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

   1 /*
   2  * Copyright (C) 1995-2008 University of Karlsruhe.  All right reserved.
   3  *
   4  * This file is part of libFirm.
   5  *
   6  * This file may be distributed and/or modified under the terms of the
   7  * GNU General Public License version 2 as published by the Free Software
   8  * Foundation and appearing in the file LICENSE.GPL included in the
   9  * packaging of this file.
  10  *
  11  * Licensees holding valid libFirm Professional Edition licenses may use
  12  * this file in accordance with the libFirm Commercial License.
  13  * Agreement provided with the Software.
  14  *
  15  * This file is provided AS IS with NO WARRANTY OF ANY KIND, INCLUDING THE
  16  * WARRANTY OF DESIGN, MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
  17  * PURPOSE.
  18  */
  19
  20 /**
  21  * @file
  22  * @brief    tarval floating point calculations
  23  * @date     2003
  24  * @author   Mathias Heil
  25  * @version  $Id$
  26  */
  27
  28 #include "config.h"
  29
  30 #include "fltcalc.h"
  31 #include "strcalc.h"
  32
  33 #include <math.h>    /* need isnan() and isinf() (will be changed)*/
  34 /* undef some reused constants defined by math.h */
  35 #ifdef NAN
  36 #  undef NAN
  37 #endif
  38
  39 #ifdef HAVE_INTTYPES_H
  40 # include <inttypes.h>
  41 #endif
  42 #include <string.h>
  43 #include <stdlib.h>
  44 #include <stdio.h>
  45 #include <assert.h>
  46
  47 #include "xmalloc.h"
  48
  49 /** The number of extra precision rounding bits */
  50 #define ROUNDING_BITS 2
  51
  52 typedef uint32_t UINT32;
  53
  54 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
  55 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
  56 typedef union {
  57         struct {
  58                 UINT32 high;
  59                 UINT32 mid;
  60                 UINT32 low;
  61         } val;
  62         volatile long double d;
  63 } value_t;
  64 #else
  65 typedef union {
  66         struct {
  67                 UINT32 low;
  68                 UINT32 mid;
  69                 UINT32 high;
  70         } val;
  71         volatile long double d;
  72 } value_t;
  73 #endif
  74 #else
  75 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
  76 typedef union {
  77         struct {
  78                 UINT32 high;
  79                 UINT32 low;
  80         } val;
  81         volatile double d;
  82 } value_t;
  83 #else
  84 typedef union {
  85         struct {
  86                 UINT32 low;
  87                 UINT32 high;
  88         } val;
  89         volatile double d;
  90 } value_t;
  91 #endif
  92 #endif
  93
  94 #define CLEAR_BUFFER(buffer) memset(buffer, 0, calc_buffer_size)
  95
  96 /* our floating point value */
  97 struct _fp_value {
  98         ieee_descriptor_t desc;
  99         char sign;
 100         char value[1];                  /* exp[value_size] + mant[value_size] */
 101 };
 102
 103 #define _exp(a)  &((a)->value[0])
 104 #define _mant(a) &((a)->value[value_size])
 105
 106 #define _save_result(x) memcpy((x), sc_get_buffer(), value_size)
 107 #define _shift_right(x, y, res) sc_shr((x), (y), value_size*4, 0, (res))
 108 #define _shift_left(x, y, res) sc_shl((x), (y), value_size*4, 0, (res))
 109
 110
 111 #ifdef FLTCALC_DEBUG
 112 #  define DEBUGPRINTF(x) printf x
 113 #else
 114 #  define DEBUGPRINTF(x) ((void)0)
 115 #endif
 116
 117 #ifdef FLTCALC_TRACE_CALC
 118 #  define TRACEPRINTF(x) printf x
 119 #else
 120 #  define TRACEPRINTF(x) ((void)0)
 121 #endif
 122
 123 /** The immediate precision. */
 124 static unsigned immediate_prec = 0;
 125
 126 /** A temporal buffer. */
 127 static fp_value *calc_buffer = NULL;
 128
 129 /** Current rounding mode.*/
 130 static fc_rounding_mode_t rounding_mode;
 131
 132 static int calc_buffer_size;
 133 static int value_size;
 134 static int max_precision;
 135
 136 /** Exact flag. */
 137 static int fc_exact = 1;
 138
 139 #if 0
 140 static void fail_char(const char *str, unsigned int len, int pos) {
 141         if (*(str+pos))
 142                 printf("ERROR: Unexpected character '%c'\n", *(str + pos));
 143         else
 144                 printf("ERROR: Unexpected end of string\n");
 145         while (len-- && *str) printf("%c", *str++); printf("\n");
 146         while (pos--) printf(" "); printf("^\n");
 147         /* the front end has to to check constant strings */
 148         exit(-1);
 149 }
 150 #endif
 151
 152 /** pack machine-like */
 153 static void *pack(const fp_value *int_float, void *packed) {
 154         char     *shift_val;
 155         char     *temp;
 156         fp_value *val_buffer;
 157         int      pos;
 158
 159         temp      = alloca(value_size);
 160         shift_val = alloca(value_size);
 161
 162         switch ((value_class_t)int_float->desc.clss) {
 163         case NAN:
 164                 val_buffer = alloca(calc_buffer_size);
 165                 fc_get_qnan(&int_float->desc, val_buffer);
 166                 int_float = val_buffer;
 167                 break;
 168
 169         case INF:
 170                 val_buffer = alloca(calc_buffer_size);
 171                 fc_get_plusinf(&int_float->desc, val_buffer);
 172                 val_buffer->sign = int_float->sign;
 173                 int_float = val_buffer;
 174                 break;
 175
 176         default:
 177                 break;
 178         }
 179         assert(int_float->desc.explicit_one <= 1);
 180
 181         /* pack sign: move it to the left after exponent AND mantissa */
 182         sc_val_from_ulong(int_float->sign, temp);
 183
 184         pos = int_float->desc.exponent_size + int_float->desc.mantissa_size + int_float->desc.explicit_one;
 185         sc_val_from_ulong(pos, NULL);
 186         _shift_left(temp, sc_get_buffer(), packed);
 187
 188         /* pack exponent: move it to the left after mantissa */
 189         pos = int_float->desc.mantissa_size + int_float->desc.explicit_one;
 190         sc_val_from_ulong(pos, shift_val);
 191         _shift_left(_exp(int_float), shift_val, temp);
 192
 193         /* combine sign|exponent */
 194         sc_or(temp, packed, packed);
 195
 196         /* extract mantissa */
 197         /* remove rounding bits */
 198         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS, shift_val);
 199         _shift_right(_mant(int_float), shift_val, temp);
 200
 201         /* remove leading 1 (or 0 if denormalized) */
 202         sc_max_from_bits(pos, 0, shift_val); /* all mantissa bits are 1's */
 203         sc_and(temp, shift_val, temp);
 204
 205         /* combine sign|exponent|mantissa */
 206         sc_or(temp, packed, packed);
 207
 208         return packed;
 209 }
 210
 211 /**
 212  * Normalize a fp_value.
