x86-64: Optimize memcmp-avx2-movbe.S for short difference
[glibc.git] / manual / math.texi
blobd58b0e531d9277a59e5dac8dd901a9459d107955
1 @c We need some definitions here.
2 @ifclear mult
3 @ifhtml
4 @set mult ·
5 @set infty ∞
6 @set pie π
7 @end ifhtml
8 @iftex
9 @set mult @cdot
10 @set infty @infty
11 @end iftex
12 @ifclear mult
13 @set mult *
14 @set infty oo
15 @set pie pi
16 @end ifclear
17 @macro mul
18 @value{mult}
19 @end macro
20 @macro infinity
21 @value{infty}
22 @end macro
23 @ifnottex
24 @macro pi
25 @value{pie}
26 @end macro
27 @end ifnottex
28 @end ifclear
30 @node Mathematics, Arithmetic, Syslog, Top
31 @c %MENU% Math functions, useful constants, random numbers
32 @chapter Mathematics
34 This chapter contains information about functions for performing
35 mathematical computations, such as trigonometric functions.  Most of
36 these functions have prototypes declared in the header file
37 @file{math.h}.  The complex-valued functions are defined in
38 @file{complex.h}.
39 @pindex math.h
40 @pindex complex.h
42 All mathematical functions which take a floating-point argument
43 have three variants, one each for @code{double}, @code{float}, and
44 @code{long double} arguments.  The @code{double} versions are mostly
45 defined in @w{ISO C89}.  The @code{float} and @code{long double}
46 versions are from the numeric extensions to C included in @w{ISO C99}.
48 Which of the three versions of a function should be used depends on the
49 situation.  For most calculations, the @code{float} functions are the
50 fastest.  On the other hand, the @code{long double} functions have the
51 highest precision.  @code{double} is somewhere in between.  It is
52 usually wise to pick the narrowest type that can accommodate your data.
53 Not all machines have a distinct @code{long double} type; it may be the
54 same as @code{double}.
56 On some machines, @theglibc{} also provides @code{_Float@var{N}} and
57 @code{_Float@var{N}x} types.  These types are defined in @w{ISO/IEC TS
58 18661-3}, which extends @w{ISO C} and defines floating-point types that
59 are not machine-dependent.  When such a type, such as @code{_Float128},
60 is supported by @theglibc{}, extra variants for most of the mathematical
61 functions provided for @code{double}, @code{float}, and @code{long
62 double} are also provided for the supported type.  Throughout this
63 manual, the @code{_Float@var{N}} and @code{_Float@var{N}x} variants of
64 these functions are described along with the @code{double},
65 @code{float}, and @code{long double} variants and they come from
66 @w{ISO/IEC TS 18661-3}, unless explicitly stated otherwise.
68 Currently, support for @code{_Float@var{N}} or @code{_Float@var{N}x}
69 types is only provided for @code{_Float128} on powerpc64le (PowerPC
70 64-bits little-endian), x86_64, x86 and ia64.
72 @menu
73 * Mathematical Constants::      Precise numeric values for often-used
74                                  constants.
75 * Trig Functions::              Sine, cosine, tangent, and friends.
76 * Inverse Trig Functions::      Arcsine, arccosine, etc.
77 * Exponents and Logarithms::    Also pow and sqrt.
78 * Hyperbolic Functions::        sinh, cosh, tanh, etc.
79 * Special Functions::           Bessel, gamma, erf.
80 * Errors in Math Functions::    Known Maximum Errors in Math Functions.
81 * Pseudo-Random Numbers::       Functions for generating pseudo-random
82                                  numbers.
83 * FP Function Optimizations::   Fast code or small code.
84 @end menu
86 @node Mathematical Constants
87 @section Predefined Mathematical Constants
88 @cindex constants
89 @cindex mathematical constants
91 The header @file{math.h} defines several useful mathematical constants.
92 All values are defined as preprocessor macros starting with @code{M_}.
93 The values provided are:
95 @vtable @code
96 @item M_E
97 The base of natural logarithms.
98 @item M_LOG2E
99 The logarithm to base @code{2} of @code{M_E}.
100 @item M_LOG10E
101 The logarithm to base @code{10} of @code{M_E}.
102 @item M_LN2
103 The natural logarithm of @code{2}.
104 @item M_LN10
105 The natural logarithm of @code{10}.
106 @item M_PI
107 Pi, the ratio of a circle's circumference to its diameter.
108 @item M_PI_2
109 Pi divided by two.
110 @item M_PI_4
111 Pi divided by four.
112 @item M_1_PI
113 The reciprocal of pi (1/pi)
114 @item M_2_PI
115 Two times the reciprocal of pi.
116 @item M_2_SQRTPI
117 Two times the reciprocal of the square root of pi.
118 @item M_SQRT2
119 The square root of two.
120 @item M_SQRT1_2
121 The reciprocal of the square root of two (also the square root of 1/2).
122 @end vtable
124 These constants come from the Unix98 standard and were also available in
125 4.4BSD; therefore they are only defined if
126 @code{_XOPEN_SOURCE=500}, or a more general feature select macro, is
127 defined.  The default set of features includes these constants.
128 @xref{Feature Test Macros}.
