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

   1 /*
   2  * Copyright (C) 1995-2010 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 /** The number of extra precision rounding bits */
  52 #define ROUNDING_BITS 2
  53
  54 typedef uint32_t UINT32;
  55
  56 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
  57 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
  58 typedef union {
  59         struct {
  60                 UINT32 high;
  61                 UINT32 mid;
  62                 UINT32 low;
  63         } val;
  64         volatile long double d;
  65 } value_t;
  66 #else
  67 typedef union {
  68         struct {
  69                 UINT32 low;
  70                 UINT32 mid;
  71                 UINT32 high;
  72         } val;
  73         volatile long double d;
  74 } value_t;
  75 #endif
  76 #else
  77 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
  78 typedef union {
  79         struct {
  80                 UINT32 high;
  81                 UINT32 low;
  82         } val;
  83         volatile double d;
  84 } value_t;
  85 #else
  86 typedef union {
  87         struct {
  88                 UINT32 low;
  89                 UINT32 high;
  90         } val;
  91         volatile double d;
  92 } value_t;
  93 #endif
  94 #endif
  95
  96 #define CLEAR_BUFFER(buffer) memset(buffer, 0, calc_buffer_size)
  97
  98 /* our floating point value */
  99 struct fp_value {
 100         ieee_descriptor_t desc;
 101         char sign;
 102         char value[1];        /* exp[value_size] + mant[value_size] */
 103 };
 104
 105 #define _exp(a)  &((a)->value[0])
 106 #define _mant(a) &((a)->value[value_size])
 107
 108 #define _save_result(x) memcpy((x), sc_get_buffer(), value_size)
 109 #define _shift_right(x, y, res) sc_shr((x), (y), value_size*4, 0, (res))
 110 #define _shift_left(x, y, res) sc_shl((x), (y), value_size*4, 0, (res))
 111
 112
 113 #ifdef FLTCALC_DEBUG
 114 #  define DEBUGPRINTF(x) printf x
 115 #else
 116 #  define DEBUGPRINTF(x) ((void)0)
 117 #endif
 118
 119 #ifdef FLTCALC_TRACE_CALC
 120 #  define TRACEPRINTF(x) printf x
 121 #else
 122 #  define TRACEPRINTF(x) ((void)0)
 123 #endif
 124
 125 /** The immediate precision. */
 126 static unsigned immediate_prec = 0;
 127
 128 /** A temporal buffer. */
 129 static fp_value *calc_buffer = NULL;
 130
 131 /** Current rounding mode.*/
 132 static fc_rounding_mode_t rounding_mode;
 133
 134 static int calc_buffer_size;
 135 static int value_size;
 136 static int max_precision;
 137
 138 /** Exact flag. */
 139 static int fc_exact = 1;
 140
 141 #if 0
 142 static void fail_char(const char *str, unsigned int len, int pos)
 143 {
 144         if (*(str+pos))
 145                 printf("ERROR: Unexpected character '%c'\n", *(str + pos));
 146         else
 147                 printf("ERROR: Unexpected end of string\n");
 148         while (len-- && *str) printf("%c", *str++); printf("\n");
 149         while (pos--) printf(" "); printf("^\n");
 150         /* the front end has to to check constant strings */
 151         exit(-1);
 152 }
 153 #endif
 154
 155 /** pack machine-like */
 156 static void *pack(const fp_value *int_float, void *packed)
 157 {
 158         char     *shift_val;
 159         char     *temp;
 160         fp_value *val_buffer;
 161         int      pos;
 162
 163         temp      = alloca(value_size);
 164         shift_val = alloca(value_size);
 165
 166         switch ((value_class_t)int_float->desc.clss) {
 167         case NAN:
 168                 val_buffer = alloca(calc_buffer_size);
 169                 fc_get_qnan(&int_float->desc, val_buffer);
 170                 int_float = val_buffer;
 171                 break;
 172
 173         case INF:
 174                 val_buffer = alloca(calc_buffer_size);
 175                 fc_get_plusinf(&int_float->desc, val_buffer);
 176                 val_buffer->sign = int_float->sign;
 177                 int_float = val_buffer;
 178                 break;
 179
 180         default:
 181                 break;
 182         }
 183         assert(int_float->desc.explicit_one <= 1);
 184
 185         /* pack sign: move it to the left after exponent AND mantissa */
 186         sc_val_from_ulong(int_float->sign, temp);
 187
 188         pos = int_float->desc.exponent_size + int_float->desc.mantissa_size + int_float->desc.explicit_one;
 189         sc_val_from_ulong(pos, NULL);
 190         _shift_left(temp, sc_get_buffer(), packed);
 191
 192         /* pack exponent: move it to the left after mantissa */
 193         pos = int_float->desc.mantissa_size + int_float->desc.explicit_one;
 194         sc_val_from_ulong(pos, shift_val);
 195         _shift_left(_exp(int_float), shift_val, temp);
 196
 197         /* combine sign|exponent */
 198         sc_or(temp, packed, packed);
 199
 200         /* extract mantissa */
 201         /* remove rounding bits */
 202         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS, shift_val);
 203         _shift_right(_mant(int_float), shift_val, temp);
 204
 205         /* remove leading 1 (or 0 if denormalized) */
 206         sc_max_from_bits(pos, 0, shift_val); /* all mantissa bits are 1's */
 207         sc_and(temp, shift_val, temp);
 208
 209         /* combine sign|exponent|mantissa */
 210         sc_or(temp, packed, packed);
 211
 212         return packed;
 213 }
 214
 215 /**
 216  * Normalize a fp_value.
