math: rewrite inverse hyperbolic functions to be simpler/smaller
[musl] / src / math / atanh.c
index dbe241d..84a84c6 100644 (file)
@@ -1,58 +1,21 @@
-/* origin: FreeBSD /usr/src/lib/msun/src/e_atanh.c */
-/*
- * ====================================================
- * Copyright (C) 1993 by Sun Microsystems, Inc. All rights reserved.
- *
- * Developed at SunSoft, a Sun Microsystems, Inc. business.
- * Permission to use, copy, modify, and distribute this
- * software is freely granted, provided that this notice
- * is preserved.
- * ====================================================
- *
- */
-/* atanh(x)
- * Method :
- *    1.Reduced x to positive by atanh(-x) = -atanh(x)
- *    2.For x>=0.5
- *                  1              2x                          x
- *      atanh(x) = --- * log(1 + -------) = 0.5 * log1p(2 * --------)
- *                  2             1 - x                      1 - x
- *
- *      For x<0.5
- *      atanh(x) = 0.5*log1p(2x+2x*x/(1-x))
- *
- * Special cases:
- *      atanh(x) is NaN if |x| > 1 with signal;
- *      atanh(NaN) is that NaN with no signal;
- *      atanh(+-1) is +-INF with signal.
- *
- */
-
 #include "libm.h"
 
-static const double huge = 1e300;
-
+/* atanh(x) = log((1+x)/(1-x))/2 = log1p(2x/(1-x))/2 ~= x + x^3/3 + o(x^5) */
 double atanh(double x)
 {
-       double t;
-       int32_t hx,ix;
-       uint32_t lx;
+       union {double f; uint64_t i;} u = {.f = x};
+       unsigned e = u.i >> 52 & 0x7ff;
+       unsigned s = u.i >> 63;
+
+       /* |x| */
+       u.i &= (uint64_t)-1/2;
+       x = u.f;
 
-       EXTRACT_WORDS(hx, lx, x);
-       ix = hx & 0x7fffffff;
-       if ((ix | ((lx|-lx)>>31)) > 0x3ff00000)  /* |x| > 1 */
-               return (x-x)/(x-x);
-       if (ix == 0x3ff00000)
-               return x/0.0;
-       if (ix < 0x3e300000 && (huge+x) > 0.0)   /* x < 2**-28 */
-               return x;
-       SET_HIGH_WORD(x, ix);
-       if (ix < 0x3fe00000) {                   /* x < 0.5 */
-               t = x+x;
-               t = 0.5*log1p(t + t*x/(1.0-x));
-       } else
-               t = 0.5*log1p((x+x)/(1.0-x));
-       if (hx >= 0)
-               return t;
-       return -t;
+       if (e < 0x3ff - 1) {
+               /* |x| < 0.5, up to 1.7ulp error */
+               x = 0.5*log1p(2*x + 2*x*x/(1-x));
+       } else {
+               x = 0.5*log1p(2*x/(1-x));
+       }
+       return s ? -x : x;
 }