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synced 2025-05-31 08:31:41 +05:30
add c-programming/floatscan_experiment.c
This commit is contained in:
533
c-programming/floatscan_experiment.c
Normal file
533
c-programming/floatscan_experiment.c
Normal file
@@ -0,0 +1,533 @@
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||||
/*
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||||
* This was an experiment to learn about how libc turn floating point values
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* into actual values.
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*
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||||
* Expects the floating point string to be in stdin.
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||||
*
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||||
* The original code is from musl libc: version 1.2.4, src/internal/floatscan.c
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*/
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#include <stdint.h>
|
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#include <stdio.h>
|
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#include <math.h>
|
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#include <float.h>
|
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#include <limits.h>
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#include <errno.h>
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#include <ctype.h>
|
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/* wrapping code --- beginning */
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#define shgetc(f) fgetc(f)
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#define shlim(...)
|
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#define shunget(...)
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#define FLOAT_TYPE 0
|
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#define DOUBLE_TYPE 1
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#define LONG_DOUBLE_TYPE 2
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/* wrapping code --- end */
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||||
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/* the original musl libc code --- beginning */
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#if LDBL_MANT_DIG == 53 && LDBL_MAX_EXP == 1024
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#define LD_B1B_DIG 2
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#define LD_B1B_MAX 9007199, 254740991
|
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#define KMAX 128
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#elif LDBL_MANT_DIG == 64 && LDBL_MAX_EXP == 16384
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#define LD_B1B_DIG 3
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#define LD_B1B_MAX 18, 446744073, 709551615
|
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#define KMAX 2048
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#elif LDBL_MANT_DIG == 113 && LDBL_MAX_EXP == 16384
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#define LD_B1B_DIG 4
|
||||
#define LD_B1B_MAX 10384593, 717069655, 257060992, 658440191
|
||||
#define KMAX 2048
|
||||
|
||||
#else