130 All values are of type @code{double}.  As an extension, @theglibc{}
131 also defines these constants with type @code{long double}.  The
132 @code{long double} macros have a lowercase @samp{l} appended to their
133 names: @code{M_El}, @code{M_PIl}, and so forth.  These are only
134 available if @code{_GNU_SOURCE} is defined.
136 Likewise, @theglibc{} also defines these constants with the types
137 @code{_Float@var{N}} and @code{_Float@var{N}x} for the machines that
138 have support for such types enabled (@pxref{Mathematics}) and if
139 @code{_GNU_SOURCE} is defined.  When available, the macros names are
140 appended with @samp{f@var{N}} or @samp{f@var{N}x}, such as @samp{f128}
141 for the type @code{_Float128}.
143 @vindex PI
144 @emph{Note:} Some programs use a constant named @code{PI} which has the
145 same value as @code{M_PI}.  This constant is not standard; it may have
146 appeared in some old AT&T headers, and is mentioned in Stroustrup's book
147 on C++.  It infringes on the user's name space, so @theglibc{}
148 does not define it.  Fixing programs written to expect it is simple:
149 replace @code{PI} with @code{M_PI} throughout, or put @samp{-DPI=M_PI}
150 on the compiler command line.
152 @node Trig Functions
153 @section Trigonometric Functions
154 @cindex trigonometric functions
156 These are the familiar @code{sin}, @code{cos}, and @code{tan} functions.
157 The arguments to all of these functions are in units of radians; recall
158 that pi radians equals 180 degrees.
160 @cindex pi (trigonometric constant)
161 The math library normally defines @code{M_PI} to a @code{double}
162 approximation of pi.  If strict ISO and/or POSIX compliance
163 are requested this constant is not defined, but you can easily define it
164 yourself:
166 @smallexample
167 #define M_PI 3.14159265358979323846264338327
168 @end smallexample
170 @noindent
171 You can also compute the value of pi with the expression @code{acos
172 (-1.0)}.
174 @deftypefun double sin (double @var{x})
175 @deftypefunx float sinf (float @var{x})
176 @deftypefunx {long double} sinl (long double @var{x})
177 @deftypefunx _FloatN sinfN (_Float@var{N} @var{x})
178 @deftypefunx _FloatNx sinfNx (_Float@var{N}x @var{x})
179 @standards{ISO, math.h}
180 @standardsx{sinfN, TS 18661-3:2015, math.h}
181 @standardsx{sinfNx, TS 18661-3:2015, math.h}
182 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
183 These functions return the sine of @var{x}, where @var{x} is given in
184 radians.  The return value is in the range @code{-1} to @code{1}.
185 @end deftypefun
187 @deftypefun double cos (double @var{x})
188 @deftypefunx float cosf (float @var{x})
189 @deftypefunx {long double} cosl (long double @var{x})
190 @deftypefunx _FloatN cosfN (_Float@var{N} @var{x})
191 @deftypefunx _FloatNx cosfNx (_Float@var{N}x @var{x})
192 @standards{ISO, math.h}
193 @standardsx{cosfN, TS 18661-3:2015, math.h}
194 @standardsx{cosfNx, TS 18661-3:2015, math.h}
195 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
196 These functions return the cosine of @var{x}, where @var{x} is given in
197 radians.  The return value is in the range @code{-1} to @code{1}.
198 @end deftypefun
200 @deftypefun double tan (double @var{x})
201 @deftypefunx float tanf (float @var{x})
202 @deftypefunx {long double} tanl (long double @var{x})
203 @deftypefunx _FloatN tanfN (_Float@var{N} @var{x})
204 @deftypefunx _FloatNx tanfNx (_Float@var{N}x @var{x})
205 @standards{ISO, math.h}
206 @standardsx{tanfN, TS 18661-3:2015, math.h}
207 @standardsx{tanfNx, TS 18661-3:2015, math.h}
208 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
209 These functions return the tangent of @var{x}, where @var{x} is given in
210 radians.
212 Mathematically, the tangent function has singularities at odd multiples
213 of pi/2.  If the argument @var{x} is too close to one of these
214 singularities, @code{tan} will signal overflow.
215 @end deftypefun
217 In many applications where @code{sin} and @code{cos} are used, the sine
218 and cosine of the same angle are needed at the same time.  It is more
219 efficient to compute them simultaneously, so the library provides a
220 function to do that.
222 @deftypefun void sincos (double @var{x}, double *@var{sinx}, double *@var{cosx})
223 @deftypefunx void sincosf (float @var{x}, float *@var{sinx}, float *@var{cosx})
224 @deftypefunx void sincosl (long double @var{x}, long double *@var{sinx}, long double *@var{cosx})
225 @deftypefunx _FloatN sincosfN (_Float@var{N} @var{x}, _Float@var{N} *@var{sinx}, _Float@var{N} *@var{cosx})
226 @deftypefunx _FloatNx sincosfNx (_Float@var{N}x @var{x}, _Float@var{N}x *@var{sinx}, _Float@var{N}x *@var{cosx})
227 @standards{GNU, math.h}
228 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
229 These functions return the sine of @var{x} in @code{*@var{sinx}} and the
230 cosine of @var{x} in @code{*@var{cosx}}, where @var{x} is given in
231 radians.  Both values, @code{*@var{sinx}} and @code{*@var{cosx}}, are in
232 the range of @code{-1} to @code{1}.