 217  *
 218  * @return non-zero if result is exact
 219  */
 220 static int normalize(const fp_value *in_val, fp_value *out_val, int sticky)
 221 {
 222         int exact = 1;
 223         int hsb;
 224         char lsb, guard, round, round_dir = 0;
 225         char *temp = alloca(value_size);
 226
 227         /* save rounding bits at the end */
 228         hsb = ROUNDING_BITS + in_val->desc.mantissa_size - sc_get_highest_set_bit(_mant(in_val)) - 1;
 229
 230         if (in_val != out_val)   {
 231                 out_val->sign = in_val->sign;
 232                 memcpy(&out_val->desc, &in_val->desc, sizeof(out_val->desc));
 233         }
 234
 235         out_val->desc.clss = NORMAL;
 236
 237         /* mantissa all zeros, so zero exponent (because of explicit one) */
 238         if (hsb == ROUNDING_BITS + in_val->desc.mantissa_size)   {
 239                 sc_val_from_ulong(0, _exp(out_val));
 240                 hsb = -1;
 241         }
 242
 243         /* shift the first 1 into the left of the radix point (i.e. hsb == -1) */
 244         if (hsb < -1)   {
 245                 /* shift right */
 246                 sc_val_from_ulong(-hsb-1, temp);
 247
 248                 _shift_right(_mant(in_val), temp, _mant(out_val));
 249
 250                 /* remember if some bits were shifted away */
 251                 if (sc_had_carry()) {
 252                         exact = 0;
 253                         sticky = 1;
 254                 }
 255                 sc_add(_exp(in_val), temp, _exp(out_val));
 256         } else if (hsb > -1) {
 257                 /* shift left */
 258                 sc_val_from_ulong(hsb+1, temp);
 259
 260                 _shift_left(_mant(in_val), temp, _mant(out_val));
 261
 262                 sc_sub(_exp(in_val), temp, _exp(out_val));
 263         }
 264
 265         /* check for exponent underflow */
 266         if (sc_is_negative(_exp(out_val)) || sc_is_zero(_exp(out_val))) {
 267                 DEBUGPRINTF(("Exponent underflow!\n"));
 268                 /* exponent underflow */
 269                 /* shift the mantissa right to have a zero exponent */
 270                 sc_val_from_ulong(1, temp);
 271                 sc_sub(temp, _exp(out_val), NULL);
 272
 273                 _shift_right(_mant(out_val), sc_get_buffer(), _mant(out_val));
 274                 if (sc_had_carry()) {
 275                         exact  = 0;
 276                         sticky = 1;
 277                 }
 278                 /* denormalized means exponent of zero */
 279                 sc_val_from_ulong(0, _exp(out_val));
 280
 281                 out_val->desc.clss = SUBNORMAL;
 282         }
 283
 284         /* perform rounding by adding a value that clears the guard bit and the round bit
 285          * and either causes a carry to round up or not */
 286         /* get the last 3 bits of the value */
 287         lsb = sc_sub_bits(_mant(out_val), out_val->desc.mantissa_size + ROUNDING_BITS, 0) & 0x7;
 288         guard = (lsb&0x2)>>1;
 289         round = lsb&0x1;
 290
 291         switch (rounding_mode) {
 292         case FC_TONEAREST:
 293                 /* round to nearest representable value, if in doubt choose the version
 294                  * with lsb == 0 */
 295                 round_dir = guard && (sticky || round || lsb>>2);
 296                 break;
 297         case FC_TOPOSITIVE:
 298                 /* if positive: round to one if the exact value is bigger, else to zero */
 299                 round_dir = (!out_val->sign && (guard || round || sticky));
 300                 break;
 301         case FC_TONEGATIVE:
 302                 /* if negative: round to one if the exact value is bigger, else to zero */
 303                 round_dir = (out_val->sign && (guard || round || sticky));
 304                 break;
 305         case FC_TOZERO:
 306                 /* always round to 0 (chopping mode) */
 307                 round_dir = 0;
 308                 break;
 309         }
 310         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"));
 311
 312         if (round_dir == 1) {
 313                 guard = (round^guard)<<1;
 314                 lsb = !(round || guard)<<2 | guard | round;
 315         } else {
 316                 lsb = -((guard<<1) | round);
 317         }
 318
 319         /* add the rounded value */
 320         if (lsb != 0) {
 321                 sc_val_from_long(lsb, temp);
 322                 sc_add(_mant(out_val), temp, _mant(out_val));
 323                 exact = 0;
 324         }
 325
 326         /* could have rounded down to zero */
 327         if (sc_is_zero(_mant(out_val)) && (out_val->desc.clss == SUBNORMAL))
 328                 out_val->desc.clss = ZERO;
 329
 330         /* check for rounding overflow */
 331         hsb = ROUNDING_BITS + out_val->desc.mantissa_size - sc_get_highest_set_bit(_mant(out_val)) - 1;
 332         if ((out_val->desc.clss != SUBNORMAL) && (hsb < -1)) {
 333                 sc_val_from_ulong(1, temp);
 334                 _shift_right(_mant(out_val), temp, _mant(out_val));
 335                 if (exact && sc_had_carry())
 336                         exact = 0;
 337                 sc_add(_exp(out_val), temp, _exp(out_val));
 338         } else if ((out_val->desc.clss == SUBNORMAL) && (hsb == -1)) {
 339                 /* overflow caused the mantissa to be normal again,
 340                  * so adapt the exponent accordingly */
 341                 sc_val_from_ulong(1, temp);
 342                 sc_add(_exp(out_val), temp, _exp(out_val));
 343
 344                 out_val->desc.clss = NORMAL;
 345         }
 346         /* no further rounding is needed, because rounding overflow means
 347          * the carry of the original rounding was propagated all the way
 348          * up to the bit left of the radix point. This implies the bits
 349          * to the right are all zeros (rounding is +1) */
 350
 351         /* check for exponent overflow */
 352         sc_val_from_ulong((1 << out_val->desc.exponent_size) - 1, temp);
 353         if (sc_comp(_exp(out_val), temp) != -1) {
 354                 DEBUGPRINTF(("Exponent overflow!\n"));
 355                 /* exponent overflow, reaction depends on rounding method:
 356                  *
 357                  * mode        | sign of value |  result
 358                  *--------------------------------------------------------------
 359                  * TO_NEAREST  |      +        |   +inf
 360                  *             |      -        |   -inf
 361                  *--------------------------------------------------------------
 362                  * TO_POSITIVE |      +        |   +inf
 363                  *             |      -        |   smallest representable value
 364                  *--------------------------------------------------------------
 365                  * TO_NEAGTIVE |      +        |   largest representable value
 366                  *             |      -        |   -inf
 367                  *--------------------------------------------------------------
 368                  * TO_ZERO     |      +        |   largest representable value
 369                  *             |      -        |   smallest representable value
 370                  *--------------------------------------------------------------*/
 371                 if (out_val->sign == 0) {
 372                         /* value is positive */
 373                         switch (rounding_mode) {
 374                         case FC_TONEAREST:
 375                         case FC_TOPOSITIVE:
 376                                 out_val->desc.clss = INF;
 377                                 break;
 378
 379                         case FC_TONEGATIVE:
 380                         case FC_TOZERO:
 381                                 fc_get_max(&out_val->desc, out_val);
 382                         }
 383                 } else {
 384                         /* value is negative */
 385                         switch (rounding_mode) {
 386                         case FC_TONEAREST:
 387                         case FC_TONEGATIVE:
 388                                 out_val->desc.clss = INF;
 389                                 break;
 390
 391                         case FC_TOPOSITIVE:
 392                         case FC_TOZERO:
 393                                 fc_get_min(&out_val->desc, out_val);
 394                         }
 395                 }
 396         }
 397         return exact;
 398 }
 399
 400 /**
 401  * Operations involving NaN's must return NaN.
 402  * They are NOT exact.