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#error Unsupported long double representation
|
||||
#endif
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#define MASK (KMAX-1)
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static long long scanexp(FILE *f, int pok)
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{
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int c;
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int x;
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long long y;
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int neg = 0;
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||||
c = shgetc(f);
|
||||
if (c=='+' || c=='-') {
|
||||
neg = (c=='-');
|
||||
c = shgetc(f);
|
||||
if (c-'0'>=10U && pok) shunget(f);
|
||||
}
|
||||
if (c-'0'>=10U) {
|
||||
shunget(f);
|
||||
return LLONG_MIN;
|
||||
}
|
||||
for (x=0; c-'0'<10U && x<INT_MAX/10; c = shgetc(f))
|
||||
x = 10*x + c-'0';
|
||||
for (y=x; c-'0'<10U && y<LLONG_MAX/100; c = shgetc(f))
|
||||
y = 10*y + c-'0';
|
||||
for (; c-'0'<10U; c = shgetc(f));
|
||||
shunget(f);
|
||||
return neg ? -y : y;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
static long double decfloat(FILE *f, int c, int bits, int emin, int sign, int pok)
|
||||
{
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||||
uint32_t x[KMAX];
|
||||
static const uint32_t th[] = { LD_B1B_MAX };
|
||||
int i, j, k, a, z;
|
||||
long long lrp=0, dc=0;
|
||||
long long e10=0;
|
||||
int lnz = 0;
|
||||
int gotdig = 0, gotrad = 0;
|
||||
int rp;
|
||||
int e2;
|
||||
int emax = -emin-bits+3;
|
||||
int denormal = 0;
|
||||
long double y;
|
||||
long double frac=0;
|
||||
long double bias=0;
|
||||
static const int p10s[] = { 10, 100, 1000, 10000,
|
||||
100000, 1000000, 10000000, 100000000 };
|
||||
|
||||
j=0;
|
||||
k=0;
|
||||
|
||||
/* Don't let leading zeros consume buffer space */
|
||||
for (; c=='0'; c = shgetc(f)) gotdig=1;
|
||||
if (c=='.') {
|
||||
gotrad = 1;
|
||||
for (c = shgetc(f); c=='0'; c = shgetc(f)) gotdig=1, lrp--;
|
||||
}
|
||||
|
||||
x[0] = 0;
|
||||
for (; c-'0'<10U || c=='.'; c = shgetc(f)) {
|
||||
if (c == '.') {
|
||||
if (gotrad) break;
|
||||
gotrad = 1;
|
||||
lrp = dc;
|
||||
} else if (k < KMAX-3) {
|
||||
dc++;
|
||||
if (c!='0') lnz = dc;
|
||||
if (j) x[k] = x[k]*10 + c-'0';
|
||||
else x[k] = c-'0';
|
||||
if (++j==9) {
|
||||
k++;
|
||||
j=0;
|
||||
}
|
||||
gotdig=1;
|
||||
} else {
|
||||
dc++;
|
||||
if (c!='0') {
|
||||
lnz = (KMAX-4)*9;
|
||||
x[KMAX-4] |= 1;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
if (!gotrad) lrp=dc;
|
||||
|
||||
if (gotdig && (c|32)=='e') {
|
||||
e10 = scanexp(f, pok);
|
||||
if (e10 == LLONG_MIN) {
|
||||
if (pok) {
|
||||
shunget(f);
|
||||
} else {
|
||||
shlim(f, 0);
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
e10 = 0;
|
||||
}
|
||||
lrp += e10;
|
||||
} else if (c>=0) {
|
||||
shunget(f);
|
||||
}
|
||||
if (!gotdig) {
|
||||
errno = EINVAL;
|
||||
shlim(f, 0);
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Handle zero specially to avoid nasty special cases later */
|
||||
if (!x[0]) return sign * 0.0;
|
||||
|
||||
/* Optimize small integers (w/no exponent) and over/under-flow */
|
||||
if (lrp==dc && dc<10 && (bits>30 || x[0]>>bits==0))
|
||||
