]> git.ipfire.org Git - thirdparty/glibc.git/blobdiff - sysdeps/ieee754/dbl-64/e_gamma_r.c
Prefer https to http for gnu.org and fsf.org URLs
[thirdparty/glibc.git] / sysdeps / ieee754 / dbl-64 / e_gamma_r.c
index c4b7470e5b54feadb478b26958f1743ca3fd0b28..5981f0d816f06be8afde0dcd3fe0d97f2dd455f1 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
 /* Implementation of gamma function according to ISO C.
-   Copyright (C) 1997, 1999, 2001, 2004, 2011 Free Software Foundation, Inc.
+   Copyright (C) 1997-2019 Free Software Foundation, Inc.
    This file is part of the GNU C Library.
    Contributed by Ulrich Drepper <drepper@cygnus.com>, 1997.
 
    Lesser General Public License for more details.
 
    You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
-   License along with the GNU C Library; if not, write to the Free
-   Software Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA
-   02111-1307 USA.  */
+   License along with the GNU C Library; if not, see
+   <https://www.gnu.org/licenses/>.  */
 
 #include <math.h>
+#include <math-narrow-eval.h>
 #include <math_private.h>
+#include <fenv_private.h>
+#include <math-underflow.h>
+#include <float.h>
 
+/* Coefficients B_2k / 2k(2k-1) of x^-(2k-1) inside exp in Stirling's
+   approximation to gamma function.  */
+
+static const double gamma_coeff[] =
+  {
+    0x1.5555555555555p-4,
+    -0xb.60b60b60b60b8p-12,
+    0x3.4034034034034p-12,
+    -0x2.7027027027028p-12,
+    0x3.72a3c5631fe46p-12,
+    -0x7.daac36664f1f4p-12,
+  };
+
+#define NCOEFF (sizeof (gamma_coeff) / sizeof (gamma_coeff[0]))
+
+/* Return gamma (X), for positive X less than 184, in the form R *
+   2^(*EXP2_ADJ), where R is the return value and *EXP2_ADJ is set to
+   avoid overflow or underflow in intermediate calculations.  */
+
+static double
+gamma_positive (double x, int *exp2_adj)
+{
+  int local_signgam;
+  if (x < 0.5)
+    {
+      *exp2_adj = 0;
+      return __ieee754_exp (__ieee754_lgamma_r (x + 1, &local_signgam)) / x;
+    }
+  else if (x <= 1.5)
+    {
+      *exp2_adj = 0;
+      return __ieee754_exp (__ieee754_lgamma_r (x, &local_signgam));
+    }
+  else if (x < 6.5)
+    {
+      /* Adjust into the range for using exp (lgamma).  */
+      *exp2_adj = 0;
+      double n = ceil (x - 1.5);
+      double x_adj = x - n;
+      double eps;
+      double prod = __gamma_product (x_adj, 0, n, &eps);
+      return (__ieee754_exp (__ieee754_lgamma_r (x_adj, &local_signgam))
+             * prod * (1.0 + eps));
+    }
+  else
+    {
+      double eps = 0;
+      double x_eps = 0;
+      double x_adj = x;
+      double prod = 1;
+      if (x < 12.0)
+       {
+         /* Adjust into the range for applying Stirling's
+            approximation.  */
+         double n = ceil (12.0 - x);
+         x_adj = math_narrow_eval (x + n);
+         x_eps = (x - (x_adj - n));
+         prod = __gamma_product (x_adj - n, x_eps, n, &eps);
+       }
+      /* The result is now gamma (X_ADJ + X_EPS) / (PROD * (1 + EPS)).
+        Compute gamma (X_ADJ + X_EPS) using Stirling's approximation,
+        starting by computing pow (X_ADJ, X_ADJ) with a power of 2
+        factored out.  */
+      double exp_adj = -eps;
+      double x_adj_int = round (x_adj);
+      double x_adj_frac = x_adj - x_adj_int;
+      int x_adj_log2;
+      double x_adj_mant = __frexp (x_adj, &x_adj_log2);
+      if (x_adj_mant < M_SQRT1_2)
+       {
+         x_adj_log2--;
+         x_adj_mant *= 2.0;
+       }
+      *exp2_adj = x_adj_log2 * (int) x_adj_int;
+      double ret = (__ieee754_pow (x_adj_mant, x_adj)
+                   * __ieee754_exp2 (x_adj_log2 * x_adj_frac)
+                   * __ieee754_exp (-x_adj)
+                   * sqrt (2 * M_PI / x_adj)
+                   / prod);
+      exp_adj += x_eps * __ieee754_log (x_adj);
+      double bsum = gamma_coeff[NCOEFF - 1];
+      double x_adj2 = x_adj * x_adj;
+      for (size_t i = 1; i <= NCOEFF - 1; i++)
+       bsum = bsum / x_adj2 + gamma_coeff[NCOEFF - 1 - i];
+      exp_adj += bsum / x_adj;
+      return ret + ret * __expm1 (exp_adj);
+    }
+}
 
