]> git.ipfire.org Git - thirdparty/glibc.git/blobdiff - math/math.h
Update copyright notices with scripts/update-copyrights
[thirdparty/glibc.git] / math / math.h
index 2693fcc9d00d94e8b690d7ea938478c421a7d9b5..4cdbd08bf84e3107e69d51215fc353241bfe2ab4 100644 (file)
 /* Declarations for math functions.
-Copyright (C) 1991, 92, 93, 95, 96 Free Software Foundation, Inc.
-This file is part of the GNU C Library.
+   Copyright (C) 1991-2014 Free Software Foundation, Inc.
+   This file is part of the GNU C Library.
 
-The GNU C Library is free software; you can redistribute it and/or
-modify it under the terms of the GNU Library General Public License as
-published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
-License, or (at your option) any later version.
+   The GNU C 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 C 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
-Library General Public License for more details.
+   The GNU C 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 Library General Public
-License along with the GNU C Library; see the file COPYING.LIB.  If
-not, write to the, 1992 Free Software Foundation, Inc., 675 Mass Ave,
-Cambridge, MA 02139, USA.  */
+   You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
+   License along with the GNU C Library; if not, see
+   <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
 
 /*
- *     ANSI Standard: 4.5 MATHEMATICS  <math.h>
+ *     ISO C99 Standard: 7.12 Mathematics      <math.h>
  */
 
 #ifndef        _MATH_H
-
 #define        _MATH_H 1
+
 #include <features.h>
 
 __BEGIN_DECLS
 
-#define        __need_Emath
-#include <errno.h>
-
 /* Get machine-dependent HUGE_VAL value (returned on overflow).
    On all IEEE754 machines, this is +Infinity.  */
-#include <huge_val.h>
+#include <bits/huge_val.h>
+#ifdef __USE_ISOC99
+# include <bits/huge_valf.h>
+# include <bits/huge_vall.h>
+
+/* Get machine-dependent INFINITY value.  */
+# include <bits/inf.h>
 
 /* Get machine-dependent NAN value (returned for some domain errors).  */
-#ifdef  __USE_GNU
-#include <nan.h>
-#endif
+# include <bits/nan.h>
+#endif /* __USE_ISOC99 */
 
+/* Get general and ISO C99 specific information.  */
+#include <bits/mathdef.h>
 
-/* The file <mathcalls.h> contains the prototypes for all the actual
-   math functions.  These macros are used for those prototypes, so
-   we can easily declare each function as both `name' and `__name',
+/* The file <bits/mathcalls.h> contains the prototypes for all the
+   actual math functions.  These macros are used for those prototypes,
+   so we can easily declare each function as both `name' and `__name',
    and can declare the float versions `namef' and `__namef'.  */
 
 #define __MATHCALL(function,suffix, args)      \
-  __MATHDECL (_Mdouble_, function,suffix, args)
+  __MATHDECL (_Mdouble_,function,suffix, args)
 #define __MATHDECL(type, function,suffix, args) \
   __MATHDECL_1(type, function,suffix, args); \
-  __MATHDECL_1(type, __##function,suffix, args)
+  __MATHDECL_1(type, __CONCAT(__,function),suffix, args)
+#define __MATHCALLX(function,suffix, args, attrib)     \
+  __MATHDECLX (_Mdouble_,function,suffix, args, attrib)
+#define __MATHDECLX(type, function,suffix, args, attrib) \
+  __MATHDECL_1(type, function,suffix, args) __attribute__ (attrib); \
+  __MATHDECL_1(type, __CONCAT(__,function),suffix, args) __attribute__ (attrib)
 #define __MATHDECL_1(type, function,suffix, args) \
-  extern type __MATH_PRECNAME(function,suffix) args
+  extern type __MATH_PRECNAME(function,suffix) args __THROW
 
