Home | History | Annotate | Line # | Download | only in include
      1 // -*- C++ -*-
      2 //===---------------------------- cmath -----------------------------------===//
      3 //
      4 // Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
      5 // See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
      6 // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
      7 //
      8 //===----------------------------------------------------------------------===//
      9 
     10 #ifndef _LIBCPP_CMATH
     11 #define _LIBCPP_CMATH
     12 
     13 /*
     14     cmath synopsis
     15 
     16 Macros:
     17 
     18     HUGE_VAL
     19     HUGE_VALF               // C99
     20     HUGE_VALL               // C99
     21     INFINITY                // C99
     22     NAN                     // C99
     23     FP_INFINITE             // C99
     24     FP_NAN                  // C99
     25     FP_NORMAL               // C99
     26     FP_SUBNORMAL            // C99
     27     FP_ZERO                 // C99
     28     FP_FAST_FMA             // C99
     29     FP_FAST_FMAF            // C99
     30     FP_FAST_FMAL            // C99
     31     FP_ILOGB0               // C99
     32     FP_ILOGBNAN             // C99
     33     MATH_ERRNO              // C99
     34     MATH_ERREXCEPT          // C99
     35     math_errhandling        // C99
     36 
     37 namespace std
     38 {
     39 
     40 Types:
     41 
     42     float_t                 // C99
     43     double_t                // C99
     44 
     45 // C90
     46 
     47 floating_point abs(floating_point x);
     48 
     49 floating_point acos (arithmetic x);
     50 float          acosf(float x);
     51 long double    acosl(long double x);
     52 
     53 floating_point asin (arithmetic x);
     54 float          asinf(float x);
     55 long double    asinl(long double x);
     56 
     57 floating_point atan (arithmetic x);
     58 float          atanf(float x);
     59 long double    atanl(long double x);
     60 
     61 floating_point atan2 (arithmetic y, arithmetic x);
     62 float          atan2f(float y, float x);
     63 long double    atan2l(long double y, long double x);
     64 
     65 floating_point ceil (arithmetic x);
     66 float          ceilf(float x);
     67 long double    ceill(long double x);
     68 
     69 floating_point cos (arithmetic x);
     70 float          cosf(float x);
     71 long double    cosl(long double x);
     72 
     73 floating_point cosh (arithmetic x);
     74 float          coshf(float x);
     75 long double    coshl(long double x);
     76 
     77 floating_point exp (arithmetic x);
     78 float          expf(float x);
     79 long double    expl(long double x);
     80 
     81 floating_point fabs (arithmetic x);
     82 float          fabsf(float x);
     83 long double    fabsl(long double x);
     84 
     85 floating_point floor (arithmetic x);
     86 float          floorf(float x);
     87 long double    floorl(long double x);
     88 
     89 floating_point fmod (arithmetic x, arithmetic y);
     90 float          fmodf(float x, float y);
     91 long double    fmodl(long double x, long double y);
     92 
     93 floating_point frexp (arithmetic value, int* exp);
     94 float          frexpf(float value, int* exp);
     95 long double    frexpl(long double value, int* exp);
     96 
     97 floating_point ldexp (arithmetic value, int exp);
     98 float          ldexpf(float value, int exp);
     99 long double    ldexpl(long double value, int exp);
    100 
    101 floating_point log (arithmetic x);
    102 float          logf(float x);
    103 long double    logl(long double x);
    104 
    105 floating_point log10 (arithmetic x);
    106 float          log10f(float x);
