]> oss.titaniummirror.com Git - msp430-gcc.git/blobdiff - mpfr/atan2.c
Imported gcc-4.4.3
[msp430-gcc.git] / mpfr / atan2.c
diff --git a/mpfr/atan2.c b/mpfr/atan2.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..b08d394
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,262 @@
+/* mpfr_atan2 -- arc-tan 2 of a floating-point number
+
+Copyright 2005, 2006, 2007, 2008, 2009 Free Software Foundation, Inc.
+Contributed by the Arenaire and Cacao projects, INRIA.
+
+This file is part of the GNU MPFR Library, and was contributed by Mathieu Dutour.
+
+The GNU MPFR Library is free software; you can redistribute it and/or modify
+it under the terms of the GNU Lesser General Public License as published by
+the Free Software Foundation; either version 2.1 of the License, or (at your
+option) any later version.
+
+The GNU MPFR Library is distributed in the hope that it will be useful, but
+WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY
+or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU Lesser General Public
+License for more details.
+
+You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License
+along with the GNU MPFR Library; see the file COPYING.LIB.  If not, write to
+the Free Software Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston,
+MA 02110-1301, USA. */
+
+#define MPFR_NEED_LONGLONG_H
+#include "mpfr-impl.h"
+
+int
+mpfr_atan2 (mpfr_ptr dest, mpfr_srcptr y, mpfr_srcptr x, mp_rnd_t rnd_mode)
+{
+  mpfr_t tmp, pi;
+  int inexact;
+  mp_prec_t prec;
+  mp_exp_t e;
+  MPFR_SAVE_EXPO_DECL (expo);
+  MPFR_ZIV_DECL (loop);
+
+  MPFR_LOG_FUNC (("y[%#R]=%R x[%#R]=%R rnd=%d", y, y, x, x, rnd_mode),
+                 ("atan[%#R]=%R inexact=%d", dest, dest, inexact));
+
+  /* Special cases */
+  if (MPFR_ARE_SINGULAR (x, y))
+    {
+      /* atan2(0, 0) does not raise the "invalid" floating-point
+         exception, nor does atan2(y, 0) raise the "divide-by-zero"
+         floating-point exception.
+         -- atan2(±0, -0) returns ±pi.313)
+         -- atan2(±0, +0) returns ±0.
+         -- atan2(±0, x) returns ±pi, for x < 0.
+         -- atan2(±0, x) returns ±0, for x > 0.
+         -- atan2(y, ±0) returns -pi/2 for y < 0.
+         -- atan2(y, ±0) returns pi/2 for y > 0.
+         -- atan2(±oo, -oo) returns ±3pi/4.
+         -- atan2(±oo, +oo) returns ±pi/4.
+         -- atan2(±oo, x) returns ±pi/2, for finite x.
+         -- atan2(±y, -oo) returns ±pi, for finite y > 0.
+         -- atan2(±y, +oo) returns ±0, for finite y > 0.
+      */
+      if (MPFR_IS_NAN (x) || MPFR_IS_NAN (y))
+        {
+          MPFR_SET_NAN (dest);
+          MPFR_RET_NAN;
+        }
+      if (MPFR_IS_ZERO (y))
+        {
+          if (MPFR_IS_NEG (x)) /* +/- PI */
+            {
+            set_pi:
+              if (MPFR_IS_NEG (y))
+                {
+                  inexact =  mpfr_const_pi (dest, MPFR_INVERT_RND (rnd_mode));
+                  MPFR_CHANGE_SIGN (dest);
+                  return -inexact;
+                }
+              else
+                return mpfr_const_pi (dest, rnd_mode);
+            }
+          else /* +/- 0 */
+            {
+            set_zero:
+              MPFR_SET_ZERO (dest);
+              MPFR_SET_SAME_SIGN (dest, y);
+              return 0;
+            }
+        }
+      if (MPFR_IS_ZERO (x))
+        {
+        set_pi_2:
+          if (MPFR_IS_NEG (y)) /* -PI/2 */
+            {
+              inexact = mpfr_const_pi (dest, MPFR_INVERT_RND(rnd_mode));
+              MPFR_CHANGE_SIGN (dest);
+              mpfr_div_2ui (dest, dest, 1, rnd_mode);
+              return -inexact;
