Add fmaxmag, fminmag functions.
[glibc.git] / manual / arith.texi
blobf90ef26c9107ef548a1ad11dbfcdb530a2c24fbe
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 * Printing of Floats::          Converting floating-point numbers to strings.
24 * System V Number Conversion::  An archaic way to convert numbers to strings.
25 @end menu
27 @node Integers
28 @section Integers
29 @cindex integer
31 The C language defines several integer data types: integer, short integer,
32 long integer, and character, all in both signed and unsigned varieties.
33 The GNU C compiler extends the language to contain long long integers
34 as well.
35 @cindex signedness
37 The C integer types were intended to allow code to be portable among
38 machines with different inherent data sizes (word sizes), so each type
39 may have different ranges on different machines.  The problem with
40 this is that a program often needs to be written for a particular range
41 of integers, and sometimes must be written for a particular size of
42 storage, regardless of what machine the program runs on.
44 To address this problem, @theglibc{} contains C type definitions
45 you can use to declare integers that meet your exact needs.  Because the
46 @glibcadj{} header files are customized to a specific machine, your
47 program source code doesn't have to be.
49 These @code{typedef}s are in @file{stdint.h}.
50 @pindex stdint.h
52 If you require that an integer be represented in exactly N bits, use one
53 of the following types, with the obvious mapping to bit size and signedness:
55 @itemize @bullet
56 @item int8_t
57 @item int16_t
58 @item int32_t
59 @item int64_t
60 @item uint8_t
61 @item uint16_t
62 @item uint32_t
63 @item uint64_t
64 @end itemize
66 If your C compiler and target machine do not allow integers of a certain
67 size, the corresponding above type does not exist.
69 If you don't need a specific storage size, but want the smallest data
70 structure with @emph{at least} N bits, use one of these:
72 @itemize @bullet
73 @item int_least8_t
74 @item int_least16_t
75 @item int_least32_t
76 @item int_least64_t
77 @item uint_least8_t
78 @item uint_least16_t
79 @item uint_least32_t
80 @item uint_least64_t
81 @end itemize
83 If you don't need a specific storage size, but want the data structure
84 that allows the fastest access while having at least N bits (and
85 among data structures with the same access speed, the smallest one), use
86 one of these:
88 @itemize @bullet
89 @item int_fast8_t
90 @item int_fast16_t
91 @item int_fast32_t
92 @item int_fast64_t
93 @item uint_fast8_t
94 @item uint_fast16_t
95 @item uint_fast32_t
96 @item uint_fast64_t
97 @end itemize
99 If you want an integer with the widest range possible on the platform on
100 which it is being used, use one of the following.  If you use these,
101 you should write code that takes into account the variable size and range
102 of the integer.
104 @itemize @bullet
105 @item intmax_t
106 @item uintmax_t
107 @end itemize
109 @Theglibc{} also provides macros that tell you the maximum and
110 minimum possible values for each integer data type.  The macro names
111 follow these examples: @code{INT32_MAX}, @code{UINT8_MAX},
112 @code{INT_FAST32_MIN}, @code{INT_LEAST64_MIN}, @code{UINTMAX_MAX},
113 @code{INTMAX_MAX}, @code{INTMAX_MIN}.  Note that there are no macros for
114 unsigned integer minima.  These are always zero.  Similiarly, there
115 are macros such as @code{INTMAX_WIDTH} for the width of these types.
116 Those macros for integer type widths come from TS 18661-1:2014.
117 @cindex maximum possible integer
118 @cindex minimum possible integer
120 There are similar macros for use with C's built in integer types which
121 should come with your C compiler.  These are described in @ref{Data Type
122 Measurements}.
124 Don't forget you can use the C @code{sizeof} function with any of these
125 data types to get the number of bytes of storage each uses.
128 @node Integer Division
129 @section Integer Division
130 @cindex integer division functions
132 This section describes functions for performing integer division.  These
133 functions are redundant when GNU CC is used, because in GNU C the
134 @samp{/} operator always rounds towards zero.  But in other C
135 implementations, @samp{/} may round differently with negative arguments.
136 @code{div} and @code{ldiv} are useful because they specify how to round
137 the quotient: towards zero.  The remainder has the same sign as the
138 numerator.
140 These functions are specified to return a result @var{r} such that the value
141 @code{@var{r}.quot*@var{denominator} + @var{r}.rem} equals
142 @var{numerator}.
144 @pindex stdlib.h
145 To use these facilities, you should include the header file
146 @file{stdlib.h} in your program.
148 @comment stdlib.h
149 @comment ISO
150 @deftp {Data Type} div_t
151 This is a structure type used to hold the result returned by the @code{div}
152 function.  It has the following members:
154 @table @code
155 @item int quot
156 The quotient from the division.
158 @item int rem
159 The remainder from the division.
160 @end table
161 @end deftp
163 @comment stdlib.h
164 @comment ISO
165 @deftypefun div_t div (int @var{numerator}, int @var{denominator})
166 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
167 @c Functions in this section are pure, and thus safe.
168 The function @code{div} computes the quotient and remainder from
169 the division of @var{numerator} by @var{denominator}, returning the
170 result in a structure of type @code{div_t}.
172 If the result cannot be represented (as in a division by zero), the
173 behavior is undefined.
175 Here is an example, albeit not a very useful one.
177 @smallexample
178 div_t result;
179 result = div (20, -6);
180 @end smallexample
182 @noindent
183 Now @code{result.quot} is @code{-3} and @code{result.rem} is @code{2}.
184 @end deftypefun
186 @comment stdlib.h
187 @comment ISO
188 @deftp {Data Type} ldiv_t
189 This is a structure type used to hold the result returned by the @code{ldiv}
190 function.  It has the following members:
192 @table @code
193 @item long int quot
194 The quotient from the division.
196 @item long int rem
197 The remainder from the division.
198 @end table
200 (This is identical to @code{div_t} except that the components are of
201 type @code{long int} rather than @code{int}.)
202 @end deftp
204 @comment stdlib.h
205 @comment ISO
206 @deftypefun ldiv_t ldiv (long int @var{numerator}, long int @var{denominator})
207 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
208 The @code{ldiv} function is similar to @code{div}, except that the
209 arguments are of type @code{long int} and the result is returned as a
210 structure of type @code{ldiv_t}.
211 @end deftypefun
213 @comment stdlib.h
214 @comment ISO
215 @deftp {Data Type} lldiv_t
216 This is a structure type used to hold the result returned by the @code{lldiv}
217 function.  It has the following members:
219 @table @code
220 @item long long int quot
221 The quotient from the division.
223 @item long long int rem
224 The remainder from the division.
225 @end table
227 (This is identical to @code{div_t} except that the components are of
228 type @code{long long int} rather than @code{int}.)
229 @end deftp
231 @comment stdlib.h
232 @comment ISO
233 @deftypefun lldiv_t lldiv (long long int @var{numerator}, long long int @var{denominator})
234 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
235 The @code{lldiv} function is like the @code{div} function, but the
236 arguments are of type @code{long long int} and the result is returned as
237 a structure of type @code{lldiv_t}.
239 The @code{lldiv} function was added in @w{ISO C99}.
240 @end deftypefun
242 @comment inttypes.h
243 @comment ISO
244 @deftp {Data Type} imaxdiv_t
245 This is a structure type used to hold the result returned by the @code{imaxdiv}
246 function.  It has the following members:
248 @table @code
249 @item intmax_t quot
250 The quotient from the division.
252 @item intmax_t rem
253 The remainder from the division.
254 @end table
256 (This is identical to @code{div_t} except that the components are of
257 type @code{intmax_t} rather than @code{int}.)
259 See @ref{Integers} for a description of the @code{intmax_t} type.
261 @end deftp
263 @comment inttypes.h
264 @comment ISO
265 @deftypefun imaxdiv_t imaxdiv (intmax_t @var{numerator}, intmax_t @var{denominator})
266 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
267 The @code{imaxdiv} function is like the @code{div} function, but the
268 arguments are of type @code{intmax_t} and the result is returned as
269 a structure of type @code{imaxdiv_t}.
271 See @ref{Integers} for a description of the @code{intmax_t} type.
273 The @code{imaxdiv} function was added in @w{ISO C99}.
274 @end deftypefun
277 @node Floating Point Numbers
278 @section Floating Point Numbers
279 @cindex floating point
280 @cindex IEEE 754
281 @cindex IEEE floating point
283 Most computer hardware has support for two different kinds of numbers:
284 integers (@math{@dots{}-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3@dots{}}) and
285 floating-point numbers.  Floating-point numbers have three parts: the
286 @dfn{mantissa}, the @dfn{exponent}, and the @dfn{sign bit}.  The real
287 number represented by a floating-point value is given by
288 @tex
289 $(s \mathrel? -1 \mathrel: 1) \cdot 2^e \cdot M$
290 @end tex
291 @ifnottex
292 @math{(s ? -1 : 1) @mul{} 2^e @mul{} M}
293 @end ifnottex
294 where @math{s} is the sign bit, @math{e} the exponent, and @math{M}
295 the mantissa.  @xref{Floating Point Concepts}, for details.  (It is
296 possible to have a different @dfn{base} for the exponent, but all modern
297 hardware uses @math{2}.)
299 Floating-point numbers can represent a finite subset of the real
300 numbers.  While this subset is large enough for most purposes, it is
301 important to remember that the only reals that can be represented
302 exactly are rational numbers that have a terminating binary expansion
303 shorter than the width of the mantissa.  Even simple fractions such as
304 @math{1/5} can only be approximated by floating point.
306 Mathematical operations and functions frequently need to produce values
307 that are not representable.  Often these values can be approximated
308 closely enough for practical purposes, but sometimes they can't.
309 Historically there was no way to tell when the results of a calculation
310 were inaccurate.  Modern computers implement the @w{IEEE 754} standard
311 for numerical computations, which defines a framework for indicating to
312 the program when the results of calculation are not trustworthy.  This
313 framework consists of a set of @dfn{exceptions} that indicate why a
314 result could not be represented, and the special values @dfn{infinity}
315 and @dfn{not a number} (NaN).
317 @node Floating Point Classes
318 @section Floating-Point Number Classification Functions
319 @cindex floating-point classes
320 @cindex classes, floating-point
321 @pindex math.h
323 @w{ISO C99} defines macros that let you determine what sort of
324 floating-point number a variable holds.
326 @comment math.h
327 @comment ISO
328 @deftypefn {Macro} int fpclassify (@emph{float-type} @var{x})
329 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
330 This is a generic macro which works on all floating-point types and
331 which returns a value of type @code{int}.  The possible values are:
333 @vtable @code
334 @item FP_NAN
335 The floating-point number @var{x} is ``Not a Number'' (@pxref{Infinity
336 and NaN})
337 @item FP_INFINITE
338 The value of @var{x} is either plus or minus infinity (@pxref{Infinity
339 and NaN})
340 @item FP_ZERO
341 The value of @var{x} is zero.  In floating-point formats like @w{IEEE
342 754}, where zero can be signed, this value is also returned if
343 @var{x} is negative zero.
344 @item FP_SUBNORMAL
345 Numbers whose absolute value is too small to be represented in the
346 normal format are represented in an alternate, @dfn{denormalized} format
347 (@pxref{Floating Point Concepts}).  This format is less precise but can
348 represent values closer to zero.  @code{fpclassify} returns this value
349 for values of @var{x} in this alternate format.
350 @item FP_NORMAL
351 This value is returned for all other values of @var{x}.  It indicates
352 that there is nothing special about the number.
353 @end vtable
355 @end deftypefn
357 @code{fpclassify} is most useful if more than one property of a number
358 must be tested.  There are more specific macros which only test one
359 property at a time.  Generally these macros execute faster than
360 @code{fpclassify}, since there is special hardware support for them.
361 You should therefore use the specific macros whenever possible.
363 @comment math.h
364 @comment ISO
365 @deftypefn {Macro} int iscanonical (@emph{float-type} @var{x})
366 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
367 In some floating-point formats, some values have canonical (preferred)
368 and noncanonical encodings (for IEEE interchange binary formats, all
369 encodings are canonical).  This macro returns a nonzero value if
370 @var{x} has a canonical encoding.  It is from TS 18661-1:2014.
372 Note that some formats have multiple encodings of a value which are
373 all equally canonical; @code{iscanonical} returns a nonzero value for
374 all such encodings.  Also, formats may have encodings that do not
375 correspond to any valid value of the type.  In ISO C terms these are
376 @dfn{trap representations}; in @theglibc{}, @code{iscanonical} returns
377 zero for such encodings.
378 @end deftypefn
380 @comment math.h
381 @comment ISO
382 @deftypefn {Macro} int isfinite (@emph{float-type} @var{x})
383 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
384 This macro returns a nonzero value if @var{x} is finite: not plus or
385 minus infinity, and not NaN.  It is equivalent to
387 @smallexample
388 (fpclassify (x) != FP_NAN && fpclassify (x) != FP_INFINITE)
389 @end smallexample
391 @code{isfinite} is implemented as a macro which accepts any
392 floating-point type.
393 @end deftypefn
395 @comment math.h
396 @comment ISO
397 @deftypefn {Macro} int isnormal (@emph{float-type} @var{x})
398 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
399 This macro returns a nonzero value if @var{x} is finite and normalized.
400 It is equivalent to
402 @smallexample
403 (fpclassify (x) == FP_NORMAL)
404 @end smallexample
405 @end deftypefn
407 @comment math.h
408 @comment ISO
409 @deftypefn {Macro} int isnan (@emph{float-type} @var{x})
410 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
411 This macro returns a nonzero value if @var{x} is NaN.  It is equivalent
414 @smallexample
415 (fpclassify (x) == FP_NAN)
416 @end smallexample
417 @end deftypefn
419 @comment math.h
420 @comment ISO
421 @deftypefn {Macro} int issignaling (@emph{float-type} @var{x})
422 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
423 This macro returns a nonzero value if @var{x} is a signaling NaN
424 (sNaN).  It is from TS 18661-1:2014.
425 @end deftypefn
427 @comment math.h
428 @comment ISO
429 @deftypefn {Macro} int issubnormal (@emph{float-type} @var{x})
430 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
431 This macro returns a nonzero value if @var{x} is subnormal.  It is
432 from TS 18661-1:2014.
433 @end deftypefn
435 @comment math.h
436 @comment ISO
437 @deftypefn {Macro} int iszero (@emph{float-type} @var{x})
438 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
439 This macro returns a nonzero value if @var{x} is zero.  It is from TS
440 18661-1:2014.
441 @end deftypefn
443 Another set of floating-point classification functions was provided by
444 BSD.  @Theglibc{} also supports these functions; however, we
445 recommend that you use the ISO C99 macros in new code.  Those are standard
446 and will be available more widely.  Also, since they are macros, you do
447 not have to worry about the type of their argument.
449 @comment math.h
450 @comment BSD
451 @deftypefun int isinf (double @var{x})
452 @comment math.h
453 @comment BSD
454 @deftypefunx int isinff (float @var{x})
455 @comment math.h
456 @comment BSD
457 @deftypefunx int isinfl (long double @var{x})
458 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
459 This function returns @code{-1} if @var{x} represents negative infinity,
460 @code{1} if @var{x} represents positive infinity, and @code{0} otherwise.
461 @end deftypefun
463 @comment math.h
464 @comment BSD
465 @deftypefun int isnan (double @var{x})
466 @comment math.h
467 @comment BSD
468 @deftypefunx int isnanf (float @var{x})
469 @comment math.h
470 @comment BSD
471 @deftypefunx int isnanl (long double @var{x})
472 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
473 This function returns a nonzero value if @var{x} is a ``not a number''
474 value, and zero otherwise.