234 All these functions, including the @code{_Float@var{N}} and
235 @code{_Float@var{N}x} variants, are GNU extensions.  Portable programs
236 should be prepared to cope with their absence.
237 @end deftypefun
239 @cindex complex trigonometric functions
241 @w{ISO C99} defines variants of the trig functions which work on
242 complex numbers.  @Theglibc{} provides these functions, but they
243 are only useful if your compiler supports the new complex types defined
244 by the standard.
245 @c XXX Change this when gcc is fixed. -zw
246 (As of this writing GCC supports complex numbers, but there are bugs in
247 the implementation.)
249 @deftypefun {complex double} csin (complex double @var{z})
250 @deftypefunx {complex float} csinf (complex float @var{z})
251 @deftypefunx {complex long double} csinl (complex long double @var{z})
252 @deftypefunx {complex _FloatN} csinfN (complex _Float@var{N} @var{z})
253 @deftypefunx {complex _FloatNx} csinfNx (complex _Float@var{N}x @var{z})
254 @standards{ISO, complex.h}
255 @standardsx{csinfN, TS 18661-3:2015, complex.h}
256 @standardsx{csinfNx, TS 18661-3:2015, complex.h}
257 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
258 @c There are calls to nan* that could trigger @mtslocale if they didn't get
259 @c empty strings.
260 These functions return the complex sine of @var{z}.
261 The mathematical definition of the complex sine is
263 @ifnottex
264 @math{sin (z) = 1/(2*i) * (exp (z*i) - exp (-z*i))}.
265 @end ifnottex
266 @tex
267 $$\sin(z) = {1\over 2i} (e^{zi} - e^{-zi})$$
268 @end tex
269 @end deftypefun
271 @deftypefun {complex double} ccos (complex double @var{z})
272 @deftypefunx {complex float} ccosf (complex float @var{z})
273 @deftypefunx {complex long double} ccosl (complex long double @var{z})
274 @deftypefunx {complex _FloatN} ccosfN (complex _Float@var{N} @var{z})
275 @deftypefunx {complex _FloatNx} ccosfNx (complex _Float@var{N}x @var{z})
276 @standards{ISO, complex.h}
277 @standardsx{ccosfN, TS 18661-3:2015, complex.h}
278 @standardsx{ccosfNx, TS 18661-3:2015, complex.h}
279 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
280 These functions return the complex cosine of @var{z}.
281 The mathematical definition of the complex cosine is
283 @ifnottex
284 @math{cos (z) = 1/2 * (exp (z*i) + exp (-z*i))}
285 @end ifnottex
286 @tex
287 $$\cos(z) = {1\over 2} (e^{zi} + e^{-zi})$$
288 @end tex
289 @end deftypefun
291 @deftypefun {complex double} ctan (complex double @var{z})
292 @deftypefunx {complex float} ctanf (complex float @var{z})
293 @deftypefunx {complex long double} ctanl (complex long double @var{z})
294 @deftypefunx {complex _FloatN} ctanfN (complex _Float@var{N} @var{z})
295 @deftypefunx {complex _FloatNx} ctanfNx (complex _Float@var{N}x @var{z})
296 @standards{ISO, complex.h}
297 @standardsx{ctanfN, TS 18661-3:2015, complex.h}
298 @standardsx{ctanfNx, TS 18661-3:2015, complex.h}
299 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
300 These functions return the complex tangent of @var{z}.
301 The mathematical definition of the complex tangent is
303 @ifnottex
304 @math{tan (z) = -i * (exp (z*i) - exp (-z*i)) / (exp (z*i) + exp (-z*i))}
305 @end ifnottex
306 @tex
307 $$\tan(z) = -i \cdot {e^{zi} - e^{-zi}\over e^{zi} + e^{-zi}}$$
308 @end tex
310 @noindent
311 The complex tangent has poles at @math{pi/2 + 2n}, where @math{n} is an
312 integer.  @code{ctan} may signal overflow if @var{z} is too close to a
313 pole.
314 @end deftypefun
317 @node Inverse Trig Functions
318 @section Inverse Trigonometric Functions
319 @cindex inverse trigonometric functions
321 These are the usual arcsine, arccosine and arctangent functions,
322 which are the inverses of the sine, cosine and tangent functions
323 respectively.
325 @deftypefun double asin (double @var{x})
326 @deftypefunx float asinf (float @var{x})
327 @deftypefunx {long double} asinl (long double @var{x})
328 @deftypefunx _FloatN asinfN (_Float@var{N} @var{x})
329 @deftypefunx _FloatNx asinfNx (_Float@var{N}x @var{x})
330 @standards{ISO, math.h}
331 @standardsx{asinfN, TS 18661-3:2015, math.h}
332 @standardsx{asinfNx, TS 18661-3:2015, math.h}
333 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
334 These functions compute the arcsine of @var{x}---that is, the value whose
335 sine is @var{x}.  The value is in units of radians.  Mathematically,
336 there are infinitely many such values; the one actually returned is the
337 one between @code{-pi/2} and @code{pi/2} (inclusive).
339 The arcsine function is defined mathematically only
340 over the domain @code{-1} to @code{1}.  If @var{x} is outside the
341 domain, @code{asin} signals a domain error.