 403  */
 404 #define handle_NAN(a, b, result) \
 405 do {                                                      \
 406   if (a->desc.clss == NAN) {                              \
 407     if (a != result) memcpy(result, a, calc_buffer_size); \
 408     fc_exact = 0;                                         \
 409     return;                                               \
 410   }                                                       \
 411   if (b->desc.clss == NAN) {                              \
 412     if (b != result) memcpy(result, b, calc_buffer_size); \
 413     fc_exact = 0;                                         \
 414     return;                                               \
 415   }                                                       \
 416 }while (0)
 417
 418
 419 /**
 420  * calculate a + b, where a is the value with the bigger exponent
 421  */
 422 static void _fadd(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result)
 423 {
 424         char *temp;
 425         char *exp_diff;
 426
 427         char sign, res_sign;
 428         char sticky;
 429
 430         fc_exact = 1;
 431
 432         handle_NAN(a, b, result);
 433
 434         /* make sure result has a descriptor */
 435         if (result != a && result != b)
 436                 result->desc = a->desc;
 437
 438         /* determine if this is an addition or subtraction */
 439         sign = a->sign ^ b->sign;
 440
 441         /* produce NaN on inf - inf */
 442         if (sign && (a->desc.clss == INF) && (b->desc.clss == INF)) {
 443                 fc_exact = 0;
 444                 fc_get_qnan(&a->desc, result);
 445                 return;
 446         }
 447
 448         temp     = alloca(value_size);
 449         exp_diff = alloca(value_size);
 450
 451         /* get exponent difference */
 452         sc_sub(_exp(a), _exp(b), exp_diff);
 453
 454         /* initially set sign to be the sign of a, special treatment of subtraction
 455          * when exponents are equal is required though.
 456          * Also special care about the sign is needed when the mantissas are equal
 457          * (+/- 0 ?) */
 458         if (sign && sc_val_to_long(exp_diff) == 0) {
 459                 switch (sc_comp(_mant(a), _mant(b))) {
 460                 case 1:  /* a > b */
 461                         res_sign = a->sign;  /* abs(a) is bigger and a is negative */
 462                         break;
 463                 case 0:  /* a == b */
 464                         res_sign = (rounding_mode == FC_TONEGATIVE);
 465                         break;
 466                 case -1: /* a < b */
 467                         res_sign = b->sign; /* abs(b) is bigger and b is negative */
 468                         break;
 469                 default:
 470                         /* can't be reached */
 471                         res_sign = 0;
 472                         break;
 473                 }
 474         }
 475         else
 476                 res_sign = a->sign;
 477         result->sign = res_sign;
 478
 479         /* sign has been taken care of, check for special cases */
 480         if (a->desc.clss == ZERO || b->desc.clss == INF) {
 481                 if (b != result)
 482                         memcpy(result, b, calc_buffer_size);
 483                 fc_exact = b->desc.clss == NORMAL;
 484                 result->sign = res_sign;
 485                 return;
 486         }
 487         if (b->desc.clss == ZERO || a->desc.clss == INF) {
 488                 if (a != result)
 489                         memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 490                 fc_exact = a->desc.clss == NORMAL;
 491                 result->sign = res_sign;
 492                 return;
 493         }
 494
 495         /* shift the smaller value to the right to align the radix point */
 496         /* subnormals have their radix point shifted to the right,
 497          * take care of this first */
 498         if ((b->desc.clss == SUBNORMAL) && (a->desc.clss != SUBNORMAL)) {
 499                 sc_val_from_ulong(1, temp);
 500                 sc_sub(exp_diff, temp, exp_diff);
 501         }
 502
 503         _shift_right(_mant(b), exp_diff, temp);
 504         sticky = sc_had_carry();
 505         fc_exact &= !sticky;
 506
 507         if (sticky && sign) {
 508                 /* if subtracting a little more than the represented value or adding a little
 509                  * more than the represented value to a negative value this, in addition to the
 510                  * still set sticky bit, takes account of the 'little more' */
 511                 char *temp1 = alloca(calc_buffer_size);
 512                 sc_val_from_ulong(1, temp1);
 513                 sc_add(temp, temp1, temp);
 514         }
 515
 516         if (sign) {
 517                 if (sc_comp(_mant(a), temp) == -1)
 518                         sc_sub(temp, _mant(a), _mant(result));
 519                 else
 520                         sc_sub(_mant(a), temp, _mant(result));
 521         } else {
 522                 sc_add(_mant(a), temp, _mant(result));
 523         }
 524
 525         /* _normalize expects a 'normal' radix point, adding two subnormals
 526          * results in a subnormal radix point -> shifting before normalizing */
 527         if ((a->desc.clss == SUBNORMAL) && (b->desc.clss == SUBNORMAL)) {
 528                 sc_val_from_ulong(1, NULL);
 529                 _shift_left(_mant(result), sc_get_buffer(), _mant(result));
 530         }
 531
 532         /* resulting exponent is the bigger one */
 533         memmove(_exp(result), _exp(a), value_size);
 534
 535         fc_exact &= normalize(result, result, sticky);
 536 }
 537
 538 /**
 539  * calculate a * b
 540  */
 541 static void _fmul(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result)
 542 {
 543         int sticky;
 544         char *temp;
 545         char res_sign;
 546
 547         fc_exact = 1;
 548
 549         handle_NAN(a, b, result);
 550
 551         temp = alloca(value_size);
 552
 553         if (result != a && result != b)
 554                 result->desc = a->desc;
 555
 556         result->sign = res_sign = a->sign ^ b->sign;
 557
 558         /* produce NaN on 0 * inf */
 559         if (a->desc.clss == ZERO) {
 560                 if (b->desc.clss == INF) {
 561                         fc_get_qnan(&a->desc, result);
 562                         fc_exact = 0;
 563                 } else {
 564                         if (a != result)
 565                                 memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 566                         result->sign = res_sign;
 567                 }
 568                 return;
 569         }
 570         if (b->desc.clss == ZERO) {
 571                 if (a->desc.clss == INF) {
 572                         fc_get_qnan(&a->desc, result);
 573                         fc_exact = 0;
 574                 } else {
 575                         if (b != result)
 576                                 memcpy(result, b, calc_buffer_size);
 577                         result->sign = res_sign;
 578                 }
 579                 return;
 580         }
 581
 582         if (a->desc.clss == INF) {
 583                 fc_exact = 0;
 584                 if (a != result)
 585                         memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 586                 result->sign = res_sign;
 587                 return;
 588         }
 589         if (b->desc.clss == INF) {
 590                 fc_exact = 0;
 591                 if (b != result)
