vm/math.cpp

   1 #include "master.hpp"
   2
   3 namespace factor {
   4
   5 void factor_vm::primitive_bignum_to_fixnum() {
   6   ctx->replace(tag_fixnum(bignum_to_fixnum(untag<bignum>(ctx->peek()))));
   7 }
   8
   9 void factor_vm::primitive_float_to_fixnum() {
  10   ctx->replace(tag_fixnum(float_to_fixnum(ctx->peek())));
  11 }
  12
  13 /* does not allocate, even though from_signed_cell can allocate */
  14 /* Division can only overflow when we are dividing the most negative fixnum
  15 by -1. */
  16 void factor_vm::primitive_fixnum_divint() {
  17   fixnum y = untag_fixnum(ctx->pop());
  18   fixnum x = untag_fixnum(ctx->peek());
  19   fixnum result = x / y;
  20   if (result == -fixnum_min)
  21     /* Does not allocate */
  22     ctx->replace(from_signed_cell(-fixnum_min));
  23   else
  24     ctx->replace(tag_fixnum(result));
  25 }
  26
  27 /* does not allocate, even though from_signed_cell can allocate */
  28 void factor_vm::primitive_fixnum_divmod() {
  29   cell* s0 = (cell*)(ctx->datastack);
  30   cell* s1 = (cell*)(ctx->datastack - sizeof(cell));
  31   fixnum y = untag_fixnum(*s0);
  32   fixnum x = untag_fixnum(*s1);
  33   if (y == -1 && x == fixnum_min) {
  34     /* Does not allocate */
  35     *s1 = from_signed_cell(-fixnum_min);
  36     *s0 = tag_fixnum(0);
  37   } else {
  38     *s1 = tag_fixnum(x / y);
  39     *s0 = tag_fixnum(x % y);
  40   }
  41 }
  42
  43 /*
  44  * If we're shifting right by n bits, we won't overflow as long as none of the
  45  * high WORD_SIZE-TAG_BITS-n bits are set.
  46  */
  47 inline fixnum factor_vm::sign_mask(fixnum x) {
  48     return x >> (WORD_SIZE - 1);
  49 }
  50
  51 inline fixnum factor_vm::branchless_max(fixnum x, fixnum y) {
  52   return (x - ((x - y) & sign_mask(x - y)));
  53 }
  54
  55 inline fixnum factor_vm::branchless_abs(fixnum x) {
  56   return (x ^ sign_mask(x)) - sign_mask(x);
  57 }
  58
  59 void factor_vm::primitive_fixnum_shift() {
  60   fixnum y = untag_fixnum(ctx->pop());
  61   fixnum x = untag_fixnum(ctx->peek());
  62
  63   if (x == 0)
  64     return;
  65   else if (y < 0) {
  66     y = branchless_max(y, -WORD_SIZE + 1);
  67     ctx->replace(tag_fixnum(x >> -y));
  68     return;
  69   } else if (y < WORD_SIZE - TAG_BITS) {
  70     fixnum mask = -((fixnum)1 << (WORD_SIZE - 1 - TAG_BITS - y));
  71     if (!(branchless_abs(x) & mask)) {
  72       ctx->replace(tag_fixnum(x << y));
  73       return;
  74     }
  75   }
  76
  77   ctx->replace(tag<bignum>(bignum_arithmetic_shift(fixnum_to_bignum(x), y)));
  78 }
  79
  80 void factor_vm::primitive_fixnum_to_bignum() {
  81   ctx->replace(tag<bignum>(fixnum_to_bignum(untag_fixnum(ctx->peek()))));
  82 }
  83
  84 void factor_vm::primitive_float_to_bignum() {
  85   ctx->replace(tag<bignum>(float_to_bignum(ctx->peek())));
  86 }
  87
  88 #define POP_BIGNUMS(x, y)                \
  89   bignum* y = untag<bignum>(ctx->pop()); \
  90   bignum* x = untag<bignum>(ctx->peek());
  91
  92 void factor_vm::primitive_bignum_eq() {
  93   POP_BIGNUMS(x, y);
  94   ctx->replace(tag_boolean(bignum_equal_p(x, y)));
  95 }
  96
  97 void factor_vm::primitive_bignum_add() {
  98   POP_BIGNUMS(x, y);
  99   ctx->replace(tag<bignum>(bignum_add(x, y)));