 213  *
 214  * @return non-zero if result is exact
 215  */
 216 static int normalize(const fp_value *in_val, fp_value *out_val, int sticky) {
 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         char *temp;
 419         char *exp_diff;
 420
 421         char sign, res_sign;
 422         char sticky;
 423
 424         fc_exact = 1;
 425
 426         handle_NAN(a, b, result);
 427
 428         /* make sure result has a descriptor */
 429         if (result != a && result != b)
 430                 result->desc = a->desc;
 431
 432         /* determine if this is an addition or subtraction */
 433         sign = a->sign ^ b->sign;
 434
 435         /* produce NaN on inf - inf */
 436         if (sign && (a->desc.clss == INF) && (b->desc.clss == INF)) {
 437                 fc_exact = 0;
 438                 fc_get_qnan(&a->desc, result);
 439                 return;
 440         }
 441
 442         temp     = alloca(value_size);
 443         exp_diff = alloca(value_size);
 444
 445         /* get exponent difference */
 446         sc_sub(_exp(a), _exp(b), exp_diff);
 447
 448         /* initially set sign to be the sign of a, special treatment of subtraction
 449          * when exponents are equal is required though.
 450          * Also special care about the sign is needed when the mantissas are equal
 451          * (+/- 0 ?) */
 452         if (sign && sc_val_to_long(exp_diff) == 0) {
 453                 switch (sc_comp(_mant(a), _mant(b))) {
 454                 case 1:  /* a > b */
 455                         res_sign = a->sign;  /* abs(a) is bigger and a is negative */
 456                         break;
 457                 case 0:  /* a == b */
 458                         res_sign = (rounding_mode == FC_TONEGATIVE);
 459                         break;
 460                 case -1: /* a < b */
 461                         res_sign = b->sign; /* abs(b) is bigger and b is negative */
 462                         break;
 463                 default:
 464                         /* can't be reached */
 465                         res_sign = 0;
 466                         break;
 467                 }
 468         }
 469         else
 470                 res_sign = a->sign;
 471         result->sign = res_sign;
 472
 473         /* sign has been taken care of, check for special cases */
 474         if (a->desc.clss == ZERO || b->desc.clss == INF) {
 475                 if (b != result)
 476                         memcpy(result, b, calc_buffer_size);
 477                 fc_exact = b->desc.clss == NORMAL;
 478                 result->sign = res_sign;
 479                 return;
 480         }
 481         if (b->desc.clss == ZERO || a->desc.clss == INF) {
 482                 if (a != result)
 483                         memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 484                 fc_exact = a->desc.clss == NORMAL;
 485                 result->sign = res_sign;
 486                 return;
 487         }
 488
 489         /* shift the smaller value to the right to align the radix point */
 490         /* subnormals have their radix point shifted to the right,
 491          * take care of this first */
 492         if ((b->desc.clss == SUBNORMAL) && (a->desc.clss != SUBNORMAL)) {
 493                 sc_val_from_ulong(1, temp);
 494                 sc_sub(exp_diff, temp, exp_diff);
 495         }
 496
 497         _shift_right(_mant(b), exp_diff, temp);
 498         sticky = sc_had_carry();
 499         fc_exact &= !sticky;
 500
 501         if (sticky && sign) {
 502                 /* if subtracting a little more than the represented value or adding a little
 503                  * more than the represented value to a negative value this, in addition to the
 504                  * still set sticky bit, takes account of the 'little more' */
 505                 char *temp1 = alloca(calc_buffer_size);
 506                 sc_val_from_ulong(1, temp1);
 507                 sc_add(temp, temp1, temp);
 508         }
 509
 510         if (sign) {
 511                 if (sc_comp(_mant(a), temp) == -1)
 512                         sc_sub(temp, _mant(a), _mant(result));
 513                 else
 514                         sc_sub(_mant(a), temp, _mant(result));
 515         } else {
 516                 sc_add(_mant(a), temp, _mant(result));
 517         }
 518
 519         /* _normalize expects a 'normal' radix point, adding two subnormals
 520          * results in a subnormal radix point -> shifting before normalizing */
 521         if ((a->desc.clss == SUBNORMAL) && (b->desc.clss == SUBNORMAL)) {
 522                 sc_val_from_ulong(1, NULL);
 523                 _shift_left(_mant(result), sc_get_buffer(), _mant(result));
 524         }
 525
 526         /* resulting exponent is the bigger one */
 527         memmove(_exp(result), _exp(a), value_size);
 528
 529         fc_exact &= normalize(result, result, sticky);
 530 }
 531
 532 /**
 533  * calculate a * b
 534  */
 535 static void _fmul(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result) {
 536         int sticky;
 537         char *temp;
 538         char res_sign;
 539
 540         fc_exact = 1;
 541
 542         handle_NAN(a, b, result);
 543
 544         temp = alloca(value_size);
 545
 546         if (result != a && result != b)
 547                 result->desc = a->desc;
 548
 549         result->sign = res_sign = a->sign ^ b->sign;
 550
 551         /* produce NaN on 0 * inf */
 552         if (a->desc.clss == ZERO) {
 553                 if (b->desc.clss == INF) {
 554                         fc_get_qnan(&a->desc, result);
 555                         fc_exact = 0;
 556                 } else {
 557                         if (a != result)
 558                                 memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 559                         result->sign = res_sign;
 560                 }
 561                 return;
 562         }
 563         if (b->desc.clss == ZERO) {
 564                 if (a->desc.clss == INF) {
 565                         fc_get_qnan(&a->desc, result);
 566                         fc_exact = 0;
 567                 } else {
 568                         if (b != result)
 569                                 memcpy(result, b, calc_buffer_size);
 570                         result->sign = res_sign;
 571                 }
 572                 return;
 573         }
 574
 575         if (a->desc.clss == INF) {
 576                 fc_exact = 0;
 577                 if (a != result)
 578                         memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 579                 result->sign = res_sign;
 580                 return;
 581         }
 582         if (b->desc.clss == INF) {
 583                 fc_exact = 0;
 584                 if (b != result)
 585                         memcpy(result, b, calc_buffer_size);
 586                 result->sign = res_sign;
 587                 return;
 588         }
 589
 590         /* exp = exp(a) + exp(b) - excess */
 591         sc_add(_exp(a), _exp(b), _exp(result));
 592
 593         sc_val_from_ulong((1 << (a->desc.exponent_size - 1)) - 1, temp);
 594         sc_sub(_exp(result), temp, _exp(result));