    107 long double    log10l(long double x);
    108 
    109 floating_point modf (floating_point value, floating_point* iptr);
    110 float          modff(float value, float* iptr);
    111 long double    modfl(long double value, long double* iptr);
    112 
    113 floating_point pow (arithmetic x, arithmetic y);
    114 float          powf(float x, float y);
    115 long double    powl(long double x, long double y);
    116 
    117 floating_point sin (arithmetic x);
    118 float          sinf(float x);
    119 long double    sinl(long double x);
    120 
    121 floating_point sinh (arithmetic x);
    122 float          sinhf(float x);
    123 long double    sinhl(long double x);
    124 
    125 floating_point sqrt (arithmetic x);
    126 float          sqrtf(float x);
    127 long double    sqrtl(long double x);
    128 
    129 floating_point tan (arithmetic x);
    130 float          tanf(float x);
    131 long double    tanl(long double x);
    132 
    133 floating_point tanh (arithmetic x);
    134 float          tanhf(float x);
    135 long double    tanhl(long double x);
    136 
    137 //  C99
    138 
    139 bool signbit(arithmetic x);
    140 
    141 int fpclassify(arithmetic x);
    142 
    143 bool isfinite(arithmetic x);
    144 bool isinf(arithmetic x);
    145 bool isnan(arithmetic x);
    146 bool isnormal(arithmetic x);
    147 
    148 bool isgreater(arithmetic x, arithmetic y);
    149 bool isgreaterequal(arithmetic x, arithmetic y);
    150 bool isless(arithmetic x, arithmetic y);
    151 bool islessequal(arithmetic x, arithmetic y);
    152 bool islessgreater(arithmetic x, arithmetic y);
    153 bool isunordered(arithmetic x, arithmetic y);
    154 
    155 floating_point acosh (arithmetic x);
    156 float          acoshf(float x);
    157 long double    acoshl(long double x);
    158 
    159 floating_point asinh (arithmetic x);
    160 float          asinhf(float x);
    161 long double    asinhl(long double x);
    162 
    163 floating_point atanh (arithmetic x);
    164 float          atanhf(float x);
    165 long double    atanhl(long double x);
    166 
    167 floating_point cbrt (arithmetic x);
    168 float          cbrtf(float x);
    169 long double    cbrtl(long double x);
    170 
    171 floating_point copysign (arithmetic x, arithmetic y);
    172 float          copysignf(float x, float y);
    173 long double    copysignl(long double x, long double y);
    174 
    175 floating_point erf (arithmetic x);
    176 float          erff(float x);
    177 long double    erfl(long double x);
    178 
    179 floating_point erfc (arithmetic x);
    180 float          erfcf(float x);
    181 long double    erfcl(long double x);
    182 
    183 floating_point exp2 (arithmetic x);
    184 float          exp2f(float x);
    185 long double    exp2l(long double x);
    186 
    187 floating_point expm1 (arithmetic x);
    188 float          expm1f(float x);
    189 long double    expm1l(long double x);
    190 
    191 floating_point fdim (arithmetic x, arithmetic y);
    192 float          fdimf(float x, float y);
    193 long double    fdiml(long double x, long double y);
    194 
    195 floating_point fma (arithmetic x, arithmetic y, arithmetic z);
    196 float          fmaf(float x, float y, float z);
    197 long double    fmal(long double x, long double y, long double z);
    198 
    199 floating_point fmax (arithmetic x, arithmetic y);
    200 float          fmaxf(float x, float y);
    201 long double    fmaxl(long double x, long double y);
    202 
    203 floating_point fmin (arithmetic x, arithmetic y);
    204 float          fminf(float x, float y);
    205 long double    fminl(long double x, long double y);
    206 
    207 floating_point hypot (arithmetic x, arithmetic y);
    208 float          hypotf(float x, float y);
