11cd0ec03SSteve Kargl /*-
21cd0ec03SSteve Kargl * ====================================================
31cd0ec03SSteve Kargl * Copyright (C) 1993 by Sun Microsystems, Inc. All rights reserved.
41cd0ec03SSteve Kargl * Copyright (c) 2009-2011, Bruce D. Evans, Steven G. Kargl, David Schultz.
51cd0ec03SSteve Kargl *
61cd0ec03SSteve Kargl * Developed at SunPro, a Sun Microsystems, Inc. business.
71cd0ec03SSteve Kargl * Permission to use, copy, modify, and distribute this
81cd0ec03SSteve Kargl * software is freely granted, provided that this notice
91cd0ec03SSteve Kargl * is preserved.
101cd0ec03SSteve Kargl * ====================================================
111cd0ec03SSteve Kargl *
121cd0ec03SSteve Kargl * The argument reduction and testing for exceptional cases was
131cd0ec03SSteve Kargl * written by Steven G. Kargl with input from Bruce D. Evans
141cd0ec03SSteve Kargl * and David A. Schultz.
151cd0ec03SSteve Kargl */
161cd0ec03SSteve Kargl
171cd0ec03SSteve Kargl #include <float.h>
1882b89f48SSteve Kargl #ifdef __i386__
191cd0ec03SSteve Kargl #include <ieeefp.h>
2082b89f48SSteve Kargl #endif
211cd0ec03SSteve Kargl
221cd0ec03SSteve Kargl #include "fpmath.h"
231cd0ec03SSteve Kargl #include "math.h"
241cd0ec03SSteve Kargl #include "math_private.h"
251cd0ec03SSteve Kargl
261cd0ec03SSteve Kargl #define BIAS (LDBL_MAX_EXP - 1)
271cd0ec03SSteve Kargl
281cd0ec03SSteve Kargl static const unsigned
291cd0ec03SSteve Kargl B1 = 709958130; /* B1 = (127-127.0/3-0.03306235651)*2**23 */
301cd0ec03SSteve Kargl
311cd0ec03SSteve Kargl long double
cbrtl(long double x)321cd0ec03SSteve Kargl cbrtl(long double x)
331cd0ec03SSteve Kargl {
341cd0ec03SSteve Kargl union IEEEl2bits u, v;
351cd0ec03SSteve Kargl long double r, s, t, w;
361cd0ec03SSteve Kargl double dr, dt, dx;
371cd0ec03SSteve Kargl float ft, fx;
381cd0ec03SSteve Kargl uint32_t hx;
391cd0ec03SSteve Kargl uint16_t expsign;
401cd0ec03SSteve Kargl int k;
411cd0ec03SSteve Kargl
421cd0ec03SSteve Kargl u.e = x;
431cd0ec03SSteve Kargl expsign = u.xbits.expsign;
441cd0ec03SSteve Kargl k = expsign & 0x7fff;
451cd0ec03SSteve Kargl
461cd0ec03SSteve Kargl /*
471cd0ec03SSteve Kargl * If x = +-Inf, then cbrt(x) = +-Inf.
481cd0ec03SSteve Kargl * If x = NaN, then cbrt(x) = NaN.
491cd0ec03SSteve Kargl */
501cd0ec03SSteve Kargl if (k == BIAS + LDBL_MAX_EXP)
511cd0ec03SSteve Kargl return (x + x);
521cd0ec03SSteve Kargl
533458a81eSSteve Kargl ENTERI();
541cd0ec03SSteve Kargl if (k == 0) {
551cd0ec03SSteve Kargl /* If x = +-0, then cbrt(x) = +-0. */
563458a81eSSteve Kargl if ((u.bits.manh | u.bits.manl) == 0)
573458a81eSSteve Kargl RETURNI(x);
581cd0ec03SSteve Kargl /* Adjust subnormal numbers. */
591cd0ec03SSteve Kargl u.e *= 0x1.0p514;
601cd0ec03SSteve Kargl k = u.bits.exp;
611cd0ec03SSteve Kargl k -= BIAS + 514;
621cd0ec03SSteve Kargl } else
631cd0ec03SSteve Kargl k -= BIAS;
641cd0ec03SSteve Kargl u.xbits.expsign = BIAS;
651cd0ec03SSteve Kargl v.e = 1;
661cd0ec03SSteve Kargl
671cd0ec03SSteve Kargl x = u.e;
681cd0ec03SSteve Kargl switch (k % 3) {
691cd0ec03SSteve Kargl case 1:
701cd0ec03SSteve Kargl case -2:
711cd0ec03SSteve Kargl x = 2*x;
721cd0ec03SSteve Kargl k--;
731cd0ec03SSteve Kargl break;
741cd0ec03SSteve Kargl case 2:
751cd0ec03SSteve Kargl case -1:
761cd0ec03SSteve Kargl x = 4*x;
771cd0ec03SSteve Kargl k -= 2;
781cd0ec03SSteve Kargl break;
791cd0ec03SSteve Kargl }
801cd0ec03SSteve Kargl v.xbits.expsign = (expsign & 0x8000) | (BIAS + k / 3);
811cd0ec03SSteve Kargl
821cd0ec03SSteve Kargl /*
831cd0ec03SSteve Kargl * The following is the guts of s_cbrtf, with the handling of
841cd0ec03SSteve Kargl * special values removed and extra care for accuracy not taken,
851cd0ec03SSteve Kargl * but with most of the extra accuracy not discarded.