 595
 596         /* mixed normal, subnormal values introduce an error of 1, correct it */
 597         if ((a->desc.clss == SUBNORMAL) ^ (b->desc.clss == SUBNORMAL)) {
 598                 sc_val_from_ulong(1, temp);
 599                 sc_add(_exp(result), temp, _exp(result));
 600         }
 601
 602         sc_mul(_mant(a), _mant(b), _mant(result));
 603
 604         /* realign result: after a multiplication the digits right of the radix
 605          * point are the sum of the factors' digits after the radix point. As all
 606          * values are normalized they both have the same amount of these digits,
 607          * which has to be restored by proper shifting
 608          * because of the rounding bits */
 609         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS + result->desc.mantissa_size, temp);
 610
 611         _shift_right(_mant(result), temp, _mant(result));
 612         sticky = sc_had_carry();
 613         fc_exact &= !sticky;
 614
 615         fc_exact &= normalize(result, result, sticky);
 616 }
 617
 618 /**
 619  * calculate a / b
 620  */
 621 static void _fdiv(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result) {
 622         int sticky;
 623         char *temp, *dividend;
 624         char res_sign;
 625
 626         fc_exact = 1;
 627
 628         handle_NAN(a, b, result);
 629
 630         temp = alloca(value_size);
 631         dividend = alloca(value_size);
 632
 633         if (result != a && result != b)
 634                 result->desc = a->desc;
 635
 636         result->sign = res_sign = a->sign ^ b->sign;
 637
 638         /* produce NAN on 0/0 and inf/inf */
 639         if (a->desc.clss == ZERO) {
 640                 if (b->desc.clss == ZERO) {
 641                         /* 0/0 -> NaN */
 642                         fc_get_qnan(&a->desc, result);
 643                         fc_exact = 0;
 644                 } else {
 645                         /* 0/x -> a */
 646                         if (a != result)
 647                                 memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 648                         result->sign = res_sign;
 649                 }
 650                 return;
 651         }
 652
 653         if (b->desc.clss == INF) {
 654                 fc_exact = 0;
 655                 if (a->desc.clss == INF) {
 656                         /* inf/inf -> NaN */
 657                         fc_get_qnan(&a->desc, result);
 658                 } else {
 659                         /* x/inf -> 0 */
 660                         sc_val_from_ulong(0, NULL);
 661                         _save_result(_exp(result));
 662                         _save_result(_mant(result));
 663                         result->desc.clss = ZERO;
 664                 }
 665                 return;
 666         }
 667
 668         if (a->desc.clss == INF) {
 669                 fc_exact = 0;
 670                 /* inf/x -> inf */
 671                 if (a != result)
 672                         memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 673                 result->sign = res_sign;
 674                 return;
 675         }
 676         if (b->desc.clss == ZERO) {
 677                 fc_exact = 0;
 678                 /* division by zero */
 679                 if (result->sign)
 680                         fc_get_minusinf(&a->desc, result);
 681                 else
 682                         fc_get_plusinf(&a->desc, result);
 683                 return;
 684         }
 685
 686         /* exp = exp(a) - exp(b) + excess - 1*/
 687         sc_sub(_exp(a), _exp(b), _exp(result));
 688         sc_val_from_ulong((1 << (a->desc.exponent_size - 1)) - 2, temp);
 689         sc_add(_exp(result), temp, _exp(result));
 690
 691         /* mixed normal, subnormal values introduce an error of 1, correct it */
 692         if ((a->desc.clss == SUBNORMAL) ^ (b->desc.clss == SUBNORMAL)) {
 693                 sc_val_from_ulong(1, temp);
 694                 sc_add(_exp(result), temp, _exp(result));
 695         }
 696
 697         /* mant(res) = mant(a) / 1/2mant(b) */
 698         /* to gain more bits of precision in the result the dividend could be
 699          * shifted left, as this operation does not loose bits. This would not
 700          * fit into the integer precision, but due to the rounding bits (which
 701          * are always zero because the values are all normalized) the divisor
 702          * can be shifted right instead to achieve the same result */
 703         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS + result->desc.mantissa_size, temp);
 704
 705         _shift_left(_mant(a), temp, dividend);
 706
 707         {
 708                 char *divisor = alloca(calc_buffer_size);
 709                 sc_val_from_ulong(1, divisor);
 710                 _shift_right(_mant(b), divisor, divisor);
 711                 sc_div(dividend, divisor, _mant(result));
 712                 sticky = sc_had_carry();
 713                 fc_exact &= !sticky;
 714         }
 715
 716         fc_exact &= normalize(result, result, sticky);
 717 }
 718
 719 #if 0
 720 static void _power_of_ten(int exp, ieee_descriptor_t *desc, char *result) {
 721         char *build;
 722         char *temp;
 723
 724         /* positive sign */
 725         result->sign = 0;
 726
 727         /* set new descriptor (else result is supposed to already have one) */
 728         if (desc != NULL)
 729                 result->desc = *desc;
 730
 731         build = alloca(value_size);
 732         temp = alloca(value_size);
 733
 734         sc_val_from_ulong((1 << (result->desc.exponent_size - 1)) - 1, _exp(result));
 735
 736         if (exp > 0) {
 737                 /* temp is value of ten now */
 738                 sc_val_from_ulong(10, NULL);
 739                 _save_result(temp);
 740
 741                 for (exp--; exp > 0; exp--) {
 742                         _save_result(build);
 743                         sc_mul(build, temp, NULL);
 744                 }
 745                 _save_result(build);
 746
 747                 /* temp is amount of left shift needed to put the value left of the radix point */
 748                 sc_val_from_ulong(result->desc.mantissa_size + ROUNDING_BITS, temp);
 749
 750                 _shift_left(build, temp, _mant(result));
 751
 752                 _normalize(result, result, 0);
 753         }
 754 }
 755 #endif
 756
 757 /**
 758  * Truncate the fractional part away.
 759  *
 760  * This does not clip to any integer range.
 761  */
 762 static void _trunc(const fp_value *a, fp_value *result) {
 763         /*
 764          * When exponent == 0 all bits left of the radix point
 765          * are the integral part of the value. For 15bit exp_size
 766          * this would require a left shift of max. 16383 bits which
 767          * is too much.
 768          * But it is enough to ensure that no bit right of the radix
 769          * point remains set. This restricts the interesting
 770          * exponents to the interval [0, mant_size-1].
 771          * Outside this interval the truncated value is either 0 or
 772          * it does not have fractional parts.