-#define _Mdouble_              double
-#define __MATH_PRECNAME(name,r)        name##r
-#include <mathcalls.h>
+#define _Mdouble_              double
+#define __MATH_PRECNAME(name,r)        __CONCAT(name,r)
+#define _Mdouble_BEGIN_NAMESPACE __BEGIN_NAMESPACE_STD
+#define _Mdouble_END_NAMESPACE   __END_NAMESPACE_STD
+#include <bits/mathcalls.h>
 #undef _Mdouble_
+#undef _Mdouble_BEGIN_NAMESPACE
+#undef _Mdouble_END_NAMESPACE
 #undef __MATH_PRECNAME
 
-#ifdef __USE_MISC
-/* Include the file of declarations again, this type using `float'
+#if defined __USE_MISC || defined __USE_ISOC99
+
+
+/* Include the file of declarations again, this time using `float'
    instead of `double' and appending f to each function name.  */
 
-#define _Mdouble_              float
-#define __MATH_PRECNAME(name,r)        name##f##r
-#include <mathcalls.h>
-#undef _Mdouble_
-#undef __MATH_PRECNAME
+# ifndef _Mfloat_
+#  define _Mfloat_             float
+# endif
+# define _Mdouble_             _Mfloat_
+# define __MATH_PRECNAME(name,r) name##f##r
+# define _Mdouble_BEGIN_NAMESPACE __BEGIN_NAMESPACE_C99
+# define _Mdouble_END_NAMESPACE   __END_NAMESPACE_C99
+# include <bits/mathcalls.h>
+# undef        _Mdouble_
+# undef _Mdouble_BEGIN_NAMESPACE
+# undef _Mdouble_END_NAMESPACE
+# undef        __MATH_PRECNAME
+
+# if !(defined __NO_LONG_DOUBLE_MATH && defined _LIBC) \
+     || defined __LDBL_COMPAT
+#  ifdef __LDBL_COMPAT
+
+#   ifdef __USE_ISOC99
+extern float __nldbl_nexttowardf (float __x, long double __y)
+                                 __THROW __attribute__ ((__const__));
+#    ifdef __REDIRECT_NTH
+extern float __REDIRECT_NTH (nexttowardf, (float __x, long double __y),
+                            __nldbl_nexttowardf)
+     __attribute__ ((__const__));
+extern double __REDIRECT_NTH (nexttoward, (double __x, long double __y),
+                             nextafter) __attribute__ ((__const__));
+extern long double __REDIRECT_NTH (nexttowardl,
+                                  (long double __x, long double __y),
+                                  nextafter) __attribute__ ((__const__));
+#    endif
+#   endif
+
+#   undef __MATHDECL_1
+#   define __MATHDECL_2(type, function,suffix, args, alias) \
+  extern type __REDIRECT_NTH(__MATH_PRECNAME(function,suffix), \
+                            args, alias)
+#   define __MATHDECL_1(type, function,suffix, args) \
+  __MATHDECL_2(type, function,suffix, args, __CONCAT(function,suffix))
+#  endif
+
+/* Include the file of declarations again, this time using `long double'
+   instead of `double' and appending l to each function name.  */
+
+#  ifndef _Mlong_double_
+#   define _Mlong_double_      long double
+#  endif
+#  define _Mdouble_            _Mlong_double_
+#  define __MATH_PRECNAME(name,r) name##l##r
+#  define _Mdouble_BEGIN_NAMESPACE __BEGIN_NAMESPACE_C99
+#  define _Mdouble_END_NAMESPACE   __END_NAMESPACE_C99
+#  define __MATH_DECLARE_LDOUBLE   1
+#  include <bits/mathcalls.h>
+#  undef _Mdouble_
+#  undef _Mdouble_BEGIN_NAMESPACE
+#  undef _Mdouble_END_NAMESPACE
+#  undef __MATH_PRECNAME
+
+# endif /* !(__NO_LONG_DOUBLE_MATH && _LIBC) || __LDBL_COMPAT */
+
+#endif /* Use misc or ISO C99.  */
+#undef __MATHDECL_1
+#undef __MATHDECL
+#undef __MATHCALL
+
+
+#if defined __USE_MISC || defined __USE_XOPEN
+/* This variable is used by `gamma' and `lgamma'.  */
+extern int signgam;
 #endif
 