861cd0ec03SSteve Kargl */
871cd0ec03SSteve Kargl
881cd0ec03SSteve Kargl /* ~5-bit estimate: */
891cd0ec03SSteve Kargl fx = x;
901cd0ec03SSteve Kargl GET_FLOAT_WORD(hx, fx);
911cd0ec03SSteve Kargl SET_FLOAT_WORD(ft, ((hx & 0x7fffffff) / 3 + B1));
921cd0ec03SSteve Kargl
931cd0ec03SSteve Kargl /* ~16-bit estimate: */
941cd0ec03SSteve Kargl dx = x;
951cd0ec03SSteve Kargl dt = ft;
961cd0ec03SSteve Kargl dr = dt * dt * dt;
971cd0ec03SSteve Kargl dt = dt * (dx + dx + dr) / (dx + dr + dr);
981cd0ec03SSteve Kargl
991cd0ec03SSteve Kargl /* ~47-bit estimate: */
1001cd0ec03SSteve Kargl dr = dt * dt * dt;
1011cd0ec03SSteve Kargl dt = dt * (dx + dx + dr) / (dx + dr + dr);
1021cd0ec03SSteve Kargl
1031cd0ec03SSteve Kargl #if LDBL_MANT_DIG == 64
1041cd0ec03SSteve Kargl /*
1051cd0ec03SSteve Kargl * dt is cbrtl(x) to ~47 bits (after x has been reduced to 1 <= x < 8).
1061cd0ec03SSteve Kargl * Round it away from zero to 32 bits (32 so that t*t is exact, and
1071cd0ec03SSteve Kargl * away from zero for technical reasons).
1081cd0ec03SSteve Kargl */
1091cd0ec03SSteve Kargl volatile double vd2 = 0x1.0p32;
1101cd0ec03SSteve Kargl volatile double vd1 = 0x1.0p-31;
1111cd0ec03SSteve Kargl #define vd ((long double)vd2 + vd1)
1121cd0ec03SSteve Kargl
1131cd0ec03SSteve Kargl t = dt + vd - 0x1.0p32;
1141cd0ec03SSteve Kargl #elif LDBL_MANT_DIG == 113
1151cd0ec03SSteve Kargl /*
1161cd0ec03SSteve Kargl * Round dt away from zero to 47 bits. Since we don't trust the 47,
1171cd0ec03SSteve Kargl * add 2 47-bit ulps instead of 1 to round up. Rounding is slow and
1181cd0ec03SSteve Kargl * might be avoidable in this case, since on most machines dt will
1191cd0ec03SSteve Kargl * have been evaluated in 53-bit precision and the technical reasons
1201cd0ec03SSteve Kargl * for rounding up might not apply to either case in cbrtl() since
1211cd0ec03SSteve Kargl * dt is much more accurate than needed.
1221cd0ec03SSteve Kargl */
1231cd0ec03SSteve Kargl t = dt + 0x2.0p-46 + 0x1.0p60L - 0x1.0p60;
1241cd0ec03SSteve Kargl #else
1251cd0ec03SSteve Kargl #error "Unsupported long double format"
1261cd0ec03SSteve Kargl #endif
1271cd0ec03SSteve Kargl
1281cd0ec03SSteve Kargl /*
1291cd0ec03SSteve Kargl * Final step Newton iteration to 64 or 113 bits with
1301cd0ec03SSteve Kargl * error < 0.667 ulps
1311cd0ec03SSteve Kargl */
1321cd0ec03SSteve Kargl s=t*t; /* t*t is exact */
1331cd0ec03SSteve Kargl r=x/s; /* error <= 0.5 ulps; |r| < |t| */
1341cd0ec03SSteve Kargl w=t+t; /* t+t is exact */
1351cd0ec03SSteve Kargl r=(r-t)/(w+r); /* r-t is exact; w+r ~= 3*t */
136*369ea052SSteve Kargl t=t+t*r; /* error <= (0.5 + 0.5/3) * ulp */
1371cd0ec03SSteve Kargl
1381cd0ec03SSteve Kargl t *= v.e;
1393458a81eSSteve Kargl RETURNI(t);
1401cd0ec03SSteve Kargl }
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