Add tst-wcstod-round
[glibc.git] / manual / arith.texi
blob8dcd409cbd4382de922dd01ab54c94298fd25cd9
1 @node Arithmetic, Date and Time, Mathematics, Top
2 @c %MENU% Low level arithmetic functions
3 @chapter Arithmetic Functions
5 This chapter contains information about functions for doing basic
6 arithmetic operations, such as splitting a float into its integer and
7 fractional parts or retrieving the imaginary part of a complex value.
8 These functions are declared in the header files @file{math.h} and
9 @file{complex.h}.
11 @menu
12 * Integers::                    Basic integer types and concepts
13 * Integer Division::            Integer division with guaranteed rounding.
14 * Floating Point Numbers::      Basic concepts.  IEEE 754.
15 * Floating Point Classes::      The five kinds of floating-point number.
16 * Floating Point Errors::       When something goes wrong in a calculation.
17 * Rounding::                    Controlling how results are rounded.
18 * Control Functions::           Saving and restoring the FPU's state.
19 * Arithmetic Functions::        Fundamental operations provided by the library.
20 * Complex Numbers::             The types.  Writing complex constants.
21 * Operations on Complex::       Projection, conjugation, decomposition.
22 * Parsing of Numbers::          Converting strings to numbers.
23 * System V Number Conversion::  An archaic way to convert numbers to strings.
24 @end menu
26 @node Integers
27 @section Integers
28 @cindex integer
30 The C language defines several integer data types: integer, short integer,
31 long integer, and character, all in both signed and unsigned varieties.
32 The GNU C compiler extends the language to contain long long integers
33 as well.
34 @cindex signedness
36 The C integer types were intended to allow code to be portable among
37 machines with different inherent data sizes (word sizes), so each type
38 may have different ranges on different machines.  The problem with
39 this is that a program often needs to be written for a particular range
40 of integers, and sometimes must be written for a particular size of
41 storage, regardless of what machine the program runs on.
43 To address this problem, @theglibc{} contains C type definitions
44 you can use to declare integers that meet your exact needs.  Because the
45 @glibcadj{} header files are customized to a specific machine, your
46 program source code doesn't have to be.
48 These @code{typedef}s are in @file{stdint.h}.
49 @pindex stdint.h
51 If you require that an integer be represented in exactly N bits, use one
52 of the following types, with the obvious mapping to bit size and signedness:
54 @itemize @bullet
55 @item int8_t
56 @item int16_t
57 @item int32_t
58 @item int64_t
59 @item uint8_t
60 @item uint16_t
61 @item uint32_t
62 @item uint64_t
63 @end itemize
65 If your C compiler and target machine do not allow integers of a certain
66 size, the corresponding above type does not exist.
68 If you don't need a specific storage size, but want the smallest data
69 structure with @emph{at least} N bits, use one of these:
71 @itemize @bullet
72 @item int_least8_t
73 @item int_least16_t
74 @item int_least32_t
75 @item int_least64_t
76 @item uint_least8_t
77 @item uint_least16_t
78 @item uint_least32_t
79 @item uint_least64_t
80 @end itemize
82 If you don't need a specific storage size, but want the data structure
83 that allows the fastest access while having at least N bits (and
84 among data structures with the same access speed, the smallest one), use
85 one of these:
87 @itemize @bullet
88 @item int_fast8_t
89 @item int_fast16_t
90 @item int_fast32_t
91 @item int_fast64_t
92 @item uint_fast8_t
93 @item uint_fast16_t
94 @item uint_fast32_t
95 @item uint_fast64_t
96 @end itemize
98 If you want an integer with the widest range possible on the platform on
99 which it is being used, use one of the following.  If you use these,
100 you should write code that takes into account the variable size and range
101 of the integer.
103 @itemize @bullet
104 @item intmax_t
105 @item uintmax_t
106 @end itemize
108 @Theglibc{} also provides macros that tell you the maximum and
109 minimum possible values for each integer data type.  The macro names
110 follow these examples: @code{INT32_MAX}, @code{UINT8_MAX},
111 @code{INT_FAST32_MIN}, @code{INT_LEAST64_MIN}, @code{UINTMAX_MAX},
112 @code{INTMAX_MAX}, @code{INTMAX_MIN}.  Note that there are no macros for
113 unsigned integer minima.  These are always zero.
114 @cindex maximum possible integer
115 @cindex minimum possible integer
117 There are similar macros for use with C's built in integer types which
118 should come with your C compiler.  These are described in @ref{Data Type
119 Measurements}.
121 Don't forget you can use the C @code{sizeof} function with any of these
122 data types to get the number of bytes of storage each uses.
125 @node Integer Division
126 @section Integer Division
127 @cindex integer division functions
129 This section describes functions for performing integer division.  These
130 functions are redundant when GNU CC is used, because in GNU C the
131 @samp{/} operator always rounds towards zero.  But in other C
132 implementations, @samp{/} may round differently with negative arguments.
133 @code{div} and @code{ldiv} are useful because they specify how to round
134 the quotient: towards zero.  The remainder has the same sign as the
135 numerator.
137 These functions are specified to return a result @var{r} such that the value
138 @code{@var{r}.quot*@var{denominator} + @var{r}.rem} equals
139 @var{numerator}.
141 @pindex stdlib.h
142 To use these facilities, you should include the header file
143 @file{stdlib.h} in your program.
145 @comment stdlib.h
146 @comment ISO
147 @deftp {Data Type} div_t
148 This is a structure type used to hold the result returned by the @code{div}
149 function.  It has the following members:
151 @table @code
152 @item int quot
153 The quotient from the division.
155 @item int rem
156 The remainder from the division.
157 @end table
158 @end deftp
160 @comment stdlib.h
161 @comment ISO
162 @deftypefun div_t div (int @var{numerator}, int @var{denominator})
163 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
164 @c Functions in this section are pure, and thus safe.
165 This function @code{div} computes the quotient and remainder from
166 the division of @var{numerator} by @var{denominator}, returning the
167 result in a structure of type @code{div_t}.
169 If the result cannot be represented (as in a division by zero), the
170 behavior is undefined.
172 Here is an example, albeit not a very useful one.
174 @smallexample
175 div_t result;
176 result = div (20, -6);
177 @end smallexample
179 @noindent
180 Now @code{result.quot} is @code{-3} and @code{result.rem} is @code{2}.
181 @end deftypefun
183 @comment stdlib.h
184 @comment ISO
185 @deftp {Data Type} ldiv_t
186 This is a structure type used to hold the result returned by the @code{ldiv}
187 function.  It has the following members:
189 @table @code
190 @item long int quot
191 The quotient from the division.
193 @item long int rem
194 The remainder from the division.
195 @end table
197 (This is identical to @code{div_t} except that the components are of
198 type @code{long int} rather than @code{int}.)
199 @end deftp
201 @comment stdlib.h
202 @comment ISO
203 @deftypefun ldiv_t ldiv (long int @var{numerator}, long int @var{denominator})
204 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
205 The @code{ldiv} function is similar to @code{div}, except that the
206 arguments are of type @code{long int} and the result is returned as a
207 structure of type @code{ldiv_t}.
208 @end deftypefun
210 @comment stdlib.h
211 @comment ISO
212 @deftp {Data Type} lldiv_t
213 This is a structure type used to hold the result returned by the @code{lldiv}
214 function.  It has the following members:
216 @table @code
217 @item long long int quot
218 The quotient from the division.
220 @item long long int rem
221 The remainder from the division.
222 @end table
224 (This is identical to @code{div_t} except that the components are of
225 type @code{long long int} rather than @code{int}.)
226 @end deftp
228 @comment stdlib.h
229 @comment ISO
230 @deftypefun lldiv_t lldiv (long long int @var{numerator}, long long int @var{denominator})
231 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
232 The @code{lldiv} function is like the @code{div} function, but the
233 arguments are of type @code{long long int} and the result is returned as
234 a structure of type @code{lldiv_t}.
236 The @code{lldiv} function was added in @w{ISO C99}.
237 @end deftypefun
239 @comment inttypes.h
240 @comment ISO
241 @deftp {Data Type} imaxdiv_t
242 This is a structure type used to hold the result returned by the @code{imaxdiv}
243 function.  It has the following members:
245 @table @code
246 @item intmax_t quot
247 The quotient from the division.
249 @item intmax_t rem
250 The remainder from the division.
251 @end table
253 (This is identical to @code{div_t} except that the components are of
254 type @code{intmax_t} rather than @code{int}.)
256 See @ref{Integers} for a description of the @code{intmax_t} type.
258 @end deftp
260 @comment inttypes.h
261 @comment ISO
262 @deftypefun imaxdiv_t imaxdiv (intmax_t @var{numerator}, intmax_t @var{denominator})
263 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
264 The @code{imaxdiv} function is like the @code{div} function, but the
265 arguments are of type @code{intmax_t} and the result is returned as
266 a structure of type @code{imaxdiv_t}.
268 See @ref{Integers} for a description of the @code{intmax_t} type.
270 The @code{imaxdiv} function was added in @w{ISO C99}.
271 @end deftypefun
274 @node Floating Point Numbers
275 @section Floating Point Numbers
276 @cindex floating point
277 @cindex IEEE 754
278 @cindex IEEE floating point
280 Most computer hardware has support for two different kinds of numbers:
281 integers (@math{@dots{}-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3@dots{}}) and
282 floating-point numbers.  Floating-point numbers have three parts: the
283 @dfn{mantissa}, the @dfn{exponent}, and the @dfn{sign bit}.  The real
284 number represented by a floating-point value is given by
285 @tex
286 $(s \mathrel? -1 \mathrel: 1) \cdot 2^e \cdot M$
287 @end tex
288 @ifnottex
289 @math{(s ? -1 : 1) @mul{} 2^e @mul{} M}
290 @end ifnottex
291 where @math{s} is the sign bit, @math{e} the exponent, and @math{M}
292 the mantissa.  @xref{Floating Point Concepts}, for details.  (It is
293 possible to have a different @dfn{base} for the exponent, but all modern
294 hardware uses @math{2}.)
296 Floating-point numbers can represent a finite subset of the real
297 numbers.  While this subset is large enough for most purposes, it is
298 important to remember that the only reals that can be represented
299 exactly are rational numbers that have a terminating binary expansion
300 shorter than the width of the mantissa.  Even simple fractions such as
301 @math{1/5} can only be approximated by floating point.
303 Mathematical operations and functions frequently need to produce values
304 that are not representable.  Often these values can be approximated
305 closely enough for practical purposes, but sometimes they can't.
306 Historically there was no way to tell when the results of a calculation
307 were inaccurate.  Modern computers implement the @w{IEEE 754} standard
308 for numerical computations, which defines a framework for indicating to
309 the program when the results of calculation are not trustworthy.  This
310 framework consists of a set of @dfn{exceptions} that indicate why a
311 result could not be represented, and the special values @dfn{infinity}
312 and @dfn{not a number} (NaN).
314 @node Floating Point Classes
315 @section Floating-Point Number Classification Functions
316 @cindex floating-point classes
317 @cindex classes, floating-point
318 @pindex math.h
320 @w{ISO C99} defines macros that let you determine what sort of
321 floating-point number a variable holds.
323 @comment math.h
324 @comment ISO
325 @deftypefn {Macro} int fpclassify (@emph{float-type} @var{x})
326 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
327 This is a generic macro which works on all floating-point types and
328 which returns a value of type @code{int}.  The possible values are:
330 @vtable @code
331 @item FP_NAN
332 The floating-point number @var{x} is ``Not a Number'' (@pxref{Infinity
333 and NaN})
334 @item FP_INFINITE
335 The value of @var{x} is either plus or minus infinity (@pxref{Infinity
336 and NaN})
337 @item FP_ZERO
338 The value of @var{x} is zero.  In floating-point formats like @w{IEEE
339 754}, where zero can be signed, this value is also returned if
340 @var{x} is negative zero.
341 @item FP_SUBNORMAL
342 Numbers whose absolute value is too small to be represented in the
343 normal format are represented in an alternate, @dfn{denormalized} format
344 (@pxref{Floating Point Concepts}).  This format is less precise but can
345 represent values closer to zero.  @code{fpclassify} returns this value
346 for values of @var{x} in this alternate format.
347 @item FP_NORMAL
348 This value is returned for all other values of @var{x}.  It indicates
349 that there is nothing special about the number.
350 @end vtable
352 @end deftypefn
354 @code{fpclassify} is most useful if more than one property of a number
355 must be tested.  There are more specific macros which only test one
356 property at a time.  Generally these macros execute faster than
357 @code{fpclassify}, since there is special hardware support for them.
358 You should therefore use the specific macros whenever possible.
360 @comment math.h
361 @comment ISO
362 @deftypefn {Macro} int isfinite (@emph{float-type} @var{x})
363 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
364 This macro returns a nonzero value if @var{x} is finite: not plus or
365 minus infinity, and not NaN.  It is equivalent to
367 @smallexample
368 (fpclassify (x) != FP_NAN && fpclassify (x) != FP_INFINITE)
369 @end smallexample
371 @code{isfinite} is implemented as a macro which accepts any
372 floating-point type.
373 @end deftypefn
375 @comment math.h
376 @comment ISO
377 @deftypefn {Macro} int isnormal (@emph{float-type} @var{x})
378 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
379 This macro returns a nonzero value if @var{x} is finite and normalized.
380 It is equivalent to
382 @smallexample
383 (fpclassify (x) == FP_NORMAL)
384 @end smallexample
385 @end deftypefn
387 @comment math.h
388 @comment ISO
389 @deftypefn {Macro} int isnan (@emph{float-type} @var{x})
390 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
391 This macro returns a nonzero value if @var{x} is NaN.  It is equivalent
394 @smallexample
395 (fpclassify (x) == FP_NAN)
396 @end smallexample
397 @end deftypefn
399 @comment math.h
400 @comment ISO
401 @deftypefn {Macro} int issignaling (@emph{float-type} @var{x})
402 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
403 This macro returns a nonzero value if @var{x} is a signaling NaN
404 (sNaN).  It is from TS 18661-1:2014.
