xref: /freebsd/lib/msun/src/e_hypot.c (revision a641fc76eb92e28aa00bbd58cd3e47f1f1bf86b1)
13f708241SDavid Schultz 
23f708241SDavid Schultz /* @(#)e_hypot.c 1.3 95/01/18 */
33a8617a8SJordan K. Hubbard /*
43a8617a8SJordan K. Hubbard  * ====================================================
53a8617a8SJordan K. Hubbard  * Copyright (C) 1993 by Sun Microsystems, Inc. All rights reserved.
63a8617a8SJordan K. Hubbard  *
73f708241SDavid Schultz  * Developed at SunSoft, a Sun Microsystems, Inc. business.
83a8617a8SJordan K. Hubbard  * Permission to use, copy, modify, and distribute this
93a8617a8SJordan K. Hubbard  * software is freely granted, provided that this notice
103a8617a8SJordan K. Hubbard  * is preserved.
113a8617a8SJordan K. Hubbard  * ====================================================
123a8617a8SJordan K. Hubbard  */
133a8617a8SJordan K. Hubbard 
143365b45eSBruce Evans #include <sys/cdefs.h>
153365b45eSBruce Evans __FBSDID("$FreeBSD$");
163a8617a8SJordan K. Hubbard 
173a8617a8SJordan K. Hubbard /* __ieee754_hypot(x,y)
183a8617a8SJordan K. Hubbard  *
193a8617a8SJordan K. Hubbard  * Method :
203a8617a8SJordan K. Hubbard  *	If (assume round-to-nearest) z=x*x+y*y
213a8617a8SJordan K. Hubbard  *	has error less than sqrt(2)/2 ulp, than
223a8617a8SJordan K. Hubbard  *	sqrt(z) has error less than 1 ulp (exercise).
233a8617a8SJordan K. Hubbard  *
243a8617a8SJordan K. Hubbard  *	So, compute sqrt(x*x+y*y) with some care as
253a8617a8SJordan K. Hubbard  *	follows to get the error below 1 ulp:
263a8617a8SJordan K. Hubbard  *
273a8617a8SJordan K. Hubbard  *	Assume x>y>0;
283a8617a8SJordan K. Hubbard  *	(if possible, set rounding to round-to-nearest)
293a8617a8SJordan K. Hubbard  *	1. if x > 2y  use
303a8617a8SJordan K. Hubbard  *		x1*x1+(y*y+(x2*(x+x1))) for x*x+y*y
313a8617a8SJordan K. Hubbard  *	where x1 = x with lower 32 bits cleared, x2 = x-x1; else
323a8617a8SJordan K. Hubbard  *	2. if x <= 2y use
333a8617a8SJordan K. Hubbard  *		t1*y1+((x-y)*(x-y)+(t1*y2+t2*y))
343a8617a8SJordan K. Hubbard  *	where t1 = 2x with lower 32 bits cleared, t2 = 2x-t1,
353a8617a8SJordan K. Hubbard  *	y1= y with lower 32 bits chopped, y2 = y-y1.
363a8617a8SJordan K. Hubbard  *
373a8617a8SJordan K. Hubbard  *	NOTE: scaling may be necessary if some argument is too
383a8617a8SJordan K. Hubbard  *	      large or too tiny
393a8617a8SJordan K. Hubbard  *
403a8617a8SJordan K. Hubbard  * Special cases:
413a8617a8SJordan K. Hubbard  *	hypot(x,y) is INF if x or y is +INF or -INF; else
423a8617a8SJordan K. Hubbard  *	hypot(x,y) is NAN if x or y is NAN.
433a8617a8SJordan K. Hubbard  *
443a8617a8SJordan K. Hubbard  * Accuracy:
453a8617a8SJordan K. Hubbard  * 	hypot(x,y) returns sqrt(x^2+y^2) with error less
463a8617a8SJordan K. Hubbard  * 	than 1 ulps (units in the last place)
473a8617a8SJordan K. Hubbard  */
483a8617a8SJordan K. Hubbard 
49a641fc76SDavid Schultz #include <float.h>
50a641fc76SDavid Schultz 
513a8617a8SJordan K. Hubbard #include "math.h"
523a8617a8SJordan K. Hubbard #include "math_private.h"
533a8617a8SJordan K. Hubbard 
5459b19ff1SAlfred Perlstein double
5559b19ff1SAlfred Perlstein __ieee754_hypot(double x, double y)
563a8617a8SJordan K. Hubbard {
573a8617a8SJordan K. Hubbard 	double a=x,b=y,t1,t2,y1,y2,w;
583a8617a8SJordan K. Hubbard 	int32_t j,k,ha,hb;
593a8617a8SJordan K. Hubbard 
603a8617a8SJordan K. Hubbard 	GET_HIGH_WORD(ha,x);
613a8617a8SJordan K. Hubbard 	ha &= 0x7fffffff;
623a8617a8SJordan K. Hubbard 	GET_HIGH_WORD(hb,y);
633a8617a8SJordan K. Hubbard 	hb &= 0x7fffffff;
643a8617a8SJordan K. Hubbard 	if(hb > ha) {a=y;b=x;j=ha; ha=hb;hb=j;} else {a=x;b=y;}