    209 long double    hypotl(long double x, long double y);
    210 
    211 double       hypot(double x, double y, double z);                // C++17
    212 float        hypot(float x, float y, float z);                   // C++17
    213 long double  hypot(long double x, long double y, long double z); // C++17
    214 
    215 int ilogb (arithmetic x);
    216 int ilogbf(float x);
    217 int ilogbl(long double x);
    218 
    219 floating_point lgamma (arithmetic x);
    220 float          lgammaf(float x);
    221 long double    lgammal(long double x);
    222 
    223 long long llrint (arithmetic x);
    224 long long llrintf(float x);
    225 long long llrintl(long double x);
    226 
    227 long long llround (arithmetic x);
    228 long long llroundf(float x);
    229 long long llroundl(long double x);
    230 
    231 floating_point log1p (arithmetic x);
    232 float          log1pf(float x);
    233 long double    log1pl(long double x);
    234 
    235 floating_point log2 (arithmetic x);
    236 float          log2f(float x);
    237 long double    log2l(long double x);
    238 
    239 floating_point logb (arithmetic x);
    240 float          logbf(float x);
    241 long double    logbl(long double x);
    242 
    243 long lrint (arithmetic x);
    244 long lrintf(float x);
    245 long lrintl(long double x);
    246 
    247 long lround (arithmetic x);
    248 long lroundf(float x);
    249 long lroundl(long double x);
    250 
    251 double      nan (const char* str);
    252 float       nanf(const char* str);
    253 long double nanl(const char* str);
    254 
    255 floating_point nearbyint (arithmetic x);
    256 float          nearbyintf(float x);
    257 long double    nearbyintl(long double x);
    258 
    259 floating_point nextafter (arithmetic x, arithmetic y);
    260 float          nextafterf(float x, float y);
    261 long double    nextafterl(long double x, long double y);
    262 
    263 floating_point nexttoward (arithmetic x, long double y);
    264 float          nexttowardf(float x, long double y);
    265 long double    nexttowardl(long double x, long double y);
    266 
    267 floating_point remainder (arithmetic x, arithmetic y);
    268 float          remainderf(float x, float y);
    269 long double    remainderl(long double x, long double y);
    270 
    271 floating_point remquo (arithmetic x, arithmetic y, int* pquo);
    272 float          remquof(float x, float y, int* pquo);
    273 long double    remquol(long double x, long double y, int* pquo);
    274 
    275 floating_point rint (arithmetic x);
    276 float          rintf(float x);
    277 long double    rintl(long double x);
    278 
    279 floating_point round (arithmetic x);
    280 float          roundf(float x);
    281 long double    roundl(long double x);
    282 
    283 floating_point scalbln (arithmetic x, long ex);
    284 float          scalblnf(float x, long ex);
    285 long double    scalblnl(long double x, long ex);
    286 
    287 floating_point scalbn (arithmetic x, int ex);
    288 float          scalbnf(float x, int ex);
    289 long double    scalbnl(long double x, int ex);
    290 
    291 floating_point tgamma (arithmetic x);
    292 float          tgammaf(float x);
    293 long double    tgammal(long double x);
    294 
    295 floating_point trunc (arithmetic x);
    296 float          truncf(float x);
    297 long double    truncl(long double x);
    298 
    299 constexpr float       lerp(float a, float b, float t) noexcept;                   // C++20
    300 constexpr double      lerp(double a, double b, double t) noexcept;                // C++20
    301 constexpr long double lerp(long double a, long double b, long double t) noexcept; // C++20
    302 
    303 }  // std
    304 
    305 */
