant(b), _mant(result));
 605
 606         /* realign result: after a multiplication the digits right of the radix
 607          * point are the sum of the factors' digits after the radix point. As all
 608          * values are normalized they both have the same amount of these digits,
 609          * which has to be restored by proper shifting
 610          * because of the rounding bits */
 611         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS + result->desc.mantissa_size, temp);
 612
 613         _shift_right(_mant(result), temp, _mant(result));
 614         sticky = sc_had_carry();
 615         fc_exact &= !sticky;
 616
 617         fc_exact &= normalize(result, result, sticky);
 618 }
 619
 620 /**
 621  * calculate a / b
 622  */
 623 static void _fdiv(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result)
 624 {
 625         int sticky;
 626         char *temp, *dividend;
 627         char res_sign;
 628
 629         fc_exact = 1;
 630
 631         handle_NAN(a, b, result);
 632
 633         temp = alloca(value_size);
 634         dividend = alloca(value_size);
 635
 636         if (result != a && result != b)
 637                 result->desc = a->desc;
 638
 639         result->sign = res_sign = a->sign ^ b->sign;
 640
 641         /* produce NAN on 0/0 and inf/inf */
 642         if (a->desc.clss == ZERO) {
 643                 if (b->desc.clss == ZERO) {
 644                         /* 0/0 -> NaN */
 645                         fc_get_qnan(&a->desc, result);
 646                         fc_exact = 0;
 647                 } else {
 648                         /* 0/x -> a */
 649                         if (a != result)
 650                                 memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 651                         result->sign = res_sign;
 652                 }
 653                 return;
 654         }
 655
 656         if (b->desc.clss == INF) {
 657                 fc_exact = 0;
 658                 if (a->desc.clss == INF) {
 659                         /* inf/inf -> NaN */
 660                         fc_get_qnan(&a->desc, result);
 661                 } else {
 662                         /* x/inf -> 0 */
 663                         sc_val_from_ulong(0, NULL);
 664                         _save_result(_exp(result));
 665                         _save_result(_mant(result));
 666                         result->desc.clss = ZERO;
 667                 }
 668                 return;
 669         }
 670
 671         if (a->desc.clss == INF) {
 672                 fc_exact = 0;
 673                 /* inf/x -> inf */
 674                 if (a != result)
 675                         memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 676                 result->sign = res_sign;
 677                 return;
 678         }
 679         if (b->desc.clss == ZERO) {
 680                 fc_exact = 0;
 681                 /* division by zero */
 682                 if (result->sign)
 683                         fc_get_minusinf(&a->desc, result);
 684                 else
 685                         fc_get_plusinf(&a->desc, result);
 686                 return;
 687         }
 688
 689         /* exp = exp(a) - exp(b) + excess - 1*/
 690         sc_sub(_exp(a), _exp(b), _exp(result));
 691         sc_val_from_ulong((1 << (a->desc.exponent_size - 1)) - 2, temp);
 692         sc_add(_exp(result), temp, _exp(result));
 693
 694         /* mixed normal, subnormal values introduce an error of 1, correct it */
 695         if ((a->desc.clss == SUBNORMAL) ^ (b->desc.clss == SUBNORMAL)) {
 696                 sc_val_from_ulong(1, temp);
 697                 sc_add(_exp(result), temp, _exp(result));
 698         }
 699
 700         /* mant(res) = mant(a) / 1/2mant(b) */
 701         /* to gain more bits of precision in the result the dividend could be
 702          * shifted left, as this operation does not loose bits. This would not
 703          * fit into the integer precision, but due to the rounding bits (which
 704          * are always zero because the values are all normalized) the divisor
 705          * can be shifted right instead to achieve the same result */
 706         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS + result->desc.mantissa_size, temp);
 707
 708         _shift_left(_mant(a), temp, dividend);
 709
 710         {
 711                 char *divisor = alloca(calc_buffer_size);
 712                 sc_val_from_ulong(1, divisor);
 713                 _shift_right(_mant(b), divisor, divisor);
 714                 sc_div(dividend, divisor, _mant(result));
 715                 sticky = sc_had_carry();
 716                 fc_exact &= !sticky;
 717         }
 718
 719         fc_exact &= normalize(result, result, sticky);
 720 }
 721
 722 #if 0
 723 static void _power_of_ten(int exp, ieee_descriptor_t *desc, char *result)
 724 {
 725         char *build;
 726         char *temp;
 727
 728         /* positive sign */
 729         result->sign = 0;
 730
 731         /* set new descriptor (else result is supposed to already have one) */
 732         if (desc != NULL)
 733                 result->desc = *desc;
 734
 735         build = alloca(value_size);
 736         temp = alloca(value_size);
 737
 738         sc_val_from_ulong((1 << (result->desc.exponent_size - 1)) - 1, _exp(result));
 739
 740         if (exp > 0) {
 741                 /* temp is value of ten now */
 742                 sc_val_from_ulong(10, NULL);
 743                 _save_result(temp);
 744
 745                 for (exp--; exp > 0; exp--) {
 746                         _save_result(build);
 747                         sc_mul(build, temp, NULL);
 748                 }
 749                 _save_result(build);
 750
 751                 /* temp is amount of left shift needed to put the value left of the radix point */
 752                 sc_val_from_ulong(result->desc.mantissa_size + ROUNDING_BITS, temp);
 753
 754                 _shift_left(build, temp, _mant(result));
 755
 756                 _normalize(result, result, 0);
 757         }
 758 }
 759 #endif
 760
 761 /**
 762  * Truncate the fractional part away.