 592                         memcpy(result, b, calc_buffer_size);
 593                 result->sign = res_sign;
 594                 return;
 595         }
 596
 597         /* exp = exp(a) + exp(b) - excess */
 598         sc_add(_exp(a), _exp(b), _exp(result));
 599
 600         sc_val_from_ulong((1 << (a->desc.exponent_size - 1)) - 1, temp);
 601         sc_sub(_exp(result), temp, _exp(result));
 602
 603         /* mixed normal, subnormal values introduce an error of 1, correct it */
 604         if ((a->desc.clss == SUBNORMAL) ^ (b->desc.clss == SUBNORMAL)) {
 605                 sc_val_from_ulong(1, temp);
 606                 sc_add(_exp(result), temp, _exp(result));
 607         }
 608
 609         sc_mul(_mant(a), _mant(b), _mant(result));
 610
 611         /* realign result: after a multiplication the digits right of the radix
 612          * point are the sum of the factors' digits after the radix point. As all
 613          * values are normalized they both have the same amount of these digits,
 614          * which has to be restored by proper shifting
 615          * because of the rounding bits */
 616         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS + result->desc.mantissa_size, temp);
 617
 618         _shift_right(_mant(result), temp, _mant(result));
 619         sticky = sc_had_carry();
 620         fc_exact &= !sticky;
 621
 622         fc_exact &= normalize(result, result, sticky);
 623 }
 624
 625 /**
 626  * calculate a / b
 627  */
 628 static void _fdiv(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result)
 629 {
 630         int sticky;
 631         char *temp, *dividend;
 632         char res_sign;
 633
 634         fc_exact = 1;
 635
 636         handle_NAN(a, b, result);
 637
 638         temp = alloca(value_size);
 639         dividend = alloca(value_size);
 640
 641         if (result != a && result != b)
 642                 result->desc = a->desc;
 643
 644         result->sign = res_sign = a->sign ^ b->sign;
 645
 646         /* produce NAN on 0/0 and inf/inf */
 647         if (a->desc.clss == ZERO) {
 648                 if (b->desc.clss == ZERO) {
 649                         /* 0/0 -> NaN */
 650                         fc_get_qnan(&a->desc, result);
 651                         fc_exact = 0;
 652                 } else {
 653                         /* 0/x -> a */
 654                         if (a != result)
 655                                 memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 656                         result->sign = res_sign;
 657                 }
 658                 return;
 659         }
 660
 661         if (b->desc.clss == INF) {
 662                 fc_exact = 0;
 663                 if (a->desc.clss == INF) {
 664                         /* inf/inf -> NaN */
 665                         fc_get_qnan(&a->desc, result);
 666                 } else {
 667                         /* x/inf -> 0 */
 668                         sc_val_from_ulong(0, NULL);
 669                         _save_result(_exp(result));
 670                         _save_result(_mant(result));
 671                         result->desc.clss = ZERO;
 672                 }
 673                 return;
 674         }
 675
 676         if (a->desc.clss == INF) {
 677                 fc_exact = 0;
 678                 /* inf/x -> inf */
 679                 if (a != result)
 680                         memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 681                 result->sign = res_sign;
 682                 return;
 683         }
 684         if (b->desc.clss == ZERO) {
 685                 fc_exact = 0;
 686                 /* division by zero */
 687                 if (result->sign)
 688                         fc_get_minusinf(&a->desc, result);
 689                 else
 690                         fc_get_plusinf(&a->desc, result);
 691                 return;
 692         }
 693
 694         /* exp = exp(a) - exp(b) + excess - 1*/
 695         sc_sub(_exp(a), _exp(b), _exp(result));
 696         sc_val_from_ulong((1 << (a->desc.exponent_size - 1)) - 2, temp);
 697         sc_add(_exp(result), temp, _exp(result));
 698
 699         /* mixed normal, subnormal values introduce an error of 1, correct it */
 700         if ((a->desc.clss == SUBNORMAL) ^ (b->desc.clss == SUBNORMAL)) {
 701                 sc_val_from_ulong(1, temp);
 702                 sc_add(_exp(result), temp, _exp(result));
 703         }
 704
 705         /* mant(res) = mant(a) / 1/2mant(b) */
 706         /* to gain more bits of precision in the result the dividend could be
 707          * shifted left, as this operation does not loose bits. This would not
 708          * fit into the integer precision, but due to the rounding bits (which
 709          * are always zero because the values are all normalized) the divisor
 710          * can be shifted right instead to achieve the same result */
 711         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS + result->desc.mantissa_size, temp);
 712
 713         _shift_left(_mant(a), temp, dividend);
 714
 715         {
 716                 char *divisor = alloca(calc_buffer_size);
 717                 sc_val_from_ulong(1, divisor);
 718                 _shift_right(_mant(b), divisor, divisor);
 719                 sc_div(dividend, divisor, _mant(result));
 720                 sticky = sc_had_carry();
 721                 fc_exact &= !sticky;
 722         }
 723
 724         fc_exact &= normalize(result, result, sticky);
 725 }
 726
 727 #if 0
 728 static void _power_of_ten(int exp, ieee_descriptor_t *desc, char *result)
 729 {
 730         char *build;
 731         char *temp;
 732
 733         /* positive sign */
 734         result->sign = 0;
 735
 736         /* set new descriptor (else result is supposed to already have one) */
 737         if (desc != NULL)
 738                 result->desc = *desc;
 739
 740         build = alloca(value_size);
 741         temp = alloca(value_size);
 742
 743         sc_val_from_ulong((1 << (result->desc.exponent_size - 1)) - 1, _exp(result));
 744
 745         if (exp > 0) {
 746                 /* temp is value of ten now */
 747                 sc_val_from_ulong(10, NULL);
 748                 _save_result(temp);
 749
 750                 for (exp--; exp > 0; exp--) {
 751                         _save_result(build);
 752                         sc_mul(build, temp, NULL);
 753                 }
 754                 _save_result(build);
 755
 756                 /* temp is amount of left shift needed to put the value left of the radix point */
 757                 sc_val_from_ulong(result->desc.mantissa_size + ROUNDING_BITS, temp);
 758
 759                 _shift_left(build, temp, _mant(result));
 760
 761                 _normalize(result, result, 0);
 762         }
 763 }
 764 #endif
 765
 766 /**
 767  * Truncate the fractional part away.
 768  *
 769  * This does not clip to any integer range.
 770  */
 771 static void _trunc(const fp_value *a, fp_value *result)
 772 {
 773         /*
 774          * When exponent == 0 all bits left of the radix point
 775          * are the integral part of the value. For 15bit exp_size
 776          * this would require a left shift of max. 16383 bits which
 777          * is too much.
 778          * But it is enough to ensure that no bit right of the radix
 779          * point remains set. This restricts the interesting
 780          * exponents to the interval [0, mant_size-1].
 781          * Outside this interval the truncated value is either 0 or
 782          * it does not have fractional parts.