+            }
+          else /* PI/2 */
+            {
+              inexact = mpfr_const_pi (dest, rnd_mode);
+              mpfr_div_2ui (dest, dest, 1, rnd_mode);
+              return inexact;
+            }
+        }
+      if (MPFR_IS_INF (y))
+        {
+          if (!MPFR_IS_INF (x)) /* +/- PI/2 */
+            goto set_pi_2;
+          else if (MPFR_IS_POS (x)) /* +/- PI/4 */
+            {
+              if (MPFR_IS_NEG (y))
+                {
+                  rnd_mode = MPFR_INVERT_RND (rnd_mode);
+                  inexact = mpfr_const_pi (dest, rnd_mode);
+                  MPFR_CHANGE_SIGN (dest);
+                  mpfr_div_2ui (dest, dest, 2, rnd_mode);
+                  return -inexact;
+                }
+              else
+                {
+                  inexact = mpfr_const_pi (dest, rnd_mode);
+                  mpfr_div_2ui (dest, dest, 2, rnd_mode);
+                  return inexact;
+                }
+            }
+          else /* +/- 3*PI/4: Ugly since we have to round properly */
+            {
+              mpfr_t tmp2;
+              MPFR_ZIV_DECL (loop2);
+              mp_prec_t prec2 = MPFR_PREC (dest) + BITS_PER_MP_LIMB;
+
+              mpfr_init2 (tmp2, prec2);
+              MPFR_ZIV_INIT (loop2, prec2);
+              for (;;)
+                {
+                  mpfr_const_pi (tmp2, GMP_RNDN);
+                  mpfr_mul_ui (tmp2, tmp2, 3, GMP_RNDN); /* Error <= 2  */
+                  mpfr_div_2ui (tmp2, tmp2, 2, GMP_RNDN);
+                  if (mpfr_round_p (MPFR_MANT (tmp2), MPFR_LIMB_SIZE (tmp2),
+                                    MPFR_PREC (tmp2) - 2,
+                                    MPFR_PREC (dest) + (rnd_mode == GMP_RNDN)))
+                    break;
+                  MPFR_ZIV_NEXT (loop2, prec2);
+                  mpfr_set_prec (tmp2, prec2);
+                }
+              MPFR_ZIV_FREE (loop2);
+              if (MPFR_IS_NEG (y))
+                MPFR_CHANGE_SIGN (tmp2);
+              inexact = mpfr_set (dest, tmp2, rnd_mode);
+              mpfr_clear (tmp2);
+              return inexact;
+            }
+        }
+      MPFR_ASSERTD (MPFR_IS_INF (x));
+      if (MPFR_IS_NEG (x))
+        goto set_pi;
+      else
+        goto set_zero;
+    }
+
+  /* When x=1, atan2(y,x) = atan(y). FIXME: more generally, if x is a power
+     of two, we could call directly atan(y/x) since y/x is exact. */
+  if (mpfr_cmp_ui (x, 1) == 0)
+    return mpfr_atan (dest, y, rnd_mode);
+
+  MPFR_SAVE_EXPO_MARK (expo);
+
+  /* Set up initial prec */
+  prec = MPFR_PREC (dest) + 3 + MPFR_INT_CEIL_LOG2 (MPFR_PREC (dest));
+  mpfr_init2 (tmp, prec);
+
+  MPFR_ZIV_INIT (loop, prec);
+  if (MPFR_IS_POS (x))
+    /* use atan2(y,x) = atan(y/x) */
+    for (;;)
+      {
+        int div_inex;
+        MPFR_BLOCK_DECL (flags);
+
+        MPFR_BLOCK (flags, div_inex = mpfr_div (tmp, y, x, GMP_RNDN));
+        if (div_inex == 0)
+          {
+            /* Result is exact. */
+            inexact = mpfr_atan (dest, tmp, rnd_mode);
+            goto end;
+          }
+
+        /* Error <= ulp (tmp) except in case of underflow or overflow. */
+
+        /* If the division underflowed, since |atan(z)/z| < 1, we have
+           an underflow. */
+        if (MPFR_UNDERFLOW (flags))
+          {
+            int sign;
+
+            /* In the case GMP_RNDN with 2^(emin-2) < |y/x| < 2^(emin-1):
+               The smallest significand value S > 1 of |y/x| is:
+                 * 1 / (1 - 2^(-px))                        if py <= px,
+                 * (1 - 2^(-px) + 2^(-py)) / (1 - 2^(-px))  if py >= px.