 763  *
 764  * This does not clip to any integer range.
 765  */
 766 static void _trunc(const fp_value *a, fp_value *result)
 767 {
 768         /*
 769          * When exponent == 0 all bits left of the radix point
 770          * are the integral part of the value. For 15bit exp_size
 771          * this would require a left shift of max. 16383 bits which
 772          * is too much.
 773          * But it is enough to ensure that no bit right of the radix
 774          * point remains set. This restricts the interesting
 775          * exponents to the interval [0, mant_size-1].
 776          * Outside this interval the truncated value is either 0 or
 777          * it does not have fractional parts.
 778          */
 779
 780         int exp_bias, exp_val;
 781         char *temp;
 782
 783         /* fixme: can be exact */
 784         fc_exact = 0;
 785
 786         temp = alloca(value_size);
 787
 788         if (a != result)
 789                 result->desc = a->desc;
 790
 791         exp_bias = (1 << (a->desc.exponent_size - 1)) - 1;
 792         exp_val  = sc_val_to_long(_exp(a)) - exp_bias;
 793
 794         if (exp_val < 0) {
 795                 sc_val_from_ulong(0, NULL);
 796                 _save_result(_exp(result));
 797                 _save_result(_mant(result));
 798                 result->desc.clss = ZERO;
 799
 800                 return;
 801         }
 802
 803         if (exp_val > a->desc.mantissa_size) {
 804                 if (a != result)
 805                         memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 806
 807                 return;
 808         }
 809
 810         /* set up a proper mask to delete all bits right of the
 811          * radix point if the mantissa had been shifted until exp == 0 */
 812         sc_max_from_bits(1 + exp_val, 0, temp);
 813         sc_val_from_long(a->desc.mantissa_size - exp_val + 2, NULL);
 814         _shift_left(temp, sc_get_buffer(), temp);
 815
 816         /* and the mask and return the result */
 817         sc_and(_mant(a), temp, _mant(result));
 818
 819         if (a != result) {
 820                 memcpy(_exp(result), _exp(a), value_size);
 821                 result->sign = a->sign;
 822         }
 823 }
 824
 825 /********
 826  * functions defined in fltcalc.h
 827  ********/
 828 const void *fc_get_buffer(void)
 829 {
 830         return calc_buffer;
 831 }
 832
 833 int fc_get_buffer_length(void)
 834 {
 835         return calc_buffer_size;
 836 }
 837
 838 void *fc_val_from_str(const char *str, unsigned int len, const ieee_descriptor_t *desc, void *result)
 839 {
 840 #if 0
 841         enum {
 842                 START,
 843                 LEFT_OF_DOT,
 844                 RIGHT_OF_DOT,
 845                 EXP_START,
 846                 EXPONENT,
 847                 END
 848         };
 849
 850         char exp_sign;
 851         int exp_int, hsb, state;
 852
 853         const char *old_str;
 854
 855         int pos;
 856         char *mant_str, *exp_val, *power_val;
 857
 858         (void) len;
 859         if (result == NULL) result = calc_buffer;
 860
 861         exp_val = alloca(value_size);
 862         power_val = alloca(calc_buffer_size);
 863         mant_str = alloca((len)?(len):(strlen(str)));
 864
 865         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
 866         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
 867         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
 868         result->desc.clss          = NORMAL;
 869
 870         old_str = str;
 871         pos = 0;
 872         exp_int = 0;
 873         state = START;
 874
 875         while (len == 0 || str-old_str < len) {
 876                 switch (state) {
 877                 case START:
 878                         switch (*str) {
 879                         case '+':
 880                                 result->sign = 0;
 881                                 state = LEFT_OF_DOT;
 882                                 str++;
 883                                 break;
 884
 885                         case '-':
 886                                 result->sign = 1;
 887                                 state = LEFT_OF_DOT;
 888                                 str++;
 889                                 break;
 890
 891                         case '0': case '1': case '2': case '3': case '4': case '5': case '6': case '7': case '8': case '9':
 892                                 result->sign = 0;
 893                                 state = LEFT_OF_DOT;
 894                                 break;
 895
 896                         case '.':
 897                                 result->sign = 0;
 898                                 state = RIGHT_OF_DOT;
 899                                 str++;
 900                                 break;
 901
 902                         case 'n':
 903                         case 'N':
 904                         case 'i':
 905                         case 'I':
 906                                 break;
 907
 908                         default:
 909                                 fail_char(old_str, len, str - old_str);
 910                         }
 911                         break;
 912
 913                 case LEFT_OF_DOT:
 914                         switch (*str) {
 915                         case '0': case '1': case '2': case '3': case '4': case '5': case '6': case '7': case '8': case '9':
 916                                 mant_str[pos++] = *(str++);
 917                                 break;
 918
 919                         case '.':
 920                                 state = RIGHT_OF_DOT;
 921                                 str++;