342 @end deftypefun
344 @deftypefun double acos (double @var{x})
345 @deftypefunx float acosf (float @var{x})
346 @deftypefunx {long double} acosl (long double @var{x})
347 @deftypefunx _FloatN acosfN (_Float@var{N} @var{x})
348 @deftypefunx _FloatNx acosfNx (_Float@var{N}x @var{x})
349 @standards{ISO, math.h}
350 @standardsx{acosfN, TS 18661-3:2015, math.h}
351 @standardsx{acosfNx, TS 18661-3:2015, math.h}
352 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
353 These functions compute the arccosine of @var{x}---that is, the value
354 whose cosine is @var{x}.  The value is in units of radians.
355 Mathematically, there are infinitely many such values; the one actually
356 returned is the one between @code{0} and @code{pi} (inclusive).
358 The arccosine function is defined mathematically only
359 over the domain @code{-1} to @code{1}.  If @var{x} is outside the
360 domain, @code{acos} signals a domain error.
361 @end deftypefun
363 @deftypefun double atan (double @var{x})
364 @deftypefunx float atanf (float @var{x})
365 @deftypefunx {long double} atanl (long double @var{x})
366 @deftypefunx _FloatN atanfN (_Float@var{N} @var{x})
367 @deftypefunx _FloatNx atanfNx (_Float@var{N}x @var{x})
368 @standards{ISO, math.h}
369 @standardsx{atanfN, TS 18661-3:2015, math.h}
370 @standardsx{atanfNx, TS 18661-3:2015, math.h}
371 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
372 These functions compute the arctangent of @var{x}---that is, the value
373 whose tangent is @var{x}.  The value is in units of radians.
374 Mathematically, there are infinitely many such values; the one actually
375 returned is the one between @code{-pi/2} and @code{pi/2} (inclusive).
376 @end deftypefun
378 @deftypefun double atan2 (double @var{y}, double @var{x})
379 @deftypefunx float atan2f (float @var{y}, float @var{x})
380 @deftypefunx {long double} atan2l (long double @var{y}, long double @var{x})
381 @deftypefunx _FloatN atan2fN (_Float@var{N} @var{y}, _Float@var{N} @var{x})
382 @deftypefunx _FloatNx atan2fNx (_Float@var{N}x @var{y}, _Float@var{N}x @var{x})
383 @standards{ISO, math.h}
384 @standardsx{atan2fN, TS 18661-3:2015, math.h}
385 @standardsx{atan2fNx, TS 18661-3:2015, math.h}
386 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
387 This function computes the arctangent of @var{y}/@var{x}, but the signs
388 of both arguments are used to determine the quadrant of the result, and
389 @var{x} is permitted to be zero.  The return value is given in radians
390 and is in the range @code{-pi} to @code{pi}, inclusive.
392 If @var{x} and @var{y} are coordinates of a point in the plane,
393 @code{atan2} returns the signed angle between the line from the origin
394 to that point and the x-axis.  Thus, @code{atan2} is useful for
395 converting Cartesian coordinates to polar coordinates.  (To compute the
396 radial coordinate, use @code{hypot}; see @ref{Exponents and
397 Logarithms}.)
399 @c This is experimentally true.  Should it be so? -zw
400 If both @var{x} and @var{y} are zero, @code{atan2} returns zero.
401 @end deftypefun
403 @cindex inverse complex trigonometric functions
404 @w{ISO C99} defines complex versions of the inverse trig functions.
406 @deftypefun {complex double} casin (complex double @var{z})
407 @deftypefunx {complex float} casinf (complex float @var{z})
408 @deftypefunx {complex long double} casinl (complex long double @var{z})
409 @deftypefunx {complex _FloatN} casinfN (complex _Float@var{N} @var{z})
410 @deftypefunx {complex _FloatNx} casinfNx (complex _Float@var{N}x @var{z})
411 @standards{ISO, complex.h}
412 @standardsx{casinfN, TS 18661-3:2015, complex.h}
413 @standardsx{casinfNx, TS 18661-3:2015, complex.h}
414 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
415 These functions compute the complex arcsine of @var{z}---that is, the
416 value whose sine is @var{z}.  The value returned is in radians.
418 Unlike the real-valued functions, @code{casin} is defined for all
419 values of @var{z}.
420 @end deftypefun
422 @deftypefun {complex double} cacos (complex double @var{z})
423 @deftypefunx {complex float} cacosf (complex float @var{z})
424 @deftypefunx {complex long double} cacosl (complex long double @var{z})
425 @deftypefunx {complex _FloatN} cacosfN (complex _Float@var{N} @var{z})
426 @deftypefunx {complex _FloatNx} cacosfNx (complex _Float@var{N}x @var{z})
427 @standards{ISO, complex.h}
428 @standardsx{cacosfN, TS 18661-3:2015, complex.h}
429 @standardsx{cacosfNx, TS 18661-3:2015, complex.h}
430 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
431 These functions compute the complex arccosine of @var{z}---that is, the
432 value whose cosine is @var{z}.  The value returned is in radians.
434 Unlike the real-valued functions, @code{cacos} is defined for all
435 values of @var{z}.