    306 
    307 #include <__config>
    308 #include <math.h>
    309 #include <version>
    310 #include <type_traits>
    311 
    312 #if !defined(_LIBCPP_HAS_NO_PRAGMA_SYSTEM_HEADER)
    313 #pragma GCC system_header
    314 #endif
    315 
    316 _LIBCPP_PUSH_MACROS
    317 #include <__undef_macros>
    318 
    319 _LIBCPP_BEGIN_NAMESPACE_STD
    320 
    321 using ::signbit;
    322 using ::fpclassify;
    323 using ::isfinite;
    324 using ::isinf;
    325 using ::isnan;
    326 using ::isnormal;
    327 using ::isgreater;
    328 using ::isgreaterequal;
    329 using ::isless;
    330 using ::islessequal;
    331 using ::islessgreater;
    332 using ::isunordered;
    333 using ::isunordered;
    334 
    335 using ::float_t;
    336 using ::double_t;
    337 
    338 using ::abs;
    339 
    340 using ::acos;
    341 using ::acosf;
    342 using ::asin;
    343 using ::asinf;
    344 using ::atan;
    345 using ::atanf;
    346 using ::atan2;
    347 using ::atan2f;
    348 using ::ceil;
    349 using ::ceilf;
    350 using ::cos;
    351 using ::cosf;
    352 using ::cosh;
    353 using ::coshf;
    354 
    355 using ::exp;
    356 using ::expf;
    357 
    358 using ::fabs;
    359 using ::fabsf;
    360 using ::floor;
    361 using ::floorf;
    362 
    363 using ::fmod;
    364 using ::fmodf;
    365 
    366 using ::frexp;
    367 using ::frexpf;
    368 using ::ldexp;
    369 using ::ldexpf;
    370 
    371 using ::log;
    372 using ::logf;
    373 
    374 using ::log10;
    375 using ::log10f;
    376 using ::modf;
    377 using ::modff;
    378 
    379 using ::pow;
    380 using ::powf;
    381 
    382 using ::sin;
    383 using ::sinf;
    384 using ::sinh;
    385 using ::sinhf;
    386 
    387 using ::sqrt;
    388 using ::sqrtf;
    389 using ::tan;
    390 using ::tanf;
    391 
    392 using ::tanh;
    393 using ::tanhf;
    394 
    395 using ::acosh;
    396 using ::acoshf;
    397 using ::asinh;
    398 using ::asinhf;
    399 using ::atanh;
    400 using ::atanhf;
    401 using ::cbrt;
    402 using ::cbrtf;
    403 
    404 using ::copysign;
    405 using ::copysignf;
    406 
    407 using ::erf;
    408 using ::erff;
    409 using ::erfc;
    410 using ::erfcf;
    411 using ::exp2;
    412 using ::exp2f;
    413 using ::expm1;
    414 using ::expm1f;
    415 using ::fdim;
    416 using ::fdimf;
    417 using ::fmaf;
    418 using ::fma;
    419 using ::fmax;
    420 using ::fmaxf;
    421 using ::fmin;
    422 using ::fminf;
    423 using ::hypot;
    424 using ::hypotf;
    425 using ::ilogb;
    426 using ::ilogbf;
    427 using ::lgamma;
    428 using ::lgammaf;
    429 using ::llrint;
    430 using ::llrintf;
    431 using ::llround;
    432 using ::llroundf;
    433 using ::log1p;
    434 using ::log1pf;
    435 using ::log2;
    436 using ::log2f;
    437 using ::logb;
    438 using ::logbf;
    439 using ::lrint;
    440 using ::lrintf;
    441 using ::lround;
    442 using ::lroundf;
    443 
    444 using ::nan;
    445 using ::nanf;
    446 
    447 using ::nearbyint;
    448 using ::nearbyintf;
    449 using ::nextafter;
    450 using ::nextafterf;
    451 using ::nexttoward;
    452 using ::nexttowardf;
    453 using ::remainder;
    454 using ::remainderf;
    455 using ::remquo;
    456 using ::remquof;
    457 using ::rint;
    458 using ::rintf;
    459 using ::round;
    460 using ::roundf;
    461 using ::scalbln;
    462 using ::scalblnf;
    463 using ::scalbn;
    464 using ::scalbnf;
    465 using ::tgamma;
    466 using ::tgammaf;
    467 using ::trunc;
    468 using ::truncf;
    469 
    470 using ::acosl;
    471 using ::asinl;
    472 using ::atanl;
    473 using ::atan2l;
    474 using ::ceill;
    475 using ::cosl;
    476 using ::coshl;
    477 using ::expl;
    478 using ::fabsl;