 
+/* ISO C99 defines some generic macros which work on any data type.  */
+#ifdef __USE_ISOC99
+
+/* Get the architecture specific values describing the floating-point
+   evaluation.  The following symbols will get defined:
+
+    float_t    floating-point type at least as wide as `float' used
+               to evaluate `float' expressions
+    double_t   floating-point type at least as wide as `double' used
+               to evaluate `double' expressions
+
+    FLT_EVAL_METHOD
+               Defined to
+                 0     if `float_t' is `float' and `double_t' is `double'
+                 1     if `float_t' and `double_t' are `double'
+                 2     if `float_t' and `double_t' are `long double'
+                 else  `float_t' and `double_t' are unspecified
+
+    INFINITY   representation of the infinity value of type `float'
+
+    FP_FAST_FMA
+    FP_FAST_FMAF
+    FP_FAST_FMAL
+               If defined it indicates that the `fma' function
+               generally executes about as fast as a multiply and an add.
+               This macro is defined only iff the `fma' function is
+               implemented directly with a hardware multiply-add instructions.
+
+    FP_ILOGB0  Expands to a value returned by `ilogb (0.0)'.
+    FP_ILOGBNAN        Expands to a value returned by `ilogb (NAN)'.
+
+    DECIMAL_DIG        Number of decimal digits supported by conversion between
+               decimal and all internal floating-point formats.
+
+*/
+
+/* All floating-point numbers can be put in one of these categories.  */
+enum
+  {
+    FP_NAN =
+# define FP_NAN 0
+      FP_NAN,
+    FP_INFINITE =
+# define FP_INFINITE 1
+      FP_INFINITE,
+    FP_ZERO =
+# define FP_ZERO 2
+      FP_ZERO,
+    FP_SUBNORMAL =
+# define FP_SUBNORMAL 3
+      FP_SUBNORMAL,
+    FP_NORMAL =
+# define FP_NORMAL 4
+      FP_NORMAL
+  };
+
+/* Return number of classification appropriate for X.  */
+# ifdef __NO_LONG_DOUBLE_MATH
+#  define fpclassify(x) \
+     (sizeof (x) == sizeof (float) ? __fpclassifyf (x) : __fpclassify (x))
+# else
+#  define fpclassify(x) \
+     (sizeof (x) == sizeof (float)                                           \
+      ? __fpclassifyf (x)                                                    \
+      : sizeof (x) == sizeof (double)                                        \
+      ? __fpclassify (x) : __fpclassifyl (x))
+# endif
+
+/* Return nonzero value if sign of X is negative.  */
+# ifdef __NO_LONG_DOUBLE_MATH
+#  define signbit(x) \
+     (sizeof (x) == sizeof (float) ? __signbitf (x) : __signbit (x))
+# else
+#  define signbit(x) \
+     (sizeof (x) == sizeof (float)                                           \
+      ? __signbitf (x)                                                       \
+      : sizeof (x) == sizeof (double)                                        \
+      ? __signbit (x) : __signbitl (x))
+# endif
+
+/* Return nonzero value if X is not +-Inf or NaN.  */
+# ifdef __NO_LONG_DOUBLE_MATH
+#  define isfinite(x) \
+     (sizeof (x) == sizeof (float) ? __finitef (x) : __finite (x))
+# else
+#  define isfinite(x) \
+     (sizeof (x) == sizeof (float)                                           \
+      ? __finitef (x)                                                        \
+      : sizeof (x) == sizeof (double)                                        \
+      ? __finite (x) : __finitel (x))
+# endif
+
+/* Return nonzero value if X is neither zero, subnormal, Inf, nor NaN.  */
+# define isnormal(x) (fpclassify (x) == FP_NORMAL)
+
+/* Return nonzero value if X is a NaN.  We could use `fpclassify' but
+   we already have this functions `__isnan' and it is faster.  */
+# ifdef __NO_LONG_DOUBLE_MATH
+#  define isnan(x) \
+     (sizeof (x) == sizeof (float) ? __isnanf (x) : __isnan (x))
+# else
+#  define isnan(x) \
+     (sizeof (x) == sizeof (float)                                           \
+      ? __isnanf (x)                                                         \
+      : sizeof (x) == sizeof (double)                                        \
+      ? __isnan (x) : __isnanl (x))
+# endif
+
+/* Return nonzero value if X is positive or negative infinity.  */
+# ifdef __NO_LONG_DOUBLE_MATH
+#  define isinf(x) \
+     (sizeof (x) == sizeof (float) ? __isinff (x) : __isinf (x))
+# else
+#  define isinf(x) \
+     (sizeof (x) == sizeof (float)                                           \
+      ? __isinff (x)                                                         \
+      : sizeof (x) == sizeof (double)                                        \
+      ? __isinf (x) : __isinfl (x))
+# endif
+
+/* Bitmasks for the math_errhandling macro.  */
+# define MATH_ERRNO    1       /* errno set by math functions.  */
+# define MATH_ERREXCEPT        2       /* Exceptions raised by math functions.  */
+
+/* By default all functions support both errno and exception handling.
+   In gcc's fast math mode and if inline functions are defined this
+   might not be true.  */
+# ifndef __FAST_MATH__
+#  define math_errhandling     (MATH_ERRNO | MATH_ERREXCEPT)
+# endif
+
+#endif /* Use ISO C99.  */
+
+#ifdef __USE_GNU
+/* Return nonzero value if X is a signaling NaN.  */
+# ifdef __NO_LONG_DOUBLE_MATH
+#  define issignaling(x) \
+     (sizeof (x) == sizeof (float) ? __issignalingf (x) : __issignaling (x))
+# else
+#  define issignaling(x) \
+     (sizeof (x) == sizeof (float)                                           \
+      ? __issignalingf (x)                                                   \
+      : sizeof (x) == sizeof (double)                                        \
+      ? __issignaling (x) : __issignalingl (x))
+# endif
+#endif /* Use GNU.  */
+
 #ifdef __USE_MISC
 /* Support for various different standard error handling behaviors.  */
-
-typedef enum { _IEEE_ = -1, _SVID_, _XOPEN_, _POSIX_ } _LIB_VERSION_TYPE;
+typedef enum
+{
+  _IEEE_ = -1, /* According to IEEE 754/IEEE 854.  */
+  _SVID_,      /* According to System V, release 4.  */
+  _XOPEN_,     /* Nowadays also Unix98.  */
+  _POSIX_,
+  _ISOC_       /* Actually this is ISO C99.  */
+} _LIB_VERSION_TYPE;
 