436 @end deftypefun
439 @deftypefun {complex double} catan (complex double @var{z})
440 @deftypefunx {complex float} catanf (complex float @var{z})
441 @deftypefunx {complex long double} catanl (complex long double @var{z})
442 @deftypefunx {complex _FloatN} catanfN (complex _Float@var{N} @var{z})
443 @deftypefunx {complex _FloatNx} catanfNx (complex _Float@var{N}x @var{z})
444 @standards{ISO, complex.h}
445 @standardsx{catanfN, TS 18661-3:2015, complex.h}
446 @standardsx{catanfNx, TS 18661-3:2015, complex.h}
447 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
448 These functions compute the complex arctangent of @var{z}---that is,
449 the value whose tangent is @var{z}.  The value is in units of radians.
450 @end deftypefun
453 @node Exponents and Logarithms
454 @section Exponentiation and Logarithms
455 @cindex exponentiation functions
456 @cindex power functions
457 @cindex logarithm functions
459 @deftypefun double exp (double @var{x})
460 @deftypefunx float expf (float @var{x})
461 @deftypefunx {long double} expl (long double @var{x})
462 @deftypefunx _FloatN expfN (_Float@var{N} @var{x})
463 @deftypefunx _FloatNx expfNx (_Float@var{N}x @var{x})
464 @standards{ISO, math.h}
465 @standardsx{expfN, TS 18661-3:2015, math.h}
466 @standardsx{expfNx, TS 18661-3:2015, math.h}
467 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
468 These functions compute @code{e} (the base of natural logarithms) raised
469 to the power @var{x}.
471 If the magnitude of the result is too large to be representable,
472 @code{exp} signals overflow.
473 @end deftypefun
475 @deftypefun double exp2 (double @var{x})
476 @deftypefunx float exp2f (float @var{x})
477 @deftypefunx {long double} exp2l (long double @var{x})
478 @deftypefunx _FloatN exp2fN (_Float@var{N} @var{x})
479 @deftypefunx _FloatNx exp2fNx (_Float@var{N}x @var{x})
480 @standards{ISO, math.h}
481 @standardsx{exp2fN, TS 18661-3:2015, math.h}
482 @standardsx{exp2fNx, TS 18661-3:2015, math.h}
483 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
484 These functions compute @code{2} raised to the power @var{x}.
485 Mathematically, @code{exp2 (x)} is the same as @code{exp (x * log (2))}.
486 @end deftypefun
488 @deftypefun double exp10 (double @var{x})
489 @deftypefunx float exp10f (float @var{x})
490 @deftypefunx {long double} exp10l (long double @var{x})
491 @deftypefunx _FloatN exp10fN (_Float@var{N} @var{x})
492 @deftypefunx _FloatNx exp10fNx (_Float@var{N}x @var{x})
493 @deftypefunx double pow10 (double @var{x})
494 @deftypefunx float pow10f (float @var{x})
495 @deftypefunx {long double} pow10l (long double @var{x})
496 @standards{ISO, math.h}
497 @standardsx{exp10fN, TS 18661-4:2015, math.h}
498 @standardsx{exp10fNx, TS 18661-4:2015, math.h}
499 @standardsx{pow10, GNU, math.h}
500 @standardsx{pow10f, GNU, math.h}
501 @standardsx{pow10l, GNU, math.h}
502 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
503 These functions compute @code{10} raised to the power @var{x}.
504 Mathematically, @code{exp10 (x)} is the same as @code{exp (x * log (10))}.
506 The @code{exp10} functions are from TS 18661-4:2015; the @code{pow10}
507 names are GNU extensions.  The name @code{exp10} is
508 preferred, since it is analogous to @code{exp} and @code{exp2}.
509 @end deftypefun
512 @deftypefun double log (double @var{x})
513 @deftypefunx float logf (float @var{x})
514 @deftypefunx {long double} logl (long double @var{x})
515 @deftypefunx _FloatN logfN (_Float@var{N} @var{x})
516 @deftypefunx _FloatNx logfNx (_Float@var{N}x @var{x})
517 @standards{ISO, math.h}
518 @standardsx{logfN, TS 18661-3:2015, math.h}
519 @standardsx{logfNx, TS 18661-3:2015, math.h}
520 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
521 These functions compute the natural logarithm of @var{x}.  @code{exp (log
522 (@var{x}))} equals @var{x}, exactly in mathematics and approximately in
525 If @var{x} is negative, @code{log} signals a domain error.  If @var{x}
526 is zero, it returns negative infinity; if @var{x} is too close to zero,
527 it may signal overflow.
528 @end deftypefun
530 @deftypefun double log10 (double @var{x})
531 @deftypefunx float log10f (float @var{x})
532 @deftypefunx {long double} log10l (long double @var{x})
533 @deftypefunx _FloatN log10fN (_Float@var{N} @var{x})
534 @deftypefunx _FloatNx log10fNx (_Float@var{N}x @var{x})
535 @standards{ISO, math.h}
536 @standardsx{log10fN, TS 18661-3:2015, math.h}
537 @standardsx{log10fNx, TS 18661-3:2015, math.h}
538 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
539 These functions return the base-10 logarithm of @var{x}.
540 @code{log10 (@var{x})} equals @code{log (@var{x}) / log (10)}.