476 @strong{NB:} The @code{isnan} macro defined by @w{ISO C99} overrides
477 the BSD function.  This is normally not a problem, because the two
478 routines behave identically.  However, if you really need to get the BSD
479 function for some reason, you can write
481 @smallexample
482 (isnan) (x)
483 @end smallexample
484 @end deftypefun
486 @comment math.h
487 @comment BSD
488 @deftypefun int finite (double @var{x})
489 @comment math.h
490 @comment BSD
491 @deftypefunx int finitef (float @var{x})
492 @comment math.h
493 @comment BSD
494 @deftypefunx int finitel (long double @var{x})
495 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
496 This function returns a nonzero value if @var{x} is finite or a ``not a
497 number'' value, and zero otherwise.
498 @end deftypefun
500 @strong{Portability Note:} The functions listed in this section are BSD
501 extensions.
504 @node Floating Point Errors
505 @section Errors in Floating-Point Calculations
507 @menu
508 * FP Exceptions::               IEEE 754 math exceptions and how to detect them.
509 * Infinity and NaN::            Special values returned by calculations.
510 * Status bit operations::       Checking for exceptions after the fact.
511 * Math Error Reporting::        How the math functions report errors.
512 @end menu
514 @node FP Exceptions
515 @subsection FP Exceptions
516 @cindex exception
517 @cindex signal
518 @cindex zero divide
519 @cindex division by zero
520 @cindex inexact exception
521 @cindex invalid exception
522 @cindex overflow exception
523 @cindex underflow exception
525 The @w{IEEE 754} standard defines five @dfn{exceptions} that can occur
526 during a calculation.  Each corresponds to a particular sort of error,
527 such as overflow.
529 When exceptions occur (when exceptions are @dfn{raised}, in the language
530 of the standard), one of two things can happen.  By default the
531 exception is simply noted in the floating-point @dfn{status word}, and
532 the program continues as if nothing had happened.  The operation
533 produces a default value, which depends on the exception (see the table
534 below).  Your program can check the status word to find out which
535 exceptions happened.
537 Alternatively, you can enable @dfn{traps} for exceptions.  In that case,
538 when an exception is raised, your program will receive the @code{SIGFPE}
539 signal.  The default action for this signal is to terminate the
540 program.  @xref{Signal Handling}, for how you can change the effect of
541 the signal.
543 @findex matherr
544 In the System V math library, the user-defined function @code{matherr}
545 is called when certain exceptions occur inside math library functions.
546 However, the Unix98 standard deprecates this interface.  We support it
547 for historical compatibility, but recommend that you do not use it in
548 new programs.  When this interface is used, exceptions may not be
549 raised.
551 @noindent
552 The exceptions defined in @w{IEEE 754} are:
554 @table @samp
555 @item Invalid Operation
556 This exception is raised if the given operands are invalid for the
557 operation to be performed.  Examples are
558 (see @w{IEEE 754}, @w{section 7}):
559 @enumerate
560 @item
561 Addition or subtraction: @math{@infinity{} - @infinity{}}.  (But
562 @math{@infinity{} + @infinity{} = @infinity{}}).
563 @item
564 Multiplication: @math{0 @mul{} @infinity{}}.
565 @item
566 Division: @math{0/0} or @math{@infinity{}/@infinity{}}.
567 @item
568 Remainder: @math{x} REM @math{y}, where @math{y} is zero or @math{x} is
569 infinite.
570 @item
571 Square root if the operand is less than zero.  More generally, any
572 mathematical function evaluated outside its domain produces this
573 exception.
574 @item
575 Conversion of a floating-point number to an integer or decimal
576 string, when the number cannot be represented in the target format (due
577 to overflow, infinity, or NaN).
578 @item
579 Conversion of an unrecognizable input string.
580 @item
581 Comparison via predicates involving @math{<} or @math{>}, when one or
582 other of the operands is NaN.  You can prevent this exception by using
583 the unordered comparison functions instead; see @ref{FP Comparison Functions}.
584 @end enumerate
586 If the exception does not trap, the result of the operation is NaN.
588 @item Division by Zero
589 This exception is raised when a finite nonzero number is divided
590 by zero.  If no trap occurs the result is either @math{+@infinity{}} or
591 @math{-@infinity{}}, depending on the signs of the operands.
593 @item Overflow
594 This exception is raised whenever the result cannot be represented
595 as a finite value in the precision format of the destination.  If no trap
596 occurs the result depends on the sign of the intermediate result and the
597 current rounding mode (@w{IEEE 754}, @w{section 7.3}):
598 @enumerate
599 @item
600 Round to nearest carries all overflows to @math{@infinity{}}
601 with the sign of the intermediate result.
602 @item
603 Round toward @math{0} carries all overflows to the largest representable
604 finite number with the sign of the intermediate result.
605 @item
606 Round toward @math{-@infinity{}} carries positive overflows to the
607 largest representable finite number and negative overflows to
608 @math{-@infinity{}}.
610 @item
611 Round toward @math{@infinity{}} carries negative overflows to the
612 most negative representable finite number and positive overflows
613 to @math{@infinity{}}.
614 @end enumerate
616 Whenever the overflow exception is raised, the inexact exception is also
617 raised.
619 @item Underflow
620 The underflow exception is raised when an intermediate result is too
621 small to be calculated accurately, or if the operation's result rounded
622 to the destination precision is too small to be normalized.
624 When no trap is installed for the underflow exception, underflow is
625 signaled (via the underflow flag) only when both tininess and loss of
626 accuracy have been detected.  If no trap handler is installed the
627 operation continues with an imprecise small value, or zero if the
628 destination precision cannot hold the small exact result.
630 @item Inexact
631 This exception is signalled if a rounded result is not exact (such as
632 when calculating the square root of two) or a result overflows without
633 an overflow trap.
634 @end table
636 @node Infinity and NaN
637 @subsection Infinity and NaN
638 @cindex infinity
639 @cindex not a number
640 @cindex NaN
642 @w{IEEE 754} floating point numbers can represent positive or negative
643 infinity, and @dfn{NaN} (not a number).  These three values arise from
644 calculations whose result is undefined or cannot be represented
645 accurately.  You can also deliberately set a floating-point variable to
646 any of them, which is sometimes useful.  Some examples of calculations
647 that produce infinity or NaN:
649 @ifnottex
650 @smallexample
651 @math{1/0 = @infinity{}}
652 @math{log (0) = -@infinity{}}
653 @math{sqrt (-1) = NaN}
654 @end smallexample
655 @end ifnottex
656 @tex
657 $${1\over0} = \infty$$
658 $$\log 0 = -\infty$$
659 $$\sqrt{-1} = \hbox{NaN}$$
660 @end tex
662 When a calculation produces any of these values, an exception also
663 occurs; see @ref{FP Exceptions}.
665 The basic operations and math functions all accept infinity and NaN and
666 produce sensible output.  Infinities propagate through calculations as
667 one would expect: for example, @math{2 + @infinity{} = @infinity{}},
668 @math{4/@infinity{} = 0}, atan @math{(@infinity{}) = @pi{}/2}.  NaN, on
669 the other hand, infects any calculation that involves it.  Unless the
670 calculation would produce the same result no matter what real value
671 replaced NaN, the result is NaN.
673 In comparison operations, positive infinity is larger than all values
674 except itself and NaN, and negative infinity is smaller than all values
675 except itself and NaN.  NaN is @dfn{unordered}: it is not equal to,
676 greater than, or less than anything, @emph{including itself}. @code{x ==
677 x} is false if the value of @code{x} is NaN.  You can use this to test
678 whether a value is NaN or not, but the recommended way to test for NaN
679 is with the @code{isnan} function (@pxref{Floating Point Classes}).  In
680 addition, @code{<}, @code{>}, @code{<=}, and @code{>=} will raise an
681 exception when applied to NaNs.
683 @file{math.h} defines macros that allow you to explicitly set a variable
684 to infinity or NaN.
686 @comment math.h
687 @comment ISO
688 @deftypevr Macro float INFINITY
689 An expression representing positive infinity.  It is equal to the value
690 produced  by mathematical operations like @code{1.0 / 0.0}.
691 @code{-INFINITY} represents negative infinity.
693 You can test whether a floating-point value is infinite by comparing it
694 to this macro.  However, this is not recommended; you should use the
695 @code{isfinite} macro instead.  @xref{Floating Point Classes}.
697 This macro was introduced in the @w{ISO C99} standard.
698 @end deftypevr
700 @comment math.h
701 @comment GNU
702 @deftypevr Macro float NAN
703 An expression representing a value which is ``not a number''.  This
704 macro is a GNU extension, available only on machines that support the
705 ``not a number'' value---that is to say, on all machines that support
706 IEEE floating point.
708 You can use @samp{#ifdef NAN} to test whether the machine supports
709 NaN.  (Of course, you must arrange for GNU extensions to be visible,
710 such as by defining @code{_GNU_SOURCE}, and then you must include
711 @file{math.h}.)
712 @end deftypevr
714 @comment math.h
715 @comment ISO
716 @deftypevr Macro float SNANF
717 @deftypevrx Macro double SNAN
718 @deftypevrx Macro {long double} SNANL
719 These macros, defined by TS 18661-1:2014, are constant expressions for
720 signaling NaNs.
721 @end deftypevr
723 @comment fenv.h
724 @comment ISO
725 @deftypevr Macro int FE_SNANS_ALWAYS_SIGNAL
726 This macro, defined by TS 18661-1:2014, is defined to @code{1} in
727 @file{fenv.h} to indicate that functions and operations with signaling
728 NaN inputs and floating-point results always raise the invalid
729 exception and return a quiet NaN, even in cases (such as @code{fmax},
730 @code{hypot} and @code{pow}) where a quiet NaN input can produce a
731 non-NaN result.  Because some compiler optimizations may not handle
732 signaling NaNs correctly, this macro is only defined if compiler
733 support for signaling NaNs is enabled.  That support can be enabled
734 with the GCC option @option{-fsignaling-nans}.
735 @end deftypevr
737 @w{IEEE 754} also allows for another unusual value: negative zero.  This
738 value is produced when you divide a positive number by negative
739 infinity, or when a negative result is smaller than the limits of
740 representation.
742 @node Status bit operations
743 @subsection Examining the FPU status word
745 @w{ISO C99} defines functions to query and manipulate the
746 floating-point status word.  You can use these functions to check for
747 untrapped exceptions when it's convenient, rather than worrying about
748 them in the middle of a calculation.
750 These constants represent the various @w{IEEE 754} exceptions.  Not all
751 FPUs report all the different exceptions.  Each constant is defined if
752 and only if the FPU you are compiling for supports that exception, so
753 you can test for FPU support with @samp{#ifdef}.  They are defined in
754 @file{fenv.h}.
756 @vtable @code
757 @comment fenv.h
758 @comment ISO
759 @item FE_INEXACT
760  The inexact exception.
761 @comment fenv.h
762 @comment ISO
763 @item FE_DIVBYZERO
764  The divide by zero exception.
765 @comment fenv.h
766 @comment ISO
767 @item FE_UNDERFLOW
768  The underflow exception.
769 @comment fenv.h
770 @comment ISO
771 @item FE_OVERFLOW
772  The overflow exception.
773 @comment fenv.h
774 @comment ISO
775 @item FE_INVALID
776  The invalid exception.
777 @end vtable
779 The macro @code{FE_ALL_EXCEPT} is the bitwise OR of all exception macros
780 which are supported by the FP implementation.
782 These functions allow you to clear exception flags, test for exceptions,
783 and save and restore the set of exceptions flagged.
785 @comment fenv.h
786 @comment ISO
787 @deftypefun int feclearexcept (int @var{excepts})
788 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{@assposix{}}@acsafe{@acsposix{}}}
789 @c The other functions in this section that modify FP status register
790 @c mostly do so with non-atomic load-modify-store sequences, but since
791 @c the register is thread-specific, this should be fine, and safe for
792 @c cancellation.  As long as the FP environment is restored before the
793 @c signal handler returns control to the interrupted thread (like any
794 @c kernel should do), the functions are also safe for use in signal
795 @c handlers.
796 This function clears all of the supported exception flags indicated by
797 @var{excepts}.
799 The function returns zero in case the operation was successful, a
800 non-zero value otherwise.
801 @end deftypefun
803 @comment fenv.h
804 @comment ISO
805 @deftypefun int feraiseexcept (int @var{excepts})
806 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
807 This function raises the supported exceptions indicated by
808 @var{excepts}.  If more than one exception bit in @var{excepts} is set
809 the order in which the exceptions are raised is undefined except that
810 overflow (@code{FE_OVERFLOW}) or underflow (@code{FE_UNDERFLOW}) are
811 raised before inexact (@code{FE_INEXACT}).  Whether for overflow or
812 underflow the inexact exception is also raised is also implementation
813 dependent.
815 The function returns zero in case the operation was successful, a
816 non-zero value otherwise.
817 @end deftypefun
819 @comment fenv.h
820 @comment ISO
821 @deftypefun int fesetexcept (int @var{excepts})
822 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
823 This function sets the supported exception flags indicated by
824 @var{excepts}, like @code{feraiseexcept}, but without causing enabled
825 traps to be taken.  @code{fesetexcept} is from TS 18661-1:2014.
827 The function returns zero in case the operation was successful, a
828 non-zero value otherwise.
829 @end deftypefun
831 @comment fenv.h
832 @comment ISO
833 @deftypefun int fetestexcept (int @var{excepts})
834 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
835 Test whether the exception flags indicated by the parameter @var{except}
836 are currently set.  If any of them are, a nonzero value is returned
837 which specifies which exceptions are set.  Otherwise the result is zero.
838 @end deftypefun
840 To understand these functions, imagine that the status word is an
841 integer variable named @var{status}.  @code{feclearexcept} is then
842 equivalent to @samp{status &= ~excepts} and @code{fetestexcept} is
843 equivalent to @samp{(status & excepts)}.  The actual implementation may
844 be very different, of course.
846 Exception flags are only cleared when the program explicitly requests it,
847 by calling @code{feclearexcept}.  If you want to check for exceptions
848 from a set of calculations, you should clear all the flags first.  Here
849 is a simple example of the way to use @code{fetestexcept}:
851 @smallexample
853   double f;
854   int raised;
855   feclearexcept (FE_ALL_EXCEPT);
856   f = compute ();
857   raised = fetestexcept (FE_OVERFLOW | FE_INVALID);
858   if (raised & FE_OVERFLOW) @{ /* @dots{} */ @}
859   if (raised & FE_INVALID) @{ /* @dots{} */ @}
860   /* @dots{} */
862 @end smallexample
864 You cannot explicitly set bits in the status word.  You can, however,
865 save the entire status word and restore it later.  This is done with the
866 following functions:
868 @comment fenv.h
869 @comment ISO
870 @deftypefun int fegetexceptflag (fexcept_t *@var{flagp}, int @var{excepts})
871 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
872 This function stores in the variable pointed to by @var{flagp} an
873 implementation-defined value representing the current setting of the
874 exception flags indicated by @var{excepts}.
876 The function returns zero in case the operation was successful, a
877 non-zero value otherwise.
878 @end deftypefun
880 @comment fenv.h
881 @comment ISO
882 @deftypefun int fesetexceptflag (const fexcept_t *@var{flagp}, int @var{excepts})
883 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
884 This function restores the flags for the exceptions indicated by
885 @var{excepts} to the values stored in the variable pointed to by
886 @var{flagp}.
888 The function returns zero in case the operation was successful, a
889 non-zero value otherwise.