6542ee187cSBruce Evans 	a = fabs(a);
6642ee187cSBruce Evans 	b = fabs(b);
673a8617a8SJordan K. Hubbard 	if((ha-hb)>0x3c00000) {return a+b;} /* x/y > 2**60 */
683a8617a8SJordan K. Hubbard 	k=0;
693a8617a8SJordan K. Hubbard 	if(ha > 0x5f300000) {	/* a>2**500 */
703a8617a8SJordan K. Hubbard 	   if(ha >= 0x7ff00000) {	/* Inf or NaN */
713a8617a8SJordan K. Hubbard 	       u_int32_t low;
723365b45eSBruce Evans 	       /* Use original arg order iff result is NaN; quieten sNaNs. */
73c0c7ddd3SBruce Evans 	       w = fabs(x+0.0)-fabs(y+0.0);
743a8617a8SJordan K. Hubbard 	       GET_LOW_WORD(low,a);
753a8617a8SJordan K. Hubbard 	       if(((ha&0xfffff)|low)==0) w = a;
763a8617a8SJordan K. Hubbard 	       GET_LOW_WORD(low,b);
773a8617a8SJordan K. Hubbard 	       if(((hb^0x7ff00000)|low)==0) w = b;
783a8617a8SJordan K. Hubbard 	       return w;
793a8617a8SJordan K. Hubbard 	   }
803a8617a8SJordan K. Hubbard 	   /* scale a and b by 2**-600 */
813a8617a8SJordan K. Hubbard 	   ha -= 0x25800000; hb -= 0x25800000;	k += 600;
823a8617a8SJordan K. Hubbard 	   SET_HIGH_WORD(a,ha);
833a8617a8SJordan K. Hubbard 	   SET_HIGH_WORD(b,hb);
843a8617a8SJordan K. Hubbard 	}
853a8617a8SJordan K. Hubbard 	if(hb < 0x20b00000) {	/* b < 2**-500 */
863a8617a8SJordan K. Hubbard 	    if(hb <= 0x000fffff) {	/* subnormal b or 0 */
873a8617a8SJordan K. Hubbard 	        u_int32_t low;
883a8617a8SJordan K. Hubbard 		GET_LOW_WORD(low,b);
893a8617a8SJordan K. Hubbard 		if((hb|low)==0) return a;
903a8617a8SJordan K. Hubbard 		t1=0;
913a8617a8SJordan K. Hubbard 		SET_HIGH_WORD(t1,0x7fd00000);	/* t1=2^1022 */
923a8617a8SJordan K. Hubbard 		b *= t1;
933a8617a8SJordan K. Hubbard 		a *= t1;
943a8617a8SJordan K. Hubbard 		k -= 1022;
953a8617a8SJordan K. Hubbard 	    } else {		/* scale a and b by 2^600 */
963a8617a8SJordan K. Hubbard 	        ha += 0x25800000; 	/* a *= 2^600 */
973a8617a8SJordan K. Hubbard 		hb += 0x25800000;	/* b *= 2^600 */
983a8617a8SJordan K. Hubbard 		k -= 600;
993a8617a8SJordan K. Hubbard 		SET_HIGH_WORD(a,ha);
1003a8617a8SJordan K. Hubbard 		SET_HIGH_WORD(b,hb);
1013a8617a8SJordan K. Hubbard 	    }
1023a8617a8SJordan K. Hubbard 	}
1033a8617a8SJordan K. Hubbard     /* medium size a and b */
1043a8617a8SJordan K. Hubbard 	w = a-b;
1053a8617a8SJordan K. Hubbard 	if (w>b) {
1063a8617a8SJordan K. Hubbard 	    t1 = 0;
1073a8617a8SJordan K. Hubbard 	    SET_HIGH_WORD(t1,ha);
1083a8617a8SJordan K. Hubbard 	    t2 = a-t1;
1093f708241SDavid Schultz 	    w  = sqrt(t1*t1-(b*(-b)-t2*(a+t1)));
1103a8617a8SJordan K. Hubbard 	} else {
1113a8617a8SJordan K. Hubbard 	    a  = a+a;
1123a8617a8SJordan K. Hubbard 	    y1 = 0;
1133a8617a8SJordan K. Hubbard 	    SET_HIGH_WORD(y1,hb);
1143a8617a8SJordan K. Hubbard 	    y2 = b - y1;
1153a8617a8SJordan K. Hubbard 	    t1 = 0;
1163a8617a8SJordan K. Hubbard 	    SET_HIGH_WORD(t1,ha+0x00100000);
1173a8617a8SJordan K. Hubbard 	    t2 = a - t1;
1183f708241SDavid Schultz 	    w  = sqrt(t1*y1-(w*(-w)-(t1*y2+t2*b)));
1193a8617a8SJordan K. Hubbard 	}
1203a8617a8SJordan K. Hubbard 	if(k!=0) {
1213a8617a8SJordan K. Hubbard 	    u_int32_t high;
1223a8617a8SJordan K. Hubbard 	    t1 = 1.0;
1233a8617a8SJordan K. Hubbard 	    GET_HIGH_WORD(high,t1);
1243a8617a8SJordan K. Hubbard 	    SET_HIGH_WORD(t1,high+(k<<20));
1253a8617a8SJordan K. Hubbard 	    return t1*w;
1263a8617a8SJordan K. Hubbard 	} else return w;
1273a8617a8SJordan K. Hubbard }
128a641fc76SDavid Schultz 
129a641fc76SDavid Schultz #if LDBL_MANT_DIG == 53
130a641fc76SDavid Schultz __weak_reference(hypot, hypotl);
131a641fc76SDavid Schultz #endif
132