542 @end deftypefun
544 @deftypefun double log2 (double @var{x})
545 @deftypefunx float log2f (float @var{x})
546 @deftypefunx {long double} log2l (long double @var{x})
547 @deftypefunx _FloatN log2fN (_Float@var{N} @var{x})
548 @deftypefunx _FloatNx log2fNx (_Float@var{N}x @var{x})
549 @standards{ISO, math.h}
550 @standardsx{log2fN, TS 18661-3:2015, math.h}
551 @standardsx{log2fNx, TS 18661-3:2015, math.h}
552 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
553 These functions return the base-2 logarithm of @var{x}.
554 @code{log2 (@var{x})} equals @code{log (@var{x}) / log (2)}.
555 @end deftypefun
557 @deftypefun double logb (double @var{x})
558 @deftypefunx float logbf (float @var{x})
559 @deftypefunx {long double} logbl (long double @var{x})
560 @deftypefunx _FloatN logbfN (_Float@var{N} @var{x})
561 @deftypefunx _FloatNx logbfNx (_Float@var{N}x @var{x})
562 @standards{ISO, math.h}
563 @standardsx{logbfN, TS 18661-3:2015, math.h}
564 @standardsx{logbfNx, TS 18661-3:2015, math.h}
565 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
566 These functions extract the exponent of @var{x} and return it as a
567 floating-point value.  If @code{FLT_RADIX} is two, @code{logb} is equal
568 to @code{floor (log2 (x))}, except it's probably faster.
570 If @var{x} is de-normalized, @code{logb} returns the exponent @var{x}
571 would have if it were normalized.  If @var{x} is infinity (positive or
572 negative), @code{logb} returns @math{@infinity{}}.  If @var{x} is zero,
573 @code{logb} returns @math{@infinity{}}.  It does not signal.
574 @end deftypefun
576 @deftypefun int ilogb (double @var{x})
577 @deftypefunx int ilogbf (float @var{x})
578 @deftypefunx int ilogbl (long double @var{x})
579 @deftypefunx int ilogbfN (_Float@var{N} @var{x})
580 @deftypefunx int ilogbfNx (_Float@var{N}x @var{x})
581 @deftypefunx {long int} llogb (double @var{x})
582 @deftypefunx {long int} llogbf (float @var{x})
583 @deftypefunx {long int} llogbl (long double @var{x})
584 @deftypefunx {long int} llogbfN (_Float@var{N} @var{x})
585 @deftypefunx {long int} llogbfNx (_Float@var{N}x @var{x})
586 @standards{ISO, math.h}
587 @standardsx{ilogbfN, TS 18661-3:2015, math.h}
588 @standardsx{ilogbfNx, TS 18661-3:2015, math.h}
589 @standardsx{llogbfN, TS 18661-3:2015, math.h}
590 @standardsx{llogbfNx, TS 18661-3:2015, math.h}
591 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
592 These functions are equivalent to the corresponding @code{logb}
593 functions except that they return signed integer values.  The
594 @code{ilogb}, @code{ilogbf}, and @code{ilogbl} functions are from ISO
595 C99; the @code{llogb}, @code{llogbf}, @code{llogbl} functions are from
596 TS 18661-1:2014; the @code{ilogbfN}, @code{ilogbfNx}, @code{llogbfN},
597 and @code{llogbfNx} functions are from TS 18661-3:2015.
598 @end deftypefun
600 @noindent
601 Since integers cannot represent infinity and NaN, @code{ilogb} instead
602 returns an integer that can't be the exponent of a normal floating-point
603 number.  @file{math.h} defines constants so you can check for this.
605 @deftypevr Macro int FP_ILOGB0
606 @standards{ISO, math.h}
607 @code{ilogb} returns this value if its argument is @code{0}.  The
608 numeric value is either @code{INT_MIN} or @code{-INT_MAX}.
610 This macro is defined in @w{ISO C99}.
611 @end deftypevr
613 @deftypevr Macro {long int} FP_LLOGB0
614 @standards{ISO, math.h}
615 @code{llogb} returns this value if its argument is @code{0}.  The
616 numeric value is either @code{LONG_MIN} or @code{-LONG_MAX}.
618 This macro is defined in TS 18661-1:2014.
619 @end deftypevr
621 @deftypevr Macro int FP_ILOGBNAN
622 @standards{ISO, math.h}
623 @code{ilogb} returns this value if its argument is @code{NaN}.  The
624 numeric value is either @code{INT_MIN} or @code{INT_MAX}.
626 This macro is defined in @w{ISO C99}.
627 @end deftypevr
629 @deftypevr Macro {long int} FP_LLOGBNAN
630 @standards{ISO, math.h}
631 @code{llogb} returns this value if its argument is @code{NaN}.  The
632 numeric value is either @code{LONG_MIN} or @code{LONG_MAX}.