 100 }
 101
 102 void factor_vm::primitive_bignum_subtract() {
 103   POP_BIGNUMS(x, y);
 104   ctx->replace(tag<bignum>(bignum_subtract(x, y)));
 105 }
 106
 107 void factor_vm::primitive_bignum_multiply() {
 108   POP_BIGNUMS(x, y);
 109   ctx->replace(tag<bignum>(bignum_multiply(x, y)));
 110 }
 111
 112 void factor_vm::primitive_bignum_divint() {
 113   POP_BIGNUMS(x, y);
 114   ctx->replace(tag<bignum>(bignum_quotient(x, y)));
 115 }
 116
 117 void factor_vm::primitive_bignum_divmod() {
 118   cell* s0 = (cell*)(ctx->datastack);
 119   cell* s1 = (cell*)(ctx->datastack - sizeof(cell));
 120   bignum* y = untag<bignum>(*s0);
 121   bignum* x = untag<bignum>(*s1);
 122   bignum* q, *r;
 123   bignum_divide(x, y, &q, &r);
 124   *s1 = tag<bignum>(q);
 125   *s0 = tag<bignum>(r);
 126 }
 127
 128 void factor_vm::primitive_bignum_mod() {
 129   POP_BIGNUMS(x, y);
 130   ctx->replace(tag<bignum>(bignum_remainder(x, y)));
 131 }
 132
 133 void factor_vm::primitive_bignum_gcd() {
 134   POP_BIGNUMS(x, y);
 135   ctx->replace(tag<bignum>(bignum_gcd(x, y)));
 136 }
 137
 138 void factor_vm::primitive_bignum_and() {
 139   POP_BIGNUMS(x, y);
 140   ctx->replace(tag<bignum>(bignum_bitwise_and(x, y)));
 141 }
 142
 143 void factor_vm::primitive_bignum_or() {
 144   POP_BIGNUMS(x, y);
 145   ctx->replace(tag<bignum>(bignum_bitwise_ior(x, y)));
 146 }
 147
 148 void factor_vm::primitive_bignum_xor() {
 149   POP_BIGNUMS(x, y);
 150   ctx->replace(tag<bignum>(bignum_bitwise_xor(x, y)));
 151 }
 152
 153 void factor_vm::primitive_bignum_shift() {
 154   fixnum y = untag_fixnum(ctx->pop());
 155   bignum* x = untag<bignum>(ctx->peek());
 156   ctx->replace(tag<bignum>(bignum_arithmetic_shift(x, y)));
 157 }
 158
 159 void factor_vm::primitive_bignum_less() {
 160   POP_BIGNUMS(x, y);
 161   ctx->replace(tag_boolean(bignum_compare(x, y) == bignum_comparison_less));
 162 }
 163
 164 void factor_vm::primitive_bignum_lesseq() {
 165   POP_BIGNUMS(x, y);
 166   ctx->replace(tag_boolean(bignum_compare(x, y) != bignum_comparison_greater));
 167 }
 168
 169 void factor_vm::primitive_bignum_greater() {
 170   POP_BIGNUMS(x, y);
 171   ctx->replace(tag_boolean(bignum_compare(x, y) == bignum_comparison_greater));
 172 }
 173
 174 void factor_vm::primitive_bignum_greatereq() {
 175   POP_BIGNUMS(x, y);
 176   ctx->replace(tag_boolean(bignum_compare(x, y) != bignum_comparison_less));
 177 }
 178
 179 void factor_vm::primitive_bignum_not() {
 180   ctx->replace(tag<bignum>(bignum_bitwise_not(untag<bignum>(ctx->peek()))));
 181 }
 182
 183 void factor_vm::primitive_bignum_bitp() {
 184   int bit = (int)to_fixnum(ctx->pop());
 185   bignum* x = untag<bignum>(ctx->peek());
 186   ctx->replace(tag_boolean(bignum_logbitp(bit, x)));
 187 }
 188
 189 void factor_vm::primitive_bignum_log2() {
 190   ctx->replace(tag<bignum>(bignum_integer_length(untag<bignum>(ctx->peek()))));
 191 }
 192
 193 /* Allocates memory */
 194 void factor_vm::primitive_fixnum_to_float() {
 195   ctx->replace(allot_float(fixnum_to_float(ctx->peek())));
 196 }
 197
 198 /* Allocates memory */
 199 void factor_vm::primitive_format_float() {
 200   byte_array* array = allot_byte_array(100);
 201   char* format = alien_offset(ctx->pop());