 783          */
 784
 785         int exp_bias, exp_val;
 786         char *temp;
 787
 788         /* fixme: can be exact */
 789         fc_exact = 0;
 790
 791         temp = alloca(value_size);
 792
 793         if (a != result)
 794                 result->desc = a->desc;
 795
 796         exp_bias = (1 << (a->desc.exponent_size - 1)) - 1;
 797         exp_val  = sc_val_to_long(_exp(a)) - exp_bias;
 798
 799         if (exp_val < 0) {
 800                 sc_val_from_ulong(0, NULL);
 801                 _save_result(_exp(result));
 802                 _save_result(_mant(result));
 803                 result->desc.clss = ZERO;
 804
 805                 return;
 806         }
 807
 808         if (exp_val > a->desc.mantissa_size) {
 809                 if (a != result)
 810                         memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 811
 812                 return;
 813         }
 814
 815         /* set up a proper mask to delete all bits right of the
 816          * radix point if the mantissa had been shifted until exp == 0 */
 817         sc_max_from_bits(1 + exp_val, 0, temp);
 818         sc_val_from_long(a->desc.mantissa_size - exp_val + 2, NULL);
 819         _shift_left(temp, sc_get_buffer(), temp);
 820
 821         /* and the mask and return the result */
 822         sc_and(_mant(a), temp, _mant(result));
 823
 824         if (a != result) {
 825                 memcpy(_exp(result), _exp(a), value_size);
 826                 result->sign = a->sign;
 827         }
 828 }
 829
 830 /********
 831  * functions defined in fltcalc.h
 832  ********/
 833 const void *fc_get_buffer(void)
 834 {
 835         return calc_buffer;
 836 }
 837
 838 int fc_get_buffer_length(void)
 839 {
 840         return calc_buffer_size;
 841 }
 842
 843 void *fc_val_from_str(const char *str, unsigned int len, const ieee_descriptor_t *desc, void *result)
 844 {
 845         char *buffer;
 846
 847         /* XXX excuse of an implementation to make things work */
 848         LLDBL             val;
 849         fp_value          *tmp = alloca(calc_buffer_size);
 850         ieee_descriptor_t tmp_desc;
 851
 852         buffer = alloca(len+1);
 853         memcpy(buffer, str, len);
 854         buffer[len] = '\0';
 855         val = strtold(buffer, NULL);
 856
 857         DEBUGPRINTF(("val_from_str(%s)\n", str));
 858         tmp_desc.exponent_size = 15;
 859         tmp_desc.mantissa_size = 63;
 860         tmp_desc.explicit_one  = 1;
 861         tmp_desc.clss          = NORMAL;
 862         fc_val_from_ieee754(val, &tmp_desc, tmp);
 863
 864         return fc_cast(tmp, desc, result);
 865 }
 866
 867 fp_value *fc_val_from_ieee754(LLDBL l, const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result)
 868 {
 869         char    *temp;
 870         int     bias_res, bias_val, mant_val;
 871         value_t srcval;
 872         char    sign;
 873         UINT32  exponent, mantissa0, mantissa1;
 874
 875         srcval.d = l;
 876         bias_res = ((1 << (desc->exponent_size - 1)) - 1);
 877
 878 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
 879         mant_val  = 63;
 880         bias_val  = 0x3fff;
 881         sign      = (srcval.val.high & 0x00008000) != 0;
 882         exponent  = (srcval.val.high & 0x00007FFF) ;
 883         mantissa0 = srcval.val.mid;
 884         mantissa1 = srcval.val.low;
 885 #else /* no long double */
 886         mant_val  = 52;
 887         bias_val  = 0x3ff;
 888         sign      = (srcval.val.high & 0x80000000) != 0;
 889         exponent  = (srcval.val.high & 0x7FF00000) >> 20;
 890         mantissa0 = srcval.val.high & 0x000FFFFF;
 891         mantissa1 = srcval.val.low;
 892 #endif
 893
 894 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
 895         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)); */
 896         DEBUGPRINTF(("(%d-%.4X-%.8X%.8X)\n", sign, exponent, mantissa0, mantissa1));
 897 #else
 898         TRACEPRINTF(("val_from_float(%.8X%.8X)\n", srcval.val.high, srcval.val.low));
 899         DEBUGPRINTF(("(%d-%.3X-%.5X%.8X)\n", sign, exponent, mantissa0, mantissa1));
 900 #endif
 901
 902         if (result == NULL) result = calc_buffer;
 903         temp = alloca(value_size);
 904
 905         /* CLEAR the buffer, else some bits might be uninitialized */
 906         memset(result, 0, fc_get_buffer_length());
 907
 908         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
 909         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
 910         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
 911
 912         /* extract sign */
 913         result->sign = sign;
 914
 915         /* sign and flag suffice to identify NaN or inf, no exponent/mantissa
 916          * encoding is needed. the function can return immediately in these cases */
 917         if (isnan(l)) {
 918                 result->desc.clss = NAN;
 919                 TRACEPRINTF(("val_from_float resulted in NAN\n"));
 920                 return result;
 921         }
 922         else if (isinf(l)) {
 923                 result->desc.clss = INF;
 924                 TRACEPRINTF(("val_from_float resulted in %sINF\n", (result->sign == 1) ? "-" : ""));
 925                 return result;
 926         }
 927
 928         /* build exponent, because input and output exponent and mantissa sizes may differ
 929          * this looks more complicated than it is: unbiased input exponent + output bias,
 930          * minus the mantissa difference which is added again later when the output float
 931          * becomes normalized */
 932         sc_val_from_long((exponent - bias_val + bias_res) - (mant_val - desc->mantissa_size), _exp(result));
 933
 934         /* build mantissa representation */
 935         if (exponent != 0) {
 936                 /* insert the hidden bit */
 937                 sc_val_from_ulong(1, temp);
 938                 sc_val_from_ulong(mant_val + ROUNDING_BITS, NULL);
 939                 _shift_left(temp, sc_get_buffer(), NULL);
 940         }
 941         else {
 942                 sc_val_from_ulong(0, NULL);
 943         }
 944
 945         _save_result(_mant(result));
 946
 947         /* bits from the upper word */
 948         sc_val_from_ulong(mantissa0, temp);
 949         sc_val_from_ulong(34, NULL);
 950         _shift_left(temp, sc_get_buffer(), temp);
 951         sc_or(_mant(result), temp, _mant(result));
 952
 953         /* bits from the lower word */
 954         sc_val_from_ulong(mantissa1, temp);
 955         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS, NULL);
 956         _shift_left(temp, sc_get_buffer(), temp);
 957         sc_or(_mant(result), temp, _mant(result));
 958
 959         /* _normalize expects the radix point to be normal, so shift mantissa of subnormal
 960          * origin one to the left */
 961         if (exponent == 0) {
 962                 sc_val_from_ulong(1, NULL);
 963                 _shift_left(_mant(result), sc_get_buffer(), _mant(result));
 964         }
 965
 966         normalize(result, result, 0);
 967
 968         TRACEPRINTF(("val_from_float results in %s\n", fc_print(result, temp, calc_buffer_size, FC_PACKED)));
 969
 970         return result;
 971 }
 972
 973 LLDBL fc_val_to_ieee754(const fp_value *val)
 974 {
 975         fp_value *value;
 976         fp_value *temp = NULL;
 977
 978         int byte_offset;
 979
 980         UINT32 sign;
 981         UINT32 exponent;
 982         UINT32 mantissa0;
 983         UINT32 mantissa1;
 984
 985         value_t           buildval;
 986         ieee_descriptor_t desc;
 987         unsigned          mantissa_size;
 988
 989 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
 990         desc.exponent_size = 15;
 991         desc.mantissa_size = 63;
 992         desc.explicit_one  = 1;
 993         desc.clss          = NORMAL;
 994 #else
 995         desc.exponent_size = 11;
 996         desc.mantissa_size = 52;