    479 using ::floorl;
    480 using ::fmodl;
    481 using ::frexpl;
    482 using ::ldexpl;
    483 using ::logl;
    484 using ::log10l;
    485 using ::modfl;
    486 using ::powl;
    487 using ::sinl;
    488 using ::sinhl;
    489 using ::sqrtl;
    490 using ::tanl;
    491 
    492 using ::tanhl;
    493 using ::acoshl;
    494 using ::asinhl;
    495 using ::atanhl;
    496 using ::cbrtl;
    497 
    498 using ::copysignl;
    499 
    500 using ::erfl;
    501 using ::erfcl;
    502 using ::exp2l;
    503 using ::expm1l;
    504 using ::fdiml;
    505 using ::fmal;
    506 using ::fmaxl;
    507 using ::fminl;
    508 using ::hypotl;
    509 using ::ilogbl;
    510 using ::lgammal;
    511 using ::llrintl;
    512 using ::llroundl;
    513 using ::log1pl;
    514 using ::log2l;
    515 using ::logbl;
    516 using ::lrintl;
    517 using ::lroundl;
    518 using ::nanl;
    519 using ::nearbyintl;
    520 using ::nextafterl;
    521 using ::nexttowardl;
    522 using ::remainderl;
    523 using ::remquol;
    524 using ::rintl;
    525 using ::roundl;
    526 using ::scalblnl;
    527 using ::scalbnl;
    528 using ::tgammal;
    529 using ::truncl;
    530 
    531 #if _LIBCPP_STD_VER > 14
    532 inline _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY float       hypot(       float x,       float y,       float z ) { return sqrt(x*x + y*y + z*z); }
    533 inline _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY double      hypot(      double x,      double y,      double z ) { return sqrt(x*x + y*y + z*z); }
    534 inline _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY long double hypot( long double x, long double y, long double z ) { return sqrt(x*x + y*y + z*z); }
    535 
    536 template <class _A1, class _A2, class _A3>
    537 inline _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY
    538 typename _EnableIf
    539 <
    540     is_arithmetic<_A1>::value &&
    541     is_arithmetic<_A2>::value &&
    542     is_arithmetic<_A3>::value,
    543     __promote<_A1, _A2, _A3>
    544 >::type
    545 hypot(_A1 __lcpp_x, _A2 __lcpp_y, _A3 __lcpp_z) _NOEXCEPT
    546 {
    547     typedef typename __promote<_A1, _A2, _A3>::type __result_type;
    548     static_assert((!(is_same<_A1, __result_type>::value &&
    549                      is_same<_A2, __result_type>::value &&
    550                      is_same<_A3, __result_type>::value)), "");
    551     return hypot((__result_type)__lcpp_x, (__result_type)__lcpp_y, (__result_type)__lcpp_z);
    552 }
    553 #endif
    554 
    555 template <class _A1>
    556 _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY
    557 _LIBCPP_CONSTEXPR typename enable_if<is_floating_point<_A1>::value, bool>::type
    558 __libcpp_isnan_or_builtin(_A1 __lcpp_x) _NOEXCEPT
    559 {
    560 #if __has_builtin(__builtin_isnan)
    561     return __builtin_isnan(__lcpp_x);
    562 #else
    563     return isnan(__lcpp_x);
    564 #endif
    565 }
    566 
    567 template <class _A1>
    568 _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY
    569 _LIBCPP_CONSTEXPR typename enable_if<!is_floating_point<_A1>::value, bool>::type
    570 __libcpp_isnan_or_builtin(_A1 __lcpp_x) _NOEXCEPT
    571 {
    572     return isnan(__lcpp_x);
    573 }
    574 
    575 template <class _A1>
    576 _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY
    577 _LIBCPP_CONSTEXPR typename enable_if<is_floating_point<_A1>::value, bool>::type
    578 __libcpp_isinf_or_builtin(_A1 __lcpp_x) _NOEXCEPT
    579 {
    580 #if __has_builtin(__builtin_isinf)
    581     return __builtin_isinf(__lcpp_x);
    582 #else
    583     return isinf(__lcpp_x);
    584 #endif
    585 }
    586 
    587 template <class _A1>
    588 _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY
    589 _LIBCPP_CONSTEXPR typename enable_if<!is_floating_point<_A1>::value, bool>::type
    590 __libcpp_isinf_or_builtin(_A1 __lcpp_x) _NOEXCEPT
    591 {
    592     return isinf(__lcpp_x);
    593 }
    594 
    595 template <class _A1>
    596 _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY
    597 _LIBCPP_CONSTEXPR typename enable_if<is_floating_point<_A1>::value, bool>::type
    598 __libcpp_isfinite_or_builtin(_A1 __lcpp_x) _NOEXCEPT
    599 {
    600 #if __has_builtin(__builtin_isfinite)
    601     return __builtin_isfinite(__lcpp_x);
    602 #else
    603     return isfinite(__lcpp_x);
    604 #endif
    605 }
    606 
    607 template <class _A1>
    608 _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY
    609 _LIBCPP_CONSTEXPR typename enable_if<!is_floating_point<_A1>::value, bool>::type
    610 __libcpp_isfinite_or_builtin(_A1 __lcpp_x) _NOEXCEPT
    611 {
    612     return isfinite(__lcpp_x);
    613 }
    614 
    615 #if _LIBCPP_STD_VER > 17
    616 template <typename _Fp>
    617 constexpr
    618 _Fp __lerp(_Fp __a, _Fp __b, _Fp __t) noexcept {
    619     if ((__a <= 0 && __b >= 0) || (__a >= 0 && __b <= 0))
    620         return __t * __b + (1 - __t) * __a;
    621 
    622     if (__t == 1) return __b;
    623     const _Fp __x = __a + __t * (__b - __a);
    624     if (__t > 1 == __b > __a)
    625         return __b < __x ? __x : __b;
    626     else
    627         return __x < __b ? __x : __b;
    628 }
    629 
    630 constexpr float
    631 lerp(float __a, float __b, float __t)                   _NOEXCEPT { return __lerp(__a, __b, __t); }
    632 
    633 constexpr double
    634 lerp(double __a, double __b, double __t)                _NOEXCEPT { return __lerp(__a, __b, __t); }
    635 
    636 constexpr long double
    637 lerp(long double __a, long double __b, long double __t) _NOEXCEPT { return __lerp(__a, __b, __t); }
    638 
    639 #endif // _LIBCPP_STD_VER > 17
    640 
    641 template <class _IntT, class _FloatT,
    642     bool _FloatBigger = (numeric_limits<_FloatT>::digits > numeric_limits<_IntT>::digits),
    643     int _Bits = (numeric_limits<_IntT>::digits - numeric_limits<_FloatT>::digits)>
    644 _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY
    645 _LIBCPP_CONSTEXPR _IntT __max_representable_int_for_float() _NOEXCEPT {
    646   static_assert(is_floating_point<_FloatT>::value, "must be a floating point type");
    647   static_assert(is_integral<_IntT>::value, "must be an integral type");
    648   static_assert(numeric_limits<_FloatT>::radix == 2, "FloatT has incorrect radix");
    649   static_assert((_IsSame<_FloatT, float>::value || _IsSame<_FloatT, double>::value
    650                  || _IsSame<_FloatT,long double>::value), "unsupported floating point type");
    651   return _FloatBigger ? numeric_limits<_IntT>::max() :  (numeric_limits<_IntT>::max() >> _Bits << _Bits);
    652 }
    653 
    654 // Convert a floating point number to the specified integral type after
    655 // clamping to the integral types representable range.
    656 //
    657 // The behavior is undefined if `__r` is NaN.
    658 template <class _IntT, class _RealT>
    659 _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY
    660 _IntT __clamp_to_integral(_RealT __r) _NOEXCEPT {
    661   using _Lim = numeric_limits<_IntT>;
    662   const _IntT _MaxVal = __max_representable_int_for_float<_IntT, _RealT>();
    663   if (__r >= ::nextafter(static_cast<_RealT>(_MaxVal), INFINITY)) {
    664     return _Lim::max();
    665   } else if (__r <= _Lim::lowest()) {
    666     return _Lim::min();
    667   }
    668   return static_cast<_IntT>(__r);
    669 }
    670 
    671 _LIBCPP_END_NAMESPACE_STD
    672 
    673 _LIBCPP_POP_MACROS
    674 
    675 #endif // _LIBCPP_CMATH
    676