 /* This variable can be changed at run-time to any of the values above to
    affect floating point error handling behavior (it may also be necessary
@@ -86,8 +316,15 @@ extern _LIB_VERSION_TYPE _LIB_VERSION;
 
 #ifdef __USE_SVID
 /* In SVID error handling, `matherr' is called with this description
-   of the exceptional condition.  */
+   of the exceptional condition.
+
+   We have a problem when using C++ since `exception' is a reserved
+   name in C++.  */
+# ifdef __cplusplus
+struct __exception
+# else
 struct exception
+# endif
   {
     int type;
     char *name;
@@ -96,48 +333,159 @@ struct exception
     double retval;
   };
 
-extern int matherr __P ((struct exception *));
+# ifdef __cplusplus
+extern int matherr (struct __exception *__exc) throw ();
+# else
+extern int matherr (struct exception *__exc);
+# endif
 
-#define X_TLOSS                1.41484755040568800000e+16
+# define X_TLOSS       1.41484755040568800000e+16
 
 /* Types of exceptions in the `type' field.  */
-#define        DOMAIN          1
-#define        SING            2
-#define        OVERFLOW        3
-#define        UNDERFLOW       4
-#define        TLOSS           5
-#define        PLOSS           6
+# define DOMAIN                1
+# define SING          2
+# define OVERFLOW      3
+# define UNDERFLOW     4
+# define TLOSS         5
+# define PLOSS         6
 