 922                                 break;
 923
 924                         case 'e':
 925                         case 'E':
 926                                 state = EXP_START;
 927                                 str++;
 928                                 break;
 929
 930                         case '\0':
 931                                 mant_str[pos] = '\0';
 932                                 goto done;
 933
 934                         default:
 935                                 fail_char(old_str, len, str - old_str);
 936                         }
 937                         break;
 938
 939                 case RIGHT_OF_DOT:
 940                         switch (*str) {
 941                         case '0': case '1': case '2': case '3': case '4': case '5': case '6': case '7': case '8': case '9':
 942                                 mant_str[pos++] = *(str++);
 943                                 exp_int++;
 944                                 break;
 945
 946                         case 'e':
 947                         case 'E':
 948                                 state = EXP_START;
 949                                 str++;
 950                                 break;
 951
 952                         case '\0':
 953                                 mant_str[pos] = '\0';
 954                                 goto done;
 955
 956                         default:
 957                                 fail_char(old_str, len, str - old_str);
 958                         }
 959                         break;
 960
 961                 case EXP_START:
 962                         switch (*str) {
 963                         case '-':
 964                                 exp_sign = 1;
 965                                 /* fall through */
 966                         case '+':
 967                                 if (*(str-1) != 'e' && *(str-1) != 'E') fail_char(old_str, len, str - old_str);
 968                                 str++;
 969                                 break;
 970
 971                         case '0': case '1': case '2': case '3': case '4': case '5': case '6': case '7': case '8': case '9':
 972                                 mant_str[pos] = '\0';
 973                                 pos = 1;
 974                                 str++;
 975                                 state = EXPONENT;
 976                                 break;
 977
 978                         default:
 979                                 fail_char(old_str, len, str - old_str);
 980                         }
 981                         break;
 982
 983                 case EXPONENT:
 984                         switch (*str) {
 985                         case '0': case '1': case '2': case '3': case '4': case '5': case '6': case '7': case '8': case '9':
 986                                 pos++;
 987                                 str++;
 988                                 break;
 989
 990                         case '\0': goto done;
 991
 992                         default:
 993                                 fail_char(old_str, len, str - old_str);
 994                         }
 995                 }
 996         } /*  switch (state) */
 997
 998 done:
 999         sc_val_from_str(mant_str, strlen(mant_str), _mant(result));
1000
1001         /* shift to put value left of radix point */
1002         sc_val_from_ulong(mant_size + ROUNDING_BITS, exp_val);
1003
1004         _shift_left(_mant(result), exp_val, _mant(result));
1005
1006         sc_val_from_ulong((1 << (exp_size - 1)) - 1, _exp(result));
1007
1008         _normalize(result, result, 0);
1009
1010         if (state == EXPONENT) {
1011                 exp_int -= atoi(str-pos);
1012         }
1013
1014         _power_of_ten(exp_int, &result->desc, power_val);
1015
1016         _fdiv(result, power_val, result);
1017
1018         return result;
1019 #else
1020         /* XXX excuse of an implementation to make things work */
1021         LLDBL             val;
1022         fp_value          *tmp = alloca(calc_buffer_size);
1023         ieee_descriptor_t tmp_desc;
1024         (void) len;
1025
1026 #if defined(HAVE_LONG_DOUBLE) && !defined(__CYGWIN__)
1027         val = strtold(str, NULL);
1028         DEBUGPRINTF(("val_from_str(%s)\n", str));
1029         tmp_desc.exponent_size = 15;
1030         tmp_desc.mantissa_size = 63;
1031         tmp_desc.explicit_one  = 1;
1032         tmp_desc.clss          = NORMAL;
1033         fc_val_from_ieee754(val, &tmp_desc, tmp);
1034 #else
1035         val = strtod(str, NULL);
1036         DEBUGPRINTF(("val_from_str(%s)\n", str));
1037         tmp_desc.exponent_size = 11;
1038         tmp_desc.mantissa_size = 52;
1039         tmp_desc.explicit_one  = 0;
1040         tmp_desc.clss          = NORMAL;
1041         fc_val_from_ieee754(val, &tmp_desc, tmp);
1042 #endif /* HAVE_LONG_DOUBLE */
1043         return fc_cast(tmp, desc, result);
1044 #endif
1045 }
1046
1047 fp_value *fc_val_from_ieee754(LLDBL l, const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result)
1048 {
1049         char    *temp;
1050         int     bias_res, bias_val, mant_val;
1051         value_t srcval;
1052         char    sign;
1053         UINT32  exponent, mantissa0, mantissa1;
1054
1055         srcval.d = l;
1056         bias_res = ((1 << (desc->exponent_size - 1)) - 1);
1057
1058 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1059         mant_val  = 63;
1060         bias_val  = 0x3fff;
1061         sign      = (srcval.val.high & 0x00008000) != 0;
1062         exponent  = (srcval.val.high & 0x00007FFF) ;
1063         mantissa0 = srcval.val.mid;
1064         mantissa1 = srcval.val.low;
1065 #else /* no long double */