return sign * (long double)x[0];
|
||||
if (lrp > -emin/2) {
|
||||
errno = ERANGE;
|
||||
return sign * LDBL_MAX * LDBL_MAX;
|
||||
}
|
||||
if (lrp < emin-2*LDBL_MANT_DIG) {
|
||||
errno = ERANGE;
|
||||
return sign * LDBL_MIN * LDBL_MIN;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Align incomplete final B1B digit */
|
||||
if (j) {
|
||||
for (; j<9; j++) x[k]*=10;
|
||||
k++;
|
||||
j=0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
a = 0;
|
||||
z = k;
|
||||
e2 = 0;
|
||||
rp = lrp;
|
||||
|
||||
/* Optimize small to mid-size integers (even in exp. notation) */
|
||||
if (lnz<9 && lnz<=rp && rp < 18) {
|
||||
if (rp == 9) return sign * (long double)x[0];
|
||||
if (rp < 9) return sign * (long double)x[0] / p10s[8-rp];
|
||||
int bitlim = bits-3*(int)(rp-9);
|
||||
if (bitlim>30 || x[0]>>bitlim==0)
|
||||
return sign * (long double)x[0] * p10s[rp-10];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Drop trailing zeros */
|
||||
for (; !x[z-1]; z--);
|
||||
|
||||
/* Align radix point to B1B digit boundary */
|
||||
if (rp % 9) {
|
||||
int rpm9 = rp>=0 ? rp%9 : rp%9+9;
|
||||
int p10 = p10s[8-rpm9];
|
||||
uint32_t carry = 0;
|
||||
for (k=a; k!=z; k++) {
|
||||
uint32_t tmp = x[k] % p10;
|
||||
x[k] = x[k]/p10 + carry;
|
||||
carry = 1000000000/p10 * tmp;
|
||||
if (k==a && !x[k]) {
|
||||
a = (a+1 & MASK);
|
||||
rp -= 9;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
if (carry) x[z++] = carry;
|
||||
rp += 9-rpm9;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Upscale until desired number of bits are left of radix point */
|
||||
while (rp < 9*LD_B1B_DIG || (rp == 9*LD_B1B_DIG && x[a]<th[0])) {
|
||||
uint32_t carry = 0;
|
||||
e2 -= 29;
|
||||
for (k=(z-1 & MASK); ; k=(k-1 & MASK)) {
|
||||
uint64_t tmp = ((uint64_t)x[k] << 29) + carry;
|
||||
if (tmp > 1000000000) {
|
||||
carry = tmp / 1000000000;
|
||||
x[k] = tmp % 1000000000;
|
||||
} else {
|
||||
carry = 0;
|
||||
x[k] = tmp;
|
||||
}
|
||||
if (k==(z-1 & MASK) && k!=a && !x[k]) z = k;
|
||||
if (k==a) break;
|
||||
}
|
||||
if (carry) {
|
||||
rp += 9;
|
||||
a = (a-1 & MASK);
|
||||
if (a == z) {
|
||||
z = (z-1 & MASK);
|
||||
x[z-1 & MASK] |= x[z];
|
||||
}
|
||||
x[a] = carry;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Downscale until exactly number of bits are left of radix point */
|
||||
for (;;) {
|
||||
uint32_t carry = 0;
|
||||
int sh = 1;
|
||||
for (i=0; i<LD_B1B_DIG; i++) {
|
||||
k = (a+i & MASK);
|
||||
if (k == z || x[k] < th[i]) {
|
||||
i=LD_B1B_DIG;
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
if (x[a+i & MASK] > th[i]) break;
|
||||
}
|
||||
if (i==LD_B1B_DIG && rp==9*LD_B1B_DIG) break;
|
||||
/* FIXME: find a way to compute optimal sh */
|
||||
if (rp > 9+9*LD_B1B_DIG) sh = 9;
|
||||
e2 += sh;
|
||||
for (k=a; k!=z; k=(k+1 & MASK)) {
|
||||
uint32_t tmp = x[k] & (1<<sh)-1;
|
||||
x[k] = (x[k]>>sh) + carry;
|
||||
carry = (1000000000>>sh) * tmp;
|
||||
if (k==a && !x[k]) {
|
||||
a = (a+1 & MASK);
|
||||
i--;
|
||||
rp -= 9;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
if (carry) {
|
||||
if ((z+1 & MASK) != a) {
|
||||
x[z] = carry;
|
||||
z = (z+1 & MASK);
|
||||
} else x[z-1 & MASK] |= 1;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Assemble desired bits into floating point variable */