 202   double value = untag_float_check(ctx->peek());
 203   SNPRINTF(array->data<char>(), 99, format, value);
 204   ctx->replace(tag<byte_array>(array));
 205 }
 206
 207 #define POP_FLOATS(x, y)              \
 208   double y = untag_float(ctx->pop()); \
 209   double x = untag_float(ctx->peek());
 210
 211 void factor_vm::primitive_float_eq() {
 212   POP_FLOATS(x, y);
 213   ctx->replace(tag_boolean(x == y));
 214 }
 215
 216 /* Allocates memory */
 217 void factor_vm::primitive_float_add() {
 218   POP_FLOATS(x, y);
 219   ctx->replace(allot_float(x + y));
 220 }
 221
 222 /* Allocates memory */
 223 void factor_vm::primitive_float_subtract() {
 224   POP_FLOATS(x, y);
 225   ctx->replace(allot_float(x - y));
 226 }
 227
 228 /* Allocates memory */
 229 void factor_vm::primitive_float_multiply() {
 230   POP_FLOATS(x, y);
 231   ctx->replace(allot_float(x * y));
 232 }
 233
 234 /* Allocates memory */
 235 void factor_vm::primitive_float_divfloat() {
 236   POP_FLOATS(x, y);
 237   ctx->replace(allot_float(x / y));
 238 }
 239
 240 void factor_vm::primitive_float_less() {
 241   POP_FLOATS(x, y);
 242   ctx->replace(tag_boolean(x < y));
 243 }
 244
 245 void factor_vm::primitive_float_lesseq() {
 246   POP_FLOATS(x, y);
 247   ctx->replace(tag_boolean(x <= y));
 248 }
 249
 250 void factor_vm::primitive_float_greater() {
 251   POP_FLOATS(x, y);
 252   ctx->replace(tag_boolean(x > y));
 253 }
 254
 255 void factor_vm::primitive_float_greatereq() {
 256   POP_FLOATS(x, y);
 257   ctx->replace(tag_boolean(x >= y));
 258 }
 259
 260 /* Allocates memory */
 261 void factor_vm::primitive_float_bits() {
 262   ctx->push(
 263       from_unsigned_cell(float_bits((float)untag_float_check(ctx->pop()))));
 264 }
 265
 266 /* Allocates memory */
 267 void factor_vm::primitive_bits_float() {
 268   ctx->push(allot_float(bits_float((uint32_t)to_cell(ctx->pop()))));
 269 }
 270
 271 void factor_vm::primitive_double_bits() {
 272   ctx->push(from_unsigned_8(double_bits(untag_float_check(ctx->pop()))));
 273 }
 274
 275 /* Allocates memory */
 276 void factor_vm::primitive_bits_double() {
 277   ctx->push(allot_float(bits_double(to_unsigned_8(ctx->pop()))));
 278 }
 279
 280 /* Allocates memory */
 281 fixnum factor_vm::to_fixnum(cell tagged) {
 282   switch (TAG(tagged)) {
 283     case FIXNUM_TYPE:
 284       return untag_fixnum(tagged);
 285     case BIGNUM_TYPE:
 286       return bignum_to_fixnum_strict(untag<bignum>(tagged));
 287     default:
 288       type_error(FIXNUM_TYPE, tagged);
 289       return 0; /* can't happen */
 290   }
 291 }
 292
 293 VM_C_API fixnum to_fixnum(cell tagged, factor_vm* parent) {
 294   return parent->to_fixnum(tagged);
 295 }
 296
 297 cell factor_vm::to_cell(cell tagged) { return (cell)to_fixnum(tagged); }
 298
 299 VM_C_API cell to_cell(cell tagged, factor_vm* parent) {
 300   return parent->to_cell(tagged);
 301 }
 302
 303 /* Allocates memory */
 304 VM_C_API cell from_signed_cell(fixnum integer, factor_vm* parent) {
 305   return parent->from_signed_cell(integer);
 306 }
 307
 308 /* Allocates memory */
 309 VM_C_API cell from_unsigned_cell(cell integer, factor_vm* parent) {
 310   return parent->from_unsigned_cell(integer);