1066         mant_val  = 52;
1067         bias_val  = 0x3ff;
1068         sign      = (srcval.val.high & 0x80000000) != 0;
1069         exponent  = (srcval.val.high & 0x7FF00000) >> 20;
1070         mantissa0 = srcval.val.high & 0x000FFFFF;
1071         mantissa1 = srcval.val.low;
1072 #endif
1073
1074 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1075         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)); */
1076         DEBUGPRINTF(("(%d-%.4X-%.8X%.8X)\n", sign, exponent, mantissa0, mantissa1));
1077 #else
1078         TRACEPRINTF(("val_from_float(%.8X%.8X)\n", srcval.val.high, srcval.val.low));
1079         DEBUGPRINTF(("(%d-%.3X-%.5X%.8X)\n", sign, exponent, mantissa0, mantissa1));
1080 #endif
1081
1082         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1083         temp = alloca(value_size);
1084
1085         /* CLEAR the buffer, else some bits might be uninitialized */
1086         memset(result, 0, fc_get_buffer_length());
1087
1088         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1089         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1090         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1091
1092         /* extract sign */
1093         result->sign = sign;
1094
1095         /* sign and flag suffice to identify NaN or inf, no exponent/mantissa
1096          * encoding is needed. the function can return immediately in these cases */
1097         if (isnan(l)) {
1098                 result->desc.clss = NAN;
1099                 TRACEPRINTF(("val_from_float resulted in NAN\n"));
1100                 return result;
1101         }
1102         else if (isinf(l)) {
1103                 result->desc.clss = INF;
1104                 TRACEPRINTF(("val_from_float resulted in %sINF\n", (result->sign == 1) ? "-" : ""));
1105                 return result;
1106         }
1107
1108         /* build exponent, because input and output exponent and mantissa sizes may differ
1109          * this looks more complicated than it is: unbiased input exponent + output bias,
1110          * minus the mantissa difference which is added again later when the output float
1111          * becomes normalized */
1112         sc_val_from_long((exponent - bias_val + bias_res) - (mant_val - desc->mantissa_size), _exp(result));
1113
1114         /* build mantissa representation */
1115         if (exponent != 0) {
1116                 /* insert the hidden bit */
1117                 sc_val_from_ulong(1, temp);
1118                 sc_val_from_ulong(mant_val + ROUNDING_BITS, NULL);
1119                 _shift_left(temp, sc_get_buffer(), NULL);
1120         }
1121         else {
1122                 sc_val_from_ulong(0, NULL);
1123         }
1124
1125         _save_result(_mant(result));
1126
1127         /* bits from the upper word */
1128         sc_val_from_ulong(mantissa0, temp);
1129         sc_val_from_ulong(34, NULL);
1130         _shift_left(temp, sc_get_buffer(), temp);
1131         sc_or(_mant(result), temp, _mant(result));
1132
1133         /* bits from the lower word */
1134         sc_val_from_ulong(mantissa1, temp);
1135         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS, NULL);
1136         _shift_left(temp, sc_get_buffer(), temp);
1137         sc_or(_mant(result), temp, _mant(result));
1138
1139         /* _normalize expects the radix point to be normal, so shift mantissa of subnormal
1140          * origin one to the left */
1141         if (exponent == 0) {
1142                 sc_val_from_ulong(1, NULL);
1143                 _shift_left(_mant(result), sc_get_buffer(), _mant(result));
1144         }
1145
1146         normalize(result, result, 0);
1147
1148         TRACEPRINTF(("val_from_float results in %s\n", fc_print(result, temp, calc_buffer_size, FC_PACKED)));
1149
1150         return result;
1151 }
1152
1153 LLDBL fc_val_to_ieee754(const fp_value *val)
1154 {
1155         fp_value *value;
1156         fp_value *temp = NULL;
1157
1158         int byte_offset;
1159
1160         UINT32 sign;
1161         UINT32 exponent;
1162         UINT32 mantissa0;
1163         UINT32 mantissa1;
1164
1165         value_t           buildval;
1166         ieee_descriptor_t desc;
1167         unsigned          mantissa_size;
1168
1169 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1170         desc.exponent_size = 15;
1171         desc.mantissa_size = 63;
1172         desc.explicit_one  = 1;
1173         desc.clss          = NORMAL;
1174 #else
1175         desc.exponent_size = 11;
1176         desc.mantissa_size = 52;
1177         desc.explicit_one  = 0;
1178         desc.clss          = NORMAL;
1179 #endif
1180         mantissa_size = desc.mantissa_size + desc.explicit_one;
1181
1182         temp = alloca(calc_buffer_size);
1183         value = fc_cast(val, &desc, temp);
1184
1185         sign = value->sign;
1186
1187         /* @@@ long double exponent is 15bit, so the use of sc_val_to_long should not
1188          * lead to wrong results */
1189         exponent = sc_val_to_long(_exp(value)) ;
1190
1191         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS, NULL);
1192         _shift_right(_mant(value), sc_get_buffer(), _mant(value));
1193
1194         mantissa0 = 0;
1195         mantissa1 = 0;
1196
1197         for (byte_offset = 0; byte_offset < 4; byte_offset++)
1198                 mantissa1 |= sc_sub_bits(_mant(value), mantissa_size, byte_offset) << (byte_offset << 3);
1199
1200         for (; (byte_offset<<3) < desc.mantissa_size; byte_offset++)
1201                 mantissa0 |= sc_sub_bits(_mant(value), mantissa_size, byte_offset) << ((byte_offset - 4) << 3);
1202
1203 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1204         buildval.val.high = sign << 15;
