xref: /csrg-svn/lib/libm/ieee/cabs.c (revision 31991)
124579Szliu /*
224579Szliu  * Copyright (c) 1985 Regents of the University of California.
324579Szliu  *
424579Szliu  * Use and reproduction of this software are granted  in  accordance  with
524579Szliu  * the terms and conditions specified in  the  Berkeley  Software  License
624579Szliu  * Agreement (in particular, this entails acknowledgement of the programs'
724579Szliu  * source, and inclusion of this notice) with the additional understanding
824579Szliu  * that  all  recipients  should regard themselves as participants  in  an
924579Szliu  * ongoing  research  project and hence should  feel  obligated  to report
1024579Szliu  * their  experiences (good or bad) with these elementary function  codes,
1124579Szliu  * using "sendbug 4bsd-bugs@BERKELEY", to the authors.
1224579Szliu  */
1324579Szliu 
1424579Szliu #ifndef lint
1524719Selefunt static char sccsid[] =
16*31991Szliu "@(#)cabs.c	1.2 (Berkeley) 8/21/85; 1.7 (ucb.elefunt) 08/03/87";
1731855Szliu #endif	/* not lint */
1824579Szliu 
1924579Szliu /* HYPOT(X,Y)
2024579Szliu  * RETURN THE SQUARE ROOT OF X^2 + Y^2  WHERE Z=X+iY
2124579Szliu  * DOUBLE PRECISION (VAX D format 56 bits, IEEE DOUBLE 53 BITS)
2224579Szliu  * CODED IN C BY K.C. NG, 11/28/84;
2324579Szliu  * REVISED BY K.C. NG, 7/12/85.
2424579Szliu  *
2524579Szliu  * Required system supported functions :
2624579Szliu  *	copysign(x,y)
2724579Szliu  *	finite(x)
2824579Szliu  *	scalb(x,N)
2924579Szliu  *	sqrt(x)
3024579Szliu  *
3124579Szliu  * Method :
3224579Szliu  *	1. replace x by |x| and y by |y|, and swap x and
3324579Szliu  *	   y if y > x (hence x is never smaller than y).
3424579Szliu  *	2. Hypot(x,y) is computed by:
3524579Szliu  *	   Case I, x/y > 2
3624579Szliu  *
3724579Szliu  *				       y
3824579Szliu  *		hypot = x + -----------------------------
3924579Szliu  *			 		    2
4024579Szliu  *			    sqrt ( 1 + [x/y]  )  +  x/y
4124579Szliu  *
4224579Szliu  *	   Case II, x/y <= 2
4324579Szliu  *				                   y
4424579Szliu  *		hypot = x + --------------------------------------------------
4524579Szliu  *				          		     2
4624579Szliu  *				     			[x/y]   -  2
4724579Szliu  *			   (sqrt(2)+1) + (x-y)/y + -----------------------------
4824579Szliu  *			 		    			  2
4924579Szliu  *			    			  sqrt ( 1 + [x/y]  )  + sqrt(2)
5024579Szliu  *
5124579Szliu  *
5224579Szliu  *
5324579Szliu  * Special cases:
5424579Szliu  *	hypot(x,y) is INF if x or y is +INF or -INF; else
5524579Szliu  *	hypot(x,y) is NAN if x or y is NAN.
5624579Szliu  *
5724579Szliu  * Accuracy:
5824579Szliu  * 	hypot(x,y) returns the sqrt(x^2+y^2) with error less than 1 ulps (units
5924579Szliu  *	in the last place). See Kahan's "Interval Arithmetic Options in the
6024579Szliu  *	Proposed IEEE Floating Point Arithmetic Standard", Interval Mathematics
6124579Szliu  *      1980, Edited by Karl L.E. Nickel, pp 99-128. (A faster but less accurate
6224579Szliu  *	code follows in	comments.) In a test run with 500,000 random arguments
6324579Szliu  *	on a VAX, the maximum observed error was .959 ulps.
6424579Szliu  *
6524579Szliu  * Constants:
6624579Szliu  * The hexadecimal values are the intended ones for the following constants.
6724579Szliu  * The decimal values may be used, provided that the compiler will convert
6824579Szliu  * from decimal to binary accurately enough to produce the hexadecimal values
6924579Szliu  * shown.