|
||||
for (y=i=0; i<LD_B1B_DIG; i++) {
|
||||
if ((a+i & MASK)==z) x[(z=(z+1 & MASK))-1] = 0;
|
||||
y = 1000000000.0L * y + x[a+i & MASK];
|
||||
}
|
||||
|
||||
y *= sign;
|
||||
|
||||
/* Limit precision for denormal results */
|
||||
if (bits > LDBL_MANT_DIG+e2-emin) {
|
||||
bits = LDBL_MANT_DIG+e2-emin;
|
||||
if (bits<0) bits=0;
|
||||
denormal = 1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Calculate bias term to force rounding, move out lower bits */
|
||||
if (bits < LDBL_MANT_DIG) {
|
||||
bias = copysignl(scalbn(1, 2*LDBL_MANT_DIG-bits-1), y);
|
||||
frac = fmodl(y, scalbn(1, LDBL_MANT_DIG-bits));
|
||||
y -= frac;
|
||||
y += bias;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Process tail of decimal input so it can affect rounding */
|
||||
if ((a+i & MASK) != z) {
|
||||
uint32_t t = x[a+i & MASK];
|
||||
if (t < 500000000 && (t || (a+i+1 & MASK) != z))
|
||||
frac += 0.25*sign;
|
||||
else if (t > 500000000)
|
||||
frac += 0.75*sign;
|
||||
else if (t == 500000000) {
|
||||
if ((a+i+1 & MASK) == z)
|
||||
frac += 0.5*sign;
|
||||
else
|
||||
frac += 0.75*sign;
|
||||
}
|
||||
if (LDBL_MANT_DIG-bits >= 2 && !fmodl(frac, 1))
|
||||
frac++;
|
||||
}
|
||||
|
||||
y += frac;
|
||||
y -= bias;
|
||||
|
||||
if ((e2+LDBL_MANT_DIG & INT_MAX) > emax-5) {
|
||||
if (fabsl(y) >= 2/LDBL_EPSILON) {
|
||||
if (denormal && bits==LDBL_MANT_DIG+e2-emin)
|
||||
denormal = 0;
|
||||
y *= 0.5;
|
||||
e2++;
|
||||
}
|
||||
if (e2+LDBL_MANT_DIG>emax || (denormal && frac))
|
||||
errno = ERANGE;
|
||||
}
|
||||
|
||||
return scalbnl(y, e2);
|
||||
}
|
||||
|
||||
static long double hexfloat(FILE *f, int bits, int emin, int sign, int pok)
|
||||
{
|
||||
uint32_t x = 0;
|
||||
long double y = 0;
|
||||
long double scale = 1;
|
||||
long double bias = 0;
|
||||
int gottail = 0, gotrad = 0, gotdig = 0;
|
||||
long long rp = 0;
|
||||
long long dc = 0;
|
||||
long long e2 = 0;
|
||||
int d;
|
||||
int c;
|
||||
|
||||
c = shgetc(f);
|
||||
|
||||
/* Skip leading zeros */
|
||||
for (; c=='0'; c = shgetc(f)) gotdig = 1;
|
||||
|
||||
if (c=='.') {
|
||||
gotrad = 1;
|
||||
c = shgetc(f);
|
||||
/* Count zeros after the radix point before significand */
|
||||
for (rp=0; c=='0'; c = shgetc(f), rp--) gotdig = 1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (; c-'0'<10U || (c|32)-'a'<6U || c=='.'; c = shgetc(f)) {
|
||||
if (c=='.') {
|
||||
if (gotrad) break;
|
||||
rp = dc;
|
||||
gotrad = 1;
|
||||
} else {
|
||||
gotdig = 1;
|
||||
if (c > '9') d = (c|32)+10-'a';
|
||||
else d = c-'0';
|
||||
if (dc<8) {
|
||||
x = x*16 + d;
|
||||
} else if (dc < LDBL_MANT_DIG/4+1) {
|
||||
y += d*(scale/=16);
|
||||
} else if (d && !gottail) {
|
||||
y += 0.5*scale;
|
||||
gottail = 1;
|
||||
}
|
||||
dc++;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
if (!gotdig) {
|
||||
shunget(f);
|
||||
if (pok) {
|
||||
shunget(f);
|
||||
if (gotrad) shunget(f);
|
||||
} else {
|
||||
shlim(f, 0);
|
||||
}
|
||||
return sign * 0.0;
|
||||
}
|
||||
if (!gotrad) rp = dc;
|
||||
while (dc<8) x *= 16, dc++;
|
||||
if ((c|32)=='p') {
|
||||
e2 = scanexp(f, pok);
|
||||
if (e2 == LLONG_MIN) {
|
||||
if (pok) {
|
||||
shunget(f);
|
||||
} else {
|
||||
shlim(f, 0);