890 @end deftypefun
892 Note that the value stored in @code{fexcept_t} bears no resemblance to
893 the bit mask returned by @code{fetestexcept}.  The type may not even be
894 an integer.  Do not attempt to modify an @code{fexcept_t} variable.
896 @comment fenv.h
897 @comment ISO
898 @deftypefun int fetestexceptflag (const fexcept_t *@var{flagp}, int @var{excepts})
899 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
900 Test whether the exception flags indicated by the parameter
901 @var{excepts} are set in the variable pointed to by @var{flagp}.  If
902 any of them are, a nonzero value is returned which specifies which
903 exceptions are set.  Otherwise the result is zero.
904 @code{fetestexceptflag} is from TS 18661-1:2014.
905 @end deftypefun
907 @node Math Error Reporting
908 @subsection Error Reporting by Mathematical Functions
909 @cindex errors, mathematical
910 @cindex domain error
911 @cindex range error
913 Many of the math functions are defined only over a subset of the real or
914 complex numbers.  Even if they are mathematically defined, their result
915 may be larger or smaller than the range representable by their return
916 type without loss of accuracy.  These are known as @dfn{domain errors},
917 @dfn{overflows}, and
918 @dfn{underflows}, respectively.  Math functions do several things when
919 one of these errors occurs.  In this manual we will refer to the
920 complete response as @dfn{signalling} a domain error, overflow, or
921 underflow.
923 When a math function suffers a domain error, it raises the invalid
924 exception and returns NaN.  It also sets @var{errno} to @code{EDOM};
925 this is for compatibility with old systems that do not support @w{IEEE
926 754} exception handling.  Likewise, when overflow occurs, math
927 functions raise the overflow exception and, in the default rounding
928 mode, return @math{@infinity{}} or @math{-@infinity{}} as appropriate
929 (in other rounding modes, the largest finite value of the appropriate
930 sign is returned when appropriate for that rounding mode).  They also
931 set @var{errno} to @code{ERANGE} if returning @math{@infinity{}} or
932 @math{-@infinity{}}; @var{errno} may or may not be set to
933 @code{ERANGE} when a finite value is returned on overflow.  When
934 underflow occurs, the underflow exception is raised, and zero
935 (appropriately signed) or a subnormal value, as appropriate for the
936 mathematical result of the function and the rounding mode, is
937 returned.  @var{errno} may be set to @code{ERANGE}, but this is not
938 guaranteed; it is intended that @theglibc{} should set it when the
939 underflow is to an appropriately signed zero, but not necessarily for
940 other underflows.
942 When a math function has an argument that is a signaling NaN,
943 @theglibc{} does not consider this a domain error, so @code{errno} is
944 unchanged, but the invalid exception is still raised (except for a few
945 functions that are specified to handle signaling NaNs differently).
947 Some of the math functions are defined mathematically to result in a
948 complex value over parts of their domains.  The most familiar example of
949 this is taking the square root of a negative number.  The complex math
950 functions, such as @code{csqrt}, will return the appropriate complex value
951 in this case.  The real-valued functions, such as @code{sqrt}, will
952 signal a domain error.
954 Some older hardware does not support infinities.  On that hardware,
955 overflows instead return a particular very large number (usually the
956 largest representable number).  @file{math.h} defines macros you can use
957 to test for overflow on both old and new hardware.
959 @comment math.h
960 @comment ISO
961 @deftypevr Macro double HUGE_VAL
962 @comment math.h
963 @comment ISO
964 @deftypevrx Macro float HUGE_VALF
965 @comment math.h
966 @comment ISO
967 @deftypevrx Macro {long double} HUGE_VALL
968 An expression representing a particular very large number.  On machines
969 that use @w{IEEE 754} floating point format, @code{HUGE_VAL} is infinity.
970 On other machines, it's typically the largest positive number that can
971 be represented.
973 Mathematical functions return the appropriately typed version of
974 @code{HUGE_VAL} or @code{@minus{}HUGE_VAL} when the result is too large
975 to be represented.
976 @end deftypevr
978 @node Rounding
979 @section Rounding Modes
981 Floating-point calculations are carried out internally with extra
982 precision, and then rounded to fit into the destination type.  This
983 ensures that results are as precise as the input data.  @w{IEEE 754}
984 defines four possible rounding modes:
986 @table @asis
987 @item Round to nearest.
988 This is the default mode.  It should be used unless there is a specific
989 need for one of the others.  In this mode results are rounded to the
990 nearest representable value.  If the result is midway between two
991 representable values, the even representable is chosen. @dfn{Even} here
992 means the lowest-order bit is zero.  This rounding mode prevents
993 statistical bias and guarantees numeric stability: round-off errors in a
994 lengthy calculation will remain smaller than half of @code{FLT_EPSILON}.
996 @c @item Round toward @math{+@infinity{}}
997 @item Round toward plus Infinity.
998 All results are rounded to the smallest representable value
999 which is greater than the result.
1001 @c @item Round toward @math{-@infinity{}}
1002 @item Round toward minus Infinity.
1003 All results are rounded to the largest representable value which is less
1004 than the result.
1006 @item Round toward zero.
1007 All results are rounded to the largest representable value whose
1008 magnitude is less than that of the result.  In other words, if the
1009 result is negative it is rounded up; if it is positive, it is rounded
1010 down.
1011 @end table
1013 @noindent
1014 @file{fenv.h} defines constants which you can use to refer to the
1015 various rounding modes.  Each one will be defined if and only if the FPU
1016 supports the corresponding rounding mode.
1018 @table @code
1019 @comment fenv.h
1020 @comment ISO
1021 @vindex FE_TONEAREST
1022 @item FE_TONEAREST
1023 Round to nearest.
1025 @comment fenv.h
1026 @comment ISO
1027 @vindex FE_UPWARD
1028 @item FE_UPWARD
1029 Round toward @math{+@infinity{}}.
1031 @comment fenv.h
1032 @comment ISO
1033 @vindex FE_DOWNWARD
1034 @item FE_DOWNWARD
1035 Round toward @math{-@infinity{}}.
1037 @comment fenv.h
1038 @comment ISO
1039 @vindex FE_TOWARDZERO
1040 @item FE_TOWARDZERO
1041 Round toward zero.
1042 @end table
1044 Underflow is an unusual case.  Normally, @w{IEEE 754} floating point
1045 numbers are always normalized (@pxref{Floating Point Concepts}).
1046 Numbers smaller than @math{2^r} (where @math{r} is the minimum exponent,
1047 @code{FLT_MIN_RADIX-1} for @var{float}) cannot be represented as
1048 normalized numbers.  Rounding all such numbers to zero or @math{2^r}
1049 would cause some algorithms to fail at 0.  Therefore, they are left in
1050 denormalized form.  That produces loss of precision, since some bits of
1051 the mantissa are stolen to indicate the decimal point.
1053 If a result is too small to be represented as a denormalized number, it
1054 is rounded to zero.  However, the sign of the result is preserved; if
1055 the calculation was negative, the result is @dfn{negative zero}.
1056 Negative zero can also result from some operations on infinity, such as
1057 @math{4/-@infinity{}}.
1059 At any time, one of the above four rounding modes is selected.  You can
1060 find out which one with this function:
1062 @comment fenv.h
1063 @comment ISO
1064 @deftypefun int fegetround (void)
1065 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1066 Returns the currently selected rounding mode, represented by one of the
1067 values of the defined rounding mode macros.
1068 @end deftypefun
1070 @noindent
1071 To change the rounding mode, use this function:
1073 @comment fenv.h
1074 @comment ISO
1075 @deftypefun int fesetround (int @var{round})
1076 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1077 Changes the currently selected rounding mode to @var{round}.  If
1078 @var{round} does not correspond to one of the supported rounding modes
1079 nothing is changed.  @code{fesetround} returns zero if it changed the
1080 rounding mode, or a nonzero value if the mode is not supported.
1081 @end deftypefun
1083 You should avoid changing the rounding mode if possible.  It can be an
1084 expensive operation; also, some hardware requires you to compile your
1085 program differently for it to work.  The resulting code may run slower.
1086 See your compiler documentation for details.
1087 @c This section used to claim that functions existed to round one number
1088 @c in a specific fashion.  I can't find any functions in the library
1089 @c that do that. -zw
1091 @node Control Functions
1092 @section Floating-Point Control Functions
1094 @w{IEEE 754} floating-point implementations allow the programmer to
1095 decide whether traps will occur for each of the exceptions, by setting
1096 bits in the @dfn{control word}.  In C, traps result in the program
1097 receiving the @code{SIGFPE} signal; see @ref{Signal Handling}.
1099 @strong{NB:} @w{IEEE 754} says that trap handlers are given details of
1100 the exceptional situation, and can set the result value.  C signals do
1101 not provide any mechanism to pass this information back and forth.
1102 Trapping exceptions in C is therefore not very useful.
1104 It is sometimes necessary to save the state of the floating-point unit
1105 while you perform some calculation.  The library provides functions
1106 which save and restore the exception flags, the set of exceptions that
1107 generate traps, and the rounding mode.  This information is known as the
1108 @dfn{floating-point environment}.
1110 The functions to save and restore the floating-point environment all use
1111 a variable of type @code{fenv_t} to store information.  This type is
1112 defined in @file{fenv.h}.  Its size and contents are
1113 implementation-defined.  You should not attempt to manipulate a variable
1114 of this type directly.
1116 To save the state of the FPU, use one of these functions:
1118 @comment fenv.h
1119 @comment ISO
1120 @deftypefun int fegetenv (fenv_t *@var{envp})
1121 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1122 Store the floating-point environment in the variable pointed to by
1123 @var{envp}.
1125 The function returns zero in case the operation was successful, a
1126 non-zero value otherwise.
1127 @end deftypefun
1129 @comment fenv.h
1130 @comment ISO
1131 @deftypefun int feholdexcept (fenv_t *@var{envp})
1132 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1133 Store the current floating-point environment in the object pointed to by
1134 @var{envp}.  Then clear all exception flags, and set the FPU to trap no
1135 exceptions.  Not all FPUs support trapping no exceptions; if
1136 @code{feholdexcept} cannot set this mode, it returns nonzero value.  If it
1137 succeeds, it returns zero.
1138 @end deftypefun
1140 The functions which restore the floating-point environment can take these
1141 kinds of arguments:
1143 @itemize @bullet
1144 @item
1145 Pointers to @code{fenv_t} objects, which were initialized previously by a
1146 call to @code{fegetenv} or @code{feholdexcept}.
1147 @item
1148 @vindex FE_DFL_ENV
1149 The special macro @code{FE_DFL_ENV} which represents the floating-point
1150 environment as it was available at program start.
1151 @item
1152 Implementation defined macros with names starting with @code{FE_} and
1153 having type @code{fenv_t *}.
1155 @vindex FE_NOMASK_ENV
1156 If possible, @theglibc{} defines a macro @code{FE_NOMASK_ENV}
1157 which represents an environment where every exception raised causes a
1158 trap to occur.  You can test for this macro using @code{#ifdef}.  It is
1159 only defined if @code{_GNU_SOURCE} is defined.
1161 Some platforms might define other predefined environments.
1162 @end itemize
1164 @noindent
1165 To set the floating-point environment, you can use either of these
1166 functions:
1168 @comment fenv.h
1169 @comment ISO
1170 @deftypefun int fesetenv (const fenv_t *@var{envp})
1171 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1172 Set the floating-point environment to that described by @var{envp}.
1174 The function returns zero in case the operation was successful, a
1175 non-zero value otherwise.
1176 @end deftypefun
1178 @comment fenv.h
1179 @comment ISO
1180 @deftypefun int feupdateenv (const fenv_t *@var{envp})
1181 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1182 Like @code{fesetenv}, this function sets the floating-point environment
1183 to that described by @var{envp}.  However, if any exceptions were
1184 flagged in the status word before @code{feupdateenv} was called, they
1185 remain flagged after the call.  In other words, after @code{feupdateenv}
1186 is called, the status word is the bitwise OR of the previous status word
1187 and the one saved in @var{envp}.
1189 The function returns zero in case the operation was successful, a
1190 non-zero value otherwise.
1191 @end deftypefun
1193 @noindent
1194 TS 18661-1:2014 defines additional functions to save and restore
1195 floating-point control modes (such as the rounding mode and whether
1196 traps are enabled) while leaving other status (such as raised flags)
1197 unchanged.
1199 @vindex FE_DFL_MODE
1200 The special macro @code{FE_DFL_MODE} may be passed to
1201 @code{fesetmode}.  It represents the floating-point control modes at
1202 program start.
1204 @comment fenv.h
1205 @comment ISO
1206 @deftypefun int fegetmode (femode_t *@var{modep})
1207 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1208 Store the floating-point control modes in the variable pointed to by
1209 @var{modep}.
1211 The function returns zero in case the operation was successful, a
1212 non-zero value otherwise.
1213 @end deftypefun
1215 @comment fenv.h
1216 @comment ISO
1217 @deftypefun int fesetmode (const femode_t *@var{modep})
1218 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1219 Set the floating-point control modes to those described by
1220 @var{modep}.
1222 The function returns zero in case the operation was successful, a
1223 non-zero value otherwise.
1224 @end deftypefun
1226 @noindent
1227 To control for individual exceptions if raising them causes a trap to
1228 occur, you can use the following two functions.
1230 @strong{Portability Note:} These functions are all GNU extensions.
1232 @comment fenv.h
1233 @comment GNU
1234 @deftypefun int feenableexcept (int @var{excepts})
1235 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1236 This function enables traps for each of the exceptions as indicated by
1237 the parameter @var{excepts}.  The individual exceptions are described in
1238 @ref{Status bit operations}.  Only the specified exceptions are
1239 enabled, the status of the other exceptions is not changed.
1241 The function returns the previous enabled exceptions in case the
1242 operation was successful, @code{-1} otherwise.
1243 @end deftypefun
1245 @comment fenv.h
1246 @comment GNU
1247 @deftypefun int fedisableexcept (int @var{excepts})
1248 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1249 This function disables traps for each of the exceptions as indicated by
1250 the parameter @var{excepts}.  The individual exceptions are described in
1251 @ref{Status bit operations}.  Only the specified exceptions are
1252 disabled, the status of the other exceptions is not changed.
1254 The function returns the previous enabled exceptions in case the
1255 operation was successful, @code{-1} otherwise.
1256 @end deftypefun
1258 @comment fenv.h
1259 @comment GNU
1260 @deftypefun int fegetexcept (void)
1261 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1262 The function returns a bitmask of all currently enabled exceptions.  It
1263 returns @code{-1} in case of failure.
1264 @end deftypefun
1266 @node Arithmetic Functions
1267 @section Arithmetic Functions
1269 The C library provides functions to do basic operations on
1270 floating-point numbers.  These include absolute value, maximum and minimum,
1271 normalization, bit twiddling, rounding, and a few others.
1273 @menu
1274 * Absolute Value::              Absolute values of integers and floats.
1275 * Normalization Functions::     Extracting exponents and putting them back.
1276 * Rounding Functions::          Rounding floats to integers.
1277 * Remainder Functions::         Remainders on division, precisely defined.
1278 * FP Bit Twiddling::            Sign bit adjustment.  Adding epsilon.
1279 * FP Comparison Functions::     Comparisons without risk of exceptions.
1280 * Misc FP Arithmetic::          Max, min, positive difference, multiply-add.