405 @end deftypefn
407 Another set of floating-point classification functions was provided by
408 BSD.  @Theglibc{} also supports these functions; however, we
409 recommend that you use the ISO C99 macros in new code.  Those are standard
410 and will be available more widely.  Also, since they are macros, you do
411 not have to worry about the type of their argument.
413 @comment math.h
414 @comment BSD
415 @deftypefun int isinf (double @var{x})
416 @comment math.h
417 @comment BSD
418 @deftypefunx int isinff (float @var{x})
419 @comment math.h
420 @comment BSD
421 @deftypefunx int isinfl (long double @var{x})
422 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
423 This function returns @code{-1} if @var{x} represents negative infinity,
424 @code{1} if @var{x} represents positive infinity, and @code{0} otherwise.
425 @end deftypefun
427 @comment math.h
428 @comment BSD
429 @deftypefun int isnan (double @var{x})
430 @comment math.h
431 @comment BSD
432 @deftypefunx int isnanf (float @var{x})
433 @comment math.h
434 @comment BSD
435 @deftypefunx int isnanl (long double @var{x})
436 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
437 This function returns a nonzero value if @var{x} is a ``not a number''
438 value, and zero otherwise.
440 @strong{NB:} The @code{isnan} macro defined by @w{ISO C99} overrides
441 the BSD function.  This is normally not a problem, because the two
442 routines behave identically.  However, if you really need to get the BSD
443 function for some reason, you can write
445 @smallexample
446 (isnan) (x)
447 @end smallexample
448 @end deftypefun
450 @comment math.h
451 @comment BSD
452 @deftypefun int finite (double @var{x})
453 @comment math.h
454 @comment BSD
455 @deftypefunx int finitef (float @var{x})
456 @comment math.h
457 @comment BSD
458 @deftypefunx int finitel (long double @var{x})
459 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
460 This function returns a nonzero value if @var{x} is finite or a ``not a
461 number'' value, and zero otherwise.
462 @end deftypefun
464 @strong{Portability Note:} The functions listed in this section are BSD
465 extensions.
468 @node Floating Point Errors
469 @section Errors in Floating-Point Calculations
471 @menu
472 * FP Exceptions::               IEEE 754 math exceptions and how to detect them.
473 * Infinity and NaN::            Special values returned by calculations.
474 * Status bit operations::       Checking for exceptions after the fact.
475 * Math Error Reporting::        How the math functions report errors.
476 @end menu
478 @node FP Exceptions
479 @subsection FP Exceptions
480 @cindex exception
481 @cindex signal
482 @cindex zero divide
483 @cindex division by zero
484 @cindex inexact exception
485 @cindex invalid exception
486 @cindex overflow exception
487 @cindex underflow exception
489 The @w{IEEE 754} standard defines five @dfn{exceptions} that can occur
490 during a calculation.  Each corresponds to a particular sort of error,
491 such as overflow.
493 When exceptions occur (when exceptions are @dfn{raised}, in the language
494 of the standard), one of two things can happen.  By default the
495 exception is simply noted in the floating-point @dfn{status word}, and
496 the program continues as if nothing had happened.  The operation
497 produces a default value, which depends on the exception (see the table
498 below).  Your program can check the status word to find out which
499 exceptions happened.
501 Alternatively, you can enable @dfn{traps} for exceptions.  In that case,
502 when an exception is raised, your program will receive the @code{SIGFPE}
503 signal.  The default action for this signal is to terminate the
504 program.  @xref{Signal Handling}, for how you can change the effect of
505 the signal.
507 @findex matherr
508 In the System V math library, the user-defined function @code{matherr}
509 is called when certain exceptions occur inside math library functions.
510 However, the Unix98 standard deprecates this interface.  We support it
511 for historical compatibility, but recommend that you do not use it in
512 new programs.  When this interface is used, exceptions may not be
513 raised.
515 @noindent
516 The exceptions defined in @w{IEEE 754} are:
518 @table @samp
519 @item Invalid Operation
520 This exception is raised if the given operands are invalid for the
521 operation to be performed.  Examples are
522 (see @w{IEEE 754}, @w{section 7}):
523 @enumerate
524 @item
525 Addition or subtraction: @math{@infinity{} - @infinity{}}.  (But
526 @math{@infinity{} + @infinity{} = @infinity{}}).
527 @item
528 Multiplication: @math{0 @mul{} @infinity{}}.
529 @item
530 Division: @math{0/0} or @math{@infinity{}/@infinity{}}.
531 @item
532 Remainder: @math{x} REM @math{y}, where @math{y} is zero or @math{x} is
533 infinite.
534 @item
535 Square root if the operand is less then zero.  More generally, any
536 mathematical function evaluated outside its domain produces this
537 exception.
538 @item
539 Conversion of a floating-point number to an integer or decimal
540 string, when the number cannot be represented in the target format (due
541 to overflow, infinity, or NaN).
542 @item
543 Conversion of an unrecognizable input string.
544 @item
545 Comparison via predicates involving @math{<} or @math{>}, when one or
546 other of the operands is NaN.  You can prevent this exception by using
547 the unordered comparison functions instead; see @ref{FP Comparison Functions}.
548 @end enumerate
550 If the exception does not trap, the result of the operation is NaN.
552 @item Division by Zero
553 This exception is raised when a finite nonzero number is divided
554 by zero.  If no trap occurs the result is either @math{+@infinity{}} or
555 @math{-@infinity{}}, depending on the signs of the operands.
557 @item Overflow
558 This exception is raised whenever the result cannot be represented
559 as a finite value in the precision format of the destination.  If no trap
560 occurs the result depends on the sign of the intermediate result and the
561 current rounding mode (@w{IEEE 754}, @w{section 7.3}):
562 @enumerate
563 @item
564 Round to nearest carries all overflows to @math{@infinity{}}
565 with the sign of the intermediate result.
566 @item
567 Round toward @math{0} carries all overflows to the largest representable
568 finite number with the sign of the intermediate result.
569 @item
570 Round toward @math{-@infinity{}} carries positive overflows to the
571 largest representable finite number and negative overflows to
572 @math{-@infinity{}}.
574 @item
575 Round toward @math{@infinity{}} carries negative overflows to the
576 most negative representable finite number and positive overflows
577 to @math{@infinity{}}.
578 @end enumerate
580 Whenever the overflow exception is raised, the inexact exception is also
581 raised.
583 @item Underflow
584 The underflow exception is raised when an intermediate result is too
585 small to be calculated accurately, or if the operation's result rounded
586 to the destination precision is too small to be normalized.
588 When no trap is installed for the underflow exception, underflow is
589 signaled (via the underflow flag) only when both tininess and loss of
590 accuracy have been detected.  If no trap handler is installed the
591 operation continues with an imprecise small value, or zero if the
592 destination precision cannot hold the small exact result.
594 @item Inexact
595 This exception is signalled if a rounded result is not exact (such as
596 when calculating the square root of two) or a result overflows without
597 an overflow trap.
598 @end table
600 @node Infinity and NaN
601 @subsection Infinity and NaN
602 @cindex infinity
603 @cindex not a number
604 @cindex NaN
606 @w{IEEE 754} floating point numbers can represent positive or negative
607 infinity, and @dfn{NaN} (not a number).  These three values arise from
608 calculations whose result is undefined or cannot be represented
609 accurately.  You can also deliberately set a floating-point variable to
610 any of them, which is sometimes useful.  Some examples of calculations
611 that produce infinity or NaN:
613 @ifnottex
614 @smallexample
615 @math{1/0 = @infinity{}}
616 @math{log (0) = -@infinity{}}
617 @math{sqrt (-1) = NaN}
618 @end smallexample
619 @end ifnottex
620 @tex
621 $${1\over0} = \infty$$
622 $$\log 0 = -\infty$$
623 $$\sqrt{-1} = \hbox{NaN}$$
624 @end tex
626 When a calculation produces any of these values, an exception also
627 occurs; see @ref{FP Exceptions}.
629 The basic operations and math functions all accept infinity and NaN and
630 produce sensible output.  Infinities propagate through calculations as
631 one would expect: for example, @math{2 + @infinity{} = @infinity{}},
632 @math{4/@infinity{} = 0}, atan @math{(@infinity{}) = @pi{}/2}.  NaN, on
633 the other hand, infects any calculation that involves it.  Unless the
634 calculation would produce the same result no matter what real value
635 replaced NaN, the result is NaN.
637 In comparison operations, positive infinity is larger than all values
638 except itself and NaN, and negative infinity is smaller than all values
639 except itself and NaN.  NaN is @dfn{unordered}: it is not equal to,
640 greater than, or less than anything, @emph{including itself}. @code{x ==
641 x} is false if the value of @code{x} is NaN.  You can use this to test
642 whether a value is NaN or not, but the recommended way to test for NaN
643 is with the @code{isnan} function (@pxref{Floating Point Classes}).  In
644 addition, @code{<}, @code{>}, @code{<=}, and @code{>=} will raise an
645 exception when applied to NaNs.
647 @file{math.h} defines macros that allow you to explicitly set a variable
648 to infinity or NaN.
650 @comment math.h
651 @comment ISO
652 @deftypevr Macro float INFINITY
653 An expression representing positive infinity.  It is equal to the value
654 produced  by mathematical operations like @code{1.0 / 0.0}.
655 @code{-INFINITY} represents negative infinity.
657 You can test whether a floating-point value is infinite by comparing it
658 to this macro.  However, this is not recommended; you should use the
659 @code{isfinite} macro instead.  @xref{Floating Point Classes}.
661 This macro was introduced in the @w{ISO C99} standard.
662 @end deftypevr
664 @comment math.h
665 @comment GNU
666 @deftypevr Macro float NAN
667 An expression representing a value which is ``not a number''.  This
668 macro is a GNU extension, available only on machines that support the
669 ``not a number'' value---that is to say, on all machines that support
670 IEEE floating point.
672 You can use @samp{#ifdef NAN} to test whether the machine supports
673 NaN.  (Of course, you must arrange for GNU extensions to be visible,
674 such as by defining @code{_GNU_SOURCE}, and then you must include
675 @file{math.h}.)
676 @end deftypevr
678 @w{IEEE 754} also allows for another unusual value: negative zero.  This
679 value is produced when you divide a positive number by negative
680 infinity, or when a negative result is smaller than the limits of
681 representation.
683 @node Status bit operations
684 @subsection Examining the FPU status word
686 @w{ISO C99} defines functions to query and manipulate the
687 floating-point status word.  You can use these functions to check for
688 untrapped exceptions when it's convenient, rather than worrying about
689 them in the middle of a calculation.
691 These constants represent the various @w{IEEE 754} exceptions.  Not all
692 FPUs report all the different exceptions.  Each constant is defined if
693 and only if the FPU you are compiling for supports that exception, so
694 you can test for FPU support with @samp{#ifdef}.  They are defined in
695 @file{fenv.h}.
697 @vtable @code
698 @comment fenv.h
699 @comment ISO
700 @item FE_INEXACT
701  The inexact exception.
702 @comment fenv.h
703 @comment ISO
704 @item FE_DIVBYZERO
705  The divide by zero exception.
706 @comment fenv.h
707 @comment ISO
708 @item FE_UNDERFLOW
709  The underflow exception.
710 @comment fenv.h
711 @comment ISO
712 @item FE_OVERFLOW
713  The overflow exception.
714 @comment fenv.h
715 @comment ISO
716 @item FE_INVALID
717  The invalid exception.
718 @end vtable
720 The macro @code{FE_ALL_EXCEPT} is the bitwise OR of all exception macros
721 which are supported by the FP implementation.
723 These functions allow you to clear exception flags, test for exceptions,
724 and save and restore the set of exceptions flagged.
726 @comment fenv.h
727 @comment ISO
728 @deftypefun int feclearexcept (int @var{excepts})
729 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{@assposix{}}@acsafe{@acsposix{}}}
730 @c The other functions in this section that modify FP status register
731 @c mostly do so with non-atomic load-modify-store sequences, but since
732 @c the register is thread-specific, this should be fine, and safe for
733 @c cancellation.  As long as the FP environment is restored before the
734 @c signal handler returns control to the interrupted thread (like any
735 @c kernel should do), the functions are also safe for use in signal
736 @c handlers.
737 This function clears all of the supported exception flags indicated by
738 @var{excepts}.
740 The function returns zero in case the operation was successful, a
741 non-zero value otherwise.
742 @end deftypefun
744 @comment fenv.h
745 @comment ISO
746 @deftypefun int feraiseexcept (int @var{excepts})
747 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
748 This function raises the supported exceptions indicated by
749 @var{excepts}.  If more than one exception bit in @var{excepts} is set
750 the order in which the exceptions are raised is undefined except that
751 overflow (@code{FE_OVERFLOW}) or underflow (@code{FE_UNDERFLOW}) are
752 raised before inexact (@code{FE_INEXACT}).  Whether for overflow or
753 underflow the inexact exception is also raised is also implementation
754 dependent.
756 The function returns zero in case the operation was successful, a
757 non-zero value otherwise.
758 @end deftypefun
760 @comment fenv.h
761 @comment ISO
762 @deftypefun int fesetexcept (int @var{excepts})
763 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
764 This function sets the supported exception flags indicated by
765 @var{excepts}, like @code{feraiseexcept}, but without causing enabled
766 traps to be taken.  @code{fesetexcept} is from TS 18661-1:2014.
768 The function returns zero in case the operation was successful, a
769 non-zero value otherwise.
770 @end deftypefun
772 @comment fenv.h
773 @comment ISO
774 @deftypefun int fetestexcept (int @var{excepts})
775 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
776 Test whether the exception flags indicated by the parameter @var{except}
777 are currently set.  If any of them are, a nonzero value is returned
778 which specifies which exceptions are set.  Otherwise the result is zero.
