xref: /llvm-project/libc/src/math/generic/cospif.cpp (revision 5ff3ff33ff930e4ec49da7910612d8a41eb068cb)
1f8834ed2SHendrik Hübner //===-- Single-precision cospi function -----------------------------------===//
2f8834ed2SHendrik Hübner //
3f8834ed2SHendrik Hübner // Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
4f8834ed2SHendrik Hübner // See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
5f8834ed2SHendrik Hübner // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
6f8834ed2SHendrik Hübner //
7f8834ed2SHendrik Hübner //===----------------------------------------------------------------------===//
8f8834ed2SHendrik Hübner 
9f8834ed2SHendrik Hübner #include "src/math/cospif.h"
10f8834ed2SHendrik Hübner #include "sincosf_utils.h"
11f8834ed2SHendrik Hübner #include "src/__support/FPUtil/FEnvImpl.h"
12f8834ed2SHendrik Hübner #include "src/__support/FPUtil/FPBits.h"
13f8834ed2SHendrik Hübner #include "src/__support/FPUtil/multiply_add.h"
14f8834ed2SHendrik Hübner #include "src/__support/common.h"
15*5ff3ff33SPetr Hosek #include "src/__support/macros/config.h"
16f8834ed2SHendrik Hübner #include "src/__support/macros/optimization.h"            // LIBC_UNLIKELY
17f8834ed2SHendrik Hübner #include "src/__support/macros/properties/cpu_features.h" // LIBC_TARGET_CPU_HAS_FMA
18f8834ed2SHendrik Hübner 
19*5ff3ff33SPetr Hosek namespace LIBC_NAMESPACE_DECL {
20f8834ed2SHendrik Hübner 
21f8834ed2SHendrik Hübner LLVM_LIBC_FUNCTION(float, cospif, (float x)) {
22f8834ed2SHendrik Hübner   using FPBits = typename fputil::FPBits<float>;
23f8834ed2SHendrik Hübner 
24f8834ed2SHendrik Hübner   FPBits xbits(x);
25f8834ed2SHendrik Hübner   xbits.set_sign(Sign::POS);
26f8834ed2SHendrik Hübner 
27f8834ed2SHendrik Hübner   uint32_t x_abs = xbits.uintval();
28f8834ed2SHendrik Hübner   double xd = static_cast<double>(xbits.get_val());
29f8834ed2SHendrik Hübner 
30f8834ed2SHendrik Hübner   // Range reduction:
31f8834ed2SHendrik Hübner   // For |x| > 1/32, we perform range reduction as follows:
32f8834ed2SHendrik Hübner   // Find k and y such that:
33f8834ed2SHendrik Hübner   //   x = (k + y) * 1/32
34f8834ed2SHendrik Hübner   //   k is an integer
35f8834ed2SHendrik Hübner   //   |y| < 0.5
36f8834ed2SHendrik Hübner   //
37f8834ed2SHendrik Hübner   // This is done by performing:
38f8834ed2SHendrik Hübner   //   k = round(x * 32)
39f8834ed2SHendrik Hübner   //   y = x * 32 - k
40f8834ed2SHendrik Hübner   //
41f8834ed2SHendrik Hübner   // Once k and y are computed, we then deduce the answer by the cosine of sum
42f8834ed2SHendrik Hübner   // formula:
43f8834ed2SHendrik Hübner   //   cospi(x) = cos((k + y)*pi/32)
44f8834ed2SHendrik Hübner   //          = cos(y*pi/32) * cos(k*pi/32) - sin(y*pi/32) * sin(k*pi/32)
45f8834ed2SHendrik Hübner   // The values of sin(k*pi/32) and cos(k*pi/32) for k = 0..63 are precomputed
46f8834ed2SHendrik Hübner   // and stored using a vector of 32 doubles. Sin(y*pi/32) and cos(y*pi/32) are
47f8834ed2SHendrik Hübner   // computed using degree-7 and degree-6 minimax polynomials generated by
48f8834ed2SHendrik Hübner   // Sollya respectively.