1281 @end menu
1283 @node Absolute Value
1284 @subsection Absolute Value
1285 @cindex absolute value functions
1287 These functions are provided for obtaining the @dfn{absolute value} (or
1288 @dfn{magnitude}) of a number.  The absolute value of a real number
1289 @var{x} is @var{x} if @var{x} is positive, @minus{}@var{x} if @var{x} is
1290 negative.  For a complex number @var{z}, whose real part is @var{x} and
1291 whose imaginary part is @var{y}, the absolute value is @w{@code{sqrt
1292 (@var{x}*@var{x} + @var{y}*@var{y})}}.
1294 @pindex math.h
1295 @pindex stdlib.h
1296 Prototypes for @code{abs}, @code{labs} and @code{llabs} are in @file{stdlib.h};
1297 @code{imaxabs} is declared in @file{inttypes.h};
1298 @code{fabs}, @code{fabsf} and @code{fabsl} are declared in @file{math.h}.
1299 @code{cabs}, @code{cabsf} and @code{cabsl} are declared in @file{complex.h}.
1301 @comment stdlib.h
1302 @comment ISO
1303 @deftypefun int abs (int @var{number})
1304 @comment stdlib.h
1305 @comment ISO
1306 @deftypefunx {long int} labs (long int @var{number})
1307 @comment stdlib.h
1308 @comment ISO
1309 @deftypefunx {long long int} llabs (long long int @var{number})
1310 @comment inttypes.h
1311 @comment ISO
1312 @deftypefunx intmax_t imaxabs (intmax_t @var{number})
1313 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1314 These functions return the absolute value of @var{number}.
1316 Most computers use a two's complement integer representation, in which
1317 the absolute value of @code{INT_MIN} (the smallest possible @code{int})
1318 cannot be represented; thus, @w{@code{abs (INT_MIN)}} is not defined.
1320 @code{llabs} and @code{imaxdiv} are new to @w{ISO C99}.
1322 See @ref{Integers} for a description of the @code{intmax_t} type.
1324 @end deftypefun
1326 @comment math.h
1327 @comment ISO
1328 @deftypefun double fabs (double @var{number})
1329 @comment math.h
1330 @comment ISO
1331 @deftypefunx float fabsf (float @var{number})
1332 @comment math.h
1333 @comment ISO
1334 @deftypefunx {long double} fabsl (long double @var{number})
1335 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1336 This function returns the absolute value of the floating-point number
1337 @var{number}.
1338 @end deftypefun
1340 @comment complex.h
1341 @comment ISO
1342 @deftypefun double cabs (complex double @var{z})
1343 @comment complex.h
1344 @comment ISO
1345 @deftypefunx float cabsf (complex float @var{z})
1346 @comment complex.h
1347 @comment ISO
1348 @deftypefunx {long double} cabsl (complex long double @var{z})
1349 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1350 These functions return the absolute  value of the complex number @var{z}
1351 (@pxref{Complex Numbers}).  The absolute value of a complex number is:
1353 @smallexample
1354 sqrt (creal (@var{z}) * creal (@var{z}) + cimag (@var{z}) * cimag (@var{z}))
1355 @end smallexample
1357 This function should always be used instead of the direct formula
1358 because it takes special care to avoid losing precision.  It may also
1359 take advantage of hardware support for this operation.  See @code{hypot}
1360 in @ref{Exponents and Logarithms}.
1361 @end deftypefun
1363 @node Normalization Functions
1364 @subsection Normalization Functions
1365 @cindex normalization functions (floating-point)
1367 The functions described in this section are primarily provided as a way
1368 to efficiently perform certain low-level manipulations on floating point
1369 numbers that are represented internally using a binary radix;
1370 see @ref{Floating Point Concepts}.  These functions are required to
1371 have equivalent behavior even if the representation does not use a radix
1372 of 2, but of course they are unlikely to be particularly efficient in
1373 those cases.
1375 @pindex math.h
1376 All these functions are declared in @file{math.h}.
1378 @comment math.h
1379 @comment ISO
1380 @deftypefun double frexp (double @var{value}, int *@var{exponent})
1381 @comment math.h
1382 @comment ISO
1383 @deftypefunx float frexpf (float @var{value}, int *@var{exponent})
1384 @comment math.h
1385 @comment ISO
1386 @deftypefunx {long double} frexpl (long double @var{value}, int *@var{exponent})
1387 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1388 These functions are used to split the number @var{value}
1389 into a normalized fraction and an exponent.
1391 If the argument @var{value} is not zero, the return value is @var{value}
1392 times a power of two, and its magnitude is always in the range 1/2
1393 (inclusive) to 1 (exclusive).  The corresponding exponent is stored in
1394 @code{*@var{exponent}}; the return value multiplied by 2 raised to this
1395 exponent equals the original number @var{value}.
1397 For example, @code{frexp (12.8, &exponent)} returns @code{0.8} and
1398 stores @code{4} in @code{exponent}.
1400 If @var{value} is zero, then the return value is zero and
1401 zero is stored in @code{*@var{exponent}}.
1402 @end deftypefun
1404 @comment math.h
1405 @comment ISO
1406 @deftypefun double ldexp (double @var{value}, int @var{exponent})
1407 @comment math.h
1408 @comment ISO
1409 @deftypefunx float ldexpf (float @var{value}, int @var{exponent})
1410 @comment math.h
1411 @comment ISO
1412 @deftypefunx {long double} ldexpl (long double @var{value}, int @var{exponent})
1413 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1414 These functions return the result of multiplying the floating-point
1415 number @var{value} by 2 raised to the power @var{exponent}.  (It can
1416 be used to reassemble floating-point numbers that were taken apart
1417 by @code{frexp}.)
1419 For example, @code{ldexp (0.8, 4)} returns @code{12.8}.
1420 @end deftypefun
1422 The following functions, which come from BSD, provide facilities
1423 equivalent to those of @code{ldexp} and @code{frexp}.  See also the
1424 @w{ISO C} function @code{logb} which originally also appeared in BSD.
1426 @comment math.h
1427 @comment BSD
1428 @deftypefun double scalb (double @var{value}, double @var{exponent})
1429 @comment math.h
1430 @comment BSD
1431 @deftypefunx float scalbf (float @var{value}, float @var{exponent})
1432 @comment math.h
1433 @comment BSD
1434 @deftypefunx {long double} scalbl (long double @var{value}, long double @var{exponent})
1435 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1436 The @code{scalb} function is the BSD name for @code{ldexp}.
1437 @end deftypefun
1439 @comment math.h
1440 @comment BSD
1441 @deftypefun double scalbn (double @var{x}, int @var{n})
1442 @comment math.h
1443 @comment BSD
1444 @deftypefunx float scalbnf (float @var{x}, int @var{n})
1445 @comment math.h
1446 @comment BSD
1447 @deftypefunx {long double} scalbnl (long double @var{x}, int @var{n})
1448 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1449 @code{scalbn} is identical to @code{scalb}, except that the exponent
1450 @var{n} is an @code{int} instead of a floating-point number.
1451 @end deftypefun
1453 @comment math.h
1454 @comment BSD
1455 @deftypefun double scalbln (double @var{x}, long int @var{n})
1456 @comment math.h
1457 @comment BSD
1458 @deftypefunx float scalblnf (float @var{x}, long int @var{n})
1459 @comment math.h
1460 @comment BSD
1461 @deftypefunx {long double} scalblnl (long double @var{x}, long int @var{n})
1462 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1463 @code{scalbln} is identical to @code{scalb}, except that the exponent
1464 @var{n} is a @code{long int} instead of a floating-point number.
1465 @end deftypefun
1467 @comment math.h
1468 @comment BSD
1469 @deftypefun double significand (double @var{x})
1470 @comment math.h
1471 @comment BSD
1472 @deftypefunx float significandf (float @var{x})
1473 @comment math.h
1474 @comment BSD
1475 @deftypefunx {long double} significandl (long double @var{x})
1476 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1477 @code{significand} returns the mantissa of @var{x} scaled to the range
1478 @math{[1, 2)}.
1479 It is equivalent to @w{@code{scalb (@var{x}, (double) -ilogb (@var{x}))}}.
1481 This function exists mainly for use in certain standardized tests
1482 of @w{IEEE 754} conformance.
1483 @end deftypefun
1485 @node Rounding Functions
1486 @subsection Rounding Functions
1487 @cindex converting floats to integers
1489 @pindex math.h
1490 The functions listed here perform operations such as rounding and
1491 truncation of floating-point values.  Some of these functions convert
1492 floating point numbers to integer values.  They are all declared in
1493 @file{math.h}.
1495 You can also convert floating-point numbers to integers simply by
1496 casting them to @code{int}.  This discards the fractional part,
1497 effectively rounding towards zero.  However, this only works if the
1498 result can actually be represented as an @code{int}---for very large
1499 numbers, this is impossible.  The functions listed here return the
1500 result as a @code{double} instead to get around this problem.
1502 @comment math.h
1503 @comment ISO
1504 @deftypefun double ceil (double @var{x})
1505 @comment math.h
1506 @comment ISO
1507 @deftypefunx float ceilf (float @var{x})
1508 @comment math.h
1509 @comment ISO
1510 @deftypefunx {long double} ceill (long double @var{x})
1511 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1512 These functions round @var{x} upwards to the nearest integer,
1513 returning that value as a @code{double}.  Thus, @code{ceil (1.5)}
1514 is @code{2.0}.
1515 @end deftypefun
1517 @comment math.h
1518 @comment ISO
1519 @deftypefun double floor (double @var{x})
1520 @comment math.h
1521 @comment ISO
1522 @deftypefunx float floorf (float @var{x})
1523 @comment math.h
1524 @comment ISO
1525 @deftypefunx {long double} floorl (long double @var{x})
1526 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1527 These functions round @var{x} downwards to the nearest
1528 integer, returning that value as a @code{double}.  Thus, @code{floor
1529 (1.5)} is @code{1.0} and @code{floor (-1.5)} is @code{-2.0}.
1530 @end deftypefun
1532 @comment math.h
1533 @comment ISO
1534 @deftypefun double trunc (double @var{x})
1535 @comment math.h
1536 @comment ISO
1537 @deftypefunx float truncf (float @var{x})
1538 @comment math.h
1539 @comment ISO
1540 @deftypefunx {long double} truncl (long double @var{x})
1541 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1542 The @code{trunc} functions round @var{x} towards zero to the nearest
1543 integer (returned in floating-point format).  Thus, @code{trunc (1.5)}
1544 is @code{1.0} and @code{trunc (-1.5)} is @code{-1.0}.
1545 @end deftypefun
1547 @comment math.h
1548 @comment ISO
1549 @deftypefun double rint (double @var{x})
1550 @comment math.h
1551 @comment ISO
1552 @deftypefunx float rintf (float @var{x})
1553 @comment math.h
1554 @comment ISO
1555 @deftypefunx {long double} rintl (long double @var{x})
1556 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1557 These functions round @var{x} to an integer value according to the
1558 current rounding mode.  @xref{Floating Point Parameters}, for
1559 information about the various rounding modes.  The default
1560 rounding mode is to round to the nearest integer; some machines
1561 support other modes, but round-to-nearest is always used unless
1562 you explicitly select another.
1564 If @var{x} was not initially an integer, these functions raise the
1565 inexact exception.
1566 @end deftypefun
1568 @comment math.h
1569 @comment ISO
1570 @deftypefun double nearbyint (double @var{x})
1571 @comment math.h
1572 @comment ISO
1573 @deftypefunx float nearbyintf (float @var{x})
1574 @comment math.h
1575 @comment ISO
1576 @deftypefunx {long double} nearbyintl (long double @var{x})
1577 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1578 These functions return the same value as the @code{rint} functions, but
1579 do not raise the inexact exception if @var{x} is not an integer.
1580 @end deftypefun
1582 @comment math.h
1583 @comment ISO
1584 @deftypefun double round (double @var{x})
1585 @comment math.h
1586 @comment ISO
1587 @deftypefunx float roundf (float @var{x})
1588 @comment math.h
1589 @comment ISO
1590 @deftypefunx {long double} roundl (long double @var{x})
1591 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1592 These functions are similar to @code{rint}, but they round halfway
1593 cases away from zero instead of to the nearest integer (or other
1594 current rounding mode).
1595 @end deftypefun
1597 @comment math.h
1598 @comment ISO
1599 @deftypefun {long int} lrint (double @var{x})
1600 @comment math.h
1601 @comment ISO
1602 @deftypefunx {long int} lrintf (float @var{x})
1603 @comment math.h
1604 @comment ISO
1605 @deftypefunx {long int} lrintl (long double @var{x})
1606 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1607 These functions are just like @code{rint}, but they return a
1608 @code{long int} instead of a floating-point number.
1609 @end deftypefun
1611 @comment math.h
1612 @comment ISO
1613 @deftypefun {long long int} llrint (double @var{x})
1614 @comment math.h
1615 @comment ISO
1616 @deftypefunx {long long int} llrintf (float @var{x})
1617 @comment math.h
1618 @comment ISO
1619 @deftypefunx {long long int} llrintl (long double @var{x})
1620 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1621 These functions are just like @code{rint}, but they return a
1622 @code{long long int} instead of a floating-point number.
1623 @end deftypefun
1625 @comment math.h
1626 @comment ISO
1627 @deftypefun {long int} lround (double @var{x})
1628 @comment math.h
1629 @comment ISO
1630 @deftypefunx {long int} lroundf (float @var{x})
1631 @comment math.h
1632 @comment ISO
1633 @deftypefunx {long int} lroundl (long double @var{x})
1634 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1635 These functions are just like @code{round}, but they return a
1636 @code{long int} instead of a floating-point number.
1637 @end deftypefun
1639 @comment math.h
1640 @comment ISO
1641 @deftypefun {long long int} llround (double @var{x})
1642 @comment math.h
1643 @comment ISO
1644 @deftypefunx {long long int} llroundf (float @var{x})
1645 @comment math.h
1646 @comment ISO
1647 @deftypefunx {long long int} llroundl (long double @var{x})
1648 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1649 These functions are just like @code{round}, but they return a
1650 @code{long long int} instead of a floating-point number.
1651 @end deftypefun
1654 @comment math.h
1655 @comment ISO
1656 @deftypefun double modf (double @var{value}, double *@var{integer-part})
1657 @comment math.h
1658 @comment ISO
1659 @deftypefunx float modff (float @var{value}, float *@var{integer-part})
1660 @comment math.h
1661 @comment ISO
1662 @deftypefunx {long double} modfl (long double @var{value}, long double *@var{integer-part})
1663 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1664 These functions break the argument @var{value} into an integer part and a
1665 fractional part (between @code{-1} and @code{1}, exclusive).  Their sum
1666 equals @var{value}.  Each of the parts has the same sign as @var{value},
1667 and the integer part is always rounded toward zero.
1669 @code{modf} stores the integer part in @code{*@var{integer-part}}, and
1670 returns the fractional part.  For example, @code{modf (2.5, &intpart)}
1671 returns @code{0.5} and stores @code{2.0} into @code{intpart}.
1672 @end deftypefun
1674 @node Remainder Functions
1675 @subsection Remainder Functions
1677 The functions in this section compute the remainder on division of two
1678 floating-point numbers.  Each is a little different; pick the one that
1679 suits your problem.
1681 @comment math.h
1682 @comment ISO
1683 @deftypefun double fmod (double @var{numerator}, double @var{denominator})
1684 @comment math.h
1685 @comment ISO
1686 @deftypefunx float fmodf (float @var{numerator}, float @var{denominator})
1687 @comment math.h
1688 @comment ISO
1689 @deftypefunx {long double} fmodl (long double @var{numerator}, long double @var{denominator})
1690 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1691 These functions compute the remainder from the division of
1692 @var{numerator} by @var{denominator}.  Specifically, the return value is
1693 @code{@var{numerator} - @w{@var{n} * @var{denominator}}}, where @var{n}
1694 is the quotient of @var{numerator} divided by @var{denominator}, rounded
1695 towards zero to an integer.  Thus, @w{@code{fmod (6.5, 2.3)}} returns
1696 @code{1.9}, which is @code{6.5} minus @code{4.6}.