 997         desc.explicit_one  = 0;
 998         desc.clss          = NORMAL;
 999 #endif
1000         mantissa_size = desc.mantissa_size + desc.explicit_one;
1001
1002         temp = alloca(calc_buffer_size);
1003         value = fc_cast(val, &desc, temp);
1004
1005         sign = value->sign;
1006
1007         /* @@@ long double exponent is 15bit, so the use of sc_val_to_long should not
1008          * lead to wrong results */
1009         exponent = sc_val_to_long(_exp(value)) ;
1010
1011         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS, NULL);
1012         _shift_right(_mant(value), sc_get_buffer(), _mant(value));
1013
1014         mantissa0 = 0;
1015         mantissa1 = 0;
1016
1017         for (byte_offset = 0; byte_offset < 4; byte_offset++)
1018                 mantissa1 |= sc_sub_bits(_mant(value), mantissa_size, byte_offset) << (byte_offset << 3);
1019
1020         for (; (byte_offset<<3) < desc.mantissa_size; byte_offset++)
1021                 mantissa0 |= sc_sub_bits(_mant(value), mantissa_size, byte_offset) << ((byte_offset - 4) << 3);
1022
1023 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1024         buildval.val.high = sign << 15;
1025         buildval.val.high |= exponent;
1026         buildval.val.mid = mantissa0;
1027         buildval.val.low = mantissa1;
1028 #else /* no long double */
1029         mantissa0 &= 0x000FFFFF;  /* get rid of garbage */
1030         buildval.val.high = sign << 31;
1031         buildval.val.high |= exponent << 20;
1032         buildval.val.high |= mantissa0;
1033         buildval.val.low = mantissa1;
1034 #endif
1035
1036         TRACEPRINTF(("val_to_float: %d-%x-%x%x\n", sign, exponent, mantissa0, mantissa1));
1037         return buildval.d;
1038 }
1039
1040 fp_value *fc_cast(const fp_value *value, const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result)
1041 {
1042         char *temp;
1043         int exp_offset, val_bias, res_bias;
1044
1045         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1046         temp = alloca(value_size);
1047
1048         if (value->desc.exponent_size == desc->exponent_size &&
1049                 value->desc.mantissa_size == desc->mantissa_size &&
1050                 value->desc.explicit_one  == desc->explicit_one) {
1051                 if (value != result)
1052                         memcpy(result, value, calc_buffer_size);
1053                 return result;
1054         }
1055
1056         if (value->desc.clss == NAN) {
1057                 if (sc_get_highest_set_bit(_mant(value)) == value->desc.mantissa_size + 1)
1058                         return fc_get_qnan(desc, result);
1059                 else
1060                         return fc_get_snan(desc, result);
1061         }
1062         else if (value->desc.clss == INF) {
1063                 if (value->sign == 0)
1064                         return fc_get_plusinf(desc, result);
1065                 else
1066                         return fc_get_minusinf(desc, result);
1067         }
1068
1069         /* set the descriptor of the new value */
1070         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1071         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1072         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1073         result->desc.clss          = value->desc.clss;
1074
1075         result->sign = value->sign;
1076
1077         /* when the mantissa sizes differ normalizing has to shift to align it.
1078          * this would change the exponent, which is unwanted. So calculate this
1079          * offset and add it */
1080         val_bias = (1 << (value->desc.exponent_size - 1)) - 1;
1081         res_bias = (1 << (desc->exponent_size - 1)) - 1;
1082
1083         exp_offset = (res_bias - val_bias) - (value->desc.mantissa_size - desc->mantissa_size);
1084         sc_val_from_long(exp_offset, temp);
1085         sc_add(_exp(value), temp, _exp(result));
1086
1087         /* _normalize expects normalized radix point */
1088         if (value->desc.clss == SUBNORMAL) {
1089                 sc_val_from_ulong(1, NULL);
1090                 _shift_left(_mant(value), sc_get_buffer(), _mant(result));
1091         } else if (value != result) {
1092                 memcpy(_mant(result), _mant(value), value_size);
1093         } else {
1094                 memmove(_mant(result), _mant(value), value_size);
1095         }
1096
1097         normalize(result, result, 0);
1098         TRACEPRINTF(("Cast results in %s\n", fc_print(result, temp, value_size, FC_PACKED)));
1099         return result;
1100 }
1101
1102 fp_value *fc_get_max(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result)
1103 {
1104         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1105
1106         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1107         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1108         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1109         result->desc.clss          = NORMAL;
1110
1111         result->sign = 0;
1112
1113         sc_val_from_ulong((1 << desc->exponent_size) - 2, _exp(result));
1114
1115         sc_max_from_bits(desc->mantissa_size + 1, 0, _mant(result));
1116         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS, NULL);
1117         _shift_left(_mant(result), sc_get_buffer(), _mant(result));
1118
1119         return result;
1120 }
1121
1122 fp_value *fc_get_min(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result)
1123 {
1124         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1125
1126         fc_get_max(desc, result);
1127         result->sign = 1;
1128
1129         return result;
1130 }
1131
1132 fp_value *fc_get_snan(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result)
1133 {
1134         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1135
1136         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1137         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1138         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1139         result->desc.clss          = NAN;
1140
1141         result->sign = 0;
1142
1143         sc_val_from_ulong((1 << desc->exponent_size) - 1, _exp(result));
1144
1145         /* signaling NaN has non-zero mantissa with msb not set */
1146         sc_val_from_ulong(1, _mant(result));
1147
1148         return result;
1149 }
1150
1151 fp_value *fc_get_qnan(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result)
1152 {
1153         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1154
1155         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1156         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1157         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1158         result->desc.clss          = NAN;
1159
1160         result->sign = 0;
1161
1162         sc_val_from_ulong((1 << desc->exponent_size) - 1, _exp(result));
1163
1164         /* quiet NaN has the msb of the mantissa set, so shift one there */
1165         sc_val_from_ulong(1, _mant(result));
1166         /* mantissa_size >+< 1 because of two extra rounding bits */
1167         sc_val_from_ulong(desc->mantissa_size + 1, NULL);
1168         _shift_left(_mant(result), sc_get_buffer(), _mant(result));
1169
1170         return result;
1171 }
1172
1173 fp_value *fc_get_plusinf(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result)
1174 {
1175         char *mant;
1176
1177         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1178
1179         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1180         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1181         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1182         result->desc.clss          = INF;
1183
1184         result->sign = 0;
1185
1186         sc_val_from_ulong((1 << desc->exponent_size) - 1, _exp(result));
1187
1188         mant = _mant(result);
1189         sc_val_from_ulong(0, mant);
1190         if (desc->explicit_one) {