 /* SVID mode specifies returning this large value instead of infinity.  */
-#define HUGE           FLT_MAX
-#include <float.h>             /* Defines FLT_MAX.  */
+# define HUGE          3.40282347e+38F
+
+#else  /* !SVID */
+
+# ifdef __USE_XOPEN
+/* X/Open wants another strange constant.  */
+#  define MAXFLOAT     3.40282347e+38F
+# endif
+
+#endif /* SVID */
 
+
+/* Some useful constants.  */
+#if defined __USE_BSD || defined __USE_XOPEN
+# define M_E           2.7182818284590452354   /* e */
+# define M_LOG2E       1.4426950408889634074   /* log_2 e */
+# define M_LOG10E      0.43429448190325182765  /* log_10 e */
+# define M_LN2         0.69314718055994530942  /* log_e 2 */
+# define M_LN10                2.30258509299404568402  /* log_e 10 */
+# define M_PI          3.14159265358979323846  /* pi */
+# define M_PI_2                1.57079632679489661923  /* pi/2 */
+# define M_PI_4                0.78539816339744830962  /* pi/4 */
+# define M_1_PI                0.31830988618379067154  /* 1/pi */
+# define M_2_PI                0.63661977236758134308  /* 2/pi */
+# define M_2_SQRTPI    1.12837916709551257390  /* 2/sqrt(pi) */
+# define M_SQRT2       1.41421356237309504880  /* sqrt(2) */
+# define M_SQRT1_2     0.70710678118654752440  /* 1/sqrt(2) */
 #endif
 
+/* The above constants are not adequate for computation using `long double's.
+   Therefore we provide as an extension constants with similar names as a
+   GNU extension.  Provide enough digits for the 128-bit IEEE quad.  */
+#ifdef __USE_GNU
+# define M_El          2.718281828459045235360287471352662498L /* e */
+# define M_LOG2El      1.442695040888963407359924681001892137L /* log_2 e */
+# define M_LOG10El     0.434294481903251827651128918916605082L /* log_10 e */
+# define M_LN2l                0.693147180559945309417232121458176568L /* log_e 2 */
+# define M_LN10l       2.302585092994045684017991454684364208L /* log_e 10 */
+# define M_PIl         3.141592653589793238462643383279502884L /* pi */
+# define M_PI_2l       1.570796326794896619231321691639751442L /* pi/2 */
+# define M_PI_4l       0.785398163397448309615660845819875721L /* pi/4 */
+# define M_1_PIl       0.318309886183790671537767526745028724L /* 1/pi */
+# define M_2_PIl       0.636619772367581343075535053490057448L /* 2/pi */
+# define M_2_SQRTPIl   1.128379167095512573896158903121545172L /* 2/sqrt(pi) */
+# define M_SQRT2l      1.414213562373095048801688724209698079L /* sqrt(2) */
+# define M_SQRT1_2l    0.707106781186547524400844362104849039L /* 1/sqrt(2) */
+#endif
 
-/* Get machine-dependent inline versions (if there are any).  */
-#include <__math.h>
 
+/* When compiling in strict ISO C compatible mode we must not use the
+   inline functions since they, among other things, do not set the
+   `errno' variable correctly.  */
+#if defined __STRICT_ANSI__ && !defined __NO_MATH_INLINES
+# define __NO_MATH_INLINES     1
+#endif
 
-__END_DECLS
+#if defined __USE_ISOC99 && __GNUC_PREREQ(2,97)
+/* ISO C99 defines some macros to compare number while taking care for
+   unordered numbers.  Many FPUs provide special instructions to support
+   these operations.  Generic support in GCC for these as builtins went
+   in before 3.0.0, but not all cpus added their patterns.  We define
+   versions that use the builtins here, and <bits/mathinline.h> will
+   undef/redefine as appropriate for the specific GCC version in use.  */
+# define isgreater(x, y)       __builtin_isgreater(x, y)
+# define isgreaterequal(x, y)  __builtin_isgreaterequal(x, y)
+# define isless(x, y)          __builtin_isless(x, y)
+# define islessequal(x, y)     __builtin_islessequal(x, y)
+# define islessgreater(x, y)   __builtin_islessgreater(x, y)
+# define isunordered(u, v)     __builtin_isunordered(u, v)
+#endif
 