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
e2 = 0;
|
||||
}
|
||||
} else {
|
||||
shunget(f);
|
||||
}
|
||||
e2 += 4*rp - 32;
|
||||
|
||||
if (!x) return sign * 0.0;
|
||||
if (e2 > -emin) {
|
||||
errno = ERANGE;
|
||||
return sign * LDBL_MAX * LDBL_MAX;
|
||||
}
|
||||
if (e2 < emin-2*LDBL_MANT_DIG) {
|
||||
errno = ERANGE;
|
||||
return sign * LDBL_MIN * LDBL_MIN;
|
||||
}
|
||||
|
||||
while (x < 0x80000000) {
|
||||
if (y>=0.5) {
|
||||
x += x + 1;
|
||||
y += y - 1;
|
||||
} else {
|
||||
x += x;
|
||||
y += y;
|
||||
}
|
||||
e2--;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (bits > 32+e2-emin) {
|
||||
bits = 32+e2-emin;
|
||||
if (bits<0) bits=0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (bits < LDBL_MANT_DIG)
|
||||
bias = copysignl(scalbn(1, 32+LDBL_MANT_DIG-bits-1), sign);
|
||||
|
||||
if (bits<32 && y && !(x&1)) x++, y=0;
|
||||
|
||||
y = bias + sign*(long double)x + sign*y;
|
||||
y -= bias;
|
||||
|
||||
if (!y) errno = ERANGE;
|
||||
|
||||
return scalbnl(y, e2);
|
||||
}
|
||||
|
||||
long double __floatscan(FILE *f, int prec, int pok)
|
||||
{
|
||||
int sign = 1;
|
||||
size_t i;
|
||||
int bits;
|
||||
int emin;
|
||||
int c;
|
||||
|
||||
switch (prec) {
|
||||
case 0:
|
||||
bits = FLT_MANT_DIG;
|
||||
emin = FLT_MIN_EXP-bits;
|
||||
break;
|
||||
case 1:
|
||||
bits = DBL_MANT_DIG;
|
||||
emin = DBL_MIN_EXP-bits;
|
||||
break;
|
||||
case 2:
|
||||
bits = LDBL_MANT_DIG;
|
||||
emin = LDBL_MIN_EXP-bits;
|
||||
break;
|
||||
default:
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
while (isspace((c=shgetc(f))));
|
||||
|
||||
if (c=='+' || c=='-') {
|
||||
sign -= 2*(c=='-');
|
||||
c = shgetc(f);
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (i=0; i<8 && (c|32)=="infinity"[i]; i++)
|
||||
if (i<7) c = shgetc(f);
|
||||
if (i==3 || i==8 || (i>3 && pok)) {
|
||||
if (i!=8) {
|
||||
shunget(f);
|
||||
if (pok) for (; i>3; i--) shunget(f);
|
||||
}
|
||||
return sign * INFINITY;
|
||||
}
|
||||
if (!i) for (i=0; i<3 && (c|32)=="nan"[i]; i++)
|
||||
if (i<2) c = shgetc(f);
|
||||
if (i==3) {
|
||||
if (shgetc(f) != '(') {
|
||||
shunget(f);
|
||||
return NAN;
|
||||
}
|
||||
for (i=1; ; i++) {
|
||||
c = shgetc(f);
|
||||
if (c-'0'<10U || c-'A'<26U || c-'a'<26U || c=='_')
|
||||
continue;
|
||||
if (c==')') return NAN;
|
||||
shunget(f);
|
||||
if (!pok) {
|
||||
errno = EINVAL;
|
||||
shlim(f, 0);
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
while (i--) shunget(f);
|
||||
return NAN;
|
||||
}
|
||||
return NAN;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (i) {
|
||||
shunget(f);
|
||||
errno = EINVAL;
|
||||
shlim(f, 0);
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (c=='0') {
|
||||
c = shgetc(f);
|
||||
if ((c|32) == 'x')
|
||||
return hexfloat(f, bits, emin, sign, pok);
|
||||
shunget(f);
|
||||
c = '0';
|
||||
}
|
||||
|
||||
return decfloat(f, c, bits, emin, sign, pok);
|
||||
}
|
||||
/* the original musl libc code --- end */
|
||||
|
||||
/* test code --- beginning */
|
||||
int main(void) {
|
||||
printf("LD_B1B_DIG = %d\n", LD_B1B_DIG);
|
||||
printf("%La\n", __floatscan(stdin, LONG_DOUBLE_TYPE, 1));
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
/* test code --- end */
|
||||
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