779 @end deftypefun
781 To understand these functions, imagine that the status word is an
782 integer variable named @var{status}.  @code{feclearexcept} is then
783 equivalent to @samp{status &= ~excepts} and @code{fetestexcept} is
784 equivalent to @samp{(status & excepts)}.  The actual implementation may
785 be very different, of course.
787 Exception flags are only cleared when the program explicitly requests it,
788 by calling @code{feclearexcept}.  If you want to check for exceptions
789 from a set of calculations, you should clear all the flags first.  Here
790 is a simple example of the way to use @code{fetestexcept}:
792 @smallexample
794   double f;
795   int raised;
796   feclearexcept (FE_ALL_EXCEPT);
797   f = compute ();
798   raised = fetestexcept (FE_OVERFLOW | FE_INVALID);
799   if (raised & FE_OVERFLOW) @{ /* @dots{} */ @}
800   if (raised & FE_INVALID) @{ /* @dots{} */ @}
801   /* @dots{} */
803 @end smallexample
805 You cannot explicitly set bits in the status word.  You can, however,
806 save the entire status word and restore it later.  This is done with the
807 following functions:
809 @comment fenv.h
810 @comment ISO
811 @deftypefun int fegetexceptflag (fexcept_t *@var{flagp}, int @var{excepts})
812 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
813 This function stores in the variable pointed to by @var{flagp} an
814 implementation-defined value representing the current setting of the
815 exception flags indicated by @var{excepts}.
817 The function returns zero in case the operation was successful, a
818 non-zero value otherwise.
819 @end deftypefun
821 @comment fenv.h
822 @comment ISO
823 @deftypefun int fesetexceptflag (const fexcept_t *@var{flagp}, int @var{excepts})
824 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
825 This function restores the flags for the exceptions indicated by
826 @var{excepts} to the values stored in the variable pointed to by
827 @var{flagp}.
829 The function returns zero in case the operation was successful, a
830 non-zero value otherwise.
831 @end deftypefun
833 Note that the value stored in @code{fexcept_t} bears no resemblance to
834 the bit mask returned by @code{fetestexcept}.  The type may not even be
835 an integer.  Do not attempt to modify an @code{fexcept_t} variable.
837 @node Math Error Reporting
838 @subsection Error Reporting by Mathematical Functions
839 @cindex errors, mathematical
840 @cindex domain error
841 @cindex range error
843 Many of the math functions are defined only over a subset of the real or
844 complex numbers.  Even if they are mathematically defined, their result
845 may be larger or smaller than the range representable by their return
846 type without loss of accuracy.  These are known as @dfn{domain errors},
847 @dfn{overflows}, and
848 @dfn{underflows}, respectively.  Math functions do several things when
849 one of these errors occurs.  In this manual we will refer to the
850 complete response as @dfn{signalling} a domain error, overflow, or
851 underflow.
853 When a math function suffers a domain error, it raises the invalid
854 exception and returns NaN.  It also sets @var{errno} to @code{EDOM};
855 this is for compatibility with old systems that do not support @w{IEEE
856 754} exception handling.  Likewise, when overflow occurs, math
857 functions raise the overflow exception and, in the default rounding
858 mode, return @math{@infinity{}} or @math{-@infinity{}} as appropriate
859 (in other rounding modes, the largest finite value of the appropriate
860 sign is returned when appropriate for that rounding mode).  They also
861 set @var{errno} to @code{ERANGE} if returning @math{@infinity{}} or
862 @math{-@infinity{}}; @var{errno} may or may not be set to
863 @code{ERANGE} when a finite value is returned on overflow.  When
864 underflow occurs, the underflow exception is raised, and zero
865 (appropriately signed) or a subnormal value, as appropriate for the
866 mathematical result of the function and the rounding mode, is
867 returned.  @var{errno} may be set to @code{ERANGE}, but this is not
868 guaranteed; it is intended that @theglibc{} should set it when the
869 underflow is to an appropriately signed zero, but not necessarily for
870 other underflows.
872 Some of the math functions are defined mathematically to result in a
873 complex value over parts of their domains.  The most familiar example of
874 this is taking the square root of a negative number.  The complex math
875 functions, such as @code{csqrt}, will return the appropriate complex value
876 in this case.  The real-valued functions, such as @code{sqrt}, will
877 signal a domain error.
879 Some older hardware does not support infinities.  On that hardware,
880 overflows instead return a particular very large number (usually the
881 largest representable number).  @file{math.h} defines macros you can use
882 to test for overflow on both old and new hardware.
884 @comment math.h
885 @comment ISO
886 @deftypevr Macro double HUGE_VAL
887 @comment math.h
888 @comment ISO
889 @deftypevrx Macro float HUGE_VALF
890 @comment math.h
891 @comment ISO
892 @deftypevrx Macro {long double} HUGE_VALL
893 An expression representing a particular very large number.  On machines
894 that use @w{IEEE 754} floating point format, @code{HUGE_VAL} is infinity.
895 On other machines, it's typically the largest positive number that can
896 be represented.
898 Mathematical functions return the appropriately typed version of
899 @code{HUGE_VAL} or @code{@minus{}HUGE_VAL} when the result is too large
900 to be represented.
901 @end deftypevr
903 @node Rounding
904 @section Rounding Modes
906 Floating-point calculations are carried out internally with extra
907 precision, and then rounded to fit into the destination type.  This
908 ensures that results are as precise as the input data.  @w{IEEE 754}
909 defines four possible rounding modes:
911 @table @asis
912 @item Round to nearest.
913 This is the default mode.  It should be used unless there is a specific
914 need for one of the others.  In this mode results are rounded to the
915 nearest representable value.  If the result is midway between two
916 representable values, the even representable is chosen. @dfn{Even} here
917 means the lowest-order bit is zero.  This rounding mode prevents
918 statistical bias and guarantees numeric stability: round-off errors in a
919 lengthy calculation will remain smaller than half of @code{FLT_EPSILON}.
921 @c @item Round toward @math{+@infinity{}}
922 @item Round toward plus Infinity.
923 All results are rounded to the smallest representable value
924 which is greater than the result.
926 @c @item Round toward @math{-@infinity{}}
927 @item Round toward minus Infinity.
928 All results are rounded to the largest representable value which is less
929 than the result.
931 @item Round toward zero.
932 All results are rounded to the largest representable value whose
933 magnitude is less than that of the result.  In other words, if the
934 result is negative it is rounded up; if it is positive, it is rounded
935 down.
936 @end table
938 @noindent
939 @file{fenv.h} defines constants which you can use to refer to the
940 various rounding modes.  Each one will be defined if and only if the FPU
941 supports the corresponding rounding mode.
943 @table @code
944 @comment fenv.h
945 @comment ISO
946 @vindex FE_TONEAREST
947 @item FE_TONEAREST
948 Round to nearest.
950 @comment fenv.h
951 @comment ISO
952 @vindex FE_UPWARD
953 @item FE_UPWARD
954 Round toward @math{+@infinity{}}.
956 @comment fenv.h
957 @comment ISO
958 @vindex FE_DOWNWARD
959 @item FE_DOWNWARD
960 Round toward @math{-@infinity{}}.
962 @comment fenv.h
963 @comment ISO
964 @vindex FE_TOWARDZERO
965 @item FE_TOWARDZERO
966 Round toward zero.
967 @end table
969 Underflow is an unusual case.  Normally, @w{IEEE 754} floating point
970 numbers are always normalized (@pxref{Floating Point Concepts}).
971 Numbers smaller than @math{2^r} (where @math{r} is the minimum exponent,
972 @code{FLT_MIN_RADIX-1} for @var{float}) cannot be represented as
973 normalized numbers.  Rounding all such numbers to zero or @math{2^r}
974 would cause some algorithms to fail at 0.  Therefore, they are left in
975 denormalized form.  That produces loss of precision, since some bits of
976 the mantissa are stolen to indicate the decimal point.
978 If a result is too small to be represented as a denormalized number, it
979 is rounded to zero.  However, the sign of the result is preserved; if
980 the calculation was negative, the result is @dfn{negative zero}.
981 Negative zero can also result from some operations on infinity, such as
982 @math{4/-@infinity{}}.
984 At any time one of the above four rounding modes is selected.  You can
985 find out which one with this function:
987 @comment fenv.h
988 @comment ISO
989 @deftypefun int fegetround (void)
990 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
991 Returns the currently selected rounding mode, represented by one of the
992 values of the defined rounding mode macros.
993 @end deftypefun
995 @noindent
996 To change the rounding mode, use this function:
998 @comment fenv.h
999 @comment ISO
1000 @deftypefun int fesetround (int @var{round})
1001 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1002 Changes the currently selected rounding mode to @var{round}.  If
1003 @var{round} does not correspond to one of the supported rounding modes
1004 nothing is changed.  @code{fesetround} returns zero if it changed the
1005 rounding mode, a nonzero value if the mode is not supported.
1006 @end deftypefun
1008 You should avoid changing the rounding mode if possible.  It can be an
1009 expensive operation; also, some hardware requires you to compile your
1010 program differently for it to work.  The resulting code may run slower.
1011 See your compiler documentation for details.
1012 @c This section used to claim that functions existed to round one number
1013 @c in a specific fashion.  I can't find any functions in the library
1014 @c that do that. -zw
1016 @node Control Functions
1017 @section Floating-Point Control Functions
1019 @w{IEEE 754} floating-point implementations allow the programmer to
1020 decide whether traps will occur for each of the exceptions, by setting
1021 bits in the @dfn{control word}.  In C, traps result in the program
1022 receiving the @code{SIGFPE} signal; see @ref{Signal Handling}.
1024 @strong{NB:} @w{IEEE 754} says that trap handlers are given details of
1025 the exceptional situation, and can set the result value.  C signals do
1026 not provide any mechanism to pass this information back and forth.
1027 Trapping exceptions in C is therefore not very useful.
1029 It is sometimes necessary to save the state of the floating-point unit
1030 while you perform some calculation.  The library provides functions
1031 which save and restore the exception flags, the set of exceptions that
1032 generate traps, and the rounding mode.  This information is known as the
1033 @dfn{floating-point environment}.
1035 The functions to save and restore the floating-point environment all use
1036 a variable of type @code{fenv_t} to store information.  This type is
1037 defined in @file{fenv.h}.  Its size and contents are
1038 implementation-defined.  You should not attempt to manipulate a variable
1039 of this type directly.
1041 To save the state of the FPU, use one of these functions:
1043 @comment fenv.h
1044 @comment ISO
1045 @deftypefun int fegetenv (fenv_t *@var{envp})
1046 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1047 Store the floating-point environment in the variable pointed to by
1048 @var{envp}.
1050 The function returns zero in case the operation was successful, a
1051 non-zero value otherwise.
1052 @end deftypefun
1054 @comment fenv.h
1055 @comment ISO
1056 @deftypefun int feholdexcept (fenv_t *@var{envp})
1057 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1058 Store the current floating-point environment in the object pointed to by
1059 @var{envp}.  Then clear all exception flags, and set the FPU to trap no
1060 exceptions.  Not all FPUs support trapping no exceptions; if
1061 @code{feholdexcept} cannot set this mode, it returns nonzero value.  If it
1062 succeeds, it returns zero.
1063 @end deftypefun
1065 The functions which restore the floating-point environment can take these
1066 kinds of arguments:
1068 @itemize @bullet
1069 @item
1070 Pointers to @code{fenv_t} objects, which were initialized previously by a
1071 call to @code{fegetenv} or @code{feholdexcept}.
1072 @item
1073 @vindex FE_DFL_ENV
1074 The special macro @code{FE_DFL_ENV} which represents the floating-point
1075 environment as it was available at program start.
1076 @item
1077 Implementation defined macros with names starting with @code{FE_} and
1078 having type @code{fenv_t *}.
1080 @vindex FE_NOMASK_ENV
1081 If possible, @theglibc{} defines a macro @code{FE_NOMASK_ENV}
1082 which represents an environment where every exception raised causes a
1083 trap to occur.  You can test for this macro using @code{#ifdef}.  It is
1084 only defined if @code{_GNU_SOURCE} is defined.
1086 Some platforms might define other predefined environments.
1087 @end itemize
1089 @noindent
1090 To set the floating-point environment, you can use either of these
1091 functions:
1093 @comment fenv.h
1094 @comment ISO
1095 @deftypefun int fesetenv (const fenv_t *@var{envp})
1096 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1097 Set the floating-point environment to that described by @var{envp}.
1099 The function returns zero in case the operation was successful, a
1100 non-zero value otherwise.
1101 @end deftypefun
1103 @comment fenv.h
1104 @comment ISO
1105 @deftypefun int feupdateenv (const fenv_t *@var{envp})
1106 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1107 Like @code{fesetenv}, this function sets the floating-point environment
1108 to that described by @var{envp}.  However, if any exceptions were
1109 flagged in the status word before @code{feupdateenv} was called, they
1110 remain flagged after the call.  In other words, after @code{feupdateenv}
1111 is called, the status word is the bitwise OR of the previous status word
1112 and the one saved in @var{envp}.
1114 The function returns zero in case the operation was successful, a
1115 non-zero value otherwise.
1116 @end deftypefun
1118 @noindent
1119 To control for individual exceptions if raising them causes a trap to
1120 occur, you can use the following two functions.
1122 @strong{Portability Note:} These functions are all GNU extensions.
1124 @comment fenv.h
1125 @comment GNU
1126 @deftypefun int feenableexcept (int @var{excepts})
1127 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1128 This functions enables traps for each of the exceptions as indicated by
1129 the parameter @var{except}.  The individual exceptions are described in
1130 @ref{Status bit operations}.  Only the specified exceptions are
1131 enabled, the status of the other exceptions is not changed.
1133 The function returns the previous enabled exceptions in case the
1134 operation was successful, @code{-1} otherwise.