7024579Szliu  */
7124579Szliu 
7231855Szliu #if defined(vax)||defined(tahoe)	/* VAX D format */
7331855Szliu #ifdef vax
7431814Szliu #define _0x(A,B)	0x/**/A/**/B
7531855Szliu #else	/* vax */
7631814Szliu #define _0x(A,B)	0x/**/B/**/A
7731855Szliu #endif	/* vax */
7824579Szliu /* static double */
7924579Szliu /* r2p1hi =  2.4142135623730950345E0     , Hex  2^  2   *  .9A827999FCEF32 */
8024579Szliu /* r2p1lo =  1.4349369327986523769E-17   , Hex  2^-55   *  .84597D89B3754B */
8124579Szliu /* sqrt2  =  1.4142135623730950622E0     ; Hex  2^  1   *  .B504F333F9DE65 */
8231814Szliu static long    r2p1hix[] = { _0x(8279,411a), _0x(ef32,99fc)};
8331814Szliu static long    r2p1lox[] = { _0x(597d,2484), _0x(754b,89b3)};
8431814Szliu static long     sqrt2x[] = { _0x(04f3,40b5), _0x(de65,33f9)};
8524579Szliu #define   r2p1hi    (*(double*)r2p1hix)
8624579Szliu #define   r2p1lo    (*(double*)r2p1lox)
8724579Szliu #define    sqrt2    (*(double*)sqrt2x)
8831855Szliu #else	/* defined(vax)||defined(tahoe)	*/
8924579Szliu static double
9024579Szliu r2p1hi =  2.4142135623730949234E0     , /*Hex  2^1     *  1.3504F333F9DE6 */
9124579Szliu r2p1lo =  1.2537167179050217666E-16   , /*Hex  2^-53   *  1.21165F626CDD5 */
9224579Szliu sqrt2  =  1.4142135623730951455E0     ; /*Hex  2^  0   *  1.6A09E667F3BCD */
9331855Szliu #endif	/* defined(vax)||defined(tahoe)	*/
9424579Szliu 
95*31991Szliu double
96*31991Szliu hypot(x,y)
9724579Szliu double x, y;
9824579Szliu {
9924579Szliu 	static double zero=0, one=1,
10024579Szliu 		      small=1.0E-18;	/* fl(1+small)==1 */
10124579Szliu 	static ibig=30;	/* fl(1+2**(2*ibig))==1 */
10224579Szliu 	double copysign(),scalb(),logb(),sqrt(),t,r;
10324579Szliu 	int finite(), exp;
10424579Szliu 
10524579Szliu 	if(finite(x))
10624579Szliu 	    if(finite(y))
10724579Szliu 	    {
10824579Szliu 		x=copysign(x,one);
10924579Szliu 		y=copysign(y,one);
11024579Szliu 		if(y > x)
11124579Szliu 		    { t=x; x=y; y=t; }
11224579Szliu 		if(x == zero) return(zero);
11324579Szliu 		if(y == zero) return(x);
11424579Szliu 		exp= logb(x);
11524579Szliu 		if(exp-(int)logb(y) > ibig )
11624579Szliu 			/* raise inexact flag and return |x| */
11724579Szliu 		   { one+small; return(x); }
11824579Szliu 
11924579Szliu 	    /* start computing sqrt(x^2 + y^2) */
12024579Szliu 		r=x-y;
12124579Szliu 		if(r>y) { 	/* x/y > 2 */
12224579Szliu 		    r=x/y;
12324579Szliu 		    r=r+sqrt(one+r*r); }
12424579Szliu 		else {		/* 1 <= x/y <= 2 */
12524579Szliu 		    r/=y; t=r*(r+2.0);
12624579Szliu 		    r+=t/(sqrt2+sqrt(2.0+t));
12724579Szliu 		    r+=r2p1lo; r+=r2p1hi; }
12824579Szliu 
12924579Szliu 		r=y/r;
13024579Szliu 		return(x+r);
13124579Szliu 
13224579Szliu 	    }
13324579Szliu 
13424579Szliu 	    else if(y==y)   	   /* y is +-INF */
13524579Szliu 		     return(copysign(y,one));
13624579Szliu 	    else
13724579Szliu 		     return(y);	   /* y is NaN and x is finite */
13824579Szliu 
13924579Szliu 	else if(x==x) 		   /* x is +-INF */
14024579Szliu 	         return (copysign(x,one));
14124579Szliu 	else if(finite(y))
14224579Szliu 	         return(x);		   /* x is NaN, y is finite */
14331855Szliu #if !defined(vax)&&!defined(tahoe)
14424579Szliu 	else if(y!=y) return(y);  /* x and y is NaN */
14531855Szliu #endif	/* !defined(vax)&&!defined(tahoe) */
14624579Szliu 	else return(copysign(y,one));   /* y is INF */
14724579Szliu }
14824579Szliu 
149*31991Szliu /* CABS(Z)
150*31991Szliu  * RETURN THE ABSOLUTE VALUE OF THE COMPLEX NUMBER  Z = X + iY
151*31991Szliu  * DOUBLE PRECISION (VAX D format 56 bits, IEEE DOUBLE 53 BITS)
152*31991Szliu  * CODED IN C BY K.C. NG, 11/28/84.