1205         buildval.val.high |= exponent;
1206         buildval.val.mid = mantissa0;
1207         buildval.val.low = mantissa1;
1208 #else /* no long double */
1209         mantissa0 &= 0x000FFFFF;  /* get rid of garbage */
1210         buildval.val.high = sign << 31;
1211         buildval.val.high |= exponent << 20;
1212         buildval.val.high |= mantissa0;
1213         buildval.val.low = mantissa1;
1214 #endif
1215
1216         TRACEPRINTF(("val_to_float: %d-%x-%x%x\n", sign, exponent, mantissa0, mantissa1));
1217         return buildval.d;
1218 }
1219
1220 fp_value *fc_cast(const fp_value *value, const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result)
1221 {
1222         char *temp;
1223         int exp_offset, val_bias, res_bias;
1224
1225         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1226         temp = alloca(value_size);
1227
1228         if (value->desc.exponent_size == desc->exponent_size &&
1229                 value->desc.mantissa_size == desc->mantissa_size &&
1230                 value->desc.explicit_one  == desc->explicit_one) {
1231                 if (value != result)
1232                         memcpy(result, value, calc_buffer_size);
1233                 return result;
1234         }
1235
1236         if (value->desc.clss == NAN) {
1237                 if (sc_get_highest_set_bit(_mant(value)) == value->desc.mantissa_size + 1)
1238                         return fc_get_qnan(desc, result);
1239                 else
1240                         return fc_get_snan(desc, result);
1241         }
1242         else if (value->desc.clss == INF) {
1243                 if (value->sign == 0)
1244                         return fc_get_plusinf(desc, result);
1245                 else
1246                         return fc_get_minusinf(desc, result);
1247         }
1248
1249         /* set the descriptor of the new value */
1250         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1251         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1252         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1253         result->desc.clss          = value->desc.clss;
1254
1255         result->sign = value->sign;
1256
1257         /* when the mantissa sizes differ normalizing has to shift to align it.
1258          * this would change the exponent, which is unwanted. So calculate this
1259          * offset and add it */
1260         val_bias = (1 << (value->desc.exponent_size - 1)) - 1;
1261         res_bias = (1 << (desc->exponent_size - 1)) - 1;
1262
1263         exp_offset = (res_bias - val_bias) - (value->desc.mantissa_size - desc->mantissa_size);
1264         sc_val_from_long(exp_offset, temp);
1265         sc_add(_exp(value), temp, _exp(result));
1266
1267         /* _normalize expects normalized radix point */
1268         if (value->desc.clss == SUBNORMAL) {
1269                 sc_val_from_ulong(1, NULL);
1270                 _shift_left(_mant(value), sc_get_buffer(), _mant(result));
1271         } else if (value != result) {
1272                 memcpy(_mant(result), _mant(value), value_size);
1273         } else {
1274                 memmove(_mant(result), _mant(value), value_size);
1275         }
1276
1277         normalize(result, result, 0);
1278         TRACEPRINTF(("Cast results in %s\n", fc_print(result, temp, value_size, FC_PACKED)));
1279         return result;
1280 }
1281
1282 fp_value *fc_get_max(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result)
1283 {
1284         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1285
1286         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1287         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1288         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1289         result->desc.clss          = NORMAL;
1290
1291         result->sign = 0;
1292
1293         sc_val_from_ulong((1 << desc->exponent_size) - 2, _exp(result));
1294
1295         sc_max_from_bits(desc->mantissa_size + 1, 0, _mant(result));
1296         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS, NULL);
1297         _shift_left(_mant(result), sc_get_buffer(), _mant(result));
1298
1299         return result;
1300 }
1301
1302 fp_value *fc_get_min(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result)
1303 {
1304         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1305
1306         fc_get_max(desc, result);
1307         result->sign = 1;
1308
1309         return result;
1310 }
1311
1312 fp_value *fc_get_snan(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result)
1313 {
1314         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1315
1316         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1317         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1318         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1319         result->desc.clss          = NAN;
1320
1321         result->sign = 0;
1322
1323         sc_val_from_ulong((1 << desc->exponent_size) - 1, _exp(result));
1324
1325         /* signaling NaN has non-zero mantissa with msb not set */
1326         sc_val_from_ulong(1, _mant(result));
1327
1328         return result;
1329 }
1330
1331 fp_value *fc_get_qnan(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result)
1332 {
1333         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1334
1335         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1336         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1337         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1338         result->desc.clss          = NAN;
1339
1340         result->sign = 0;
1341
1342         sc_val_from_ulong((1 << desc->exponent_size) - 1, _exp(result));