49f8834ed2SHendrik Hübner 
50f8834ed2SHendrik Hübner   // The exhautive test passes for smaller values
51f8834ed2SHendrik Hübner   if (LIBC_UNLIKELY(x_abs < 0x38A2'F984U)) {
52f8834ed2SHendrik Hübner 
53f8834ed2SHendrik Hübner #if defined(LIBC_TARGET_CPU_HAS_FMA)
54f8834ed2SHendrik Hübner     return fputil::multiply_add(xbits.get_val(), -0x1.0p-25f, 1.0f);
55f8834ed2SHendrik Hübner #else
56f8834ed2SHendrik Hübner     return static_cast<float>(fputil::multiply_add(xd, -0x1.0p-25, 1.0));
57f8834ed2SHendrik Hübner #endif // LIBC_TARGET_CPU_HAS_FMA
58f8834ed2SHendrik Hübner   }
59f8834ed2SHendrik Hübner 
60f8834ed2SHendrik Hübner   // Numbers greater or equal to 2^23 are always integers or NaN
61f8834ed2SHendrik Hübner   if (LIBC_UNLIKELY(x_abs >= 0x4B00'0000)) {
62f8834ed2SHendrik Hübner 
63f8834ed2SHendrik Hübner     if (LIBC_UNLIKELY(x_abs < 0x4B80'0000)) {
64f8834ed2SHendrik Hübner       return (x_abs & 0x1) ? -1.0f : 1.0f;
65f8834ed2SHendrik Hübner     }
66f8834ed2SHendrik Hübner 
67f8834ed2SHendrik Hübner     // x is inf or nan.
68f8834ed2SHendrik Hübner     if (LIBC_UNLIKELY(x_abs >= 0x7f80'0000U)) {
69f8834ed2SHendrik Hübner       if (x_abs == 0x7f80'0000U) {
70f8834ed2SHendrik Hübner         fputil::set_errno_if_required(EDOM);
71f8834ed2SHendrik Hübner         fputil::raise_except_if_required(FE_INVALID);
72f8834ed2SHendrik Hübner       }
73f8834ed2SHendrik Hübner       return x + FPBits::quiet_nan().get_val();
74f8834ed2SHendrik Hübner     }
75f8834ed2SHendrik Hübner 
76f8834ed2SHendrik Hübner     return 1.0f;
77f8834ed2SHendrik Hübner   }
78f8834ed2SHendrik Hübner 
79f8834ed2SHendrik Hübner   // Combine the results with the sine of sum formula:
80f8834ed2SHendrik Hübner   //   cos(pi * x) = cos((k + y)*pi/32)
81f8834ed2SHendrik Hübner   //          = cos(y*pi/32) * cos(k*pi/32) - sin(y*pi/32) * sin(k*pi/32)
82f8834ed2SHendrik Hübner   //          = (cosm1_y + 1) * cos_k - sin_y * sin_k
83f8834ed2SHendrik Hübner   //          = (cosm1_y * cos_k + cos_k) - sin_y * sin_k
84f8834ed2SHendrik Hübner   double sin_k, cos_k, sin_y, cosm1_y;
85f8834ed2SHendrik Hübner 
86f8834ed2SHendrik Hübner   sincospif_eval(xd, sin_k, cos_k, sin_y, cosm1_y);
87f8834ed2SHendrik Hübner 
88f8834ed2SHendrik Hübner   if (LIBC_UNLIKELY(sin_y == 0 && cos_k == 0)) {
8972ccdd81SHendrik Hübner     return 0.0f;
90f8834ed2SHendrik Hübner   }
91f8834ed2SHendrik Hübner 
92f8834ed2SHendrik Hübner   return static_cast<float>(fputil::multiply_add(
93f8834ed2SHendrik Hübner       sin_y, -sin_k, fputil::multiply_add(cosm1_y, cos_k, cos_k)));
94f8834ed2SHendrik Hübner }
95f8834ed2SHendrik Hübner 
96*5ff3ff33SPetr Hosek } // namespace LIBC_NAMESPACE_DECL
97