1135 @end deftypefun
1137 @comment fenv.h
1138 @comment GNU
1139 @deftypefun int fedisableexcept (int @var{excepts})
1140 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1141 This functions disables traps for each of the exceptions as indicated by
1142 the parameter @var{except}.  The individual exceptions are described in
1143 @ref{Status bit operations}.  Only the specified exceptions are
1144 disabled, the status of the other exceptions is not changed.
1146 The function returns the previous enabled exceptions in case the
1147 operation was successful, @code{-1} otherwise.
1148 @end deftypefun
1150 @comment fenv.h
1151 @comment GNU
1152 @deftypefun int fegetexcept (void)
1153 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1154 The function returns a bitmask of all currently enabled exceptions.  It
1155 returns @code{-1} in case of failure.
1156 @end deftypefun
1158 @node Arithmetic Functions
1159 @section Arithmetic Functions
1161 The C library provides functions to do basic operations on
1162 floating-point numbers.  These include absolute value, maximum and minimum,
1163 normalization, bit twiddling, rounding, and a few others.
1165 @menu
1166 * Absolute Value::              Absolute values of integers and floats.
1167 * Normalization Functions::     Extracting exponents and putting them back.
1168 * Rounding Functions::          Rounding floats to integers.
1169 * Remainder Functions::         Remainders on division, precisely defined.
1170 * FP Bit Twiddling::            Sign bit adjustment.  Adding epsilon.
1171 * FP Comparison Functions::     Comparisons without risk of exceptions.
1172 * Misc FP Arithmetic::          Max, min, positive difference, multiply-add.
1173 @end menu
1175 @node Absolute Value
1176 @subsection Absolute Value
1177 @cindex absolute value functions
1179 These functions are provided for obtaining the @dfn{absolute value} (or
1180 @dfn{magnitude}) of a number.  The absolute value of a real number
1181 @var{x} is @var{x} if @var{x} is positive, @minus{}@var{x} if @var{x} is
1182 negative.  For a complex number @var{z}, whose real part is @var{x} and
1183 whose imaginary part is @var{y}, the absolute value is @w{@code{sqrt
1184 (@var{x}*@var{x} + @var{y}*@var{y})}}.
1186 @pindex math.h
1187 @pindex stdlib.h
1188 Prototypes for @code{abs}, @code{labs} and @code{llabs} are in @file{stdlib.h};
1189 @code{imaxabs} is declared in @file{inttypes.h};
1190 @code{fabs}, @code{fabsf} and @code{fabsl} are declared in @file{math.h}.
1191 @code{cabs}, @code{cabsf} and @code{cabsl} are declared in @file{complex.h}.
1193 @comment stdlib.h
1194 @comment ISO
1195 @deftypefun int abs (int @var{number})
1196 @comment stdlib.h
1197 @comment ISO
1198 @deftypefunx {long int} labs (long int @var{number})
1199 @comment stdlib.h
1200 @comment ISO
1201 @deftypefunx {long long int} llabs (long long int @var{number})
1202 @comment inttypes.h
1203 @comment ISO
1204 @deftypefunx intmax_t imaxabs (intmax_t @var{number})
1205 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1206 These functions return the absolute value of @var{number}.
1208 Most computers use a two's complement integer representation, in which
1209 the absolute value of @code{INT_MIN} (the smallest possible @code{int})
1210 cannot be represented; thus, @w{@code{abs (INT_MIN)}} is not defined.
1212 @code{llabs} and @code{imaxdiv} are new to @w{ISO C99}.
1214 See @ref{Integers} for a description of the @code{intmax_t} type.
1216 @end deftypefun
1218 @comment math.h
1219 @comment ISO
1220 @deftypefun double fabs (double @var{number})
1221 @comment math.h
1222 @comment ISO
1223 @deftypefunx float fabsf (float @var{number})
1224 @comment math.h
1225 @comment ISO
1226 @deftypefunx {long double} fabsl (long double @var{number})
1227 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1228 This function returns the absolute value of the floating-point number
1229 @var{number}.
1230 @end deftypefun
1232 @comment complex.h
1233 @comment ISO
1234 @deftypefun double cabs (complex double @var{z})
1235 @comment complex.h
1236 @comment ISO
1237 @deftypefunx float cabsf (complex float @var{z})
1238 @comment complex.h
1239 @comment ISO
1240 @deftypefunx {long double} cabsl (complex long double @var{z})
1241 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1242 These functions return the absolute  value of the complex number @var{z}
1243 (@pxref{Complex Numbers}).  The absolute value of a complex number is:
1245 @smallexample
1246 sqrt (creal (@var{z}) * creal (@var{z}) + cimag (@var{z}) * cimag (@var{z}))
1247 @end smallexample
1249 This function should always be used instead of the direct formula
1250 because it takes special care to avoid losing precision.  It may also
1251 take advantage of hardware support for this operation.  See @code{hypot}
1252 in @ref{Exponents and Logarithms}.
1253 @end deftypefun
1255 @node Normalization Functions
1256 @subsection Normalization Functions
1257 @cindex normalization functions (floating-point)
1259 The functions described in this section are primarily provided as a way
1260 to efficiently perform certain low-level manipulations on floating point
1261 numbers that are represented internally using a binary radix;
1262 see @ref{Floating Point Concepts}.  These functions are required to
1263 have equivalent behavior even if the representation does not use a radix
1264 of 2, but of course they are unlikely to be particularly efficient in
1265 those cases.
1267 @pindex math.h
1268 All these functions are declared in @file{math.h}.
1270 @comment math.h
1271 @comment ISO
1272 @deftypefun double frexp (double @var{value}, int *@var{exponent})
1273 @comment math.h
1274 @comment ISO
1275 @deftypefunx float frexpf (float @var{value}, int *@var{exponent})
1276 @comment math.h
1277 @comment ISO
1278 @deftypefunx {long double} frexpl (long double @var{value}, int *@var{exponent})
1279 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1280 These functions are used to split the number @var{value}
1281 into a normalized fraction and an exponent.
1283 If the argument @var{value} is not zero, the return value is @var{value}
1284 times a power of two, and its magnitude is always in the range 1/2
1285 (inclusive) to 1 (exclusive).  The corresponding exponent is stored in
1286 @code{*@var{exponent}}; the return value multiplied by 2 raised to this
1287 exponent equals the original number @var{value}.
1289 For example, @code{frexp (12.8, &exponent)} returns @code{0.8} and
1290 stores @code{4} in @code{exponent}.
1292 If @var{value} is zero, then the return value is zero and
1293 zero is stored in @code{*@var{exponent}}.
1294 @end deftypefun
1296 @comment math.h
1297 @comment ISO
1298 @deftypefun double ldexp (double @var{value}, int @var{exponent})
1299 @comment math.h
1300 @comment ISO
1301 @deftypefunx float ldexpf (float @var{value}, int @var{exponent})
1302 @comment math.h
1303 @comment ISO
1304 @deftypefunx {long double} ldexpl (long double @var{value}, int @var{exponent})
1305 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1306 These functions return the result of multiplying the floating-point
1307 number @var{value} by 2 raised to the power @var{exponent}.  (It can
1308 be used to reassemble floating-point numbers that were taken apart
1309 by @code{frexp}.)
1311 For example, @code{ldexp (0.8, 4)} returns @code{12.8}.
1312 @end deftypefun
1314 The following functions, which come from BSD, provide facilities
1315 equivalent to those of @code{ldexp} and @code{frexp}.  See also the
1316 @w{ISO C} function @code{logb} which originally also appeared in BSD.
1318 @comment math.h
1319 @comment BSD
1320 @deftypefun double scalb (double @var{value}, double @var{exponent})
1321 @comment math.h
1322 @comment BSD
1323 @deftypefunx float scalbf (float @var{value}, float @var{exponent})
1324 @comment math.h
1325 @comment BSD
1326 @deftypefunx {long double} scalbl (long double @var{value}, long double @var{exponent})
1327 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1328 The @code{scalb} function is the BSD name for @code{ldexp}.
1329 @end deftypefun
1331 @comment math.h
1332 @comment BSD
1333 @deftypefun double scalbn (double @var{x}, int @var{n})
1334 @comment math.h
1335 @comment BSD
1336 @deftypefunx float scalbnf (float @var{x}, int @var{n})
1337 @comment math.h
1338 @comment BSD
1339 @deftypefunx {long double} scalbnl (long double @var{x}, int @var{n})
1340 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1341 @code{scalbn} is identical to @code{scalb}, except that the exponent
1342 @var{n} is an @code{int} instead of a floating-point number.
1343 @end deftypefun
1345 @comment math.h
1346 @comment BSD
1347 @deftypefun double scalbln (double @var{x}, long int @var{n})
1348 @comment math.h
1349 @comment BSD
1350 @deftypefunx float scalblnf (float @var{x}, long int @var{n})
1351 @comment math.h
1352 @comment BSD
1353 @deftypefunx {long double} scalblnl (long double @var{x}, long int @var{n})
1354 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1355 @code{scalbln} is identical to @code{scalb}, except that the exponent
1356 @var{n} is a @code{long int} instead of a floating-point number.
1357 @end deftypefun
1359 @comment math.h
1360 @comment BSD
1361 @deftypefun double significand (double @var{x})
1362 @comment math.h
1363 @comment BSD
1364 @deftypefunx float significandf (float @var{x})
1365 @comment math.h
1366 @comment BSD
1367 @deftypefunx {long double} significandl (long double @var{x})
1368 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1369 @code{significand} returns the mantissa of @var{x} scaled to the range
1370 @math{[1, 2)}.
1371 It is equivalent to @w{@code{scalb (@var{x}, (double) -ilogb (@var{x}))}}.
1373 This function exists mainly for use in certain standardized tests
1374 of @w{IEEE 754} conformance.
1375 @end deftypefun
1377 @node Rounding Functions
1378 @subsection Rounding Functions
1379 @cindex converting floats to integers
1381 @pindex math.h
1382 The functions listed here perform operations such as rounding and
1383 truncation of floating-point values.  Some of these functions convert
1384 floating point numbers to integer values.  They are all declared in
1385 @file{math.h}.
1387 You can also convert floating-point numbers to integers simply by
1388 casting them to @code{int}.  This discards the fractional part,
1389 effectively rounding towards zero.  However, this only works if the
1390 result can actually be represented as an @code{int}---for very large
1391 numbers, this is impossible.  The functions listed here return the
1392 result as a @code{double} instead to get around this problem.
1394 @comment math.h
1395 @comment ISO
1396 @deftypefun double ceil (double @var{x})
1397 @comment math.h
1398 @comment ISO
1399 @deftypefunx float ceilf (float @var{x})
1400 @comment math.h
1401 @comment ISO
1402 @deftypefunx {long double} ceill (long double @var{x})
1403 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1404 These functions round @var{x} upwards to the nearest integer,
1405 returning that value as a @code{double}.  Thus, @code{ceil (1.5)}
1406 is @code{2.0}.
1407 @end deftypefun
1409 @comment math.h
1410 @comment ISO
1411 @deftypefun double floor (double @var{x})
1412 @comment math.h
1413 @comment ISO
1414 @deftypefunx float floorf (float @var{x})
1415 @comment math.h
1416 @comment ISO
1417 @deftypefunx {long double} floorl (long double @var{x})
1418 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1419 These functions round @var{x} downwards to the nearest
1420 integer, returning that value as a @code{double}.  Thus, @code{floor
1421 (1.5)} is @code{1.0} and @code{floor (-1.5)} is @code{-2.0}.
1422 @end deftypefun
1424 @comment math.h
1425 @comment ISO
1426 @deftypefun double trunc (double @var{x})
1427 @comment math.h
1428 @comment ISO
1429 @deftypefunx float truncf (float @var{x})
1430 @comment math.h
1431 @comment ISO
1432 @deftypefunx {long double} truncl (long double @var{x})
1433 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1434 The @code{trunc} functions round @var{x} towards zero to the nearest
1435 integer (returned in floating-point format).  Thus, @code{trunc (1.5)}
1436 is @code{1.0} and @code{trunc (-1.5)} is @code{-1.0}.
1437 @end deftypefun
1439 @comment math.h
1440 @comment ISO
1441 @deftypefun double rint (double @var{x})
1442 @comment math.h
1443 @comment ISO
1444 @deftypefunx float rintf (float @var{x})
1445 @comment math.h
1446 @comment ISO
1447 @deftypefunx {long double} rintl (long double @var{x})
1448 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1449 These functions round @var{x} to an integer value according to the
1450 current rounding mode.  @xref{Floating Point Parameters}, for
1451 information about the various rounding modes.  The default
1452 rounding mode is to round to the nearest integer; some machines
1453 support other modes, but round-to-nearest is always used unless
1454 you explicitly select another.
1456 If @var{x} was not initially an integer, these functions raise the
1457 inexact exception.
1458 @end deftypefun
1460 @comment math.h
1461 @comment ISO
1462 @deftypefun double nearbyint (double @var{x})
1463 @comment math.h
1464 @comment ISO
1465 @deftypefunx float nearbyintf (float @var{x})
1466 @comment math.h
1467 @comment ISO
1468 @deftypefunx {long double} nearbyintl (long double @var{x})
1469 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1470 These functions return the same value as the @code{rint} functions, but
1471 do not raise the inexact exception if @var{x} is not an integer.
1472 @end deftypefun
1474 @comment math.h
1475 @comment ISO
1476 @deftypefun double round (double @var{x})
1477 @comment math.h
1478 @comment ISO
1479 @deftypefunx float roundf (float @var{x})
1480 @comment math.h
1481 @comment ISO
1482 @deftypefunx {long double} roundl (long double @var{x})
1483 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1484 These functions are similar to @code{rint}, but they round halfway
1485 cases away from zero instead of to the nearest integer (or other
1486 current rounding mode).
1487 @end deftypefun
1489 @comment math.h
1490 @comment ISO
1491 @deftypefun {long int} lrint (double @var{x})
1492 @comment math.h
1493 @comment ISO
1494 @deftypefunx {long int} lrintf (float @var{x})
1495 @comment math.h
1496 @comment ISO
1497 @deftypefunx {long int} lrintl (long double @var{x})
1498 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1499 These functions are just like @code{rint}, but they return a
1500 @code{long int} instead of a floating-point number.