1343
1344         /* quiet NaN has the msb of the mantissa set, so shift one there */
1345         sc_val_from_ulong(1, _mant(result));
1346         /* mantissa_size >+< 1 because of two extra rounding bits */
1347         sc_val_from_ulong(desc->mantissa_size + 1, NULL);
1348         _shift_left(_mant(result), sc_get_buffer(), _mant(result));
1349
1350         return result;
1351 }
1352
1353 fp_value *fc_get_plusinf(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result)
1354 {
1355         char *mant;
1356
1357         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1358
1359         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1360         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1361         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1362         result->desc.clss          = INF;
1363
1364         result->sign = 0;
1365
1366         sc_val_from_ulong((1 << desc->exponent_size) - 1, _exp(result));
1367
1368         mant = _mant(result);
1369         sc_val_from_ulong(0, mant);
1370         if (desc->explicit_one) {
1371                 sc_set_bit_at(mant, result->desc.mantissa_size + ROUNDING_BITS);
1372         }
1373
1374         return result;
1375 }
1376
1377 fp_value *fc_get_minusinf(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result)
1378 {
1379         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1380
1381         fc_get_plusinf(desc, result);
1382         result->sign = 1;
1383
1384         return result;
1385 }
1386
1387 int fc_comp(const fp_value *val_a, const fp_value *val_b)
1388 {
1389         int mul = 1;
1390
1391         /*
1392          * shortcut: if both values are identical, they are either
1393          * Unordered if NaN or equal
1394          */
1395         if (val_a == val_b)
1396                 return val_a->desc.clss == NAN ? 2 : 0;
1397
1398         /* unordered if one is a NaN */
1399         if (val_a->desc.clss == NAN || val_b->desc.clss == NAN)
1400                 return 2;
1401
1402         /* zero is equal independent of sign */
1403         if ((val_a->desc.clss == ZERO) && (val_b->desc.clss == ZERO))
1404                 return 0;
1405
1406         /* different signs make compare easy */
1407         if (val_a->sign != val_b->sign)
1408                 return (val_a->sign == 0) ? (1) : (-1);
1409
1410         mul = val_a->sign ? -1 : 1;
1411
1412         /* both infinity means equality */
1413         if ((val_a->desc.clss == INF) && (val_b->desc.clss == INF))
1414                 return 0;
1415
1416         /* infinity is bigger than the rest */
1417         if (val_a->desc.clss == INF)
1418                 return  1 * mul;
1419         if (val_b->desc.clss == INF)
1420                 return -1 * mul;
1421
1422         /* check first exponent, that mantissa if equal */
1423         switch (sc_comp(_exp(val_a), _exp(val_b))) {
1424         case -1:
1425                 return -1 * mul;
1426         case  1:
1427                 return  1 * mul;
1428         case  0:
1429                 return sc_comp(_mant(val_a), _mant(val_b)) * mul;
1430         default:
1431                 return 2;
1432         }
1433 }
1434
1435 int fc_is_zero(const fp_value *a)
1436 {
1437         return a->desc.clss == ZERO;
1438 }
1439
1440 int fc_is_negative(const fp_value *a)
1441 {
1442         return a->sign;
1443 }
1444
1445 int fc_is_inf(const fp_value *a)
1446 {
1447         return a->desc.clss == INF;
1448 }
1449
1450 int fc_is_nan(const fp_value *a)
1451 {
1452         return a->desc.clss == NAN;
1453 }
1454
1455 int fc_is_subnormal(const fp_value *a)
1456 {
1457         return a->desc.clss == SUBNORMAL;
1458 }
1459
1460 char *fc_print(const fp_value *val, char *buf, int buflen, unsigned base)
1461 {
1462         char *mul_1;
1463         LLDBL flt_val;
1464
1465         mul_1 = alloca(calc_buffer_size);
1466
1467         switch (base) {
1468         case FC_DEC:
1469                 switch ((value_class_t)val->desc.clss) {
1470                 case INF:
1471                         snprintf(buf, buflen, "%cINF", val->sign ? '-' : '+');
1472                         break;
1473                 case NAN:
1474                         snprintf(buf, buflen, "NaN");
1475                         break;
1476                 case ZERO:
1477                         snprintf(buf, buflen, "0.0");
1478                         break;
1479                 default:
1480                         flt_val = fc_val_to_ieee754(val);
1481 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1482                         /* XXX 30 is arbitrary */
1483                         snprintf(buf, buflen, "%.30LE", flt_val);
1484 #else
1485                         snprintf(buf, buflen, "%.18E", flt_val);
1486 #endif
1487                 }
1488                 break;
1489
1490         case FC_HEX:
1491                 switch ((value_class_t)val->desc.clss) {
1492                 case INF:
1493                         snprintf(buf, buflen, "%cINF", val->sign ? '-' : '+');
1494                         break;
1495                 case NAN:
1496                         snprintf(buf, buflen, "NAN");
1497                         break;
1498                 case ZERO:
1499                         snprintf(buf, buflen, "0.0");
1500                         break;
1501                 default:
1502                         flt_val = fc_val_to_ieee754(val);
1503 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1504                         snprintf(buf, buflen, "%LA", flt_val);
1505 #else
1506                         snprintf(buf, buflen, "%A", flt_val);
1507 #endif
1508                 }
1509                 break;
1510
1511         case FC_PACKED:
1512         default:
1513                 snprintf(buf, buflen, "%s", sc_print(pack(val, mul_1), value_size*4, SC_HEX, 0));
1514                 buf[buflen - 1] = '\0';
1515                 break;
1516         }
1517         return buf;
1518 }
1519
1520 unsigned char fc_sub_bits(const fp_value *value, unsigned num_bits, unsigned byte_ofs)
1521 {
1522         /* this is used to cache the packed version of the value */
1523         static char *packed_value = NULL;
1524
1525         if (packed_value == NULL) packed_value = XMALLOCN(char, value_size);
1526
1527         if (value != NULL)
1528                 pack(value, packed_value);
1529
1530         return sc_sub_bits(packed_value, num_bits, byte_ofs);
1531 }
1532
1533 /* Returns non-zero if the mantissa is zero, i.e. 1.0Exxx */
1534 int fc_zero_mantissa(const fp_value *value)
1535 {
1536         return sc_get_lowest_set_bit(_mant(value)) == ROUNDING_BITS + value->desc.mantissa_size;
1537 }
1538
1539 /* Returns the exponent of a value. */
1540 int fc_get_exponent(const fp_value *value)
1541 {
1542         int exp_bias = (1 << (value->desc.exponent_size - 1)) - 1;
1543         return sc_val_to_long(_exp(value)) - exp_bias;
1544 }
1545
1546 /* Return non-zero if a given value can be converted lossless into another precision */
1547 int fc_can_lossless_conv_to(const fp_value *value, const ieee_descriptor_t *desc)
1548 {
1549         int v;
1550         int exp_bias;
1551
1552         /* handle some special cases first */
1553         switch (value->desc.clss) {
1554         case ZERO:
1555         case INF:
1556         case NAN:
1557                 return 1;
1558         default:
1559                 break;
1560         }
1561
1562         /* check if the exponent can be encoded: note, 0 and all ones are reserved for the exponent */
1563         exp_bias = (1 << (desc->exponent_size - 1)) - 1;
1564         v = fc_get_exponent(value) + exp_bias;
1565         if (0 < v && v < (1 << desc->exponent_size) - 1) {
1566                 /* exponent can be encoded, now check the mantissa */
1567                 v = value->desc.mantissa_size + ROUNDING_BITS - sc_get_lowest_set_bit(_mant(value));
1568                 return v <= desc->mantissa_size;
1569         }
1570         return 0;
1571 }
1572
1573
1574 fc_rounding_mode_t fc_set_rounding_mode(fc_rounding_mode_t mode)
1575 {
1576         if (mode == FC_TONEAREST || mode == FC_TOPOSITIVE || mode == FC_TONEGATIVE || mode == FC_TOZERO)
1577                 rounding_mode = mode;
1578
1579         return rounding_mode;
1580 }
1581
1582 fc_rounding_mode_t fc_get_rounding_mode(void)
1583 {
1584         return rounding_mode;
1585 }
1586
1587 void init_fltcalc(int precision)
1588 {
1589         if (calc_buffer == NULL) {
1590                 /* does nothing if already init */
1591                 if (precision == 0) precision = FC_DEFAULT_PRECISION;
1592
1593                 init_strcalc(precision + 2 + ROUNDING_BITS);
1594
1595                 /* needs additionally rounding bits, one bit as explicit 1., and one for
1596                  * addition overflow */
1597                 max_precision = sc_get_precision() - (2 + ROUNDING_BITS);
1598                 if (max_precision < precision)
1599                         printf("WARNING: not enough precision available, using %d\n", max_precision);
1600
1601                 rounding_mode    = FC_TONEAREST;
1602                 value_size       = sc_get_buffer_length();
1603                 calc_buffer_size = sizeof(fp_value) + 2*value_size - 1;
1604
1605                 calc_buffer = xmalloc(calc_buffer_size);
1606                 memset(calc_buffer, 0, calc_buffer_size);
1607                 DEBUGPRINTF(("init fltcalc:\n\tVALUE_SIZE = %d\ntCALC_BUFFER_SIZE = %d\n\tcalc_buffer = %p\n\n", value_size, calc_buffer_size, calc_buffer));
1608 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1609                 DEBUGPRINTF(("\tUsing long double (1-15-64) interface\n"));
1610 #else
1611                 DEBUGPRINTF(("\tUsing double (1-11-52) interface\n"));
1612 #endif
1613 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
1614                 DEBUGPRINTF(("\tWord order is big endian\n\n"));
1615 #else
1616                 DEBUGPRINTF(("\tWord order is little endian\n\n"));
1617 #endif
1618         }
1619 }
1620
1621 void finish_fltcalc (void)
1622 {
1623         free(calc_buffer); calc_buffer = NULL;
1624 }
1625
1626 #ifdef FLTCALC_TRACE_CALC
1627 static char buffer[100];
1628 #endif
1629
1630 /* definition of interface functions */
1631 fp_value *fc_add(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result)
1632 {
1633         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1634
1635         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1636         TRACEPRINTF(("+ %s ", fc_print(b, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1637
1638         /* make the value with the bigger exponent the first one */
1639         if (sc_comp(_exp(a), _exp(b)) == -1)
1640                 _fadd(b, a, result);
1641         else
1642                 _fadd(a, b, result);
1643
1644         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1645         return result;
1646 }
1647
1648 fp_value *fc_sub(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result)
1649 {
1650         fp_value *temp;
1651
1652         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1653
1654         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1655         TRACEPRINTF(("- %s ", fc_print(b, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1656
1657         temp = alloca(calc_buffer_size);
1658         memcpy(temp, b, calc_buffer_size);
1659         temp->sign = !b->sign;