 773          */
 774
 775         int exp_bias, exp_val;
 776         char *temp;
 777
 778         /* fixme: can be exact */
 779         fc_exact = 0;
 780
 781         temp = alloca(value_size);
 782
 783         if (a != result)
 784                 result->desc = a->desc;
 785
 786         exp_bias = (1 << (a->desc.exponent_size - 1)) - 1;
 787         exp_val  = sc_val_to_long(_exp(a)) - exp_bias;
 788
 789         if (exp_val < 0) {
 790                 sc_val_from_ulong(0, NULL);
 791                 _save_result(_exp(result));
 792                 _save_result(_mant(result));
 793                 result->desc.clss = ZERO;
 794
 795                 return;
 796         }
 797
 798         if (exp_val > a->desc.mantissa_size) {
 799                 if (a != result)
 800                         memcpy(result, a, calc_buffer_size);
 801
 802                 return;
 803         }
 804
 805         /* set up a proper mask to delete all bits right of the
 806          * radix point if the mantissa had been shifted until exp == 0 */
 807         sc_max_from_bits(1 + exp_val, 0, temp);
 808         sc_val_from_long(a->desc.mantissa_size - exp_val + 2, NULL);
 809         _shift_left(temp, sc_get_buffer(), temp);
 810
 811         /* and the mask and return the result */
 812         sc_and(_mant(a), temp, _mant(result));
 813
 814         if (a != result) {
 815                 memcpy(_exp(result), _exp(a), value_size);
 816                 result->sign = a->sign;
 817         }
 818 }
 819
 820 /********
 821  * functions defined in fltcalc.h
 822  ********/
 823 const void *fc_get_buffer(void) {
 824         return calc_buffer;
 825 }
 826
 827 int fc_get_buffer_length(void) {
 828         return calc_buffer_size;
 829 }
 830
 831 void *fc_val_from_str(const char *str, unsigned int len, const ieee_descriptor_t *desc, void *result) {
 832 #if 0
 833         enum {
 834                 START,
 835                 LEFT_OF_DOT,
 836                 RIGHT_OF_DOT,
 837                 EXP_START,
 838                 EXPONENT,
 839                 END
 840         };
 841
 842         char exp_sign;
 843         int exp_int, hsb, state;
 844
 845         const char *old_str;
 846
 847         int pos;
 848         char *mant_str, *exp_val, *power_val;
 849
 850         (void) len;
 851         if (result == NULL) result = calc_buffer;
 852
 853         exp_val = alloca(value_size);
 854         power_val = alloca(calc_buffer_size);
 855         mant_str = alloca((len)?(len):(strlen(str)));
 856
 857         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
 858         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
 859         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
 860         result->desc.clss          = NORMAL;
 861
 862         old_str = str;
 863         pos = 0;
 864         exp_int = 0;
 865         state = START;
 866
 867         while (len == 0 || str-old_str < len) {
 868                 switch (state) {
 869                 case START:
 870                         switch (*str) {
 871                         case '+':
 872                                 result->sign = 0;
 873                                 state = LEFT_OF_DOT;
 874                                 str++;
 875                                 break;
 876
 877                         case '-':
 878                                 result->sign = 1;
 879                                 state = LEFT_OF_DOT;
 880                                 str++;
 881                                 break;
 882
 883                         case '0': case '1': case '2': case '3': case '4': case '5': case '6': case '7': case '8': case '9':
 884                                 result->sign = 0;
 885                                 state = LEFT_OF_DOT;
 886                                 break;
 887
 888                         case '.':
 889                                 result->sign = 0;
 890                                 state = RIGHT_OF_DOT;
 891                                 str++;
 892                                 break;
 893
 894                         case 'n':
 895                         case 'N':
 896                         case 'i':
 897                         case 'I':
 898                                 break;
 899
 900                         default:
 901                                 fail_char(old_str, len, str - old_str);
 902                         }
 903                         break;
 904
 905                 case LEFT_OF_DOT:
 906                         switch (*str) {
 907                         case '0': case '1': case '2': case '3': case '4': case '5': case '6': case '7': case '8': case '9':
 908                                 mant_str[pos++] = *(str++);
 909                                 break;
 910
 911                         case '.':
 912                                 state = RIGHT_OF_DOT;
 913                                 str++;
 914                                 break;
 915
 916                         case 'e':
 917                         case 'E':
 918                                 state = EXP_START;
 919                                 str++;
 920                                 break;
 921
 922                         case '\0':
 923                                 mant_str[pos] = '\0';
 924                                 goto done;
 925
 926                         default:
 927                                 fail_char(old_str, len, str - old_str);
 928                         }
 929                         break;
 930
 931                 case RIGHT_OF_DOT:
 932                         switch (*str) {
 933                         case '0': case '1': case '2': case '3': case '4': case '5': case '6': case '7': case '8': case '9':
 934                                 mant_str[pos++] = *(str++);
 935                                 exp_int++;
 936                                 break;
 937
 938                         case 'e':
 939                         case 'E':
 940                                 state = EXP_START;
 941                                 str++;
 942                                 break;
 943
 944                         case '\0':
 945                                 mant_str[pos] = '\0';
 946                                 goto done;
 947
 948                         default:
 949                                 fail_char(old_str, len, str - old_str);
 950                         }
 951                         break;
 952
 953                 case EXP_START:
 954                         switch (*str) {
 955                         case '-':
 956                                 exp_sign = 1;
 957                                 /* fall through */
 958                         case '+':
 959                                 if (*(str-1) != 'e' && *(str-1) != 'E') fail_char(old_str, len, str - old_str);
 960                                 str++;
 961                                 break;
 962
 963                         case '0': case '1': case '2': case '3': case '4': case '5': case '6': case '7': case '8': case '9':
 964                                 mant_str[pos] = '\0';
 965                                 pos = 1;
 966                                 str++;
 967                                 state = EXPONENT;
 968                                 break;
 969
 970                         default:
 971                                 fail_char(old_str, len, str - old_str);
 972                         }
 973                         break;
 974
 975                 case EXPONENT:
 976                         switch (*str) {
 977                         case '0': case '1': case '2': case '3': case '4': case '5': case '6': case '7': case '8': case '9':
 978                                 pos++;
 979                                 str++;
 980                                 break;
 981
 982                         case '\0': goto done;
 983
 984                         default:
 985                                 fail_char(old_str, len, str - old_str);
 986                         }
 987                 }
 988         } /*  switch(state) */
 989
 990 done:
 991         sc_val_from_str(mant_str, strlen(mant_str), _mant(result));
 992
 993         /* shift to put value left of radix point */
 994         sc_val_from_ulong(mant_size + ROUNDING_BITS, exp_val);
 995
 996         _shift_left(_mant(result), exp_val, _mant(result));
 997
 998         sc_val_from_ulong((1 << (exp_size - 1)) - 1, _exp(result));
 999
1000         _normalize(result, result, 0);
1001
1002         if (state == EXPONENT) {
1003                 exp_int -= atoi(str-pos);
1004         }
1005
1006         _power_of_ten(exp_int, &result->desc, power_val);
1007
1008         _fdiv(result, power_val, result);
1009
1010         return result;
1011 #else
1012         /* XXX excuse of an implementation to make things work */
1013         LLDBL             val;
1014         fp_value          *tmp = alloca(calc_buffer_size);
1015         ieee_descriptor_t tmp_desc;
1016         (void) len;
1017
1018 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1019         val = strtold(str, NULL);
1020         DEBUGPRINTF(("val_from_str(%s)\n", str));
1021         tmp_desc.exponent_size = 15;
1022         tmp_desc.mantissa_size = 63;
1023         tmp_desc.explicit_one  = 1;
1024         tmp_desc.clss          = NORMAL;
1025         fc_val_from_ieee754(val, &tmp_desc, tmp);
1026 #else
1027         val = strtod(str, NULL);
1028         DEBUGPRINTF(("val_from_str(%s)\n", str));
1029         tmp_desc.exponent_size = 11;
1030         tmp_desc.mantissa_size = 52;
1031         tmp_desc.explicit_one  = 0;
1032         tmp_desc.clss          = NORMAL;
1033         fc_val_from_ieee754(val, &tmp_desc, tmp);
1034 #endif /* HAVE_LONG_DOUBLE */
1035         return fc_cast(tmp, desc, result);
1036 #endif
1037 }
1038
1039 fp_value *fc_val_from_ieee754(LLDBL l, const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result) {
1040         char    *temp;
1041         int     bias_res, bias_val, mant_val;
1042         value_t srcval;
1043         char    sign;
1044         UINT32  exponent, mantissa0, mantissa1;
1045
1046         srcval.d = l;
1047         bias_res = ((1 << (desc->exponent_size - 1)) - 1);
1048
1049 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1050         mant_val  = 63;
1051         bias_val  = 0x3fff;
1052         sign      = (srcval.val.high & 0x00008000) != 0;
1053         exponent  = (srcval.val.high & 0x00007FFF) ;
1054         mantissa0 = srcval.val.mid;
1055         mantissa1 = srcval.val.low;
1056 #else /* no long double */
1057         mant_val  = 52;
1058         bias_val  = 0x3ff;
1059         sign      = (srcval.val.high & 0x80000000) != 0;
1060         exponent  = (srcval.val.high & 0x7FF00000) >> 20;
1061         mantissa0 = srcval.val.high & 0x000FFFFF;
1062         mantissa1 = srcval.val.low;
1063 #endif
1064
1065 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1066         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)); */
1067         DEBUGPRINTF(("(%d-%.4X-%.8X%.8X)\n", sign, exponent, mantissa0, mantissa1));
1068 #else
1069         TRACEPRINTF(("val_from_float(%.8X%.8X)\n", srcval.val.high, srcval.val.low));
1070         DEBUGPRINTF(("(%d-%.3X-%.5X%.8X)\n", sign, exponent, mantissa0, mantissa1));
1071 #endif
1072
1073         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1074         temp = alloca(value_size);
1075
1076         /* CLEAR the buffer, else some bits might be uninitialized */
1077         memset(result, 0, fc_get_buffer_length());
1078
1079         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1080         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1081         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1082
1083         /* extract sign */
1084         result->sign = sign;
1085
1086         /* sign and flag suffice to identify NaN or inf, no exponent/mantissa
1087          * encoding is needed. the function can return immediately in these cases */
1088         if (isnan(l)) {
1089                 result->desc.clss = NAN;
1090                 TRACEPRINTF(("val_from_float resulted in NAN\n"));
1091                 return result;
1092         }
1093         else if (isinf(l)) {
1094                 result->desc.clss = INF;
1095                 TRACEPRINTF(("val_from_float resulted in %sINF\n", (result->sign == 1) ? "-" : ""));
1096                 return result;
1097         }
1098
1099         /* build exponent, because input and output exponent and mantissa sizes may differ
1100          * this looks more complicated than it is: unbiased input exponent + output bias,
1101          * minus the mantissa difference which is added again later when the output float
1102          * becomes normalized */
1103         sc_val_from_long((exponent - bias_val + bias_res) - (mant_val - desc->mantissa_size), _exp(result));
1104
1105         /* build mantissa representation */
1106         if (exponent != 0) {
1107                 /* insert the hidden bit */
1108                 sc_val_from_ulong(1, temp);
1109                 sc_val_from_ulong(mant_val + ROUNDING_BITS, NULL);
1110                 _shift_left(temp, sc_get_buffer(), NULL);
1111         }
1112         else {
1113                 sc_val_from_ulong(0, NULL);
1114         }
1115
1116         _save_result(_mant(result));
1117
1118         /* bits from the upper word */
1119         sc_val_from_ulong(mantissa0, temp);
1120         sc_val_from_ulong(34, NULL);
1121         _shift_left(temp, sc_get_buffer(), temp);
1122         sc_or(_mant(result), temp, _mant(result));
1123
1124         /* bits from the lower word */
1125         sc_val_from_ulong(mantissa1, temp);
1126         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS, NULL);
1127         _shift_left(temp, sc_get_buffer(), temp);
1128         sc_or(_mant(result), temp, _mant(result));
1129
1130         /* _normalize expects the radix point to be normal, so shift mantissa of subnormal
1131          * origin one to the left */
1132         if (exponent == 0) {
1133                 sc_val_from_ulong(1, NULL);
1134                 _shift_left(_mant(result), sc_get_buffer(), _mant(result));
1135         }
1136
1137         normalize(result, result, 0);
1138
1139         TRACEPRINTF(("val_from_float results in %s\n", fc_print(result, temp, calc_buffer_size, FC_PACKED)));
1140
1141         return result;
1142 }
1143
1144 LLDBL fc_val_to_ieee754(const fp_value *val) {
1145         fp_value *value;
1146         fp_value *temp = NULL;
1147
1148         int byte_offset;
1149
1150         UINT32 sign;
1151         UINT32 exponent;
1152         UINT32 mantissa0;
1153         UINT32 mantissa1;
1154
1155         value_t           buildval;
1156         ieee_descriptor_t desc;
1157         unsigned          mantissa_size;
1158
1159 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1160         desc.exponent_size = 15;
1161         desc.mantissa_size = 63;
1162         desc.explicit_one  = 1;
1163         desc.clss          = NORMAL;
1164 #else
1165         desc.exponent_size = 11;