+/* Get machine-dependent inline versions (if there are any).  */
+#ifdef __USE_EXTERN_INLINES
+# include <bits/mathinline.h>
+#endif
 
-#ifdef __USE_BSD
-/* Some useful constants.  */
-#define        M_E             2.7182818284590452354   /* e */
-#define        M_LOG2E         1.4426950408889634074   /* log 2e */
-#define        M_LOG10E        0.43429448190325182765  /* log 10e */
-#define        M_LN2           0.69314718055994530942  /* log e2 */
-#define        M_LN10          2.30258509299404568402  /* log e10 */
-#define        M_PI            3.14159265358979323846  /* pi */
-#define        M_PI_2          1.57079632679489661923  /* pi/2 */
-#define        M_PI_4          0.78539816339744830962  /* pi/4 */
-#define        M_1_PI          0.31830988618379067154  /* 1/pi */
-#define        M_2_PI          0.63661977236758134308  /* 2/pi */
-#define        M_2_SQRTPI      1.12837916709551257390  /* 2/sqrt(pi) */
-#define        M_SQRT2         1.41421356237309504880  /* sqrt(2) */
-#define        M_SQRT1_2       0.70710678118654752440  /* 1/sqrt(2) */
+/* Define special entry points to use when the compiler got told to
+   only expect finite results.  */
+#if defined __FINITE_MATH_ONLY__ && __FINITE_MATH_ONLY__ > 0
+# include <bits/math-finite.h>
 #endif
 
+#ifdef __USE_ISOC99
+/* If we've still got undefined comparison macros, provide defaults.  */
+
+/* Return nonzero value if X is greater than Y.  */
+# ifndef isgreater
+#  define isgreater(x, y) \
+  (__extension__                                                             \
+   ({ __typeof__(x) __x = (x); __typeof__(y) __y = (y);                              \
+      !isunordered (__x, __y) && __x > __y; }))
+# endif
+
+/* Return nonzero value if X is greater than or equal to Y.  */
+# ifndef isgreaterequal
+#  define isgreaterequal(x, y) \
+  (__extension__                                                             \
+   ({ __typeof__(x) __x = (x); __typeof__(y) __y = (y);                              \
+      !isunordered (__x, __y) && __x >= __y; }))
+# endif
+
+/* Return nonzero value if X is less than Y.  */
+# ifndef isless
+#  define isless(x, y) \
+  (__extension__                                                             \
+   ({ __typeof__(x) __x = (x); __typeof__(y) __y = (y);                              \
+      !isunordered (__x, __y) && __x < __y; }))
+# endif
+
+/* Return nonzero value if X is less than or equal to Y.  */
+# ifndef islessequal
+#  define islessequal(x, y) \
+  (__extension__                                                             \
+   ({ __typeof__(x) __x = (x); __typeof__(y) __y = (y);                              \
+      !isunordered (__x, __y) && __x <= __y; }))
+# endif
+
+/* Return nonzero value if either X is less than Y or Y is less than X.  */
+# ifndef islessgreater
+#  define islessgreater(x, y) \
+  (__extension__                                                             \
+   ({ __typeof__(x) __x = (x); __typeof__(y) __y = (y);                              \
+      !isunordered (__x, __y) && (__x < __y || __y < __x); }))
+# endif
+
+/* Return nonzero value if arguments are unordered.  */
+# ifndef isunordered
+#  define isunordered(u, v) \
+  (__extension__                                                             \
+   ({ __typeof__(u) __u = (u); __typeof__(v) __v = (v);                              \
+      fpclassify (__u) == FP_NAN || fpclassify (__v) == FP_NAN; }))
+# endif
+
+#endif
+
+__END_DECLS
+
 
 #endif /* math.h  */