1698 The result has the same sign as the @var{numerator} and has magnitude
1699 less than the magnitude of the @var{denominator}.
1701 If @var{denominator} is zero, @code{fmod} signals a domain error.
1702 @end deftypefun
1704 @comment math.h
1705 @comment BSD
1706 @deftypefun double drem (double @var{numerator}, double @var{denominator})
1707 @comment math.h
1708 @comment BSD
1709 @deftypefunx float dremf (float @var{numerator}, float @var{denominator})
1710 @comment math.h
1711 @comment BSD
1712 @deftypefunx {long double} dreml (long double @var{numerator}, long double @var{denominator})
1713 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1714 These functions are like @code{fmod} except that they round the
1715 internal quotient @var{n} to the nearest integer instead of towards zero
1716 to an integer.  For example, @code{drem (6.5, 2.3)} returns @code{-0.4},
1717 which is @code{6.5} minus @code{6.9}.
1719 The absolute value of the result is less than or equal to half the
1720 absolute value of the @var{denominator}.  The difference between
1721 @code{fmod (@var{numerator}, @var{denominator})} and @code{drem
1722 (@var{numerator}, @var{denominator})} is always either
1723 @var{denominator}, minus @var{denominator}, or zero.
1725 If @var{denominator} is zero, @code{drem} signals a domain error.
1726 @end deftypefun
1728 @comment math.h
1729 @comment BSD
1730 @deftypefun double remainder (double @var{numerator}, double @var{denominator})
1731 @comment math.h
1732 @comment BSD
1733 @deftypefunx float remainderf (float @var{numerator}, float @var{denominator})
1734 @comment math.h
1735 @comment BSD
1736 @deftypefunx {long double} remainderl (long double @var{numerator}, long double @var{denominator})
1737 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1738 This function is another name for @code{drem}.
1739 @end deftypefun
1741 @node FP Bit Twiddling
1742 @subsection Setting and modifying single bits of FP values
1743 @cindex FP arithmetic
1745 There are some operations that are too complicated or expensive to
1746 perform by hand on floating-point numbers.  @w{ISO C99} defines
1747 functions to do these operations, which mostly involve changing single
1748 bits.
1750 @comment math.h
1751 @comment ISO
1752 @deftypefun double copysign (double @var{x}, double @var{y})
1753 @comment math.h
1754 @comment ISO
1755 @deftypefunx float copysignf (float @var{x}, float @var{y})
1756 @comment math.h
1757 @comment ISO
1758 @deftypefunx {long double} copysignl (long double @var{x}, long double @var{y})
1759 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1760 These functions return @var{x} but with the sign of @var{y}.  They work
1761 even if @var{x} or @var{y} are NaN or zero.  Both of these can carry a
1762 sign (although not all implementations support it) and this is one of
1763 the few operations that can tell the difference.
1765 @code{copysign} never raises an exception.
1766 @c except signalling NaNs
1768 This function is defined in @w{IEC 559} (and the appendix with
1769 recommended functions in @w{IEEE 754}/@w{IEEE 854}).
1770 @end deftypefun
1772 @comment math.h
1773 @comment ISO
1774 @deftypefun int signbit (@emph{float-type} @var{x})
1775 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1776 @code{signbit} is a generic macro which can work on all floating-point
1777 types.  It returns a nonzero value if the value of @var{x} has its sign
1778 bit set.
1780 This is not the same as @code{x < 0.0}, because @w{IEEE 754} floating
1781 point allows zero to be signed.  The comparison @code{-0.0 < 0.0} is
1782 false, but @code{signbit (-0.0)} will return a nonzero value.
1783 @end deftypefun
1785 @comment math.h
1786 @comment ISO
1787 @deftypefun double nextafter (double @var{x}, double @var{y})
1788 @comment math.h
1789 @comment ISO
1790 @deftypefunx float nextafterf (float @var{x}, float @var{y})
1791 @comment math.h
1792 @comment ISO
1793 @deftypefunx {long double} nextafterl (long double @var{x}, long double @var{y})
1794 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1795 The @code{nextafter} function returns the next representable neighbor of
1796 @var{x} in the direction towards @var{y}.  The size of the step between
1797 @var{x} and the result depends on the type of the result.  If
1798 @math{@var{x} = @var{y}} the function simply returns @var{y}.  If either
1799 value is @code{NaN}, @code{NaN} is returned.  Otherwise
1800 a value corresponding to the value of the least significant bit in the
1801 mantissa is added or subtracted, depending on the direction.
1802 @code{nextafter} will signal overflow or underflow if the result goes
1803 outside of the range of normalized numbers.
1805 This function is defined in @w{IEC 559} (and the appendix with
1806 recommended functions in @w{IEEE 754}/@w{IEEE 854}).
1807 @end deftypefun
1809 @comment math.h
1810 @comment ISO
1811 @deftypefun double nexttoward (double @var{x}, long double @var{y})
1812 @comment math.h
1813 @comment ISO
1814 @deftypefunx float nexttowardf (float @var{x}, long double @var{y})
1815 @comment math.h
1816 @comment ISO
1817 @deftypefunx {long double} nexttowardl (long double @var{x}, long double @var{y})
1818 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1819 These functions are identical to the corresponding versions of
1820 @code{nextafter} except that their second argument is a @code{long
1821 double}.
1822 @end deftypefun
1824 @comment math.h
1825 @comment ISO
1826 @deftypefun double nextup (double @var{x})
1827 @comment math.h
1828 @comment ISO
1829 @deftypefunx float nextupf (float @var{x})
1830 @comment math.h
1831 @comment ISO
1832 @deftypefunx {long double} nextupl (long double @var{x})
1833 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1834 The @code{nextup} function returns the next representable neighbor of @var{x}
1835 in the direction of positive infinity.  If @var{x} is the smallest negative
1836 subnormal number in the type of @var{x} the function returns @code{-0}.  If
1837 @math{@var{x} = @code{0}} the function returns the smallest positive subnormal
1838 number in the type of @var{x}.  If @var{x} is NaN, NaN is returned.
1839 If @var{x} is @math{+@infinity{}}, @math{+@infinity{}} is returned.
1840 @code{nextup} is from TS 18661-1:2014.
1841 @code{nextup} never raises an exception except for signaling NaNs.
1842 @end deftypefun
1844 @comment math.h
1845 @comment ISO
1846 @deftypefun double nextdown (double @var{x})
1847 @comment math.h
1848 @comment ISO
1849 @deftypefunx float nextdownf (float @var{x})
1850 @comment math.h
1851 @comment ISO
1852 @deftypefunx {long double} nextdownl (long double @var{x})
1853 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1854 The @code{nextdown} function returns the next representable neighbor of @var{x}
1855 in the direction of negative infinity.  If @var{x} is the smallest positive
1856 subnormal number in the type of @var{x} the function returns @code{+0}.  If
1857 @math{@var{x} = @code{0}} the function returns the smallest negative subnormal
1858 number in the type of @var{x}.  If @var{x} is NaN, NaN is returned.
1859 If @var{x} is @math{-@infinity{}}, @math{-@infinity{}} is returned.
1860 @code{nextdown} is from TS 18661-1:2014.
1861 @code{nextdown} never raises an exception except for signaling NaNs.
1862 @end deftypefun
1864 @cindex NaN
1865 @comment math.h
1866 @comment ISO
1867 @deftypefun double nan (const char *@var{tagp})
1868 @comment math.h
1869 @comment ISO
1870 @deftypefunx float nanf (const char *@var{tagp})
1871 @comment math.h
1872 @comment ISO
1873 @deftypefunx {long double} nanl (const char *@var{tagp})
1874 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
1875 @c The unsafe-but-ruled-safe locale use comes from strtod.
1876 The @code{nan} function returns a representation of NaN, provided that
1877 NaN is supported by the target platform.
1878 @code{nan ("@var{n-char-sequence}")} is equivalent to
1879 @code{strtod ("NAN(@var{n-char-sequence})")}.
1881 The argument @var{tagp} is used in an unspecified manner.  On @w{IEEE
1882 754} systems, there are many representations of NaN, and @var{tagp}
1883 selects one.  On other systems it may do nothing.
1884 @end deftypefun
1886 @comment math.h
1887 @comment ISO
1888 @deftypefun int canonicalize (double *@var{cx}, const double *@var{x})
1889 @comment math.h
1890 @comment ISO
1891 @deftypefunx int canonicalizef (float *@var{cx}, const float *@var{x})
1892 @comment math.h
1893 @comment ISO
1894 @deftypefunx int canonicalizel (long double *@var{cx}, const long double *@var{x})
1895 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1896 In some floating-point formats, some values have canonical (preferred)
1897 and noncanonical encodings (for IEEE interchange binary formats, all
1898 encodings are canonical).  These functions, defined by TS
1899 18661-1:2014, attempt to produce a canonical version of the
1900 floating-point value pointed to by @var{x}; if that value is a
1901 signaling NaN, they raise the invalid exception and produce a quiet
1902 NaN.  If a canonical value is produced, it is stored in the object
1903 pointed to by @var{cx}, and these functions return zero.  Otherwise
1904 (if a canonical value could not be produced because the object pointed
1905 to by @var{x} is not a valid representation of any floating-point
1906 value), the object pointed to by @var{cx} is unchanged and a nonzero
1907 value is returned.
1909 Note that some formats have multiple encodings of a value which are
1910 all equally canonical; when such an encoding is used as an input to
1911 this function, any such encoding of the same value (or of the
1912 corresponding quiet NaN, if that value is a signaling NaN) may be
1913 produced as output.
1914 @end deftypefun
1916 @comment math.h
1917 @comment ISO
1918 @deftypefun double getpayload (const double *@var{x})
1919 @comment math.h
1920 @comment ISO
1921 @deftypefunx float getpayloadf (const float *@var{x})
1922 @comment math.h
1923 @comment ISO
1924 @deftypefunx {long double} getpayloadl (const long double *@var{x})
1925 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1926 IEEE 754 defines the @dfn{payload} of a NaN to be an integer value
1927 encoded in the representation of the NaN.  Payloads are typically
1928 propagated from NaN inputs to the result of a floating-point
1929 operation.  These functions, defined by TS 18661-1:2014, return the
1930 payload of the NaN pointed to by @var{x} (returned as a positive
1931 integer, or positive zero, represented as a floating-point number); if
1932 @var{x} is not a NaN, they return an unspecified value.  They raise no
1933 floating-point exceptions even for signaling NaNs.
1934 @end deftypefun
1936 @comment math.h
1937 @comment ISO
1938 @deftypefun int setpayload (double *@var{x}, double @var{payload})
1939 @comment math.h
1940 @comment ISO
1941 @deftypefunx int setpayloadf (float *@var{x}, float @var{payload})
1942 @comment math.h
1943 @comment ISO
1944 @deftypefunx int setpayloadl (long double *@var{x}, long double @var{payload})
1945 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1946 These functions, defined by TS 18661-1:2014, set the object pointed to
1947 by @var{x} to a quiet NaN with payload @var{payload} and a zero sign
1948 bit and return zero.  If @var{payload} is not a positive-signed
1949 integer that is a valid payload for a quiet NaN of the given type, the
1950 object pointed to by @var{x} is set to positive zero and a nonzero
1951 value is returned.  They raise no floating-point exceptions.
1952 @end deftypefun
1954 @comment math.h
1955 @comment ISO
1956 @deftypefun int setpayloadsig (double *@var{x}, double @var{payload})
1957 @comment math.h
1958 @comment ISO
1959 @deftypefunx int setpayloadsigf (float *@var{x}, float @var{payload})
1960 @comment math.h
1961 @comment ISO
1962 @deftypefunx int setpayloadsigl (long double *@var{x}, long double @var{payload})
1963 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1964 These functions, defined by TS 18661-1:2014, set the object pointed to
1965 by @var{x} to a signaling NaN with payload @var{payload} and a zero
1966 sign bit and return zero.  If @var{payload} is not a positive-signed
1967 integer that is a valid payload for a signaling NaN of the given type,
1968 the object pointed to by @var{x} is set to positive zero and a nonzero
1969 value is returned.  They raise no floating-point exceptions.
1970 @end deftypefun
1972 @node FP Comparison Functions
1973 @subsection Floating-Point Comparison Functions
1974 @cindex unordered comparison
1976 The standard C comparison operators provoke exceptions when one or other
1977 of the operands is NaN.  For example,
1979 @smallexample
1980 int v = a < 1.0;
1981 @end smallexample
1983 @noindent
1984 will raise an exception if @var{a} is NaN.  (This does @emph{not}
1985 happen with @code{==} and @code{!=}; those merely return false and true,
1986 respectively, when NaN is examined.)  Frequently this exception is
1987 undesirable.  @w{ISO C99} therefore defines comparison functions that
1988 do not raise exceptions when NaN is examined.  All of the functions are
1989 implemented as macros which allow their arguments to be of any
1990 floating-point type.  The macros are guaranteed to evaluate their
1991 arguments only once.  TS 18661-1:2014 adds such a macro for an
1992 equality comparison that @emph{does} raise an exception for a NaN
1993 argument; it also adds functions that provide a total ordering on all
1994 floating-point values, including NaNs, without raising any exceptions
1995 even for signaling NaNs.
1997 @comment math.h
1998 @comment ISO
1999 @deftypefn Macro int isgreater (@emph{real-floating} @var{x}, @emph{real-floating} @var{y})
2000 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2001 This macro determines whether the argument @var{x} is greater than
2002 @var{y}.  It is equivalent to @code{(@var{x}) > (@var{y})}, but no
2003 exception is raised if @var{x} or @var{y} are NaN.
2004 @end deftypefn
2006 @comment math.h
2007 @comment ISO
2008 @deftypefn Macro int isgreaterequal (@emph{real-floating} @var{x}, @emph{real-floating} @var{y})
2009 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2010 This macro determines whether the argument @var{x} is greater than or
2011 equal to @var{y}.  It is equivalent to @code{(@var{x}) >= (@var{y})}, but no
2012 exception is raised if @var{x} or @var{y} are NaN.
2013 @end deftypefn
2015 @comment math.h
2016 @comment ISO
2017 @deftypefn Macro int isless (@emph{real-floating} @var{x}, @emph{real-floating} @var{y})
2018 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2019 This macro determines whether the argument @var{x} is less than @var{y}.
2020 It is equivalent to @code{(@var{x}) < (@var{y})}, but no exception is
2021 raised if @var{x} or @var{y} are NaN.
2022 @end deftypefn
2024 @comment math.h
2025 @comment ISO
2026 @deftypefn Macro int islessequal (@emph{real-floating} @var{x}, @emph{real-floating} @var{y})
2027 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2028 This macro determines whether the argument @var{x} is less than or equal
2029 to @var{y}.  It is equivalent to @code{(@var{x}) <= (@var{y})}, but no
2030 exception is raised if @var{x} or @var{y} are NaN.
2031 @end deftypefn
2033 @comment math.h
2034 @comment ISO
2035 @deftypefn Macro int islessgreater (@emph{real-floating} @var{x}, @emph{real-floating} @var{y})
2036 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2037 This macro determines whether the argument @var{x} is less or greater
2038 than @var{y}.  It is equivalent to @code{(@var{x}) < (@var{y}) ||
2039 (@var{x}) > (@var{y})} (although it only evaluates @var{x} and @var{y}
2040 once), but no exception is raised if @var{x} or @var{y} are NaN.