+               Therefore S - 1 > 2^(-pz), where pz = max(px,py). We have:
+               atan(|y/x|) > atan(z), where z = 2^(emin-2) * (1 + 2^(-pz)).
+                           > z - z^3 / 3.
+                           > 2^(emin-2) * (1 + 2^(-pz) - 2^(2 emin - 5))
+               Assuming pz <= -2 emin + 5, we can round away from zero
+               (this is what mpfr_underflow always does on GMP_RNDN).
+               In the case GMP_RNDN with |y/x| <= 2^(emin-2), we round
+               towards zero, as |atan(z)/z| < 1. */
+            MPFR_ASSERTN (MPFR_PREC_MAX <=
+                          2 * (mpfr_uexp_t) - MPFR_EMIN_MIN + 5);
+            if (rnd_mode == GMP_RNDN && MPFR_IS_ZERO (tmp))
+              rnd_mode = GMP_RNDZ;
+            sign = MPFR_SIGN (tmp);
+            mpfr_clear (tmp);
+            MPFR_SAVE_EXPO_FREE (expo);
+            return mpfr_underflow (dest, rnd_mode, sign);
+          }
+
+        mpfr_atan (tmp, tmp, GMP_RNDN);   /* Error <= 2*ulp (tmp) since
+                                             abs(D(arctan)) <= 1 */
+        /* TODO: check that the error bound is correct in case of overflow. */
+        /* FIXME: Error <= ulp(tmp) ? */
+        if (MPFR_LIKELY (MPFR_CAN_ROUND (tmp, prec - 2, MPFR_PREC (dest),
+                                         rnd_mode)))
+          break;
+        MPFR_ZIV_NEXT (loop, prec);
+        mpfr_set_prec (tmp, prec);
+      }
+  else /* x < 0 */
+    /*  Use sign(y)*(PI - atan (|y/x|)) */
+    {
+      mpfr_init2 (pi, prec);
+      for (;;)
+        {
+          mpfr_div (tmp, y, x, GMP_RNDN);   /* Error <= ulp (tmp) */
+          /* If tmp is 0, we have |y/x| <= 2^(-emin-2), thus
+             atan|y/x| < 2^(-emin-2). */
+          MPFR_SET_POS (tmp);               /* no error */
+          mpfr_atan (tmp, tmp, GMP_RNDN);   /* Error <= 2*ulp (tmp) since
+                                               abs(D(arctan)) <= 1 */
+          mpfr_const_pi (pi, GMP_RNDN);     /* Error <= ulp(pi) /2 */
+          e = MPFR_NOTZERO(tmp) ? MPFR_GET_EXP (tmp) : __gmpfr_emin - 1;
+          mpfr_sub (tmp, pi, tmp, GMP_RNDN);          /* see above */
+          if (MPFR_IS_NEG (y))
+            MPFR_CHANGE_SIGN (tmp);
+          /* Error(tmp) <= (1/2+2^(EXP(pi)-EXP(tmp)-1)+2^(e-EXP(tmp)+1))*ulp
+                        <= 2^(MAX (MAX (EXP(PI)-EXP(tmp)-1, e-EXP(tmp)+1),
+                                        -1)+2)*ulp(tmp) */
+          e = MAX (MAX (MPFR_GET_EXP (pi)-MPFR_GET_EXP (tmp) - 1,
+                        e - MPFR_GET_EXP (tmp) + 1), -1) + 2;
+          if (MPFR_LIKELY (MPFR_CAN_ROUND (tmp, prec - e, MPFR_PREC (dest),
+                                           rnd_mode)))
+            break;
+          MPFR_ZIV_NEXT (loop, prec);
+          mpfr_set_prec (tmp, prec);
+          mpfr_set_prec (pi, prec);
+        }
+      mpfr_clear (pi);
+    }
+  inexact = mpfr_set (dest, tmp, rnd_mode);
+
+ end:
+  MPFR_ZIV_FREE (loop);
+  mpfr_clear (tmp);
+  MPFR_SAVE_EXPO_FREE (expo);
+  return mpfr_check_range (dest, inexact, rnd_mode);
+}