1166         desc.mantissa_size = 52;
1167         desc.explicit_one  = 0;
1168         desc.clss          = NORMAL;
1169 #endif
1170         mantissa_size = desc.mantissa_size + desc.explicit_one;
1171
1172         temp = alloca(calc_buffer_size);
1173         value = fc_cast(val, &desc, temp);
1174
1175         sign = value->sign;
1176
1177         /* @@@ long double exponent is 15bit, so the use of sc_val_to_long should not
1178          * lead to wrong results */
1179         exponent = sc_val_to_long(_exp(value)) ;
1180
1181         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS, NULL);
1182         _shift_right(_mant(value), sc_get_buffer(), _mant(value));
1183
1184         mantissa0 = 0;
1185         mantissa1 = 0;
1186
1187         for (byte_offset = 0; byte_offset < 4; byte_offset++)
1188                 mantissa1 |= sc_sub_bits(_mant(value), mantissa_size, byte_offset) << (byte_offset << 3);
1189
1190         for (; (byte_offset<<3) < desc.mantissa_size; byte_offset++)
1191                 mantissa0 |= sc_sub_bits(_mant(value), mantissa_size, byte_offset) << ((byte_offset - 4) << 3);
1192
1193 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1194         buildval.val.high = sign << 15;
1195         buildval.val.high |= exponent;
1196         buildval.val.mid = mantissa0;
1197         buildval.val.low = mantissa1;
1198 #else /* no long double */
1199         mantissa0 &= 0x000FFFFF;  /* get rid of garbage */
1200         buildval.val.high = sign << 31;
1201         buildval.val.high |= exponent << 20;
1202         buildval.val.high |= mantissa0;
1203         buildval.val.low = mantissa1;
1204 #endif
1205
1206         TRACEPRINTF(("val_to_float: %d-%x-%x%x\n", sign, exponent, mantissa0, mantissa1));
1207         return buildval.d;
1208 }
1209
1210 fp_value *fc_cast(const fp_value *value, const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result) {
1211         char *temp;
1212         int exp_offset, val_bias, res_bias;
1213
1214         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1215         temp = alloca(value_size);
1216
1217         if (value->desc.exponent_size == desc->exponent_size &&
1218                 value->desc.mantissa_size == desc->mantissa_size &&
1219                 value->desc.explicit_one  == desc->explicit_one) {
1220                 if (value != result)
1221                         memcpy(result, value, calc_buffer_size);
1222                 return result;
1223         }
1224
1225         if (value->desc.clss == NAN) {
1226                 if (sc_get_highest_set_bit(_mant(value)) == value->desc.mantissa_size + 1)
1227                         return fc_get_qnan(desc, result);
1228                 else
1229                         return fc_get_snan(desc, result);
1230         }
1231
1232         /* set the descriptor of the new value */
1233         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1234         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1235         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1236         result->desc.clss          = value->desc.clss;
1237
1238         result->sign = value->sign;
1239
1240         /* when the mantissa sizes differ normalizing has to shift to align it.
1241          * this would change the exponent, which is unwanted. So calculate this
1242          * offset and add it */
1243         val_bias = (1 << (value->desc.exponent_size - 1)) - 1;
1244         res_bias = (1 << (desc->exponent_size - 1)) - 1;
1245
1246         exp_offset = (res_bias - val_bias) - (value->desc.mantissa_size - desc->mantissa_size);
1247         sc_val_from_long(exp_offset, temp);
1248         sc_add(_exp(value), temp, _exp(result));
1249
1250         /* _normalize expects normalized radix point */
1251         if (value->desc.clss == SUBNORMAL) {
1252                 sc_val_from_ulong(1, NULL);
1253                 _shift_left(_mant(value), sc_get_buffer(), _mant(result));
1254         } else if (value != result) {
1255                 memcpy(_mant(result), _mant(value), value_size);
1256         } else {
1257                 memmove(_mant(result), _mant(value), value_size);
1258         }
1259
1260         normalize(result, result, 0);
1261         TRACEPRINTF(("Cast results in %s\n", fc_print(result, temp, value_size, FC_PACKED)));
1262         return result;
1263 }
1264
1265 fp_value *fc_get_max(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result) {
1266         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1267
1268         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1269         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1270         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1271         result->desc.clss          = NORMAL;
1272
1273         result->sign = 0;
1274
1275         sc_val_from_ulong((1 << desc->exponent_size) - 2, _exp(result));
1276
1277         sc_max_from_bits(desc->mantissa_size + 1, 0, _mant(result));
1278         sc_val_from_ulong(ROUNDING_BITS, NULL);
1279         _shift_left(_mant(result), sc_get_buffer(), _mant(result));
1280
1281         return result;
1282 }
1283
1284 fp_value *fc_get_min(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result) {
1285         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1286
1287         fc_get_max(desc, result);
1288         result->sign = 1;
1289
1290         return result;
1291 }
1292
1293 fp_value *fc_get_snan(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result) {
1294         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1295
1296         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1297         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1298         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1299         result->desc.clss          = NAN;
1300
1301         result->sign = 0;
1302
1303         sc_val_from_ulong((1 << desc->exponent_size) - 1, _exp(result));
1304
1305         /* signaling NaN has non-zero mantissa with msb not set */
1306         sc_val_from_ulong(1, _mant(result));
1307
1308         return result;
1309 }
1310
1311 fp_value *fc_get_qnan(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result) {
1312         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1313
1314         result->desc.exponent_size = desc->exponent_size;
1315         result->desc.mantissa_size = desc->mantissa_size;
1316         result->desc.explicit_one  = desc->explicit_one;
1317         result->desc.clss          = NAN;
1318
1319         result->sign = 0;
1320
1321         sc_val_from_ulong((1 << desc->exponent_size) - 1, _exp(result));
1322
1323         /* quiet NaN has the msb of the mantissa set, so shift one there */
1324         sc_val_from_ulong(1, _mant(result));
1325         /* mantissa_size >+< 1 because of two extra rounding bits */
1326         sc_val_from_ulong(desc->mantissa_size + 1, NULL);
1327         _shift_left(_mant(result), sc_get_buffer(), _mant(result));
1328
1329         return result;
1330 }
1331
1332 fp_value *fc_get_plusinf(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result) {
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          = INF;
1339
1340         result->sign = 0;
1341
1342         sc_val_from_ulong((1 << desc->exponent_size) - 1, _exp(result));
1343
1344         sc_val_from_ulong(0, _mant(result));
1345
1346         return result;
1347 }
1348
1349 fp_value *fc_get_minusinf(const ieee_descriptor_t *desc, fp_value *result) {
1350         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1351
1352         fc_get_plusinf(desc, result);