2042 This macro is not equivalent to @code{@var{x} != @var{y}}, because that
2043 expression is true if @var{x} or @var{y} are NaN.
2044 @end deftypefn
2046 @comment math.h
2047 @comment ISO
2048 @deftypefn Macro int isunordered (@emph{real-floating} @var{x}, @emph{real-floating} @var{y})
2049 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2050 This macro determines whether its arguments are unordered.  In other
2051 words, it is true if @var{x} or @var{y} are NaN, and false otherwise.
2052 @end deftypefn
2054 @comment math.h
2055 @comment ISO
2056 @deftypefn Macro int iseqsig (@emph{real-floating} @var{x}, @emph{real-floating} @var{y})
2057 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2058 This macro determines whether its arguments are equal.  It is
2059 equivalent to @code{(@var{x}) == (@var{y})}, but it raises the invalid
2060 exception and sets @code{errno} to @code{EDOM} is either argument is a
2061 NaN.
2062 @end deftypefn
2064 @comment math.h
2065 @comment ISO
2066 @deftypefun int totalorder (double @var{x}, double @var{y})
2067 @comment ISO
2068 @deftypefunx int totalorderf (float @var{x}, float @var{y})
2069 @comment ISO
2070 @deftypefunx int totalorderl (long double @var{x}, long double @var{y})
2071 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2072 These functions determine whether the total order relationship,
2073 defined in IEEE 754-2008, is true for @var{x} and @var{y}, returning
2074 nonzero if it is true and zero if it is false.  No exceptions are
2075 raised even for signaling NaNs.  The relationship is true if they are
2076 the same floating-point value (including sign for zero and NaNs, and
2077 payload for NaNs), or if @var{x} comes before @var{y} in the following
2078 order: negative quiet NaNs, in order of decreasing payload; negative
2079 signaling NaNs, in order of decreasing payload; negative infinity;
2080 finite numbers, in ascending order, with negative zero before positive
2081 zero; positive infinity; positive signaling NaNs, in order of
2082 increasing payload; positive quiet NaNs, in order of increasing
2083 payload.
2084 @end deftypefun
2086 @comment math.h
2087 @comment ISO
2088 @deftypefun int totalordermag (double @var{x}, double @var{y})
2089 @comment ISO
2090 @deftypefunx int totalordermagf (float @var{x}, float @var{y})
2091 @comment ISO
2092 @deftypefunx int totalordermagl (long double @var{x}, long double @var{y})
2093 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2094 These functions determine whether the total order relationship,
2095 defined in IEEE 754-2008, is true for the absolute values of @var{x}
2096 and @var{y}, returning nonzero if it is true and zero if it is false.
2097 No exceptions are raised even for signaling NaNs.
2098 @end deftypefun
2100 Not all machines provide hardware support for these operations.  On
2101 machines that don't, the macros can be very slow.  Therefore, you should
2102 not use these functions when NaN is not a concern.
2104 @strong{NB:} There are no macros @code{isequal} or @code{isunequal}.
2105 They are unnecessary, because the @code{==} and @code{!=} operators do
2106 @emph{not} throw an exception if one or both of the operands are NaN.
2108 @node Misc FP Arithmetic
2109 @subsection Miscellaneous FP arithmetic functions
2110 @cindex minimum
2111 @cindex maximum
2112 @cindex positive difference
2113 @cindex multiply-add
2115 The functions in this section perform miscellaneous but common
2116 operations that are awkward to express with C operators.  On some
2117 processors these functions can use special machine instructions to
2118 perform these operations faster than the equivalent C code.
2120 @comment math.h
2121 @comment ISO
2122 @deftypefun double fmin (double @var{x}, double @var{y})
2123 @comment math.h
2124 @comment ISO
2125 @deftypefunx float fminf (float @var{x}, float @var{y})
2126 @comment math.h
2127 @comment ISO
2128 @deftypefunx {long double} fminl (long double @var{x}, long double @var{y})
2129 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2130 The @code{fmin} function returns the lesser of the two values @var{x}
2131 and @var{y}.  It is similar to the expression
2132 @smallexample
2133 ((x) < (y) ? (x) : (y))
2134 @end smallexample
2135 except that @var{x} and @var{y} are only evaluated once.
2137 If an argument is NaN, the other argument is returned.  If both arguments
2138 are NaN, NaN is returned.
2139 @end deftypefun
2141 @comment math.h
2142 @comment ISO
2143 @deftypefun double fmax (double @var{x}, double @var{y})
2144 @comment math.h
2145 @comment ISO
2146 @deftypefunx float fmaxf (float @var{x}, float @var{y})
2147 @comment math.h
2148 @comment ISO
2149 @deftypefunx {long double} fmaxl (long double @var{x}, long double @var{y})
2150 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2151 The @code{fmax} function returns the greater of the two values @var{x}
2152 and @var{y}.
2154 If an argument is NaN, the other argument is returned.  If both arguments
2155 are NaN, NaN is returned.
2156 @end deftypefun
2158 @comment math.h
2159 @comment ISO
2160 @deftypefun double fminmag (double @var{x}, double @var{y})
2161 @comment math.h
2162 @comment ISO
2163 @deftypefunx float fminmagf (float @var{x}, float @var{y})
2164 @comment math.h
2165 @comment ISO
2166 @deftypefunx {long double} fminmagl (long double @var{x}, long double @var{y})
2167 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2168 These functions, from TS 18661-1:2014, return whichever of the two
2169 values @var{x} and @var{y} has the smaller absolute value.  If both
2170 have the same absolute value, or either is NaN, they behave the same
2171 as the @code{fmin} functions.
2172 @end deftypefun
2174 @comment math.h
2175 @comment ISO
2176 @deftypefun double fmaxmag (double @var{x}, double @var{y})
2177 @comment math.h
2178 @comment ISO
2179 @deftypefunx float fmaxmagf (float @var{x}, float @var{y})
2180 @comment math.h
2181 @comment ISO
2182 @deftypefunx {long double} fmaxmagl (long double @var{x}, long double @var{y})
2183 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2184 These functions, from TS 18661-1:2014, return whichever of the two
2185 values @var{x} and @var{y} has the greater absolute value.  If both
2186 have the same absolute value, or either is NaN, they behave the same
2187 as the @code{fmax} functions.
2188 @end deftypefun
2190 @comment math.h
2191 @comment ISO
2192 @deftypefun double fdim (double @var{x}, double @var{y})
2193 @comment math.h
2194 @comment ISO
2195 @deftypefunx float fdimf (float @var{x}, float @var{y})
2196 @comment math.h
2197 @comment ISO
2198 @deftypefunx {long double} fdiml (long double @var{x}, long double @var{y})
2199 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2200 The @code{fdim} function returns the positive difference between
2201 @var{x} and @var{y}.  The positive difference is @math{@var{x} -
2202 @var{y}} if @var{x} is greater than @var{y}, and @math{0} otherwise.
2204 If @var{x}, @var{y}, or both are NaN, NaN is returned.
2205 @end deftypefun
2207 @comment math.h
2208 @comment ISO
2209 @deftypefun double fma (double @var{x}, double @var{y}, double @var{z})
2210 @comment math.h
2211 @comment ISO
2212 @deftypefunx float fmaf (float @var{x}, float @var{y}, float @var{z})
2213 @comment math.h
2214 @comment ISO
2215 @deftypefunx {long double} fmal (long double @var{x}, long double @var{y}, long double @var{z})
2216 @cindex butterfly
2217 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2218 The @code{fma} function performs floating-point multiply-add.  This is
2219 the operation @math{(@var{x} @mul{} @var{y}) + @var{z}}, but the
2220 intermediate result is not rounded to the destination type.  This can
2221 sometimes improve the precision of a calculation.
2223 This function was introduced because some processors have a special
2224 instruction to perform multiply-add.  The C compiler cannot use it
2225 directly, because the expression @samp{x*y + z} is defined to round the
2226 intermediate result.  @code{fma} lets you choose when you want to round
2227 only once.
2229 @vindex FP_FAST_FMA
2230 On processors which do not implement multiply-add in hardware,
2231 @code{fma} can be very slow since it must avoid intermediate rounding.
2232 @file{math.h} defines the symbols @code{FP_FAST_FMA},
2233 @code{FP_FAST_FMAF}, and @code{FP_FAST_FMAL} when the corresponding
2234 version of @code{fma} is no slower than the expression @samp{x*y + z}.
2235 In @theglibc{}, this always means the operation is implemented in
2236 hardware.
2237 @end deftypefun
2239 @node Complex Numbers
2240 @section Complex Numbers
2241 @pindex complex.h
2242 @cindex complex numbers
2244 @w{ISO C99} introduces support for complex numbers in C.  This is done
2245 with a new type qualifier, @code{complex}.  It is a keyword if and only
2246 if @file{complex.h} has been included.  There are three complex types,
2247 corresponding to the three real types:  @code{float complex},
2248 @code{double complex}, and @code{long double complex}.
2250 To construct complex numbers you need a way to indicate the imaginary
2251 part of a number.  There is no standard notation for an imaginary
2252 floating point constant.  Instead, @file{complex.h} defines two macros
2253 that can be used to create complex numbers.
2255 @deftypevr Macro {const float complex} _Complex_I
2256 This macro is a representation of the complex number ``@math{0+1i}''.
2257 Multiplying a real floating-point value by @code{_Complex_I} gives a
2258 complex number whose value is purely imaginary.  You can use this to
2259 construct complex constants:
2261 @smallexample
2262 @math{3.0 + 4.0i} = @code{3.0 + 4.0 * _Complex_I}
2263 @end smallexample
2265 Note that @code{_Complex_I * _Complex_I} has the value @code{-1}, but
2266 the type of that value is @code{complex}.
2267 @end deftypevr
2269 @c Put this back in when gcc supports _Imaginary_I.  It's too confusing.
2270 @ignore
2271 @noindent
2272 Without an optimizing compiler this is more expensive than the use of
2273 @code{_Imaginary_I} but with is better than nothing.  You can avoid all
2274 the hassles if you use the @code{I} macro below if the name is not
2275 problem.
2277 @deftypevr Macro {const float imaginary} _Imaginary_I
2278 This macro is a representation of the value ``@math{1i}''.  I.e., it is
2279 the value for which
2281 @smallexample
2282 _Imaginary_I * _Imaginary_I = -1
2283 @end smallexample
2285 @noindent
2286 The result is not of type @code{float imaginary} but instead @code{float}.
2287 One can use it to easily construct complex number like in
2289 @smallexample
2290 3.0 - _Imaginary_I * 4.0
2291 @end smallexample
2293 @noindent
2294 which results in the complex number with a real part of 3.0 and a
2295 imaginary part -4.0.
2296 @end deftypevr
2297 @end ignore
2299 @noindent
2300 @code{_Complex_I} is a bit of a mouthful.  @file{complex.h} also defines
2301 a shorter name for the same constant.
2303 @deftypevr Macro {const float complex} I
2304 This macro has exactly the same value as @code{_Complex_I}.  Most of the
2305 time it is preferable.  However, it causes problems if you want to use
2306 the identifier @code{I} for something else.  You can safely write
2308 @smallexample
2309 #include <complex.h>
2310 #undef I
2311 @end smallexample
2313 @noindent
2314 if you need @code{I} for your own purposes.  (In that case we recommend
2315 you also define some other short name for @code{_Complex_I}, such as
2316 @code{J}.)
2318 @ignore
2319 If the implementation does not support the @code{imaginary} types
2320 @code{I} is defined as @code{_Complex_I} which is the second best
2321 solution.  It still can be used in the same way but requires a most
2322 clever compiler to get the same results.
2323 @end ignore
2324 @end deftypevr
2326 @node Operations on Complex
2327 @section Projections, Conjugates, and Decomposing of Complex Numbers
2328 @cindex project complex numbers
2329 @cindex conjugate complex numbers
2330 @cindex decompose complex numbers
2331 @pindex complex.h
2333 @w{ISO C99} also defines functions that perform basic operations on
2334 complex numbers, such as decomposition and conjugation.  The prototypes
2335 for all these functions are in @file{complex.h}.  All functions are
2336 available in three variants, one for each of the three complex types.
2338 @comment complex.h
2339 @comment ISO
2340 @deftypefun double creal (complex double @var{z})
2341 @comment complex.h
2342 @comment ISO
2343 @deftypefunx float crealf (complex float @var{z})
2344 @comment complex.h
2345 @comment ISO
2346 @deftypefunx {long double} creall (complex long double @var{z})
2347 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2348 These functions return the real part of the complex number @var{z}.
2349 @end deftypefun
2351 @comment complex.h
2352 @comment ISO
2353 @deftypefun double cimag (complex double @var{z})
2354 @comment complex.h
2355 @comment ISO
2356 @deftypefunx float cimagf (complex float @var{z})
2357 @comment complex.h
2358 @comment ISO
2359 @deftypefunx {long double} cimagl (complex long double @var{z})
2360 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2361 These functions return the imaginary part of the complex number @var{z}.
2362 @end deftypefun
2364 @comment complex.h
2365 @comment ISO
2366 @deftypefun {complex double} conj (complex double @var{z})
2367 @comment complex.h
2368 @comment ISO
2369 @deftypefunx {complex float} conjf (complex float @var{z})
2370 @comment complex.h
2371 @comment ISO
2372 @deftypefunx {complex long double} conjl (complex long double @var{z})
2373 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2374 These functions return the conjugate value of the complex number
2375 @var{z}.  The conjugate of a complex number has the same real part and a
2376 negated imaginary part.  In other words, @samp{conj(a + bi) = a + -bi}.
2377 @end deftypefun
2379 @comment complex.h
2380 @comment ISO
2381 @deftypefun double carg (complex double @var{z})
2382 @comment complex.h
2383 @comment ISO
2384 @deftypefunx float cargf (complex float @var{z})
2385 @comment complex.h
2386 @comment ISO
2387 @deftypefunx {long double} cargl (complex long double @var{z})
2388 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2389 These functions return the argument of the complex number @var{z}.
2390 The argument of a complex number is the angle in the complex plane
2391 between the positive real axis and a line passing through zero and the
2392 number.  This angle is measured in the usual fashion and ranges from
2393 @math{-@pi{}} to @math{@pi{}}.
2395 @code{carg} has a branch cut along the negative real axis.
2396 @end deftypefun
2398 @comment complex.h
2399 @comment ISO
2400 @deftypefun {complex double} cproj (complex double @var{z})
2401 @comment complex.h
2402 @comment ISO
2403 @deftypefunx {complex float} cprojf (complex float @var{z})
2404 @comment complex.h
2405 @comment ISO
2406 @deftypefunx {complex long double} cprojl (complex long double @var{z})
2407 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2408 These functions return the projection of the complex value @var{z} onto
2409 the Riemann sphere.  Values with an infinite imaginary part are projected
2410 to positive infinity on the real axis, even if the real part is NaN.  If
2411 the real part is infinite, the result is equivalent to
2413 @smallexample
2414 INFINITY + I * copysign (0.0, cimag (z))
2415 @end smallexample
2416 @end deftypefun
2418 @node Parsing of Numbers
2419 @section Parsing of Numbers
2420 @cindex parsing numbers (in formatted input)
2421 @cindex converting strings to numbers
2422 @cindex number syntax, parsing
2423 @cindex syntax, for reading numbers
2425 This section describes functions for ``reading'' integer and
2426 floating-point numbers from a string.  It may be more convenient in some
2427 cases to use @code{sscanf} or one of the related functions; see
2428 @ref{Formatted Input}.  But often you can make a program more robust by
2429 finding the tokens in the string by hand, then converting the numbers
2430 one by one.