1501 @end deftypefun
1503 @comment math.h
1504 @comment ISO
1505 @deftypefun {long long int} llrint (double @var{x})
1506 @comment math.h
1507 @comment ISO
1508 @deftypefunx {long long int} llrintf (float @var{x})
1509 @comment math.h
1510 @comment ISO
1511 @deftypefunx {long long int} llrintl (long double @var{x})
1512 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1513 These functions are just like @code{rint}, but they return a
1514 @code{long long int} instead of a floating-point number.
1515 @end deftypefun
1517 @comment math.h
1518 @comment ISO
1519 @deftypefun {long int} lround (double @var{x})
1520 @comment math.h
1521 @comment ISO
1522 @deftypefunx {long int} lroundf (float @var{x})
1523 @comment math.h
1524 @comment ISO
1525 @deftypefunx {long int} lroundl (long double @var{x})
1526 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1527 These functions are just like @code{round}, but they return a
1528 @code{long int} instead of a floating-point number.
1529 @end deftypefun
1531 @comment math.h
1532 @comment ISO
1533 @deftypefun {long long int} llround (double @var{x})
1534 @comment math.h
1535 @comment ISO
1536 @deftypefunx {long long int} llroundf (float @var{x})
1537 @comment math.h
1538 @comment ISO
1539 @deftypefunx {long long int} llroundl (long double @var{x})
1540 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1541 These functions are just like @code{round}, but they return a
1542 @code{long long int} instead of a floating-point number.
1543 @end deftypefun
1546 @comment math.h
1547 @comment ISO
1548 @deftypefun double modf (double @var{value}, double *@var{integer-part})
1549 @comment math.h
1550 @comment ISO
1551 @deftypefunx float modff (float @var{value}, float *@var{integer-part})
1552 @comment math.h
1553 @comment ISO
1554 @deftypefunx {long double} modfl (long double @var{value}, long double *@var{integer-part})
1555 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1556 These functions break the argument @var{value} into an integer part and a
1557 fractional part (between @code{-1} and @code{1}, exclusive).  Their sum
1558 equals @var{value}.  Each of the parts has the same sign as @var{value},
1559 and the integer part is always rounded toward zero.
1561 @code{modf} stores the integer part in @code{*@var{integer-part}}, and
1562 returns the fractional part.  For example, @code{modf (2.5, &intpart)}
1563 returns @code{0.5} and stores @code{2.0} into @code{intpart}.
1564 @end deftypefun
1566 @node Remainder Functions
1567 @subsection Remainder Functions
1569 The functions in this section compute the remainder on division of two
1570 floating-point numbers.  Each is a little different; pick the one that
1571 suits your problem.
1573 @comment math.h
1574 @comment ISO
1575 @deftypefun double fmod (double @var{numerator}, double @var{denominator})
1576 @comment math.h
1577 @comment ISO
1578 @deftypefunx float fmodf (float @var{numerator}, float @var{denominator})
1579 @comment math.h
1580 @comment ISO
1581 @deftypefunx {long double} fmodl (long double @var{numerator}, long double @var{denominator})
1582 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1583 These functions compute the remainder from the division of
1584 @var{numerator} by @var{denominator}.  Specifically, the return value is
1585 @code{@var{numerator} - @w{@var{n} * @var{denominator}}}, where @var{n}
1586 is the quotient of @var{numerator} divided by @var{denominator}, rounded
1587 towards zero to an integer.  Thus, @w{@code{fmod (6.5, 2.3)}} returns
1588 @code{1.9}, which is @code{6.5} minus @code{4.6}.
1590 The result has the same sign as the @var{numerator} and has magnitude
1591 less than the magnitude of the @var{denominator}.
1593 If @var{denominator} is zero, @code{fmod} signals a domain error.
1594 @end deftypefun
1596 @comment math.h
1597 @comment BSD
1598 @deftypefun double drem (double @var{numerator}, double @var{denominator})
1599 @comment math.h
1600 @comment BSD
1601 @deftypefunx float dremf (float @var{numerator}, float @var{denominator})
1602 @comment math.h
1603 @comment BSD
1604 @deftypefunx {long double} dreml (long double @var{numerator}, long double @var{denominator})
1605 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1606 These functions are like @code{fmod} except that they round the
1607 internal quotient @var{n} to the nearest integer instead of towards zero
1608 to an integer.  For example, @code{drem (6.5, 2.3)} returns @code{-0.4},
1609 which is @code{6.5} minus @code{6.9}.
1611 The absolute value of the result is less than or equal to half the
1612 absolute value of the @var{denominator}.  The difference between
1613 @code{fmod (@var{numerator}, @var{denominator})} and @code{drem
1614 (@var{numerator}, @var{denominator})} is always either
1615 @var{denominator}, minus @var{denominator}, or zero.
1617 If @var{denominator} is zero, @code{drem} signals a domain error.
1618 @end deftypefun
1620 @comment math.h
1621 @comment BSD
1622 @deftypefun double remainder (double @var{numerator}, double @var{denominator})
1623 @comment math.h
1624 @comment BSD
1625 @deftypefunx float remainderf (float @var{numerator}, float @var{denominator})
1626 @comment math.h
1627 @comment BSD
1628 @deftypefunx {long double} remainderl (long double @var{numerator}, long double @var{denominator})
1629 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1630 This function is another name for @code{drem}.
1631 @end deftypefun
1633 @node FP Bit Twiddling
1634 @subsection Setting and modifying single bits of FP values
1635 @cindex FP arithmetic
1637 There are some operations that are too complicated or expensive to
1638 perform by hand on floating-point numbers.  @w{ISO C99} defines
1639 functions to do these operations, which mostly involve changing single
1640 bits.
1642 @comment math.h
1643 @comment ISO
1644 @deftypefun double copysign (double @var{x}, double @var{y})
1645 @comment math.h
1646 @comment ISO
1647 @deftypefunx float copysignf (float @var{x}, float @var{y})
1648 @comment math.h
1649 @comment ISO
1650 @deftypefunx {long double} copysignl (long double @var{x}, long double @var{y})
1651 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1652 These functions return @var{x} but with the sign of @var{y}.  They work
1653 even if @var{x} or @var{y} are NaN or zero.  Both of these can carry a
1654 sign (although not all implementations support it) and this is one of
1655 the few operations that can tell the difference.
1657 @code{copysign} never raises an exception.
1658 @c except signalling NaNs
1660 This function is defined in @w{IEC 559} (and the appendix with
1661 recommended functions in @w{IEEE 754}/@w{IEEE 854}).
1662 @end deftypefun
1664 @comment math.h
1665 @comment ISO
1666 @deftypefun int signbit (@emph{float-type} @var{x})
1667 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1668 @code{signbit} is a generic macro which can work on all floating-point
1669 types.  It returns a nonzero value if the value of @var{x} has its sign
1670 bit set.
1672 This is not the same as @code{x < 0.0}, because @w{IEEE 754} floating
1673 point allows zero to be signed.  The comparison @code{-0.0 < 0.0} is
1674 false, but @code{signbit (-0.0)} will return a nonzero value.
1675 @end deftypefun
1677 @comment math.h
1678 @comment ISO
1679 @deftypefun double nextafter (double @var{x}, double @var{y})
1680 @comment math.h
1681 @comment ISO
1682 @deftypefunx float nextafterf (float @var{x}, float @var{y})
1683 @comment math.h
1684 @comment ISO
1685 @deftypefunx {long double} nextafterl (long double @var{x}, long double @var{y})
1686 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1687 The @code{nextafter} function returns the next representable neighbor of
1688 @var{x} in the direction towards @var{y}.  The size of the step between
1689 @var{x} and the result depends on the type of the result.  If
1690 @math{@var{x} = @var{y}} the function simply returns @var{y}.  If either
1691 value is @code{NaN}, @code{NaN} is returned.  Otherwise
1692 a value corresponding to the value of the least significant bit in the
1693 mantissa is added or subtracted, depending on the direction.
1694 @code{nextafter} will signal overflow or underflow if the result goes
1695 outside of the range of normalized numbers.
1697 This function is defined in @w{IEC 559} (and the appendix with
1698 recommended functions in @w{IEEE 754}/@w{IEEE 854}).
1699 @end deftypefun
1701 @comment math.h
1702 @comment ISO
1703 @deftypefun double nexttoward (double @var{x}, long double @var{y})
1704 @comment math.h
1705 @comment ISO
1706 @deftypefunx float nexttowardf (float @var{x}, long double @var{y})
1707 @comment math.h
1708 @comment ISO
1709 @deftypefunx {long double} nexttowardl (long double @var{x}, long double @var{y})
1710 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1711 These functions are identical to the corresponding versions of
1712 @code{nextafter} except that their second argument is a @code{long
1713 double}.
1714 @end deftypefun
1716 @comment math.h
1717 @comment ISO
1718 @deftypefun double nextup (double @var{x})
1719 @comment math.h
1720 @comment ISO
1721 @deftypefunx float nextupf (float @var{x})
1722 @comment math.h
1723 @comment ISO
1724 @deftypefunx {long double} nextupl (long double @var{x})
1725 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1726 The @code{nextup} function returns the next representable neighbor of @var{x}
1727 in the direction of positive infinity.  If @var{x} is the smallest negative
1728 subnormal number in the type of @var{x} the function returns @code{-0}.  If
1729 @math{@var{x} = @code{0}} the function returns the smallest positive subnormal
1730 number in the type of @var{x}.  If @var{x} is NaN, NaN is returned.
1731 If @var{x} is @math{+@infinity{}}, @math{+@infinity{}} is returned.
1732 @code{nextup} is from TS 18661-1:2014.
1733 @code{nextup} never raises an exception except for signaling NaNs.
1734 @end deftypefun
1736 @comment math.h
1737 @comment ISO
1738 @deftypefun double nextdown (double @var{x})
1739 @comment math.h
1740 @comment ISO
1741 @deftypefunx float nextdownf (float @var{x})
1742 @comment math.h
1743 @comment ISO
1744 @deftypefunx {long double} nextdownl (long double @var{x})
1745 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1746 The @code{nextdown} function returns the next representable neighbor of @var{x}
1747 in the direction of negative infinity.  If @var{x} is the smallest positive
1748 subnormal number in the type of @var{x} the function returns @code{+0}.  If
1749 @math{@var{x} = @code{0}} the function returns the smallest negative subnormal
1750 number in the type of @var{x}.  If @var{x} is NaN, NaN is returned.
1751 If @var{x} is @math{-@infinity{}}, @math{-@infinity{}} is returned.
1752 @code{nextdown} is from TS 18661-1:2014.
1753 @code{nextdown} never raises an exception except for signaling NaNs.
1754 @end deftypefun
1756 @cindex NaN
1757 @comment math.h
1758 @comment ISO
1759 @deftypefun double nan (const char *@var{tagp})
1760 @comment math.h
1761 @comment ISO
1762 @deftypefunx float nanf (const char *@var{tagp})
1763 @comment math.h
1764 @comment ISO
1765 @deftypefunx {long double} nanl (const char *@var{tagp})
1766 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
1767 @c The unsafe-but-ruled-safe locale use comes from strtod.
1768 The @code{nan} function returns a representation of NaN, provided that
1769 NaN is supported by the target platform.
1770 @code{nan ("@var{n-char-sequence}")} is equivalent to
1771 @code{strtod ("NAN(@var{n-char-sequence})")}.
1773 The argument @var{tagp} is used in an unspecified manner.  On @w{IEEE
1774 754} systems, there are many representations of NaN, and @var{tagp}
1775 selects one.  On other systems it may do nothing.
1776 @end deftypefun
1778 @node FP Comparison Functions
1779 @subsection Floating-Point Comparison Functions
1780 @cindex unordered comparison
1782 The standard C comparison operators provoke exceptions when one or other
1783 of the operands is NaN.  For example,
1785 @smallexample
1786 int v = a < 1.0;
1787 @end smallexample
1789 @noindent
1790 will raise an exception if @var{a} is NaN.  (This does @emph{not}
1791 happen with @code{==} and @code{!=}; those merely return false and true,
1792 respectively, when NaN is examined.)  Frequently this exception is
1793 undesirable.  @w{ISO C99} therefore defines comparison functions that
1794 do not raise exceptions when NaN is examined.  All of the functions are
1795 implemented as macros which allow their arguments to be of any
1796 floating-point type.  The macros are guaranteed to evaluate their
1797 arguments only once.
1799 @comment math.h
1800 @comment ISO
1801 @deftypefn Macro int isgreater (@emph{real-floating} @var{x}, @emph{real-floating} @var{y})
1802 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1803 This macro determines whether the argument @var{x} is greater than
1804 @var{y}.  It is equivalent to @code{(@var{x}) > (@var{y})}, but no
1805 exception is raised if @var{x} or @var{y} are NaN.
1806 @end deftypefn
1808 @comment math.h
1809 @comment ISO
1810 @deftypefn Macro int isgreaterequal (@emph{real-floating} @var{x}, @emph{real-floating} @var{y})
1811 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1812 This macro determines whether the argument @var{x} is greater than or
1813 equal to @var{y}.  It is equivalent to @code{(@var{x}) >= (@var{y})}, but no
1814 exception is raised if @var{x} or @var{y} are NaN.
1815 @end deftypefn
1817 @comment math.h
1818 @comment ISO
1819 @deftypefn Macro int isless (@emph{real-floating} @var{x}, @emph{real-floating} @var{y})
1820 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1821 This macro determines whether the argument @var{x} is less than @var{y}.
1822 It is equivalent to @code{(@var{x}) < (@var{y})}, but no exception is
1823 raised if @var{x} or @var{y} are NaN.