1191                 sc_set_bit_at(mant, result->desc.mantissa_size + ROUNDING_BITS);
1192         }
1193
1194         return result;
1195 }
1196
1197 fp_value *fc_get_minusinf(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result)
1198 {
1199         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1200
1201         fc_get_plusinf(desc, result);
1202         result->sign = 1;
1203
1204         return result;
1205 }
1206
1207 int fc_comp(const fp_value *val_a, const fp_value *val_b)
1208 {
1209         int mul = 1;
1210
1211         /*
1212          * shortcut: if both values are identical, they are either
1213          * Unordered if NaN or equal
1214          */
1215         if (val_a == val_b)
1216                 return val_a->desc.clss == NAN ? 2 : 0;
1217
1218         /* unordered if one is a NaN */
1219         if (val_a->desc.clss == NAN || val_b->desc.clss == NAN)
1220                 return 2;
1221
1222         /* zero is equal independent of sign */
1223         if ((val_a->desc.clss == ZERO) && (val_b->desc.clss == ZERO))
1224                 return 0;
1225
1226         /* different signs make compare easy */
1227         if (val_a->sign != val_b->sign)
1228                 return (val_a->sign == 0) ? (1) : (-1);
1229
1230         mul = val_a->sign ? -1 : 1;
1231
1232         /* both infinity means equality */
1233         if ((val_a->desc.clss == INF) && (val_b->desc.clss == INF))
1234                 return 0;
1235
1236         /* infinity is bigger than the rest */
1237         if (val_a->desc.clss == INF)
1238                 return  1 * mul;
1239         if (val_b->desc.clss == INF)
1240                 return -1 * mul;
1241
1242         /* check first exponent, that mantissa if equal */
1243         switch (sc_comp(_exp(val_a), _exp(val_b))) {
1244         case -1:
1245                 return -1 * mul;
1246         case  1:
1247                 return  1 * mul;
1248         case  0:
1249                 return sc_comp(_mant(val_a), _mant(val_b)) * mul;
1250         default:
1251                 return 2;
1252         }
1253 }
1254
1255 int fc_is_zero(const fp_value *a)
1256 {
1257         return a->desc.clss == ZERO;
1258 }
1259
1260 int fc_is_negative(const fp_value *a)
1261 {
1262         return a->sign;
1263 }
1264
1265 int fc_is_inf(const fp_value *a)
1266 {
1267         return a->desc.clss == INF;
1268 }
1269
1270 int fc_is_nan(const fp_value *a)
1271 {
1272         return a->desc.clss == NAN;
1273 }
1274
1275 int fc_is_subnormal(const fp_value *a)
1276 {
1277         return a->desc.clss == SUBNORMAL;
1278 }
1279
1280 char *fc_print(const fp_value *val, char *buf, int buflen, unsigned base)
1281 {
1282         char *mul_1;
1283         LLDBL flt_val;
1284
1285         mul_1 = alloca(calc_buffer_size);
1286
1287         switch (base) {
1288         case FC_DEC:
1289                 switch ((value_class_t)val->desc.clss) {
1290                 case INF:
1291                         snprintf(buf, buflen, "%cINF", val->sign ? '-' : '+');
1292                         break;
1293                 case NAN:
1294                         snprintf(buf, buflen, "NaN");
1295                         break;
1296                 case ZERO:
1297                         snprintf(buf, buflen, "0.0");
1298                         break;
1299                 default:
1300                         flt_val = fc_val_to_ieee754(val);
1301 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1302                         /* XXX 30 is arbitrary */
1303                         snprintf(buf, buflen, "%.30LE", flt_val);
1304 #else
1305                         snprintf(buf, buflen, "%.18E", flt_val);
1306 #endif
1307                 }
1308                 break;
1309
1310         case FC_HEX:
1311                 switch ((value_class_t)val->desc.clss) {
1312                 case INF:
1313                         snprintf(buf, buflen, "%cINF", val->sign ? '-' : '+');
1314                         break;
1315                 case NAN:
1316                         snprintf(buf, buflen, "NAN");
1317                         break;
1318                 case ZERO:
1319                         snprintf(buf, buflen, "0.0");
1320                         break;
1321                 default:
1322                         flt_val = fc_val_to_ieee754(val);
1323 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1324                         snprintf(buf, buflen, "%LA", flt_val);
1325 #else
1326                         snprintf(buf, buflen, "%A", flt_val);
1327 #endif
1328                 }
1329                 break;
1330
1331         case FC_PACKED:
1332         default:
1333                 snprintf(buf, buflen, "%s", sc_print(pack(val, mul_1), value_size*4, SC_HEX, 0));
1334                 buf[buflen - 1] = '\0';
1335                 break;
1336         }
1337         return buf;
1338 }
1339
1340 unsigned char fc_sub_bits(const fp_value *value, unsigned num_bits, unsigned byte_ofs)
1341 {
1342         /* this is used to cache the packed version of the value */
1343         static char *packed_value = NULL;
1344
1345         if (packed_value == NULL) packed_value = XMALLOCN(char, value_size);
1346
1347         if (value != NULL)
1348                 pack(value, packed_value);
1349
1350         return sc_sub_bits(packed_value, num_bits, byte_ofs);
1351 }
1352
1353 /* Returns non-zero if the mantissa is zero, i.e. 1.0Exxx */
1354 int fc_zero_mantissa(const fp_value *value)
1355 {
1356         return sc_get_lowest_set_bit(_mant(value)) == ROUNDING_BITS + value->desc.mantissa_size;
1357 }
1358
1359 /* Returns the exponent of a value. */
1360 int fc_get_exponent(const fp_value *value)
1361 {
1362         int exp_bias = (1 << (value->desc.exponent_size - 1)) - 1;
1363         return sc_val_to_long(_exp(value)) - exp_bias;
1364 }
1365
1366 /* Return non-zero if a given value can be converted lossless into another precision */
1367 int fc_can_lossless_conv_to(const fp_value *value, const ieee_descriptor_t *desc)
1368 {
1369         int v;
1370         int exp_bias;
1371
1372         /* handle some special cases first */
1373         switch (value->desc.clss) {
1374         case ZERO:
1375         case INF:
1376         case NAN:
1377                 return 1;
1378         default:
1379                 break;
1380         }
1381
1382         /* check if the exponent can be encoded: note, 0 and all ones are reserved for the exponent */
1383         exp_bias = (1 << (desc->exponent_size - 1)) - 1;
1384         v = fc_get_exponent(value) + exp_bias;
1385         if (0 < v && v < (1 << desc->exponent_size) - 1) {
1386                 /* exponent can be encoded, now check the mantissa */
1387                 v = value->desc.mantissa_size + ROUNDING_BITS - sc_get_lowest_set_bit(_mant(value));
1388                 return v <= desc->mantissa_size;
1389         }
1390         return 0;
1391 }
1392
1393
1394 fc_rounding_mode_t fc_set_rounding_mode(fc_rounding_mode_t mode)
1395 {
1396         if (mode == FC_TONEAREST || mode == FC_TOPOSITIVE || mode == FC_TONEGATIVE || mode == FC_TOZERO)
1397                 rounding_mode = mode;
1398
1399         return rounding_mode;
1400 }
1401
1402 fc_rounding_mode_t fc_get_rounding_mode(void)
1403 {
1404         return rounding_mode;
1405 }
1406
1407 void init_fltcalc(int precision)
1408 {
1409         if (calc_buffer == NULL) {
1410                 /* does nothing if already init */
1411                 if (precision == 0) precision = FC_DEFAULT_PRECISION;
1412
1413                 init_strcalc(precision + 2 + ROUNDING_BITS);
1414
1415                 /* needs additionally rounding bits, one bit as explicit 1., and one for
1416                  * addition overflow */
1417                 max_precision = sc_get_precision() - (2 + ROUNDING_BITS);
1418                 if (max_precision < precision)
1419                         printf("WARNING: not enough precision available, using %d\n", max_precision);
1420