2432 @menu
2433 * Parsing of Integers::         Functions for conversion of integer values.
2434 * Parsing of Floats::           Functions for conversion of floating-point
2435                                  values.
2436 @end menu
2438 @node Parsing of Integers
2439 @subsection Parsing of Integers
2441 @pindex stdlib.h
2442 @pindex wchar.h
2443 The @samp{str} functions are declared in @file{stdlib.h} and those
2444 beginning with @samp{wcs} are declared in @file{wchar.h}.  One might
2445 wonder about the use of @code{restrict} in the prototypes of the
2446 functions in this section.  It is seemingly useless but the @w{ISO C}
2447 standard uses it (for the functions defined there) so we have to do it
2448 as well.
2450 @comment stdlib.h
2451 @comment ISO
2452 @deftypefun {long int} strtol (const char *restrict @var{string}, char **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2453 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2454 @c strtol uses the thread-local pointer to the locale in effect, and
2455 @c strtol_l loads the LC_NUMERIC locale data from it early on and once,
2456 @c but if the locale is the global locale, and another thread calls
2457 @c setlocale in a way that modifies the pointer to the LC_CTYPE locale
2458 @c category, the behavior of e.g. IS*, TOUPPER will vary throughout the
2459 @c execution of the function, because they re-read the locale data from
2460 @c the given locale pointer.  We solved this by documenting setlocale as
2461 @c MT-Unsafe.
2462 The @code{strtol} (``string-to-long'') function converts the initial
2463 part of @var{string} to a signed integer, which is returned as a value
2464 of type @code{long int}.
2466 This function attempts to decompose @var{string} as follows:
2468 @itemize @bullet
2469 @item
2470 A (possibly empty) sequence of whitespace characters.  Which characters
2471 are whitespace is determined by the @code{isspace} function
2472 (@pxref{Classification of Characters}).  These are discarded.
2474 @item
2475 An optional plus or minus sign (@samp{+} or @samp{-}).
2477 @item
2478 A nonempty sequence of digits in the radix specified by @var{base}.
2480 If @var{base} is zero, decimal radix is assumed unless the series of
2481 digits begins with @samp{0} (specifying octal radix), or @samp{0x} or
2482 @samp{0X} (specifying hexadecimal radix); in other words, the same
2483 syntax used for integer constants in C.
2485 Otherwise @var{base} must have a value between @code{2} and @code{36}.
2486 If @var{base} is @code{16}, the digits may optionally be preceded by
2487 @samp{0x} or @samp{0X}.  If base has no legal value the value returned
2488 is @code{0l} and the global variable @code{errno} is set to @code{EINVAL}.
2490 @item
2491 Any remaining characters in the string.  If @var{tailptr} is not a null
2492 pointer, @code{strtol} stores a pointer to this tail in
2493 @code{*@var{tailptr}}.
2494 @end itemize
2496 If the string is empty, contains only whitespace, or does not contain an
2497 initial substring that has the expected syntax for an integer in the
2498 specified @var{base}, no conversion is performed.  In this case,
2499 @code{strtol} returns a value of zero and the value stored in
2500 @code{*@var{tailptr}} is the value of @var{string}.
2502 In a locale other than the standard @code{"C"} locale, this function
2503 may recognize additional implementation-dependent syntax.
2505 If the string has valid syntax for an integer but the value is not
2506 representable because of overflow, @code{strtol} returns either
2507 @code{LONG_MAX} or @code{LONG_MIN} (@pxref{Range of Type}), as
2508 appropriate for the sign of the value.  It also sets @code{errno}
2509 to @code{ERANGE} to indicate there was overflow.
2511 You should not check for errors by examining the return value of
2512 @code{strtol}, because the string might be a valid representation of
2513 @code{0l}, @code{LONG_MAX}, or @code{LONG_MIN}.  Instead, check whether
2514 @var{tailptr} points to what you expect after the number
2515 (e.g. @code{'\0'} if the string should end after the number).  You also
2516 need to clear @var{errno} before the call and check it afterward, in
2517 case there was overflow.
2519 There is an example at the end of this section.
2520 @end deftypefun
2522 @comment wchar.h
2523 @comment ISO
2524 @deftypefun {long int} wcstol (const wchar_t *restrict @var{string}, wchar_t **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2525 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2526 The @code{wcstol} function is equivalent to the @code{strtol} function
2527 in nearly all aspects but handles wide character strings.
2529 The @code{wcstol} function was introduced in @w{Amendment 1} of @w{ISO C90}.
2530 @end deftypefun
2532 @comment stdlib.h
2533 @comment ISO
2534 @deftypefun {unsigned long int} strtoul (const char *retrict @var{string}, char **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2535 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2536 The @code{strtoul} (``string-to-unsigned-long'') function is like
2537 @code{strtol} except it converts to an @code{unsigned long int} value.
2538 The syntax is the same as described above for @code{strtol}.  The value
2539 returned on overflow is @code{ULONG_MAX} (@pxref{Range of Type}).
2541 If @var{string} depicts a negative number, @code{strtoul} acts the same
2542 as @var{strtol} but casts the result to an unsigned integer.  That means
2543 for example that @code{strtoul} on @code{"-1"} returns @code{ULONG_MAX}
2544 and an input more negative than @code{LONG_MIN} returns
2545 (@code{ULONG_MAX} + 1) / 2.
2547 @code{strtoul} sets @var{errno} to @code{EINVAL} if @var{base} is out of
2548 range, or @code{ERANGE} on overflow.
2549 @end deftypefun
2551 @comment wchar.h
2552 @comment ISO
2553 @deftypefun {unsigned long int} wcstoul (const wchar_t *restrict @var{string}, wchar_t **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2554 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2555 The @code{wcstoul} function is equivalent to the @code{strtoul} function
2556 in nearly all aspects but handles wide character strings.
2558 The @code{wcstoul} function was introduced in @w{Amendment 1} of @w{ISO C90}.
2559 @end deftypefun
2561 @comment stdlib.h
2562 @comment ISO
2563 @deftypefun {long long int} strtoll (const char *restrict @var{string}, char **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2564 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2565 The @code{strtoll} function is like @code{strtol} except that it returns
2566 a @code{long long int} value, and accepts numbers with a correspondingly
2567 larger range.
2569 If the string has valid syntax for an integer but the value is not
2570 representable because of overflow, @code{strtoll} returns either
2571 @code{LLONG_MAX} or @code{LLONG_MIN} (@pxref{Range of Type}), as
2572 appropriate for the sign of the value.  It also sets @code{errno} to
2573 @code{ERANGE} to indicate there was overflow.
2575 The @code{strtoll} function was introduced in @w{ISO C99}.
2576 @end deftypefun
2578 @comment wchar.h
2579 @comment ISO
2580 @deftypefun {long long int} wcstoll (const wchar_t *restrict @var{string}, wchar_t **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2581 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2582 The @code{wcstoll} function is equivalent to the @code{strtoll} function
2583 in nearly all aspects but handles wide character strings.
2585 The @code{wcstoll} function was introduced in @w{Amendment 1} of @w{ISO C90}.
2586 @end deftypefun
2588 @comment stdlib.h
2589 @comment BSD
2590 @deftypefun {long long int} strtoq (const char *restrict @var{string}, char **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2591 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2592 @code{strtoq} (``string-to-quad-word'') is the BSD name for @code{strtoll}.
2593 @end deftypefun
2595 @comment wchar.h
2596 @comment GNU
2597 @deftypefun {long long int} wcstoq (const wchar_t *restrict @var{string}, wchar_t **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2598 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2599 The @code{wcstoq} function is equivalent to the @code{strtoq} function
2600 in nearly all aspects but handles wide character strings.
2602 The @code{wcstoq} function is a GNU extension.
2603 @end deftypefun
2605 @comment stdlib.h
2606 @comment ISO
2607 @deftypefun {unsigned long long int} strtoull (const char *restrict @var{string}, char **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2608 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2609 The @code{strtoull} function is related to @code{strtoll} the same way
2610 @code{strtoul} is related to @code{strtol}.
2612 The @code{strtoull} function was introduced in @w{ISO C99}.
2613 @end deftypefun
2615 @comment wchar.h
2616 @comment ISO
2617 @deftypefun {unsigned long long int} wcstoull (const wchar_t *restrict @var{string}, wchar_t **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2618 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2619 The @code{wcstoull} function is equivalent to the @code{strtoull} function
2620 in nearly all aspects but handles wide character strings.
2622 The @code{wcstoull} function was introduced in @w{Amendment 1} of @w{ISO C90}.
2623 @end deftypefun
2625 @comment stdlib.h
2626 @comment BSD
2627 @deftypefun {unsigned long long int} strtouq (const char *restrict @var{string}, char **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2628 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2629 @code{strtouq} is the BSD name for @code{strtoull}.
2630 @end deftypefun
2632 @comment wchar.h
2633 @comment GNU
2634 @deftypefun {unsigned long long int} wcstouq (const wchar_t *restrict @var{string}, wchar_t **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2635 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2636 The @code{wcstouq} function is equivalent to the @code{strtouq} function
2637 in nearly all aspects but handles wide character strings.
2639 The @code{wcstouq} function is a GNU extension.
2640 @end deftypefun
2642 @comment inttypes.h
2643 @comment ISO
2644 @deftypefun intmax_t strtoimax (const char *restrict @var{string}, char **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2645 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2646 The @code{strtoimax} function is like @code{strtol} except that it returns
2647 a @code{intmax_t} value, and accepts numbers of a corresponding range.
2649 If the string has valid syntax for an integer but the value is not
2650 representable because of overflow, @code{strtoimax} returns either
2651 @code{INTMAX_MAX} or @code{INTMAX_MIN} (@pxref{Integers}), as
2652 appropriate for the sign of the value.  It also sets @code{errno} to
2653 @code{ERANGE} to indicate there was overflow.
2655 See @ref{Integers} for a description of the @code{intmax_t} type.  The
2656 @code{strtoimax} function was introduced in @w{ISO C99}.
2657 @end deftypefun
2659 @comment wchar.h
2660 @comment ISO
2661 @deftypefun intmax_t wcstoimax (const wchar_t *restrict @var{string}, wchar_t **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2662 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2663 The @code{wcstoimax} function is equivalent to the @code{strtoimax} function
2664 in nearly all aspects but handles wide character strings.
2666 The @code{wcstoimax} function was introduced in @w{ISO C99}.
2667 @end deftypefun
2669 @comment inttypes.h
2670 @comment ISO
2671 @deftypefun uintmax_t strtoumax (const char *restrict @var{string}, char **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2672 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2673 The @code{strtoumax} function is related to @code{strtoimax}
2674 the same way that @code{strtoul} is related to @code{strtol}.
2676 See @ref{Integers} for a description of the @code{intmax_t} type.  The
2677 @code{strtoumax} function was introduced in @w{ISO C99}.
2678 @end deftypefun
2680 @comment wchar.h
2681 @comment ISO
2682 @deftypefun uintmax_t wcstoumax (const wchar_t *restrict @var{string}, wchar_t **restrict @var{tailptr}, int @var{base})
2683 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2684 The @code{wcstoumax} function is equivalent to the @code{strtoumax} function
2685 in nearly all aspects but handles wide character strings.
2687 The @code{wcstoumax} function was introduced in @w{ISO C99}.
2688 @end deftypefun
2690 @comment stdlib.h
2691 @comment ISO
2692 @deftypefun {long int} atol (const char *@var{string})
2693 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2694 This function is similar to the @code{strtol} function with a @var{base}
2695 argument of @code{10}, except that it need not detect overflow errors.
2696 The @code{atol} function is provided mostly for compatibility with
2697 existing code; using @code{strtol} is more robust.
2698 @end deftypefun
2700 @comment stdlib.h
2701 @comment ISO
2702 @deftypefun int atoi (const char *@var{string})
2703 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2704 This function is like @code{atol}, except that it returns an @code{int}.
2705 The @code{atoi} function is also considered obsolete; use @code{strtol}
2706 instead.
2707 @end deftypefun
2709 @comment stdlib.h
2710 @comment ISO
2711 @deftypefun {long long int} atoll (const char *@var{string})
2712 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2713 This function is similar to @code{atol}, except it returns a @code{long
2714 long int}.
2716 The @code{atoll} function was introduced in @w{ISO C99}.  It too is
2717 obsolete (despite having just been added); use @code{strtoll} instead.
2718 @end deftypefun
2720 All the functions mentioned in this section so far do not handle
2721 alternative representations of characters as described in the locale
2722 data.  Some locales specify thousands separator and the way they have to
2723 be used which can help to make large numbers more readable.  To read
2724 such numbers one has to use the @code{scanf} functions with the @samp{'}
2725 flag.
2727 Here is a function which parses a string as a sequence of integers and
2728 returns the sum of them:
2730 @smallexample
2732 sum_ints_from_string (char *string)
2734   int sum = 0;
2736   while (1) @{
2737     char *tail;
2738     int next;
2740     /* @r{Skip whitespace by hand, to detect the end.}  */
2741     while (isspace (*string)) string++;
2742     if (*string == 0)
2743       break;
2745     /* @r{There is more nonwhitespace,}  */
2746     /* @r{so it ought to be another number.}  */
2747     errno = 0;
2748     /* @r{Parse it.}  */
2749     next = strtol (string, &tail, 0);
2750     /* @r{Add it in, if not overflow.}  */
2751     if (errno)
2752       printf ("Overflow\n");
2753     else
2754       sum += next;
2755     /* @r{Advance past it.}  */
2756     string = tail;
2757   @}
2759   return sum;
2761 @end smallexample
2763 @node Parsing of Floats
2764 @subsection Parsing of Floats
2766 @pindex stdlib.h
2767 The @samp{str} functions are declared in @file{stdlib.h} and those
2768 beginning with @samp{wcs} are declared in @file{wchar.h}.  One might
2769 wonder about the use of @code{restrict} in the prototypes of the
2770 functions in this section.  It is seemingly useless but the @w{ISO C}
2771 standard uses it (for the functions defined there) so we have to do it
2772 as well.
2774 @comment stdlib.h
2775 @comment ISO
2776 @deftypefun double strtod (const char *restrict @var{string}, char **restrict @var{tailptr})
2777 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2778 @c Besides the unsafe-but-ruled-safe locale uses, this uses a lot of
2779 @c mpn, but it's all safe.
2781 @c round_and_return
2782 @c   get_rounding_mode ok
2783 @c   mpn_add_1 ok
2784 @c   mpn_rshift ok
2785 @c   MPN_ZERO ok
2786 @c   MPN2FLOAT -> mpn_construct_(float|double|long_double) ok
2787 @c str_to_mpn
2788 @c   mpn_mul_1 -> umul_ppmm ok
2789 @c   mpn_add_1 ok
2790 @c mpn_lshift_1 -> mpn_lshift ok
2791 @c STRTOF_INTERNAL
2792 @c   MPN_VAR ok
2793 @c   SET_MANTISSA ok
2794 @c   STRNCASECMP ok, wide and narrow
2795 @c   round_and_return ok
2796 @c   mpn_mul ok
2797 @c     mpn_addmul_1 ok
2798 @c     ... mpn_sub
2799 @c   mpn_lshift ok
2800 @c   udiv_qrnnd ok
2801 @c   count_leading_zeros ok
2802 @c   add_ssaaaa ok
2803 @c   sub_ddmmss ok
2804 @c   umul_ppmm ok
2805 @c   mpn_submul_1 ok
2806 The @code{strtod} (``string-to-double'') function converts the initial
2807 part of @var{string} to a floating-point number, which is returned as a
2808 value of type @code{double}.