634 This macro is defined in TS 18661-1:2014.
635 @end deftypevr
637 These values are system specific.  They might even be the same.  The
638 proper way to test the result of @code{ilogb} is as follows:
640 @smallexample
641 i = ilogb (f);
642 if (i == FP_ILOGB0 || i == FP_ILOGBNAN)
643   @{
644     if (isnan (f))
645       @{
646         /* @r{Handle NaN.}  */
647       @}
648     else if (f  == 0.0)
649       @{
650         /* @r{Handle 0.0.}  */
651       @}
652     else
653       @{
654         /* @r{Some other value with large exponent,}
655            @r{perhaps +Inf.}  */
656       @}
657   @}
658 @end smallexample
660 @deftypefun double pow (double @var{base}, double @var{power})
661 @deftypefunx float powf (float @var{base}, float @var{power})
662 @deftypefunx {long double} powl (long double @var{base}, long double @var{power})
663 @deftypefunx _FloatN powfN (_Float@var{N} @var{base}, _Float@var{N} @var{power})
664 @deftypefunx _FloatNx powfNx (_Float@var{N}x @var{base}, _Float@var{N}x @var{power})
665 @standards{ISO, math.h}
666 @standardsx{powfN, TS 18661-3:2015, math.h}
667 @standardsx{powfNx, TS 18661-3:2015, math.h}
668 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
669 These are general exponentiation functions, returning @var{base} raised
670 to @var{power}.
672 Mathematically, @code{pow} would return a complex number when @var{base}
673 is negative and @var{power} is not an integral value.  @code{pow} can't
674 do that, so instead it signals a domain error. @code{pow} may also
675 underflow or overflow the destination type.
676 @end deftypefun
678 @cindex square root function
679 @deftypefun double sqrt (double @var{x})
680 @deftypefunx float sqrtf (float @var{x})
681 @deftypefunx {long double} sqrtl (long double @var{x})
682 @deftypefunx _FloatN sqrtfN (_Float@var{N} @var{x})
683 @deftypefunx _FloatNx sqrtfNx (_Float@var{N}x @var{x})
684 @standards{ISO, math.h}
685 @standardsx{sqrtfN, TS 18661-3:2015, math.h}
686 @standardsx{sqrtfNx, TS 18661-3:2015, math.h}
687 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
688 These functions return the nonnegative square root of @var{x}.
690 If @var{x} is negative, @code{sqrt} signals a domain error.
691 Mathematically, it should return a complex number.
692 @end deftypefun
694 @cindex cube root function
695 @deftypefun double cbrt (double @var{x})
696 @deftypefunx float cbrtf (float @var{x})
697 @deftypefunx {long double} cbrtl (long double @var{x})
698 @deftypefunx _FloatN cbrtfN (_Float@var{N} @var{x})
699 @deftypefunx _FloatNx cbrtfNx (_Float@var{N}x @var{x})
700 @standards{BSD, math.h}
701 @standardsx{cbrtfN, TS 18661-3:2015, math.h}
702 @standardsx{cbrtfNx, TS 18661-3:2015, math.h}
703 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
704 These functions return the cube root of @var{x}.  They cannot
705 fail; every representable real value has a representable real cube root.
706 @end deftypefun
708 @deftypefun double hypot (double @var{x}, double @var{y})
709 @deftypefunx float hypotf (float @var{x}, float @var{y})
710 @deftypefunx {long double} hypotl (long double @var{x}, long double @var{y})
711 @deftypefunx _FloatN hypotfN (_Float@var{N} @var{x}, _Float@var{N} @var{y})
712 @deftypefunx _FloatNx hypotfNx (_Float@var{N}x @var{x}, _Float@var{N}x @var{y})
713 @standards{ISO, math.h}
714 @standardsx{hypotfN, TS 18661-3:2015, math.h}
715 @standardsx{hypotfNx, TS 18661-3:2015, math.h}
716 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
717 These functions return @code{sqrt (@var{x}*@var{x} +
718 @var{y}*@var{y})}.  This is the length of the hypotenuse of a right
719 triangle with sides of length @var{x} and @var{y}, or the distance
720 of the point (@var{x}, @var{y}) from the origin.  Using this function
721 instead of the direct formula is wise, since the error is
722 much smaller.  See also the function @code{cabs} in @ref{Absolute Value}.
723 @end deftypefun
725 @deftypefun double expm1 (double @var{x})
726 @deftypefunx float expm1f (float @var{x})
727 @deftypefunx {long double} expm1l (long double @var{x})
728 @deftypefunx _FloatN expm1fN (_Float@var{N} @var{x})
729 @deftypefunx _FloatNx expm1fNx (_Float@var{N}x @var{x})
730 @standards{ISO, math.h}
731 @standardsx{expm1fN, TS 18661-3:2015, math.h}
732 @standardsx{expm1fNx, TS 18661-3:2015, math.h}
733 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
734 These functions return a value equivalent to @code{exp (@var{x}) - 1}.
735 They are computed in a way that is accurate even if @var{x} is
736 near zero---a case where @code{exp (@var{x}) - 1} would be inaccurate owing
737 to subtraction of two numbers that are nearly equal.
738 @end deftypefun
740 @deftypefun double log1p (double @var{x})
741 @deftypefunx float log1pf (float @var{x})
742 @deftypefunx {long double} log1pl (long double @var{x})
743 @deftypefunx _FloatN log1pfN (_Float@var{N} @var{x})
744 @deftypefunx _FloatNx log1pfNx (_Float@var{N}x @var{x})
745 @standards{ISO, math.h}
746 @standardsx{log1pfN, TS 18661-3:2015, math.h}
747 @standardsx{log1pfNx, TS 18661-3:2015, math.h}
748 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
749 These functions return a value equivalent to @w{@code{log (1 + @var{x})}}.
750 They are computed in a way that is accurate even if @var{x} is
751 near zero.
