]> oss.titaniummirror.com Git - msp430-gcc.git/blobdiff - mpfr/mpn_exp.c
Imported gcc-4.4.3
[msp430-gcc.git] / mpfr / mpn_exp.c
diff --git a/mpfr/mpn_exp.c b/mpfr/mpn_exp.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..402b5e6
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,175 @@
+/* mpfr_mpn_exp -- auxiliary function for mpfr_get_str and mpfr_set_str
+
+Copyright 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009 Free Software Foundation, Inc.
+Contributed by the Arenaire and Cacao projects, INRIA.
+Contributed by Alain Delplanque and Paul Zimmermann.
+
+This file is part of the GNU MPFR Library.
+
+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"
+
+/* this function computes an approximation of b^e in {a, n}, with exponent
+   stored in exp_r. The computed value is rounded towards zero (truncated).
+   It returns an integer f such that the final error is bounded by 2^f ulps,
+   that is:
+   a*2^exp_r <= b^e <= 2^exp_r (a + 2^f),
+   where a represents {a, n}, i.e. the integer
+   a[0] + a[1]*B + ... + a[n-1]*B^(n-1) where B=2^BITS_PER_MP_LIMB
+
+   Return -1 is the result is exact.
+   Return -2 if an overflow occurred in the computation of exp_r.
+*/
+
+long
+mpfr_mpn_exp (mp_limb_t *a, mp_exp_t *exp_r, int b, mp_exp_t e, size_t n)
+{
+  mp_limb_t *c, B;
+  mp_exp_t f, h;
+  int i;
+  unsigned long t; /* number of bits in e */
+  unsigned long bits;
+  size_t n1;
+  unsigned int error;           /* (number - 1) of loop a^2b inexact */
+                                 /* error == t means no error */
+  int err_s_a2 = 0;
+  int err_s_ab = 0;              /* number of error when shift A^2, AB */
+  MPFR_TMP_DECL(marker);
+
+  MPFR_ASSERTN(e > 0);
+  MPFR_ASSERTN((2 <= b) && (b <= 36));
+
+  MPFR_TMP_MARK(marker);
+
+  /* initialization of a, b, f, h */
+
+  /* normalize the base */
+  B = (mp_limb_t) b;
+  count_leading_zeros (h, B);
+
+  bits = BITS_PER_MP_LIMB - h;
+
+  B = B << h;
+  h = - h;
+
+  /* allocate space for A and set it to B */
+  c = (mp_limb_t*) MPFR_TMP_ALLOC(2 * n * BYTES_PER_MP_LIMB);
+  a [n - 1] = B;
+  MPN_ZERO (a, n - 1);
+  /* initial exponent for A: invariant is A = {a, n} * 2^f */
+  f = h - (n - 1) * BITS_PER_MP_LIMB;
+
+  /* determine number of bits in e */
+  count_leading_zeros (t, (mp_limb_t) e);
+
+  t = BITS_PER_MP_LIMB - t; /* number of bits of exponent e */
+
+  error = t; /* error <= BITS_PER_MP_LIMB */
+
+  MPN_ZERO (c, 2 * n);
+
+  for (i = t - 2; i >= 0; i--)
+    {
+
+      /* determine precision needed */
+      bits = n * BITS_PER_MP_LIMB - mpn_scan1 (a, 0);
+      n1 = (n * BITS_PER_MP_LIMB - bits) / BITS_PER_MP_LIMB;
+
+      /* square of A : {c+2n1, 2(n-n1)} = {a+n1, n-n1}^2 */
+      mpn_sqr_n (c + 2 * n1, a + n1, n - n1);
+
+      /* set {c+n, 2n1-n} to 0 : {c, n} = {a, n}^2*K^n */
+
+      /* check overflow on f */
+      if (MPFR_UNLIKELY(f < MPFR_EXP_MIN/2 || f > MPFR_EXP_MAX/2))
+        {
+        overflow:
+          MPFR_TMP_FREE(marker);
+          return -2;
+        }
+      /* FIXME: Could f = 2*f + n * BITS_PER_MP_LIMB be used? */
+      f = 2*f;
+      MPFR_SADD_OVERFLOW (f, f, n * BITS_PER_MP_LIMB,
+                          mp_exp_t, mp_exp_unsigned_t,
+                          MPFR_EXP_MIN, MPFR_EXP_MAX,
+                          goto overflow, goto overflow);
+      if ((c[2*n - 1] & MPFR_LIMB_HIGHBIT) == 0)
+        {
+          /* shift A by one bit to the left */
+          mpn_lshift (a, c + n, n, 1);
+          a[0] |= mpn_lshift (c + n - 1, c + n - 1, 1, 1);
+          f --;
+          if (error != t)
+            err_s_a2 ++;
+        }
+      else
+        MPN_COPY (a, c + n, n);
+
+      if ((error == t) && (2 * n1 <= n) &&
+          (mpn_scan1 (c + 2 * n1, 0) < (n - 2 * n1) * BITS_PER_MP_LIMB))
+        error = i;
+
+      if (e & ((mp_exp_t) 1 << i))
+        {
+          /* multiply A by B */
+          c[2 * n - 1] = mpn_mul_1 (c + n - 1, a, n, B);
+          f += h + BITS_PER_MP_LIMB;
+          if ((c[2 * n - 1] & MPFR_LIMB_HIGHBIT) == 0)
+            { /* shift A by one bit to the left */
+              mpn_lshift (a, c + n, n, 1);
+              a[0] |= mpn_lshift (c + n - 1, c + n - 1, 1, 1);
+              f --;
+            }
+          else
+            {
+              MPN_COPY (a, c + n, n);
+              if (error != t)
+                err_s_ab ++;
+            }
+          if ((error == t) && (c[n - 1] != 0))
+            error = i;
+        }
+    }
+
+  MPFR_TMP_FREE(marker);
+
+  *exp_r = f;
+
+  if (error == t)
+    return -1; /* result is exact */
+  else /* error <= t-2 <= BITS_PER_MP_LIMB-2
+          err_s_ab, err_s_a2 <= t-1       */
+    {
+      /* if there are p loops after the first inexact result, with
+         j shifts in a^2 and l shifts in a*b, then the final error is
+         at most 2^(p+ceil((j+1)/2)+l+1)*ulp(res).
+         This is bounded by 2^(5/2*t-1/2) where t is the number of bits of e.
+      */
+      error = error + err_s_ab + err_s_a2 / 2 + 3; /* <= 5t/2-1/2 */
+#if 0
+      if ((error - 1) >= ((n * BITS_PER_MP_LIMB - 1) / 2))
+        error = n * BITS_PER_MP_LIMB; /* result is completely wrong:
+                                         this is very unlikely since error is
+                                         at most 5/2*log_2(e), and
+                                         n * BITS_PER_MP_LIMB is at least
+                                         3*log_2(e) */
+#endif
+      return error;
+    }
+}