1824 @end deftypefn
1826 @comment math.h
1827 @comment ISO
1828 @deftypefn Macro int islessequal (@emph{real-floating} @var{x}, @emph{real-floating} @var{y})
1829 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1830 This macro determines whether the argument @var{x} is less than or equal
1831 to @var{y}.  It is equivalent to @code{(@var{x}) <= (@var{y})}, but no
1832 exception is raised if @var{x} or @var{y} are NaN.
1833 @end deftypefn
1835 @comment math.h
1836 @comment ISO
1837 @deftypefn Macro int islessgreater (@emph{real-floating} @var{x}, @emph{real-floating} @var{y})
1838 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1839 This macro determines whether the argument @var{x} is less or greater
1840 than @var{y}.  It is equivalent to @code{(@var{x}) < (@var{y}) ||
1841 (@var{x}) > (@var{y})} (although it only evaluates @var{x} and @var{y}
1842 once), but no exception is raised if @var{x} or @var{y} are NaN.
1844 This macro is not equivalent to @code{@var{x} != @var{y}}, because that
1845 expression is true if @var{x} or @var{y} are NaN.
1846 @end deftypefn
1848 @comment math.h
1849 @comment ISO
1850 @deftypefn Macro int isunordered (@emph{real-floating} @var{x}, @emph{real-floating} @var{y})
1851 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1852 This macro determines whether its arguments are unordered.  In other
1853 words, it is true if @var{x} or @var{y} are NaN, and false otherwise.
1854 @end deftypefn
1856 Not all machines provide hardware support for these operations.  On
1857 machines that don't, the macros can be very slow.  Therefore, you should
1858 not use these functions when NaN is not a concern.
1860 @strong{NB:} There are no macros @code{isequal} or @code{isunequal}.
1861 They are unnecessary, because the @code{==} and @code{!=} operators do
1862 @emph{not} throw an exception if one or both of the operands are NaN.
1864 @node Misc FP Arithmetic
1865 @subsection Miscellaneous FP arithmetic functions
1866 @cindex minimum
1867 @cindex maximum
1868 @cindex positive difference
1869 @cindex multiply-add
1871 The functions in this section perform miscellaneous but common
1872 operations that are awkward to express with C operators.  On some
1873 processors these functions can use special machine instructions to
1874 perform these operations faster than the equivalent C code.
1876 @comment math.h
1877 @comment ISO
1878 @deftypefun double fmin (double @var{x}, double @var{y})
1879 @comment math.h
1880 @comment ISO
1881 @deftypefunx float fminf (float @var{x}, float @var{y})
1882 @comment math.h
1883 @comment ISO
1884 @deftypefunx {long double} fminl (long double @var{x}, long double @var{y})
1885 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1886 The @code{fmin} function returns the lesser of the two values @var{x}
1887 and @var{y}.  It is similar to the expression
1888 @smallexample
1889 ((x) < (y) ? (x) : (y))
1890 @end smallexample
1891 except that @var{x} and @var{y} are only evaluated once.
1893 If an argument is NaN, the other argument is returned.  If both arguments
1894 are NaN, NaN is returned.
1895 @end deftypefun
1897 @comment math.h
1898 @comment ISO
1899 @deftypefun double fmax (double @var{x}, double @var{y})
1900 @comment math.h
1901 @comment ISO
1902 @deftypefunx float fmaxf (float @var{x}, float @var{y})
1903 @comment math.h
1904 @comment ISO
1905 @deftypefunx {long double} fmaxl (long double @var{x}, long double @var{y})
1906 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1907 The @code{fmax} function returns the greater of the two values @var{x}
1908 and @var{y}.
1910 If an argument is NaN, the other argument is returned.  If both arguments
1911 are NaN, NaN is returned.
1912 @end deftypefun
1914 @comment math.h
1915 @comment ISO
1916 @deftypefun double fdim (double @var{x}, double @var{y})
1917 @comment math.h
1918 @comment ISO
1919 @deftypefunx float fdimf (float @var{x}, float @var{y})
1920 @comment math.h
1921 @comment ISO
1922 @deftypefunx {long double} fdiml (long double @var{x}, long double @var{y})
1923 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1924 The @code{fdim} function returns the positive difference between
1925 @var{x} and @var{y}.  The positive difference is @math{@var{x} -
1926 @var{y}} if @var{x} is greater than @var{y}, and @math{0} otherwise.
1928 If @var{x}, @var{y}, or both are NaN, NaN is returned.
1929 @end deftypefun
1931 @comment math.h
1932 @comment ISO
1933 @deftypefun double fma (double @var{x}, double @var{y}, double @var{z})
1934 @comment math.h
1935 @comment ISO
1936 @deftypefunx float fmaf (float @var{x}, float @var{y}, float @var{z})
1937 @comment math.h
1938 @comment ISO
1939 @deftypefunx {long double} fmal (long double @var{x}, long double @var{y}, long double @var{z})
1940 @cindex butterfly
1941 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1942 The @code{fma} function performs floating-point multiply-add.  This is
1943 the operation @math{(@var{x} @mul{} @var{y}) + @var{z}}, but the
1944 intermediate result is not rounded to the destination type.  This can
1945 sometimes improve the precision of a calculation.
1947 This function was introduced because some processors have a special
1948 instruction to perform multiply-add.  The C compiler cannot use it
1949 directly, because the expression @samp{x*y + z} is defined to round the
1950 intermediate result.  @code{fma} lets you choose when you want to round
1951 only once.
1953 @vindex FP_FAST_FMA
1954 On processors which do not implement multiply-add in hardware,
1955 @code{fma} can be very slow since it must avoid intermediate rounding.
1956 @file{math.h} defines the symbols @code{FP_FAST_FMA},
1957 @code{FP_FAST_FMAF}, and @code{FP_FAST_FMAL} when the corresponding
1958 version of @code{fma} is no slower than the expression @samp{x*y + z}.
1959 In @theglibc{}, this always means the operation is implemented in
1960 hardware.
1961 @end deftypefun
1963 @node Complex Numbers
1964 @section Complex Numbers
1965 @pindex complex.h
1966 @cindex complex numbers
1968 @w{ISO C99} introduces support for complex numbers in C.  This is done
1969 with a new type qualifier, @code{complex}.  It is a keyword if and only
1970 if @file{complex.h} has been included.  There are three complex types,
1971 corresponding to the three real types:  @code{float complex},
1972 @code{double complex}, and @code{long double complex}.
1974 To construct complex numbers you need a way to indicate the imaginary
1975 part of a number.  There is no standard notation for an imaginary
1976 floating point constant.  Instead, @file{complex.h} defines two macros
1977 that can be used to create complex numbers.
1979 @deftypevr Macro {const float complex} _Complex_I
1980 This macro is a representation of the complex number ``@math{0+1i}''.
1981 Multiplying a real floating-point value by @code{_Complex_I} gives a
1982 complex number whose value is purely imaginary.  You can use this to
1983 construct complex constants:
1985 @smallexample
1986 @math{3.0 + 4.0i} = @code{3.0 + 4.0 * _Complex_I}
1987 @end smallexample
1989 Note that @code{_Complex_I * _Complex_I} has the value @code{-1}, but
1990 the type of that value is @code{complex}.
1991 @end deftypevr
1993 @c Put this back in when gcc supports _Imaginary_I.  It's too confusing.
1994 @ignore
1995 @noindent
1996 Without an optimizing compiler this is more expensive than the use of
1997 @code{_Imaginary_I} but with is better than nothing.  You can avoid all
1998 the hassles if you use the @code{I} macro below if the name is not
1999 problem.
2001 @deftypevr Macro {const float imaginary} _Imaginary_I
2002 This macro is a representation of the value ``@math{1i}''.  I.e., it is
2003 the value for which
2005 @smallexample
2006 _Imaginary_I * _Imaginary_I = -1
2007 @end smallexample
2009 @noindent
2010 The result is not of type @code{float imaginary} but instead @code{float}.
2011 One can use it to easily construct complex number like in
2013 @smallexample
2014 3.0 - _Imaginary_I * 4.0
2015 @end smallexample
2017 @noindent
2018 which results in the complex number with a real part of 3.0 and a
2019 imaginary part -4.0.
2020 @end deftypevr
2021 @end ignore
2023 @noindent
2024 @code{_Complex_I} is a bit of a mouthful.  @file{complex.h} also defines
2025 a shorter name for the same constant.
2027 @deftypevr Macro {const float complex} I
2028 This macro has exactly the same value as @code{_Complex_I}.  Most of the
2029 time it is preferable.  However, it causes problems if you want to use
2030 the identifier @code{I} for something else.  You can safely write
2032 @smallexample
2033 #include <complex.h>
2034 #undef I
2035 @end smallexample
2037 @noindent
2038 if you need @code{I} for your own purposes.  (In that case we recommend
2039 you also define some other short name for @code{_Complex_I}, such as
2040 @code{J}.)
2042 @ignore
2043 If the implementation does not support the @code{imaginary} types
2044 @code{I} is defined as @code{_Complex_I} which is the second best
2045 solution.  It still can be used in the same way but requires a most
2046 clever compiler to get the same results.
2047 @end ignore
2048 @end deftypevr
2050 @node Operations on Complex
2051 @section Projections, Conjugates, and Decomposing of Complex Numbers
2052 @cindex project complex numbers
2053 @cindex conjugate complex numbers
2054 @cindex decompose complex numbers
2055 @pindex complex.h
2057 @w{ISO C99} also defines functions that perform basic operations on
2058 complex numbers, such as decomposition and conjugation.  The prototypes
2059 for all these functions are in @file{complex.h}.  All functions are
2060 available in three variants, one for each of the three complex types.
2062 @comment complex.h
2063 @comment ISO
2064 @deftypefun double creal (complex double @var{z})
2065 @comment complex.h
2066 @comment ISO
2067 @deftypefunx float crealf (complex float @var{z})
2068 @comment complex.h
2069 @comment ISO
2070 @deftypefunx {long double} creall (complex long double @var{z})
2071 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2072 These functions return the real part of the complex number @var{z}.
2073 @end deftypefun
2075 @comment complex.h
2076 @comment ISO
2077 @deftypefun double cimag (complex double @var{z})
2078 @comment complex.h
2079 @comment ISO
2080 @deftypefunx float cimagf (complex float @var{z})
2081 @comment complex.h
2082 @comment ISO
2083 @deftypefunx {long double} cimagl (complex long double @var{z})
2084 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2085 These functions return the imaginary part of the complex number @var{z}.
2086 @end deftypefun
2088 @comment complex.h
2089 @comment ISO
2090 @deftypefun {complex double} conj (complex double @var{z})
2091 @comment complex.h
2092 @comment ISO
2093 @deftypefunx {complex float} conjf (complex float @var{z})
2094 @comment complex.h
2095 @comment ISO
2096 @deftypefunx {complex long double} conjl (complex long double @var{z})
2097 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2098 These functions return the conjugate value of the complex number
2099 @var{z}.  The conjugate of a complex number has the same real part and a
2100 negated imaginary part.  In other words, @samp{conj(a + bi) = a + -bi}.
2101 @end deftypefun
2103 @comment complex.h
2104 @comment ISO
2105 @deftypefun double carg (complex double @var{z})
2106 @comment complex.h
2107 @comment ISO
2108 @deftypefunx float cargf (complex float @var{z})
2109 @comment complex.h
2110 @comment ISO
2111 @deftypefunx {long double} cargl (complex long double @var{z})
2112 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2113 These functions return the argument of the complex number @var{z}.
2114 The argument of a complex number is the angle in the complex plane
2115 between the positive real axis and a line passing through zero and the
2116 number.  This angle is measured in the usual fashion and ranges from
2117 @math{-@pi{}} to @math{@pi{}}.
2119 @code{carg} has a branch cut along the negative real axis.
2120 @end deftypefun
2122 @comment complex.h
2123 @comment ISO
2124 @deftypefun {complex double} cproj (complex double @var{z})
2125 @comment complex.h
2126 @comment ISO
2127 @deftypefunx {complex float} cprojf (complex float @var{z})
2128 @comment complex.h
2129 @comment ISO
2130 @deftypefunx {complex long double} cprojl (complex long double @var{z})
2131 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2132 These functions return the projection of the complex value @var{z} onto
2133 the Riemann sphere.  Values with an infinite imaginary part are projected
2134 to positive infinity on the real axis, even if the real part is NaN.  If
2135 the real part is infinite, the result is equivalent to
2137 @smallexample
2138 INFINITY + I * copysign (0.0, cimag (z))
2139 @end smallexample
2140 @end deftypefun
2142 @node Parsing of Numbers
2143 @section Parsing of Numbers
2144 @cindex parsing numbers (in formatted input)
2145 @cindex converting strings to numbers
2146 @cindex number syntax, parsing
2147 @cindex syntax, for reading numbers
2149 This section describes functions for ``reading'' integer and
2150 floating-point numbers from a string.  It may be more convenient in some
2151 cases to use @code{sscanf} or one of the related functions; see
2152 @ref{Formatted Input}.  But often you can make a program more robust by
2153 finding the tokens in the string by hand, then converting the numbers
2154 one by one.
2156 @menu
2157 * Parsing of Integers::         Functions for conversion of integer values.
2158 * Parsing of Floats::           Functions for conversion of floating-point
2159                                  values.
2160 @end menu
2162 @node Parsing of Integers
2163 @subsection Parsing of Integers
2165 @pindex stdlib.h
2166 @pindex wchar.h
2167 The @samp{str} functions are declared in @file{stdlib.h} and those
2168 beginning with @samp{wcs} are declared in @file{wchar.h}.  One might
2169 wonder about the use of @code{restrict} in the prototypes of the
2170 functions in this section.  It is seemingly useless but the @w{ISO C}
2171 standard uses it (for the functions defined there) so we have to do it
2172 as well.