1660         if (sc_comp(_exp(a), _exp(temp)) == -1)
1661                 _fadd(temp, a, result);
1662         else
1663                 _fadd(a, temp, result);
1664
1665         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1666         return result;
1667 }
1668
1669 fp_value *fc_mul(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result)
1670 {
1671         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1672
1673         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1674         TRACEPRINTF(("* %s ", fc_print(b, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1675
1676         _fmul(a, b, result);
1677
1678         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1679         return result;
1680 }
1681
1682 fp_value *fc_div(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result)
1683 {
1684         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1685
1686         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1687         TRACEPRINTF(("/ %s ", fc_print(b, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1688
1689         _fdiv(a, b, result);
1690
1691         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1692         return result;
1693 }
1694
1695 fp_value *fc_neg(const fp_value *a, fp_value *result)
1696 {
1697         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1698
1699         TRACEPRINTF(("- %s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1700
1701         if (a != result)
1702                 memcpy(result, a, calc_buffer_size);
1703         result->sign = !a->sign;
1704
1705         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1706         return result;
1707 }
1708
1709 fp_value *fc_int(const fp_value *a, fp_value *result)
1710 {
1711         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1712
1713         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1714         TRACEPRINTF(("truncated to integer "));
1715
1716         _trunc(a, result);
1717
1718         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1719         return result;
1720 }
1721
1722 fp_value *fc_rnd(const fp_value *a, fp_value *result)
1723 {
1724         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1725
1726         (void) a;
1727         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1728         TRACEPRINTF(("rounded to integer "));
1729
1730         assert(!"fc_rnd() not yet implemented");
1731
1732         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1733         return result;
1734 }
1735
1736 /*
1737  * convert a floating point value into an sc value ...
1738  */
1739 int fc_flt2int(const fp_value *a, void *result, ir_mode *dst_mode)
1740 {
1741         if (a->desc.clss == NORMAL) {
1742                 int exp_bias = (1 << (a->desc.exponent_size - 1)) - 1;
1743                 int exp_val  = sc_val_to_long(_exp(a)) - exp_bias;
1744                 int shift, highest;
1745                 int mantissa_size;
1746                 int tgt_bits;
1747
1748                 if (a->sign && !mode_is_signed(dst_mode)) {
1749                         /* FIXME: for now we cannot convert this */
1750                         return 0;
1751                 }
1752
1753                 tgt_bits = get_mode_size_bits(dst_mode);
1754                 if (mode_is_signed(dst_mode))
1755                         --tgt_bits;
1756
1757                 assert(exp_val >= 0 && "floating point value not integral before fc_flt2int() call");
1758                 mantissa_size = a->desc.mantissa_size + ROUNDING_BITS;
1759                 shift         = exp_val - mantissa_size;
1760
1761                 if (tgt_bits < mantissa_size + 1)
1762                         tgt_bits = mantissa_size + 1;
1763                 if (shift > 0) {
1764                         sc_shlI(_mant(a),  shift, tgt_bits, 0, result);
1765                 } else {
1766                         sc_shrI(_mant(a), -shift, tgt_bits, 0, result);
1767                 }
1768
1769                 /* check for overflow */
1770                 highest = sc_get_highest_set_bit(result);
1771
1772                 if (mode_is_signed(dst_mode)) {
1773                         if (highest == sc_get_lowest_set_bit(result)) {
1774                                 /* need extra test for MIN_INT */
1775                                 if (highest >= (int) get_mode_size_bits(dst_mode)) {
1776                                         /* FIXME: handle overflow */
1777                                         return 0;
1778                                 }
1779                         } else {
1780                                 if (highest >= (int) get_mode_size_bits(dst_mode) - 1) {
1781                                         /* FIXME: handle overflow */
1782                                         return 0;
1783                                 }
1784                         }
1785                 } else {
1786                         if (highest >= (int) get_mode_size_bits(dst_mode)) {
1787                                 /* FIXME: handle overflow */
1788                                 return 0;
1789                         }
1790                 }
1791
1792                 if (a->sign)
1793                         sc_neg(result, result);
1794
1795                 return 1;
1796         }
1797         else if (a->desc.clss == ZERO) {
1798                 sc_zero(result);
1799                 return 1;
1800         }
1801         return 0;
1802 }
1803
1804
1805 unsigned fc_set_immediate_precision(unsigned bits)
1806 {
1807         unsigned old = immediate_prec;
1808
1809         immediate_prec = bits;
1810         return old;
1811 }
1812
1813 int fc_is_exact(void)
1814 {
1815         return fc_exact;
1816 }