 double
 __ieee754_gamma_r (double x, int *signgamp)
 {
-  /* We don't have a real gamma implementation now.  We'll use lgamma
-     and the exp function.  But due to the required boundary
-     conditions we must check some values separately.  */
   int32_t hx;
-  u_int32_t lx;
+  uint32_t lx;
+  double ret;
 
   EXTRACT_WORDS (hx, lx, x);
 
-  if (__builtin_expect (((hx & 0x7fffffff) | lx) == 0, 0))
+  if (__glibc_unlikely (((hx & 0x7fffffff) | lx) == 0))
     {
       /* Return value for x == 0 is Inf with divide by zero exception.  */
       *signgamp = 0;
       return 1.0 / x;
     }
   if (__builtin_expect (hx < 0, 0)
-      && (u_int32_t) hx < 0xfff00000 && __rint (x) == x)
+      && (uint32_t) hx < 0xfff00000 && rint (x) == x)
     {
       /* Return value for integer x < 0 is NaN with invalid exception.  */
       *signgamp = 0;
       return (x - x) / (x - x);
     }
-  if (__builtin_expect ((unsigned int) hx == 0xfff00000 && lx==0, 0))
+  if (__glibc_unlikely ((unsigned int) hx == 0xfff00000 && lx == 0))
     {
       /* x == -Inf.  According to ISO this is NaN.  */
       *signgamp = 0;
       return x - x;
     }
+  if (__glibc_unlikely ((hx & 0x7ff00000) == 0x7ff00000))
+    {
+      /* Positive infinity (return positive infinity) or NaN (return
+        NaN).  */
+      *signgamp = 0;
+      return x + x;
+    }
 
-  /* XXX FIXME.  */
-  return __ieee754_exp (__ieee754_lgamma_r (x, signgamp));
+  if (x >= 172.0)
+    {
+      /* Overflow.  */
+      *signgamp = 0;
+      ret = math_narrow_eval (DBL_MAX * DBL_MAX);
+      return ret;
+    }
+  else
+    {
+      SET_RESTORE_ROUND (FE_TONEAREST);
+      if (x > 0.0)
+       {
+         *signgamp = 0;
+         int exp2_adj;
+         double tret = gamma_positive (x, &exp2_adj);
+         ret = __scalbn (tret, exp2_adj);
+       }
+      else if (x >= -DBL_EPSILON / 4.0)
+       {
+         *signgamp = 0;
+         ret = 1.0 / x;
+       }
+      else
+       {
+         double tx = trunc (x);
+         *signgamp = (tx == 2.0 * trunc (tx / 2.0)) ? -1 : 1;
+         if (x <= -184.0)
+           /* Underflow.  */
+           ret = DBL_MIN * DBL_MIN;
+         else
+           {
+             double frac = tx - x;
+             if (frac > 0.5)
+               frac = 1.0 - frac;
+             double sinpix = (frac <= 0.25
+                              ? __sin (M_PI * frac)
+                              : __cos (M_PI * (0.5 - frac)));
+             int exp2_adj;
+             double tret = M_PI / (-x * sinpix
+                                   * gamma_positive (-x, &exp2_adj));
+             ret = __scalbn (tret, -exp2_adj);
+             math_check_force_underflow_nonneg (ret);
+           }
+       }
+      ret = math_narrow_eval (ret);
+    }
+  if (isinf (ret) && x != 0)
+    {
+      if (*signgamp < 0)
+       {
+         ret = math_narrow_eval (-copysign (DBL_MAX, ret) * DBL_MAX);
+         ret = -ret;
+       }
+      else
+       ret = math_narrow_eval (copysign (DBL_MAX, ret) * DBL_MAX);
+      return ret;
+    }
+  else if (ret == 0)
+    {
+      if (*signgamp < 0)
+       {
+         ret = math_narrow_eval (-copysign (DBL_MIN, ret) * DBL_MIN);
+         ret = -ret;
+       }
+      else
+       ret = math_narrow_eval (copysign (DBL_MIN, ret) * DBL_MIN);
+      return ret;
+    }
+  else
+    return ret;
 }
 strong_alias (__ieee754_gamma_r, __gamma_r_finite)