2174 @comment stdlib.h
2175 @comment ISO
2176 @deftypefun {long int} strtol (const char *restrict @var{string}, char **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2177 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2178 @c strtol uses the thread-local pointer to the locale in effect, and
2179 @c strtol_l loads the LC_NUMERIC locale data from it early on and once,
2180 @c but if the locale is the global locale, and another thread calls
2181 @c setlocale in a way that modifies the pointer to the LC_CTYPE locale
2182 @c category, the behavior of e.g. IS*, TOUPPER will vary throughout the
2183 @c execution of the function, because they re-read the locale data from
2184 @c the given locale pointer.  We solved this by documenting setlocale as
2185 @c MT-Unsafe.
2186 The @code{strtol} (``string-to-long'') function converts the initial
2187 part of @var{string} to a signed integer, which is returned as a value
2188 of type @code{long int}.
2190 This function attempts to decompose @var{string} as follows:
2192 @itemize @bullet
2193 @item
2194 A (possibly empty) sequence of whitespace characters.  Which characters
2195 are whitespace is determined by the @code{isspace} function
2196 (@pxref{Classification of Characters}).  These are discarded.
2198 @item
2199 An optional plus or minus sign (@samp{+} or @samp{-}).
2201 @item
2202 A nonempty sequence of digits in the radix specified by @var{base}.
2204 If @var{base} is zero, decimal radix is assumed unless the series of
2205 digits begins with @samp{0} (specifying octal radix), or @samp{0x} or
2206 @samp{0X} (specifying hexadecimal radix); in other words, the same
2207 syntax used for integer constants in C.
2209 Otherwise @var{base} must have a value between @code{2} and @code{36}.
2210 If @var{base} is @code{16}, the digits may optionally be preceded by
2211 @samp{0x} or @samp{0X}.  If base has no legal value the value returned
2212 is @code{0l} and the global variable @code{errno} is set to @code{EINVAL}.
2214 @item
2215 Any remaining characters in the string.  If @var{tailptr} is not a null
2216 pointer, @code{strtol} stores a pointer to this tail in
2217 @code{*@var{tailptr}}.
2218 @end itemize
2220 If the string is empty, contains only whitespace, or does not contain an
2221 initial substring that has the expected syntax for an integer in the
2222 specified @var{base}, no conversion is performed.  In this case,
2223 @code{strtol} returns a value of zero and the value stored in
2224 @code{*@var{tailptr}} is the value of @var{string}.
2226 In a locale other than the standard @code{"C"} locale, this function
2227 may recognize additional implementation-dependent syntax.
2229 If the string has valid syntax for an integer but the value is not
2230 representable because of overflow, @code{strtol} returns either
2231 @code{LONG_MAX} or @code{LONG_MIN} (@pxref{Range of Type}), as
2232 appropriate for the sign of the value.  It also sets @code{errno}
2233 to @code{ERANGE} to indicate there was overflow.
2235 You should not check for errors by examining the return value of
2236 @code{strtol}, because the string might be a valid representation of
2237 @code{0l}, @code{LONG_MAX}, or @code{LONG_MIN}.  Instead, check whether
2238 @var{tailptr} points to what you expect after the number
2239 (e.g. @code{'\0'} if the string should end after the number).  You also
2240 need to clear @var{errno} before the call and check it afterward, in
2241 case there was overflow.
2243 There is an example at the end of this section.
2244 @end deftypefun
2246 @comment wchar.h
2247 @comment ISO
2248 @deftypefun {long int} wcstol (const wchar_t *restrict @var{string}, wchar_t **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2249 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2250 The @code{wcstol} function is equivalent to the @code{strtol} function
2251 in nearly all aspects but handles wide character strings.
2253 The @code{wcstol} function was introduced in @w{Amendment 1} of @w{ISO C90}.
2254 @end deftypefun
2256 @comment stdlib.h
2257 @comment ISO
2258 @deftypefun {unsigned long int} strtoul (const char *retrict @var{string}, char **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2259 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2260 The @code{strtoul} (``string-to-unsigned-long'') function is like
2261 @code{strtol} except it converts to an @code{unsigned long int} value.
2262 The syntax is the same as described above for @code{strtol}.  The value
2263 returned on overflow is @code{ULONG_MAX} (@pxref{Range of Type}).
2265 If @var{string} depicts a negative number, @code{strtoul} acts the same
2266 as @var{strtol} but casts the result to an unsigned integer.  That means
2267 for example that @code{strtoul} on @code{"-1"} returns @code{ULONG_MAX}
2268 and an input more negative than @code{LONG_MIN} returns
2269 (@code{ULONG_MAX} + 1) / 2.
2271 @code{strtoul} sets @var{errno} to @code{EINVAL} if @var{base} is out of
2272 range, or @code{ERANGE} on overflow.
2273 @end deftypefun
2275 @comment wchar.h
2276 @comment ISO
2277 @deftypefun {unsigned long int} wcstoul (const wchar_t *restrict @var{string}, wchar_t **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2278 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2279 The @code{wcstoul} function is equivalent to the @code{strtoul} function
2280 in nearly all aspects but handles wide character strings.
2282 The @code{wcstoul} function was introduced in @w{Amendment 1} of @w{ISO C90}.
2283 @end deftypefun
2285 @comment stdlib.h
2286 @comment ISO
2287 @deftypefun {long long int} strtoll (const char *restrict @var{string}, char **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2288 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2289 The @code{strtoll} function is like @code{strtol} except that it returns
2290 a @code{long long int} value, and accepts numbers with a correspondingly
2291 larger range.
2293 If the string has valid syntax for an integer but the value is not
2294 representable because of overflow, @code{strtoll} returns either
2295 @code{LLONG_MAX} or @code{LLONG_MIN} (@pxref{Range of Type}), as
2296 appropriate for the sign of the value.  It also sets @code{errno} to
2297 @code{ERANGE} to indicate there was overflow.
2299 The @code{strtoll} function was introduced in @w{ISO C99}.
2300 @end deftypefun
2302 @comment wchar.h
2303 @comment ISO
2304 @deftypefun {long long int} wcstoll (const wchar_t *restrict @var{string}, wchar_t **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2305 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2306 The @code{wcstoll} function is equivalent to the @code{strtoll} function
2307 in nearly all aspects but handles wide character strings.
2309 The @code{wcstoll} function was introduced in @w{Amendment 1} of @w{ISO C90}.
2310 @end deftypefun
2312 @comment stdlib.h
2313 @comment BSD
2314 @deftypefun {long long int} strtoq (const char *restrict @var{string}, char **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2315 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2316 @code{strtoq} (``string-to-quad-word'') is the BSD name for @code{strtoll}.
2317 @end deftypefun
2319 @comment wchar.h
2320 @comment GNU
2321 @deftypefun {long long int} wcstoq (const wchar_t *restrict @var{string}, wchar_t **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2322 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2323 The @code{wcstoq} function is equivalent to the @code{strtoq} function
2324 in nearly all aspects but handles wide character strings.
2326 The @code{wcstoq} function is a GNU extension.
2327 @end deftypefun
2329 @comment stdlib.h
2330 @comment ISO
2331 @deftypefun {unsigned long long int} strtoull (const char *restrict @var{string}, char **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2332 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2333 The @code{strtoull} function is related to @code{strtoll} the same way
2334 @code{strtoul} is related to @code{strtol}.
2336 The @code{strtoull} function was introduced in @w{ISO C99}.
2337 @end deftypefun
2339 @comment wchar.h
2340 @comment ISO
2341 @deftypefun {unsigned long long int} wcstoull (const wchar_t *restrict @var{string}, wchar_t **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2342 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2343 The @code{wcstoull} function is equivalent to the @code{strtoull} function
2344 in nearly all aspects but handles wide character strings.
2346 The @code{wcstoull} function was introduced in @w{Amendment 1} of @w{ISO C90}.
2347 @end deftypefun
2349 @comment stdlib.h
2350 @comment BSD
2351 @deftypefun {unsigned long long int} strtouq (const char *restrict @var{string}, char **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2352 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2353 @code{strtouq} is the BSD name for @code{strtoull}.
2354 @end deftypefun
2356 @comment wchar.h
2357 @comment GNU
2358 @deftypefun {unsigned long long int} wcstouq (const wchar_t *restrict @var{string}, wchar_t **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2359 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2360 The @code{wcstouq} function is equivalent to the @code{strtouq} function
2361 in nearly all aspects but handles wide character strings.
2363 The @code{wcstouq} function is a GNU extension.
2364 @end deftypefun
2366 @comment inttypes.h
2367 @comment ISO
2368 @deftypefun intmax_t strtoimax (const char *restrict @var{string}, char **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2369 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2370 The @code{strtoimax} function is like @code{strtol} except that it returns
2371 a @code{intmax_t} value, and accepts numbers of a corresponding range.
2373 If the string has valid syntax for an integer but the value is not
2374 representable because of overflow, @code{strtoimax} returns either
2375 @code{INTMAX_MAX} or @code{INTMAX_MIN} (@pxref{Integers}), as
2376 appropriate for the sign of the value.  It also sets @code{errno} to
2377 @code{ERANGE} to indicate there was overflow.
2379 See @ref{Integers} for a description of the @code{intmax_t} type.  The
2380 @code{strtoimax} function was introduced in @w{ISO C99}.
2381 @end deftypefun
2383 @comment wchar.h
2384 @comment ISO
2385 @deftypefun intmax_t wcstoimax (const wchar_t *restrict @var{string}, wchar_t **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2386 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2387 The @code{wcstoimax} function is equivalent to the @code{strtoimax} function
2388 in nearly all aspects but handles wide character strings.
2390 The @code{wcstoimax} function was introduced in @w{ISO C99}.
2391 @end deftypefun
2393 @comment inttypes.h
2394 @comment ISO
2395 @deftypefun uintmax_t strtoumax (const char *restrict @var{string}, char **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2396 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2397 The @code{strtoumax} function is related to @code{strtoimax}
2398 the same way that @code{strtoul} is related to @code{strtol}.
2400 See @ref{Integers} for a description of the @code{intmax_t} type.  The
2401 @code{strtoumax} function was introduced in @w{ISO C99}.
2402 @end deftypefun
2404 @comment wchar.h
2405 @comment ISO
2406 @deftypefun uintmax_t wcstoumax (const wchar_t *restrict @var{string}, wchar_t **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2407 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2408 The @code{wcstoumax} function is equivalent to the @code{strtoumax} function
2409 in nearly all aspects but handles wide character strings.
2411 The @code{wcstoumax} function was introduced in @w{ISO C99}.
2412 @end deftypefun
2414 @comment stdlib.h
2415 @comment ISO
2416 @deftypefun {long int} atol (const char *@var{string})
2417 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2418 This function is similar to the @code{strtol} function with a @var{base}
2419 argument of @code{10}, except that it need not detect overflow errors.
2420 The @code{atol} function is provided mostly for compatibility with
2421 existing code; using @code{strtol} is more robust.
2422 @end deftypefun
2424 @comment stdlib.h
2425 @comment ISO
2426 @deftypefun int atoi (const char *@var{string})
2427 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2428 This function is like @code{atol}, except that it returns an @code{int}.
2429 The @code{atoi} function is also considered obsolete; use @code{strtol}
2430 instead.
2431 @end deftypefun
2433 @comment stdlib.h
2434 @comment ISO
2435 @deftypefun {long long int} atoll (const char *@var{string})
2436 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2437 This function is similar to @code{atol}, except it returns a @code{long
2438 long int}.
2440 The @code{atoll} function was introduced in @w{ISO C99}.  It too is
2441 obsolete (despite having just been added); use @code{strtoll} instead.
2442 @end deftypefun
2444 All the functions mentioned in this section so far do not handle
2445 alternative representations of characters as described in the locale
2446 data.  Some locales specify thousands separator and the way they have to
2447 be used which can help to make large numbers more readable.  To read
2448 such numbers one has to use the @code{scanf} functions with the @samp{'}
2449 flag.
2451 Here is a function which parses a string as a sequence of integers and
2452 returns the sum of them:
2454 @smallexample
2456 sum_ints_from_string (char *string)
2458   int sum = 0;
2460   while (1) @{
2461     char *tail;
2462     int next;
2464     /* @r{Skip whitespace by hand, to detect the end.}  */
2465     while (isspace (*string)) string++;
2466     if (*string == 0)
2467       break;
2469     /* @r{There is more nonwhitespace,}  */
2470     /* @r{so it ought to be another number.}  */
2471     errno = 0;
2472     /* @r{Parse it.}  */
2473     next = strtol (string, &tail, 0);
2474     /* @r{Add it in, if not overflow.}  */
2475     if (errno)
2476       printf ("Overflow\n");
2477     else
2478       sum += next;
2479     /* @r{Advance past it.}  */
2480     string = tail;
2481   @}
2483   return sum;
2485 @end smallexample
2487 @node Parsing of Floats
2488 @subsection Parsing of Floats
2490 @pindex stdlib.h
2491 The @samp{str} functions are declared in @file{stdlib.h} and those
2492 beginning with @samp{wcs} are declared in @file{wchar.h}.  One might
2493 wonder about the use of @code{restrict} in the prototypes of the
2494 functions in this section.  It is seemingly useless but the @w{ISO C}
2495 standard uses it (for the functions defined there) so we have to do it
2496 as well.
2498 @comment stdlib.h
2499 @comment ISO
2500 @deftypefun double strtod (const char *restrict @var{string}, char **restrict @var{tailptr})
2501 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2502 @c Besides the unsafe-but-ruled-safe locale uses, this uses a lot of
2503 @c mpn, but it's all safe.