1353         result->sign = 1;
1354
1355         return result;
1356 }
1357
1358 int fc_comp(const fp_value *val_a, const fp_value *val_b) {
1359         int mul = 1;
1360
1361         /*
1362          * shortcut: if both values are identical, they are either
1363          * Unordered if NaN or equal
1364          */
1365         if (val_a == val_b)
1366                 return val_a->desc.clss == NAN ? 2 : 0;
1367
1368         /* unordered if one is a NaN */
1369         if (val_a->desc.clss == NAN || val_b->desc.clss == NAN)
1370                 return 2;
1371
1372         /* zero is equal independent of sign */
1373         if ((val_a->desc.clss == ZERO) && (val_b->desc.clss == ZERO))
1374                 return 0;
1375
1376         /* different signs make compare easy */
1377         if (val_a->sign != val_b->sign)
1378                 return (val_a->sign == 0) ? (1) : (-1);
1379
1380         mul = val_a->sign ? -1 : 1;
1381
1382         /* both infinity means equality */
1383         if ((val_a->desc.clss == INF) && (val_b->desc.clss == INF))
1384                 return 0;
1385
1386         /* infinity is bigger than the rest */
1387         if (val_a->desc.clss == INF)
1388                 return  1 * mul;
1389         if (val_b->desc.clss == INF)
1390                 return -1 * mul;
1391
1392         /* check first exponent, that mantissa if equal */
1393         switch (sc_comp(_exp(val_a), _exp(val_b))) {
1394         case -1:
1395                 return -1 * mul;
1396         case  1:
1397                 return  1 * mul;
1398         case  0:
1399                 return sc_comp(_mant(val_a), _mant(val_b)) * mul;
1400         default:
1401                 return 2;
1402         }
1403 }
1404
1405 int fc_is_zero(const fp_value *a) {
1406         return a->desc.clss == ZERO;
1407 }
1408
1409 int fc_is_negative(const fp_value *a) {
1410         return a->sign;
1411 }
1412
1413 int fc_is_inf(const fp_value *a) {
1414         return a->desc.clss == INF;
1415 }
1416
1417 int fc_is_nan(const fp_value *a) {
1418         return a->desc.clss == NAN;
1419 }
1420
1421 int fc_is_subnormal(const fp_value *a) {
1422         return a->desc.clss == SUBNORMAL;
1423 }
1424
1425 char *fc_print(const fp_value *val, char *buf, int buflen, unsigned base) {
1426         char *mul_1;
1427         LLDBL flt_val;
1428
1429         mul_1 = alloca(calc_buffer_size);
1430
1431         switch (base) {
1432         case FC_DEC:
1433                 switch ((value_class_t)val->desc.clss) {
1434                 case INF:
1435                         snprintf(buf, buflen, "%cINF", val->sign ? '-' : '+');
1436                         break;
1437                 case NAN:
1438                         snprintf(buf, buflen, "NaN");
1439                         break;
1440                 case ZERO:
1441                         snprintf(buf, buflen, "0.0");
1442                         break;
1443                 default:
1444                         flt_val = fc_val_to_ieee754(val);
1445 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1446                         /* XXX 30 is arbitrary */
1447                         snprintf(buf, buflen, "%.30LE", flt_val);
1448 #else
1449                         snprintf(buf, buflen, "%.18E", flt_val);
1450 #endif
1451                 }
1452                 break;
1453
1454         case FC_HEX:
1455                 switch ((value_class_t)val->desc.clss) {
1456                 case INF:
1457                         snprintf(buf, buflen, "%cINF", val->sign ? '-' : '+');
1458                         break;
1459                 case NAN:
1460                         snprintf(buf, buflen, "NAN");
1461                         break;
1462                 case ZERO:
1463                         snprintf(buf, buflen, "0.0");
1464                         break;
1465                 default:
1466                         flt_val = fc_val_to_ieee754(val);
1467 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1468                         snprintf(buf, buflen, "%LA", flt_val);
1469 #else
1470                         snprintf(buf, buflen, "%A", flt_val);
1471 #endif
1472                 }
1473                 break;
1474
1475         case FC_PACKED:
1476         default:
1477                 snprintf(buf, buflen, "%s", sc_print(pack(val, mul_1), value_size*4, SC_HEX, 0));
1478                 buf[buflen - 1] = '\0';
1479                 break;
1480         }
1481         return buf;
1482 }
1483
1484 unsigned char fc_sub_bits(const fp_value *value, unsigned num_bits, unsigned byte_ofs) {
1485         /* this is used to cache the packed version of the value */
1486         static char *packed_value = NULL;
1487
1488         if (packed_value == NULL) packed_value = XMALLOCN(char, value_size);
1489
1490         if (value != NULL)
1491                 pack(value, packed_value);
1492
1493         return sc_sub_bits(packed_value, num_bits, byte_ofs);
1494 }
1495
1496 /* Returns non-zero if the mantissa is zero, i.e. 1.0Exxx */
1497 int fc_zero_mantissa(const fp_value *value) {
1498         return sc_get_lowest_set_bit(_mant(value)) == ROUNDING_BITS + value->desc.mantissa_size;
1499 }
1500
1501 /* Returns the exponent of a value. */
1502 int fc_get_exponent(const fp_value *value) {
1503         int exp_bias = (1 << (value->desc.exponent_size - 1)) - 1;
1504         return sc_val_to_long(_exp(value)) - exp_bias;
1505 }
1506
1507 /* Return non-zero if a given value can be converted lossless into another precision */
1508 int fc_can_lossless_conv_to(const fp_value *value, const ieee_descriptor_t *desc) {
1509         int v;
1510         int exp_bias;
1511
1512         /* handle some special cases first */
1513         switch (value->desc.clss) {
1514         case ZERO:
1515         case INF:
1516         case NAN:
1517                 return 1;
1518         default:
1519                 break;
1520         }
1521
1522         /* check if the exponent can be encoded: note, 0 and all ones are reserved for the exponent */
1523         exp_bias = (1 << (desc->exponent_size - 1)) - 1;
1524         v = fc_get_exponent(value) + exp_bias;
1525         if (0 < v && v < (1 << desc->exponent_size) - 1) {
1526                 /* exponent can be encoded, now check the mantissa */
1527                 v = value->desc.mantissa_size + ROUNDING_BITS - sc_get_lowest_set_bit(_mant(value));
1528                 return v < desc->mantissa_size;
1529         }
1530         return 0;
1531 }
1532
1533
1534 fc_rounding_mode_t fc_set_rounding_mode(fc_rounding_mode_t mode) {
1535         if (mode == FC_TONEAREST || mode == FC_TOPOSITIVE || mode == FC_TONEGATIVE || mode == FC_TOZERO)
1536                 rounding_mode = mode;
1537
1538         return rounding_mode;
1539 }
1540
1541 fc_rounding_mode_t fc_get_rounding_mode(void) {
1542         return rounding_mode;
1543 }
1544
1545 void init_fltcalc(int precision) {
1546         if (calc_buffer == NULL) {
1547                 /* does nothing if already init */
1548                 if (precision == 0) precision = FC_DEFAULT_PRECISION;
1549
1550                 init_strcalc(precision + 2 + ROUNDING_BITS);
1551
1552                 /* needs additionally rounding bits, one bit as explicit 1., and one for
1553                  * addition overflow */
1554                 max_precision = sc_get_precision() - (2 + ROUNDING_BITS);
1555                 if (max_precision < precision)
1556                         printf("WARNING: not enough precision available, using %d\n", max_precision);
1557
1558                 rounding_mode    = FC_TONEAREST;