 311 }
 312
 313 /* Allocates memory */
 314 cell factor_vm::from_signed_8(int64_t n) {
 315   if (n < fixnum_min || n > fixnum_max)
 316     return tag<bignum>(long_long_to_bignum(n));
 317   else
 318     return tag_fixnum((fixnum)n);
 319 }
 320
 321 VM_C_API cell from_signed_8(int64_t n, factor_vm* parent) {
 322   return parent->from_signed_8(n);
 323 }
 324
 325 /* Cannot allocate */
 326 int64_t factor_vm::to_signed_8(cell obj) {
 327   switch (tagged<object>(obj).type()) {
 328     case FIXNUM_TYPE:
 329       return untag_fixnum(obj);
 330     case BIGNUM_TYPE:
 331       return bignum_to_long_long(untag<bignum>(obj));
 332     default:
 333       type_error(BIGNUM_TYPE, obj);
 334       return 0;
 335   }
 336 }
 337
 338 VM_C_API int64_t to_signed_8(cell obj, factor_vm* parent) {
 339   return parent->to_signed_8(obj);
 340 }
 341
 342 /* Allocates memory */
 343 cell factor_vm::from_unsigned_8(uint64_t n) {
 344   if (n > (uint64_t)fixnum_max)
 345     return tag<bignum>(ulong_long_to_bignum(n));
 346   else
 347     return tag_fixnum((fixnum)n);
 348 }
 349
 350 VM_C_API cell from_unsigned_8(uint64_t n, factor_vm* parent) {
 351   return parent->from_unsigned_8(n);
 352 }
 353
 354 /* Cannot allocate */
 355 uint64_t factor_vm::to_unsigned_8(cell obj) {
 356   switch (tagged<object>(obj).type()) {
 357     case FIXNUM_TYPE:
 358       return untag_fixnum(obj);
 359     case BIGNUM_TYPE:
 360       return bignum_to_ulong_long(untag<bignum>(obj));
 361     default:
 362       type_error(BIGNUM_TYPE, obj);
 363       return 0;
 364   }
 365 }
 366
 367 VM_C_API uint64_t to_unsigned_8(cell obj, factor_vm* parent) {
 368   return parent->to_unsigned_8(obj);
 369 }
 370
 371 /* Cannot allocate */
 372 float factor_vm::to_float(cell value) {
 373   return (float)untag_float_check(value);
 374 }
 375
 376 /* Cannot allocate */
 377 double factor_vm::to_double(cell value) { return untag_float_check(value); }
 378
 379 /* The fixnum+, fixnum- and fixnum* primitives are defined in cpu_*.S. On
 380    overflow, they call these functions. */
 381 /* Allocates memory */
 382 inline void factor_vm::overflow_fixnum_add(fixnum x, fixnum y) {
 383   ctx->replace(
 384       tag<bignum>(fixnum_to_bignum(untag_fixnum(x) + untag_fixnum(y))));
 385 }
 386
 387 VM_C_API void overflow_fixnum_add(fixnum x, fixnum y, factor_vm* parent) {
 388   parent->overflow_fixnum_add(x, y);
 389 }
 390
 391 /* Allocates memory */
 392 inline void factor_vm::overflow_fixnum_subtract(fixnum x, fixnum y) {
 393   ctx->replace(
 394       tag<bignum>(fixnum_to_bignum(untag_fixnum(x) - untag_fixnum(y))));
 395 }
 396
 397 VM_C_API void overflow_fixnum_subtract(fixnum x, fixnum y, factor_vm* parent) {
 398   parent->overflow_fixnum_subtract(x, y);
 399 }
 400
 401 /* Allocates memory */
 402 inline void factor_vm::overflow_fixnum_multiply(fixnum x, fixnum y) {
 403   bignum* bx = fixnum_to_bignum(x);
 404   GC_BIGNUM(bx);
 405   bignum* by = fixnum_to_bignum(y);
 406   GC_BIGNUM(by);
 407   ctx->replace(tag<bignum>(bignum_multiply(bx, by)));
 408 }
 409
 410 VM_C_API void overflow_fixnum_multiply(fixnum x, fixnum y, factor_vm* parent) {
 411   parent->overflow_fixnum_multiply(x, y);
 412 }
 413
 414 }