2505 @c round_and_return
2506 @c   get_rounding_mode ok
2507 @c   mpn_add_1 ok
2508 @c   mpn_rshift ok
2509 @c   MPN_ZERO ok
2510 @c   MPN2FLOAT -> mpn_construct_(float|double|long_double) ok
2511 @c str_to_mpn
2512 @c   mpn_mul_1 -> umul_ppmm ok
2513 @c   mpn_add_1 ok
2514 @c mpn_lshift_1 -> mpn_lshift ok
2515 @c STRTOF_INTERNAL
2516 @c   MPN_VAR ok
2517 @c   SET_MANTISSA ok
2518 @c   STRNCASECMP ok, wide and narrow
2519 @c   round_and_return ok
2520 @c   mpn_mul ok
2521 @c     mpn_addmul_1 ok
2522 @c     ... mpn_sub
2523 @c   mpn_lshift ok
2524 @c   udiv_qrnnd ok
2525 @c   count_leading_zeros ok
2526 @c   add_ssaaaa ok
2527 @c   sub_ddmmss ok
2528 @c   umul_ppmm ok
2529 @c   mpn_submul_1 ok
2530 The @code{strtod} (``string-to-double'') function converts the initial
2531 part of @var{string} to a floating-point number, which is returned as a
2532 value of type @code{double}.
2534 This function attempts to decompose @var{string} as follows:
2536 @itemize @bullet
2537 @item
2538 A (possibly empty) sequence of whitespace characters.  Which characters
2539 are whitespace is determined by the @code{isspace} function
2540 (@pxref{Classification of Characters}).  These are discarded.
2542 @item
2543 An optional plus or minus sign (@samp{+} or @samp{-}).
2545 @item A floating point number in decimal or hexadecimal format.  The
2546 decimal format is:
2547 @itemize @minus
2549 @item
2550 A nonempty sequence of digits optionally containing a decimal-point
2551 character---normally @samp{.}, but it depends on the locale
2552 (@pxref{General Numeric}).
2554 @item
2555 An optional exponent part, consisting of a character @samp{e} or
2556 @samp{E}, an optional sign, and a sequence of digits.
2558 @end itemize
2560 The hexadecimal format is as follows:
2561 @itemize @minus
2563 @item
2564 A 0x or 0X followed by a nonempty sequence of hexadecimal digits
2565 optionally containing a decimal-point character---normally @samp{.}, but
2566 it depends on the locale (@pxref{General Numeric}).
2568 @item
2569 An optional binary-exponent part, consisting of a character @samp{p} or
2570 @samp{P}, an optional sign, and a sequence of digits.
2572 @end itemize
2574 @item
2575 Any remaining characters in the string.  If @var{tailptr} is not a null
2576 pointer, a pointer to this tail of the string is stored in
2577 @code{*@var{tailptr}}.
2578 @end itemize
2580 If the string is empty, contains only whitespace, or does not contain an
2581 initial substring that has the expected syntax for a floating-point
2582 number, no conversion is performed.  In this case, @code{strtod} returns
2583 a value of zero and the value returned in @code{*@var{tailptr}} is the
2584 value of @var{string}.
2586 In a locale other than the standard @code{"C"} or @code{"POSIX"} locales,
2587 this function may recognize additional locale-dependent syntax.
2589 If the string has valid syntax for a floating-point number but the value
2590 is outside the range of a @code{double}, @code{strtod} will signal
2591 overflow or underflow as described in @ref{Math Error Reporting}.
2593 @code{strtod} recognizes four special input strings.  The strings
2594 @code{"inf"} and @code{"infinity"} are converted to @math{@infinity{}},
2595 or to the largest representable value if the floating-point format
2596 doesn't support infinities.  You can prepend a @code{"+"} or @code{"-"}
2597 to specify the sign.  Case is ignored when scanning these strings.
2599 The strings @code{"nan"} and @code{"nan(@var{chars@dots{}})"} are converted
2600 to NaN.  Again, case is ignored.  If @var{chars@dots{}} are provided, they
2601 are used in some unspecified fashion to select a particular
2602 representation of NaN (there can be several).
2604 Since zero is a valid result as well as the value returned on error, you
2605 should check for errors in the same way as for @code{strtol}, by
2606 examining @var{errno} and @var{tailptr}.
2607 @end deftypefun
2609 @comment stdlib.h
2610 @comment ISO
2611 @deftypefun float strtof (const char *@var{string}, char **@var{tailptr})
2612 @comment stdlib.h
2613 @comment ISO
2614 @deftypefunx {long double} strtold (const char *@var{string}, char **@var{tailptr})
2615 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2616 These functions are analogous to @code{strtod}, but return @code{float}
2617 and @code{long double} values respectively.  They report errors in the
2618 same way as @code{strtod}.  @code{strtof} can be substantially faster
2619 than @code{strtod}, but has less precision; conversely, @code{strtold}
2620 can be much slower but has more precision (on systems where @code{long
2621 double} is a separate type).
2623 These functions have been GNU extensions and are new to @w{ISO C99}.
2624 @end deftypefun
2626 @comment wchar.h
2627 @comment ISO
2628 @deftypefun double wcstod (const wchar_t *restrict @var{string}, wchar_t **restrict @var{tailptr})
2629 @comment stdlib.h
2630 @comment ISO
2631 @deftypefunx float wcstof (const wchar_t *@var{string}, wchar_t **@var{tailptr})
2632 @comment stdlib.h
2633 @comment ISO
2634 @deftypefunx {long double} wcstold (const wchar_t *@var{string}, wchar_t **@var{tailptr})
2635 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2636 The @code{wcstod}, @code{wcstof}, and @code{wcstol} functions are
2637 equivalent in nearly all aspect to the @code{strtod}, @code{strtof}, and
2638 @code{strtold} functions but it handles wide character string.
2640 The @code{wcstod} function was introduced in @w{Amendment 1} of @w{ISO
2641 C90}.  The @code{wcstof} and @code{wcstold} functions were introduced in
2642 @w{ISO C99}.
2643 @end deftypefun
2645 @comment stdlib.h
2646 @comment ISO
2647 @deftypefun double atof (const char *@var{string})
2648 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2649 This function is similar to the @code{strtod} function, except that it
2650 need not detect overflow and underflow errors.  The @code{atof} function
2651 is provided mostly for compatibility with existing code; using
2652 @code{strtod} is more robust.
2653 @end deftypefun
2655 @Theglibc{} also provides @samp{_l} versions of these functions,
2656 which take an additional argument, the locale to use in conversion.
2658 See also @ref{Parsing of Integers}.
2660 @node System V Number Conversion
2661 @section Old-fashioned System V number-to-string functions
2663 The old @w{System V} C library provided three functions to convert
2664 numbers to strings, with unusual and hard-to-use semantics.  @Theglibc{}
2665 also provides these functions and some natural extensions.
2667 These functions are only available in @theglibc{} and on systems descended
2668 from AT&T Unix.  Therefore, unless these functions do precisely what you
2669 need, it is better to use @code{sprintf}, which is standard.
2671 All these functions are defined in @file{stdlib.h}.
2673 @comment stdlib.h
2674 @comment SVID, Unix98
2675 @deftypefun {char *} ecvt (double @var{value}, int @var{ndigit}, int *@var{decpt}, int *@var{neg})
2676 @safety{@prelim{}@mtunsafe{@mtasurace{:ecvt}}@asunsafe{}@acsafe{}}
2677 The function @code{ecvt} converts the floating-point number @var{value}
2678 to a string with at most @var{ndigit} decimal digits.  The
2679 returned string contains no decimal point or sign.  The first digit of
2680 the string is non-zero (unless @var{value} is actually zero) and the
2681 last digit is rounded to nearest.  @code{*@var{decpt}} is set to the
2682 index in the string of the first digit after the decimal point.
2683 @code{*@var{neg}} is set to a nonzero value if @var{value} is negative,
2684 zero otherwise.
2686 If @var{ndigit} decimal digits would exceed the precision of a
2687 @code{double} it is reduced to a system-specific value.
2689 The returned string is statically allocated and overwritten by each call
2690 to @code{ecvt}.
2692 If @var{value} is zero, it is implementation defined whether
2693 @code{*@var{decpt}} is @code{0} or @code{1}.
2695 For example: @code{ecvt (12.3, 5, &d, &n)} returns @code{"12300"}
2696 and sets @var{d} to @code{2} and @var{n} to @code{0}.
2697 @end deftypefun
2699 @comment stdlib.h
2700 @comment SVID, Unix98
2701 @deftypefun {char *} fcvt (double @var{value}, int @var{ndigit}, int *@var{decpt}, int *@var{neg})
2702 @safety{@prelim{}@mtunsafe{@mtasurace{:fcvt}}@asunsafe{@ascuheap{}}@acunsafe{@acsmem{}}}
2703 The function @code{fcvt} is like @code{ecvt}, but @var{ndigit} specifies
2704 the number of digits after the decimal point.  If @var{ndigit} is less
2705 than zero, @var{value} is rounded to the @math{@var{ndigit}+1}'th place to the
2706 left of the decimal point.  For example, if @var{ndigit} is @code{-1},
2707 @var{value} will be rounded to the nearest 10.  If @var{ndigit} is
2708 negative and larger than the number of digits to the left of the decimal
2709 point in @var{value}, @var{value} will be rounded to one significant digit.
2711 If @var{ndigit} decimal digits would exceed the precision of a
2712 @code{double} it is reduced to a system-specific value.
2714 The returned string is statically allocated and overwritten by each call
2715 to @code{fcvt}.
2716 @end deftypefun
2718 @comment stdlib.h
2719 @comment SVID, Unix98
2720 @deftypefun {char *} gcvt (double @var{value}, int @var{ndigit}, char *@var{buf})
2721 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2722 @c gcvt calls sprintf, that ultimately calls vfprintf, which malloc()s
2723 @c args_value if it's too large, but gcvt never exercises this path.
2724 @code{gcvt} is functionally equivalent to @samp{sprintf(buf, "%*g",
2725 ndigit, value}.  It is provided only for compatibility's sake.  It
2726 returns @var{buf}.
2728 If @var{ndigit} decimal digits would exceed the precision of a
2729 @code{double} it is reduced to a system-specific value.
2730 @end deftypefun
2732 As extensions, @theglibc{} provides versions of these three
2733 functions that take @code{long double} arguments.
2735 @comment stdlib.h
2736 @comment GNU
2737 @deftypefun {char *} qecvt (long double @var{value}, int @var{ndigit}, int *@var{decpt}, int *@var{neg})
2738 @safety{@prelim{}@mtunsafe{@mtasurace{:qecvt}}@asunsafe{}@acsafe{}}
2739 This function is equivalent to @code{ecvt} except that it takes a
2740 @code{long double} for the first parameter and that @var{ndigit} is
2741 restricted by the precision of a @code{long double}.
2742 @end deftypefun
2744 @comment stdlib.h
2745 @comment GNU
2746 @deftypefun {char *} qfcvt (long double @var{value}, int @var{ndigit}, int *@var{decpt}, int *@var{neg})
2747 @safety{@prelim{}@mtunsafe{@mtasurace{:qfcvt}}@asunsafe{@ascuheap{}}@acunsafe{@acsmem{}}}
2748 This function is equivalent to @code{fcvt} except that it
2749 takes a @code{long double} for the first parameter and that @var{ndigit} is
2750 restricted by the precision of a @code{long double}.
2751 @end deftypefun
2753 @comment stdlib.h
2754 @comment GNU
2755 @deftypefun {char *} qgcvt (long double @var{value}, int @var{ndigit}, char *@var{buf})
2756 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2757 This function is equivalent to @code{gcvt} except that it takes a
2758 @code{long double} for the first parameter and that @var{ndigit} is
2759 restricted by the precision of a @code{long double}.
2760 @end deftypefun
2763 @cindex gcvt_r
2764 The @code{ecvt} and @code{fcvt} functions, and their @code{long double}
2765 equivalents, all return a string located in a static buffer which is
2766 overwritten by the next call to the function.  @Theglibc{}
2767 provides another set of extended functions which write the converted
2768 string into a user-supplied buffer.  These have the conventional
2769 @code{_r} suffix.
2771 @code{gcvt_r} is not necessary, because @code{gcvt} already uses a
2772 user-supplied buffer.
2774 @comment stdlib.h
2775 @comment GNU
2776 @deftypefun int ecvt_r (double @var{value}, int @var{ndigit}, int *@var{decpt}, int *@var{neg}, char *@var{buf}, size_t @var{len})
2777 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2778 The @code{ecvt_r} function is the same as @code{ecvt}, except
2779 that it places its result into the user-specified buffer pointed to by
2780 @var{buf}, with length @var{len}.  The return value is @code{-1} in
2781 case of an error and zero otherwise.
2783 This function is a GNU extension.
2784 @end deftypefun
2786 @comment stdlib.h
2787 @comment SVID, Unix98
2788 @deftypefun int fcvt_r (double @var{value}, int @var{ndigit}, int *@var{decpt}, int *@var{neg}, char *@var{buf}, size_t @var{len})
2789 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2790 The @code{fcvt_r} function is the same as @code{fcvt}, except that it
2791 places its result into the user-specified buffer pointed to by
2792 @var{buf}, with length @var{len}.  The return value is @code{-1} in
2793 case of an error and zero otherwise.
2795 This function is a GNU extension.
2796 @end deftypefun
2798 @comment stdlib.h
2799 @comment GNU
2800 @deftypefun int qecvt_r (long double @var{value}, int @var{ndigit}, int *@var{decpt}, int *@var{neg}, char *@var{buf}, size_t @var{len})
2801 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2802 The @code{qecvt_r} function is the same as @code{qecvt}, except
2803 that it places its result into the user-specified buffer pointed to by
2804 @var{buf}, with length @var{len}.  The return value is @code{-1} in
2805 case of an error and zero otherwise.
2807 This function is a GNU extension.
2808 @end deftypefun
2810 @comment stdlib.h
2811 @comment GNU
2812 @deftypefun int qfcvt_r (long double @var{value}, int @var{ndigit}, int *@var{decpt}, int *@var{neg}, char *@var{buf}, size_t @var{len})
2813 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2814 The @code{qfcvt_r} function is the same as @code{qfcvt}, except
2815 that it places its result into the user-specified buffer pointed to by
2816 @var{buf}, with length @var{len}.  The return value is @code{-1} in
2817 case of an error and zero otherwise.
2819 This function is a GNU extension.
2820 @end deftypefun