153*31991Szliu  * REVISED BY K.C. NG, 7/12/85.
154*31991Szliu  *
155*31991Szliu  * Required kernel function :
156*31991Szliu  *	hypot(x,y)
157*31991Szliu  *
158*31991Szliu  * Method :
159*31991Szliu  *	cabs(z) = hypot(x,y) .
160*31991Szliu  */
161*31991Szliu 
162*31991Szliu double
163*31991Szliu cabs(z)
164*31991Szliu struct { double x, y;} z;
165*31991Szliu {
166*31991Szliu 	return hypot(z.x,z.y);
167*31991Szliu }
168*31991Szliu 
169*31991Szliu double
170*31991Szliu z_abs(z)
171*31991Szliu struct { double x,y;} *z;
172*31991Szliu {
173*31991Szliu 	return hypot(z->x,z->y);
174*31991Szliu }
175*31991Szliu 
17624579Szliu /* A faster but less accurate version of cabs(x,y) */
17724579Szliu #if 0
17824579Szliu double hypot(x,y)
17924579Szliu double x, y;
18024579Szliu {
18124579Szliu 	static double zero=0, one=1;
18224579Szliu 		      small=1.0E-18;	/* fl(1+small)==1 */
18324579Szliu 	static ibig=30;	/* fl(1+2**(2*ibig))==1 */
18424579Szliu 	double copysign(),scalb(),logb(),sqrt(),temp;
18524579Szliu 	int finite(), exp;
18624579Szliu 
18724579Szliu 	if(finite(x))
18824579Szliu 	    if(finite(y))
18924579Szliu 	    {
19024579Szliu 		x=copysign(x,one);
19124579Szliu 		y=copysign(y,one);
19224579Szliu 		if(y > x)
19324579Szliu 		    { temp=x; x=y; y=temp; }
19424579Szliu 		if(x == zero) return(zero);
19524579Szliu 		if(y == zero) return(x);
19624579Szliu 		exp= logb(x);
19724579Szliu 		x=scalb(x,-exp);
19824579Szliu 		if(exp-(int)logb(y) > ibig )
19924579Szliu 			/* raise inexact flag and return |x| */
20024579Szliu 		   { one+small; return(scalb(x,exp)); }
20124579Szliu 		else y=scalb(y,-exp);
20224579Szliu 		return(scalb(sqrt(x*x+y*y),exp));
20324579Szliu 	    }
20424579Szliu 
20524579Szliu 	    else if(y==y)   	   /* y is +-INF */
20624579Szliu 		     return(copysign(y,one));
20724579Szliu 	    else
20824579Szliu 		     return(y);	   /* y is NaN and x is finite */
20924579Szliu 
21024579Szliu 	else if(x==x) 		   /* x is +-INF */
21124579Szliu 	         return (copysign(x,one));
21224579Szliu 	else if(finite(y))
21324579Szliu 	         return(x);		   /* x is NaN, y is finite */
21424579Szliu 	else if(y!=y) return(y);  	/* x and y is NaN */
21524579Szliu 	else return(copysign(y,one));   /* y is INF */
21624579Szliu }
21724579Szliu #endif
218