2810 This function attempts to decompose @var{string} as follows:
2812 @itemize @bullet
2813 @item
2814 A (possibly empty) sequence of whitespace characters.  Which characters
2815 are whitespace is determined by the @code{isspace} function
2816 (@pxref{Classification of Characters}).  These are discarded.
2818 @item
2819 An optional plus or minus sign (@samp{+} or @samp{-}).
2821 @item A floating point number in decimal or hexadecimal format.  The
2822 decimal format is:
2823 @itemize @minus
2825 @item
2826 A nonempty sequence of digits optionally containing a decimal-point
2827 character---normally @samp{.}, but it depends on the locale
2828 (@pxref{General Numeric}).
2830 @item
2831 An optional exponent part, consisting of a character @samp{e} or
2832 @samp{E}, an optional sign, and a sequence of digits.
2834 @end itemize
2836 The hexadecimal format is as follows:
2837 @itemize @minus
2839 @item
2840 A 0x or 0X followed by a nonempty sequence of hexadecimal digits
2841 optionally containing a decimal-point character---normally @samp{.}, but
2842 it depends on the locale (@pxref{General Numeric}).
2844 @item
2845 An optional binary-exponent part, consisting of a character @samp{p} or
2846 @samp{P}, an optional sign, and a sequence of digits.
2848 @end itemize
2850 @item
2851 Any remaining characters in the string.  If @var{tailptr} is not a null
2852 pointer, a pointer to this tail of the string is stored in
2853 @code{*@var{tailptr}}.
2854 @end itemize
2856 If the string is empty, contains only whitespace, or does not contain an
2857 initial substring that has the expected syntax for a floating-point
2858 number, no conversion is performed.  In this case, @code{strtod} returns
2859 a value of zero and the value returned in @code{*@var{tailptr}} is the
2860 value of @var{string}.
2862 In a locale other than the standard @code{"C"} or @code{"POSIX"} locales,
2863 this function may recognize additional locale-dependent syntax.
2865 If the string has valid syntax for a floating-point number but the value
2866 is outside the range of a @code{double}, @code{strtod} will signal
2867 overflow or underflow as described in @ref{Math Error Reporting}.
2869 @code{strtod} recognizes four special input strings.  The strings
2870 @code{"inf"} and @code{"infinity"} are converted to @math{@infinity{}},
2871 or to the largest representable value if the floating-point format
2872 doesn't support infinities.  You can prepend a @code{"+"} or @code{"-"}
2873 to specify the sign.  Case is ignored when scanning these strings.
2875 The strings @code{"nan"} and @code{"nan(@var{chars@dots{}})"} are converted
2876 to NaN.  Again, case is ignored.  If @var{chars@dots{}} are provided, they
2877 are used in some unspecified fashion to select a particular
2878 representation of NaN (there can be several).
2880 Since zero is a valid result as well as the value returned on error, you
2881 should check for errors in the same way as for @code{strtol}, by
2882 examining @var{errno} and @var{tailptr}.
2883 @end deftypefun
2885 @comment stdlib.h
2886 @comment ISO
2887 @deftypefun float strtof (const char *@var{string}, char **@var{tailptr})
2888 @comment stdlib.h
2889 @comment ISO
2890 @deftypefunx {long double} strtold (const char *@var{string}, char **@var{tailptr})
2891 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2892 These functions are analogous to @code{strtod}, but return @code{float}
2893 and @code{long double} values respectively.  They report errors in the
2894 same way as @code{strtod}.  @code{strtof} can be substantially faster
2895 than @code{strtod}, but has less precision; conversely, @code{strtold}
2896 can be much slower but has more precision (on systems where @code{long
2897 double} is a separate type).
2899 These functions have been GNU extensions and are new to @w{ISO C99}.
2900 @end deftypefun
2902 @comment wchar.h
2903 @comment ISO
2904 @deftypefun double wcstod (const wchar_t *restrict @var{string}, wchar_t **restrict @var{tailptr})
2905 @comment stdlib.h
2906 @comment ISO
2907 @deftypefunx float wcstof (const wchar_t *@var{string}, wchar_t **@var{tailptr})
2908 @comment stdlib.h
2909 @comment ISO
2910 @deftypefunx {long double} wcstold (const wchar_t *@var{string}, wchar_t **@var{tailptr})
2911 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2912 The @code{wcstod}, @code{wcstof}, and @code{wcstol} functions are
2913 equivalent in nearly all aspect to the @code{strtod}, @code{strtof}, and
2914 @code{strtold} functions but it handles wide character string.
2916 The @code{wcstod} function was introduced in @w{Amendment 1} of @w{ISO
2917 C90}.  The @code{wcstof} and @code{wcstold} functions were introduced in
2918 @w{ISO C99}.
2919 @end deftypefun
2921 @comment stdlib.h
2922 @comment ISO
2923 @deftypefun double atof (const char *@var{string})
2924 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@assafe{}@acsafe{}}
2925 This function is similar to the @code{strtod} function, except that it
2926 need not detect overflow and underflow errors.  The @code{atof} function
2927 is provided mostly for compatibility with existing code; using
2928 @code{strtod} is more robust.
2929 @end deftypefun
2931 @Theglibc{} also provides @samp{_l} versions of these functions,
2932 which take an additional argument, the locale to use in conversion.
2934 See also @ref{Parsing of Integers}.
2936 @node Printing of Floats
2937 @section Printing of Floats
2939 @pindex stdlib.h
2940 The @samp{strfrom} functions are declared in @file{stdlib.h}.
2942 @comment stdlib.h
2943 @comment ISO/IEC TS 18661-1
2944 @deftypefun int strfromd (char *restrict @var{string}, size_t @var{size}, const char *restrict @var{format}, double @var{value})
2945 @deftypefunx int strfromf (char *restrict @var{string}, size_t @var{size}, const char *restrict @var{format}, float @var{value})
2946 @deftypefunx int strfroml (char *restrict @var{string}, size_t @var{size}, const char *restrict @var{format}, long double @var{value})
2947 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@asunsafe{@ascuheap{}}@acunsafe{@acsmem{}}}
2948 @comment these functions depend on __printf_fp and __printf_fphex, which are
2949 @comment AS-unsafe (ascuheap) and AC-unsafe (acsmem).
2950 The functions @code{strfromd} (``string-from-double''), @code{strfromf}
2951 (``string-from-float''), and @code{strfroml} (``string-from-long-double'')
2952 convert the floating-point number @var{value} to a string of characters and
2953 stores them into the area pointed to by @var{string}.  The conversion
2954 writes at most @var{size} characters and respects the format specified by
2955 @var{format}.
2957 The format string must start with the character @samp{%}.  An optional
2958 precision follows, which starts with a period, @samp{.}, and may be
2959 followed by a decimal integer, representing the precision.  If a decimal
2960 integer is not specified after the period, the precision is taken to be
2961 zero.  The character @samp{*} is not allowed.  Finally, the format string
2962 ends with one of the following conversion specifiers: @samp{a}, @samp{A},
2963 @samp{e}, @samp{E}, @samp{f}, @samp{F}, @samp{g} or @samp{G} (@pxref{Table
2964 of Output Conversions}).  Invalid format strings result in undefined
2965 behavior.
2967 These functions return the number of characters that would have been
2968 written to @var{string} had @var{size} been sufficiently large, not
2969 counting the terminating null character.  Thus, the null-terminated output
2970 has been completely written if and only if the returned value is less than
2971 @var{size}.
2973 These functions were introduced by ISO/IEC TS 18661-1.
2974 @end deftypefun
2976 @node System V Number Conversion
2977 @section Old-fashioned System V number-to-string functions
2979 The old @w{System V} C library provided three functions to convert
2980 numbers to strings, with unusual and hard-to-use semantics.  @Theglibc{}
2981 also provides these functions and some natural extensions.
2983 These functions are only available in @theglibc{} and on systems descended
2984 from AT&T Unix.  Therefore, unless these functions do precisely what you
2985 need, it is better to use @code{sprintf}, which is standard.
2987 All these functions are defined in @file{stdlib.h}.
2989 @comment stdlib.h
2990 @comment SVID, Unix98
2991 @deftypefun {char *} ecvt (double @var{value}, int @var{ndigit}, int *@var{decpt}, int *@var{neg})
2992 @safety{@prelim{}@mtunsafe{@mtasurace{:ecvt}}@asunsafe{}@acsafe{}}
2993 The function @code{ecvt} converts the floating-point number @var{value}
2994 to a string with at most @var{ndigit} decimal digits.  The
2995 returned string contains no decimal point or sign.  The first digit of
2996 the string is non-zero (unless @var{value} is actually zero) and the
2997 last digit is rounded to nearest.  @code{*@var{decpt}} is set to the
2998 index in the string of the first digit after the decimal point.
2999 @code{*@var{neg}} is set to a nonzero value if @var{value} is negative,
3000 zero otherwise.
3002 If @var{ndigit} decimal digits would exceed the precision of a
3003 @code{double} it is reduced to a system-specific value.
3005 The returned string is statically allocated and overwritten by each call
3006 to @code{ecvt}.
3008 If @var{value} is zero, it is implementation defined whether
3009 @code{*@var{decpt}} is @code{0} or @code{1}.
3011 For example: @code{ecvt (12.3, 5, &d, &n)} returns @code{"12300"}
3012 and sets @var{d} to @code{2} and @var{n} to @code{0}.
3013 @end deftypefun
3015 @comment stdlib.h
3016 @comment SVID, Unix98
3017 @deftypefun {char *} fcvt (double @var{value}, int @var{ndigit}, int *@var{decpt}, int *@var{neg})
3018 @safety{@prelim{}@mtunsafe{@mtasurace{:fcvt}}@asunsafe{@ascuheap{}}@acunsafe{@acsmem{}}}
3019 The function @code{fcvt} is like @code{ecvt}, but @var{ndigit} specifies
3020 the number of digits after the decimal point.  If @var{ndigit} is less
3021 than zero, @var{value} is rounded to the @math{@var{ndigit}+1}'th place to the
3022 left of the decimal point.  For example, if @var{ndigit} is @code{-1},
3023 @var{value} will be rounded to the nearest 10.  If @var{ndigit} is
3024 negative and larger than the number of digits to the left of the decimal
3025 point in @var{value}, @var{value} will be rounded to one significant digit.
3027 If @var{ndigit} decimal digits would exceed the precision of a
3028 @code{double} it is reduced to a system-specific value.
3030 The returned string is statically allocated and overwritten by each call
3031 to @code{fcvt}.
3032 @end deftypefun
3034 @comment stdlib.h
3035 @comment SVID, Unix98
3036 @deftypefun {char *} gcvt (double @var{value}, int @var{ndigit}, char *@var{buf})
3037 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
3038 @c gcvt calls sprintf, that ultimately calls vfprintf, which malloc()s
3039 @c args_value if it's too large, but gcvt never exercises this path.
3040 @code{gcvt} is functionally equivalent to @samp{sprintf(buf, "%*g",
3041 ndigit, value}.  It is provided only for compatibility's sake.  It
3042 returns @var{buf}.
3044 If @var{ndigit} decimal digits would exceed the precision of a
3045 @code{double} it is reduced to a system-specific value.
3046 @end deftypefun
3048 As extensions, @theglibc{} provides versions of these three
3049 functions that take @code{long double} arguments.
3051 @comment stdlib.h
3052 @comment GNU
3053 @deftypefun {char *} qecvt (long double @var{value}, int @var{ndigit}, int *@var{decpt}, int *@var{neg})
3054 @safety{@prelim{}@mtunsafe{@mtasurace{:qecvt}}@asunsafe{}@acsafe{}}
3055 This function is equivalent to @code{ecvt} except that it takes a
3056 @code{long double} for the first parameter and that @var{ndigit} is
3057 restricted by the precision of a @code{long double}.
3058 @end deftypefun
3060 @comment stdlib.h
3061 @comment GNU
3062 @deftypefun {char *} qfcvt (long double @var{value}, int @var{ndigit}, int *@var{decpt}, int *@var{neg})
3063 @safety{@prelim{}@mtunsafe{@mtasurace{:qfcvt}}@asunsafe{@ascuheap{}}@acunsafe{@acsmem{}}}
3064 This function is equivalent to @code{fcvt} except that it
3065 takes a @code{long double} for the first parameter and that @var{ndigit} is
3066 restricted by the precision of a @code{long double}.
3067 @end deftypefun
3069 @comment stdlib.h
3070 @comment GNU
3071 @deftypefun {char *} qgcvt (long double @var{value}, int @var{ndigit}, char *@var{buf})
3072 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
3073 This function is equivalent to @code{gcvt} except that it takes a
3074 @code{long double} for the first parameter and that @var{ndigit} is
3075 restricted by the precision of a @code{long double}.
3076 @end deftypefun
3079 @cindex gcvt_r
3080 The @code{ecvt} and @code{fcvt} functions, and their @code{long double}
3081 equivalents, all return a string located in a static buffer which is
3082 overwritten by the next call to the function.  @Theglibc{}
3083 provides another set of extended functions which write the converted
3084 string into a user-supplied buffer.  These have the conventional
3085 @code{_r} suffix.
3087 @code{gcvt_r} is not necessary, because @code{gcvt} already uses a
3088 user-supplied buffer.
3090 @comment stdlib.h
3091 @comment GNU
3092 @deftypefun int ecvt_r (double @var{value}, int @var{ndigit}, int *@var{decpt}, int *@var{neg}, char *@var{buf}, size_t @var{len})
3093 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
3094 The @code{ecvt_r} function is the same as @code{ecvt}, except
3095 that it places its result into the user-specified buffer pointed to by
3096 @var{buf}, with length @var{len}.  The return value is @code{-1} in
3097 case of an error and zero otherwise.
3099 This function is a GNU extension.
3100 @end deftypefun
3102 @comment stdlib.h
3103 @comment SVID, Unix98
3104 @deftypefun int fcvt_r (double @var{value}, int @var{ndigit}, int *@var{decpt}, int *@var{neg}, char *@var{buf}, size_t @var{len})
3105 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
3106 The @code{fcvt_r} function is the same as @code{fcvt}, except that it
3107 places its result into the user-specified buffer pointed to by
3108 @var{buf}, with length @var{len}.  The return value is @code{-1} in
3109 case of an error and zero otherwise.
3111 This function is a GNU extension.
3112 @end deftypefun
3114 @comment stdlib.h
3115 @comment GNU
3116 @deftypefun int qecvt_r (long double @var{value}, int @var{ndigit}, int *@var{decpt}, int *@var{neg}, char *@var{buf}, size_t @var{len})
3117 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
3118 The @code{qecvt_r} function is the same as @code{qecvt}, except
3119 that it places its result into the user-specified buffer pointed to by
3120 @var{buf}, with length @var{len}.  The return value is @code{-1} in
3121 case of an error and zero otherwise.
3123 This function is a GNU extension.
3124 @end deftypefun
3126 @comment stdlib.h
3127 @comment GNU
3128 @deftypefun int qfcvt_r (long double @var{value}, int @var{ndigit}, int *@var{decpt}, int *@var{neg}, char *@var{buf}, size_t @var{len})
3129 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
3130 The @code{qfcvt_r} function is the same as @code{qfcvt}, except
3131 that it places its result into the user-specified buffer pointed to by
3132 @var{buf}, with length @var{len}.  The return value is @code{-1} in
3133 case of an error and zero otherwise.
3135 This function is a GNU extension.
3136 @end deftypefun