1421                 rounding_mode    = FC_TONEAREST;
1422                 value_size       = sc_get_buffer_length();
1423                 calc_buffer_size = sizeof(fp_value) + 2*value_size - 1;
1424
1425                 calc_buffer = xmalloc(calc_buffer_size);
1426                 memset(calc_buffer, 0, calc_buffer_size);
1427                 DEBUGPRINTF(("init fltcalc:\n\tVALUE_SIZE = %d\ntCALC_BUFFER_SIZE = %d\n\tcalc_buffer = %p\n\n", value_size, calc_buffer_size, calc_buffer));
1428 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1429                 DEBUGPRINTF(("\tUsing long double (1-15-64) interface\n"));
1430 #else
1431                 DEBUGPRINTF(("\tUsing double (1-11-52) interface\n"));
1432 #endif
1433 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
1434                 DEBUGPRINTF(("\tWord order is big endian\n\n"));
1435 #else
1436                 DEBUGPRINTF(("\tWord order is little endian\n\n"));
1437 #endif
1438         }
1439 }
1440
1441 void finish_fltcalc (void)
1442 {
1443         free(calc_buffer); calc_buffer = NULL;
1444 }
1445
1446 #ifdef FLTCALC_TRACE_CALC
1447 static char buffer[100];
1448 #endif
1449
1450 /* definition of interface functions */
1451 fp_value *fc_add(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result)
1452 {
1453         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1454
1455         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1456         TRACEPRINTF(("+ %s ", fc_print(b, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1457
1458         /* make the value with the bigger exponent the first one */
1459         if (sc_comp(_exp(a), _exp(b)) == -1)
1460                 _fadd(b, a, result);
1461         else
1462                 _fadd(a, b, result);
1463
1464         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1465         return result;
1466 }
1467
1468 fp_value *fc_sub(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result)
1469 {
1470         fp_value *temp;
1471
1472         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1473
1474         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1475         TRACEPRINTF(("- %s ", fc_print(b, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1476
1477         temp = alloca(calc_buffer_size);
1478         memcpy(temp, b, calc_buffer_size);
1479         temp->sign = !b->sign;
1480         if (sc_comp(_exp(a), _exp(temp)) == -1)
1481                 _fadd(temp, a, result);
1482         else
1483                 _fadd(a, temp, result);
1484
1485         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1486         return result;
1487 }
1488
1489 fp_value *fc_mul(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result)
1490 {
1491         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1492
1493         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1494         TRACEPRINTF(("* %s ", fc_print(b, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1495
1496         _fmul(a, b, result);
1497
1498         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1499         return result;
1500 }
1501
1502 fp_value *fc_div(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result)
1503 {
1504         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1505
1506         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1507         TRACEPRINTF(("/ %s ", fc_print(b, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1508
1509         _fdiv(a, b, result);
1510
1511         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1512         return result;
1513 }
1514
1515 fp_value *fc_neg(const fp_value *a, fp_value *result)
1516 {
1517         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1518
1519         TRACEPRINTF(("- %s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1520
1521         if (a != result)
1522                 memcpy(result, a, calc_buffer_size);
1523         result->sign = !a->sign;
1524
1525         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1526         return result;
1527 }
1528
1529 fp_value *fc_int(const fp_value *a, fp_value *result)
1530 {
1531         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1532
1533         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1534         TRACEPRINTF(("truncated to integer "));
1535
1536         _trunc(a, result);
1537
1538         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1539         return result;
1540 }
1541
1542 fp_value *fc_rnd(const fp_value *a, fp_value *result)
1543 {
1544         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1545
1546         (void) a;
1547         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1548         TRACEPRINTF(("rounded to integer "));
1549
1550         panic("fc_rnd() not yet implemented");
1551 }
1552
1553 /*
1554  * convert a floating point value into an sc value ...
1555  */
1556 int fc_flt2int(const fp_value *a, void *result, ir_mode *dst_mode)
1557 {
1558         if (a->desc.clss == NORMAL) {
1559                 int exp_bias = (1 << (a->desc.exponent_size - 1)) - 1;
1560                 int exp_val  = sc_val_to_long(_exp(a)) - exp_bias;
1561                 int shift, highest;
1562                 int mantissa_size;
1563                 int tgt_bits;
1564
1565                 if (a->sign && !mode_is_signed(dst_mode)) {
1566                         /* FIXME: for now we cannot convert this */
1567                         return 0;
1568                 }
1569
1570                 tgt_bits = get_mode_size_bits(dst_mode);
1571                 if (mode_is_signed(dst_mode))
1572                         --tgt_bits;
1573
1574                 assert(exp_val >= 0 && "floating point value not integral before fc_flt2int() call");
1575                 mantissa_size = a->desc.mantissa_size + ROUNDING_BITS;
1576                 shift         = exp_val - mantissa_size;
1577
1578                 if (tgt_bits < mantissa_size + 1)
1579                         tgt_bits = mantissa_size + 1;
1580                 if (shift > 0) {
1581                         sc_shlI(_mant(a),  shift, tgt_bits, 0, result);
1582                 } else {
1583                         sc_shrI(_mant(a), -shift, tgt_bits, 0, result);
1584                 }
1585
1586                 /* check for overflow */
1587                 highest = sc_get_highest_set_bit(result);
1588
1589                 if (mode_is_signed(dst_mode)) {
1590                         if (highest == sc_get_lowest_set_bit(result)) {
1591                                 /* need extra test for MIN_INT */
1592                                 if (highest >= (int) get_mode_size_bits(dst_mode)) {
1593                                         /* FIXME: handle overflow */
1594                                         return 0;
1595                                 }
1596                         } else {
1597                                 if (highest >= (int) get_mode_size_bits(dst_mode) - 1) {
1598                                         /* FIXME: handle overflow */
1599                                         return 0;
1600                                 }
1601                         }
1602                 } else {
1603                         if (highest >= (int) get_mode_size_bits(dst_mode)) {
1604                                 /* FIXME: handle overflow */
1605                                 return 0;
1606                         }
1607                 }
1608
1609                 if (a->sign)
1610                         sc_neg(result, result);
1611
1612                 return 1;
1613         }
1614         else if (a->desc.clss == ZERO) {
1615                 sc_zero(result);
1616                 return 1;
1617         }
1618         return 0;
1619 }
1620
1621
1622 unsigned fc_set_immediate_precision(unsigned bits)
1623 {
1624         unsigned old = immediate_prec;
1625
1626         immediate_prec = bits;
1627         return old;
1628 }
1629
1630 int fc_is_exact(void)
1631 {
1632         return fc_exact;
1633 }