1559                 value_size       = sc_get_buffer_length();
1560                 calc_buffer_size = sizeof(fp_value) + 2*value_size - 1;
1561
1562                 calc_buffer = xmalloc(calc_buffer_size);
1563                 memset(calc_buffer, 0, calc_buffer_size);
1564                 DEBUGPRINTF(("init fltcalc:\n\tVALUE_SIZE = %d\ntCALC_BUFFER_SIZE = %d\n\tcalc_buffer = %p\n\n", value_size, calc_buffer_size, calc_buffer));
1565 #ifdef HAVE_LONG_DOUBLE
1566                 DEBUGPRINTF(("\tUsing long double (1-15-64) interface\n"));
1567 #else
1568                 DEBUGPRINTF(("\tUsing double (1-11-52) interface\n"));
1569 #endif
1570 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
1571                 DEBUGPRINTF(("\tWord order is big endian\n\n"));
1572 #else
1573                 DEBUGPRINTF(("\tWord order is little endian\n\n"));
1574 #endif
1575         }
1576 }
1577
1578 void finish_fltcalc (void) {
1579         free(calc_buffer); calc_buffer = NULL;
1580 }
1581
1582 #ifdef FLTCALC_TRACE_CALC
1583 static char buffer[100];
1584 #endif
1585
1586 /* definition of interface functions */
1587 fp_value *fc_add(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result) {
1588         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1589
1590         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1591         TRACEPRINTF(("+ %s ", fc_print(b, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1592
1593         /* make the value with the bigger exponent the first one */
1594         if (sc_comp(_exp(a), _exp(b)) == -1)
1595                 _fadd(b, a, result);
1596         else
1597                 _fadd(a, b, result);
1598
1599         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1600         return result;
1601 }
1602
1603 fp_value *fc_sub(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result) {
1604         fp_value *temp;
1605
1606         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1607
1608         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1609         TRACEPRINTF(("- %s ", fc_print(b, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1610
1611         temp = alloca(calc_buffer_size);
1612         memcpy(temp, b, calc_buffer_size);
1613         temp->sign = !b->sign;
1614         if (sc_comp(_exp(a), _exp(temp)) == -1)
1615                 _fadd(temp, a, result);
1616         else
1617                 _fadd(a, temp, result);
1618
1619         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1620         return result;
1621 }
1622
1623 fp_value *fc_mul(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result) {
1624         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1625
1626         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1627         TRACEPRINTF(("* %s ", fc_print(b, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1628
1629         _fmul(a, b, result);
1630
1631         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1632         return result;
1633 }
1634
1635 fp_value *fc_div(const fp_value *a, const fp_value *b, fp_value *result) {
1636         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1637
1638         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1639         TRACEPRINTF(("/ %s ", fc_print(b, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1640
1641         _fdiv(a, b, result);
1642
1643         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1644         return result;
1645 }
1646
1647 fp_value *fc_neg(const fp_value *a, fp_value *result) {
1648         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1649
1650         TRACEPRINTF(("- %s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1651
1652         if (a != result)
1653                 memcpy(result, a, calc_buffer_size);
1654         result->sign = !a->sign;
1655
1656         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1657         return result;
1658 }
1659
1660 fp_value *fc_int(const fp_value *a, fp_value *result) {
1661         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1662
1663         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1664         TRACEPRINTF(("truncated to integer "));
1665
1666         _trunc(a, result);
1667
1668         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1669         return result;
1670 }
1671
1672 fp_value *fc_rnd(const fp_value *a, fp_value *result) {
1673         if (result == NULL) result = calc_buffer;
1674
1675         (void) a;
1676         TRACEPRINTF(("%s ", fc_print(a, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1677         TRACEPRINTF(("rounded to integer "));
1678
1679         assert(!"fc_rnd() not yet implemented");
1680
1681         TRACEPRINTF(("= %s\n", fc_print(result, buffer, sizeof(buffer), FC_PACKED)));
1682         return result;
1683 }
1684
1685 /*
1686  * convert a floating point value into an sc value ...
1687  */
1688 int fc_flt2int(const fp_value *a, void *result, ir_mode *dst_mode) {
1689         if (a->desc.clss == NORMAL) {
1690                 int exp_bias = (1 << (a->desc.exponent_size - 1)) - 1;
1691                 int exp_val  = sc_val_to_long(_exp(a)) - exp_bias;
1692                 int shift, highest;
1693
1694                 if (a->sign && !mode_is_signed(dst_mode)) {
1695                         /* FIXME: for now we cannot convert this */
1696                         return 0;
1697                 }
1698
1699                 assert(exp_val >= 0 && "floating point value not integral before fc_flt2int() call");
1700                 shift = exp_val - (a->desc.mantissa_size + ROUNDING_BITS);
1701
1702                 if (shift > 0) {
1703                         sc_shlI(_mant(a),  shift, 64, 0, result);
1704                 } else {
1705                         sc_shrI(_mant(a), -shift, 64, 0, result);
1706                 }
1707
1708                 /* check for overflow */
1709                 highest = sc_get_highest_set_bit(result);
1710
1711                 if (mode_is_signed(dst_mode)) {
1712                         if (highest == sc_get_lowest_set_bit(result)) {
1713                                 /* need extra test for MIN_INT */
1714                                 if (highest >= (int) get_mode_size_bits(dst_mode)) {
1715                                         /* FIXME: handle overflow */
1716                                         return 0;
1717                                 }
1718                         } else {
1719                                 if (highest >= (int) get_mode_size_bits(dst_mode) - 1) {
1720                                         /* FIXME: handle overflow */
1721                                         return 0;
1722                                 }
1723                         }
1724                 } else {
1725                         if (highest >= (int) get_mode_size_bits(dst_mode)) {
1726                                 /* FIXME: handle overflow */
1727                                 return 0;
1728                         }
1729                 }
1730
1731                 if (a->sign)
1732                         sc_neg(result, result);
1733
1734                 return 1;
1735         }
1736         else if (a->desc.clss == ZERO) {
1737                 sc_zero(result);
1738                 return 1;
1739         }
1740         return 0;
1741 }
1742
1743
1744 unsigned fc_set_immediate_precision(unsigned bits) {
1745         unsigned old = immediate_prec;
1746
1747         immediate_prec = bits;
1748         return old;
1749 }
1750
1751 int fc_is_exact(void) {
1752         return fc_exact;
1753 }