752 @end deftypefun
754 @cindex complex exponentiation functions
755 @cindex complex logarithm functions
757 @w{ISO C99} defines complex variants of some of the exponentiation and
758 logarithm functions.
760 @deftypefun {complex double} cexp (complex double @var{z})
761 @deftypefunx {complex float} cexpf (complex float @var{z})
762 @deftypefunx {complex long double} cexpl (complex long double @var{z})
763 @deftypefunx {complex _FloatN} cexpfN (complex _Float@var{N} @var{z})
764 @deftypefunx {complex _FloatNx} cexpfNx (complex _Float@var{N}x @var{z})
765 @standards{ISO, complex.h}
766 @standardsx{cexpfN, TS 18661-3:2015, complex.h}
767 @standardsx{cexpfNx, TS 18661-3:2015, complex.h}
768 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
769 These functions return @code{e} (the base of natural
770 logarithms) raised to the power of @var{z}.
771 Mathematically, this corresponds to the value
773 @ifnottex
774 @math{exp (z) = exp (creal (z)) * (cos (cimag (z)) + I * sin (cimag (z)))}
775 @end ifnottex
776 @tex
777 $$\exp(z) = e^z = e^{{\rm Re}\,z} (\cos ({\rm Im}\,z) + i \sin ({\rm Im}\,z))$$
778 @end tex
779 @end deftypefun
781 @deftypefun {complex double} clog (complex double @var{z})
782 @deftypefunx {complex float} clogf (complex float @var{z})
783 @deftypefunx {complex long double} clogl (complex long double @var{z})
784 @deftypefunx {complex _FloatN} clogfN (complex _Float@var{N} @var{z})
785 @deftypefunx {complex _FloatNx} clogfNx (complex _Float@var{N}x @var{z})
786 @standards{ISO, complex.h}
787 @standardsx{clogfN, TS 18661-3:2015, complex.h}
788 @standardsx{clogfNx, TS 18661-3:2015, complex.h}
789 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
790 These functions return the natural logarithm of @var{z}.
791 Mathematically, this corresponds to the value
793 @ifnottex
794 @math{log (z) = log (cabs (z)) + I * carg (z)}
795 @end ifnottex
796 @tex
797 $$\log(z) = \log |z| + i \arg z$$
798 @end tex
800 @noindent
801 @code{clog} has a pole at 0, and will signal overflow if @var{z} equals
802 or is very close to 0.  It is well-defined for all other values of
803 @var{z}.
804 @end deftypefun
807 @deftypefun {complex double} clog10 (complex double @var{z})
808 @deftypefunx {complex float} clog10f (complex float @var{z})
809 @deftypefunx {complex long double} clog10l (complex long double @var{z})
810 @deftypefunx {complex _FloatN} clog10fN (complex _Float@var{N} @var{z})
811 @deftypefunx {complex _FloatNx} clog10fNx (complex _Float@var{N}x @var{z})
812 @standards{GNU, complex.h}
813 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
814 These functions return the base 10 logarithm of the complex value
815 @var{z}.  Mathematically, this corresponds to the value
817 @ifnottex
818 @math{log10 (z) = log10 (cabs (z)) + I * carg (z) / log (10)}
819 @end ifnottex
820 @tex
821 $$\log_{10}(z) = \log_{10}|z| + i \arg z / \log (10)$$
822 @end tex
824 All these functions, including the @code{_Float@var{N}} and
825 @code{_Float@var{N}x} variants, are GNU extensions.
826 @end deftypefun
828 @deftypefun {complex double} csqrt (complex double @var{z})
829 @deftypefunx {complex float} csqrtf (complex float @var{z})
830 @deftypefunx {complex long double} csqrtl (complex long double @var{z})
831 @deftypefunx {complex _FloatN} csqrtfN (_Float@var{N} @var{z})
832 @deftypefunx {complex _FloatNx} csqrtfNx (complex _Float@var{N}x @var{z})
833 @standards{ISO, complex.h}
834 @standardsx{csqrtfN, TS 18661-3:2015, complex.h}
835 @standardsx{csqrtfNx, TS 18661-3:2015, complex.h}
836 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
837 These functions return the complex square root of the argument @var{z}.  Unlike
838 the real-valued functions, they are defined for all values of @var{z}.
839 @end deftypefun
841 @deftypefun {complex double} cpow (complex double @var{base}, complex double @var{power})
842 @deftypefunx {complex float} cpowf (complex float @var{base}, complex float @var{power})
843 @deftypefunx {complex long double} cpowl (complex long double @var{base}, complex long double @var{power})
844 @deftypefunx {complex _FloatN} cpowfN (complex _Float@var{N} @var{base}, complex _Float@var{N} @var{power})
845 @deftypefunx {complex _FloatNx} cpowfNx (complex _Float@var{N}x @var{base}, complex _Float@var{N}x @var{power})
846 @standards{ISO, complex.h}
847 @standardsx{cpowfN, TS 18661-3:2015, complex.h}
848 @standardsx{cpowfNx, TS 18661-3:2015, complex.h}
849 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
850 These functions return @var{base} raised to the power of
851 @var{power}.  This is equivalent to @w{@code{cexp (y * clog (x))}}
852 @end deftypefun
854 @node Hyperbolic Functions
855 @section Hyperbolic Functions
856 @cindex hyperbolic functions
858 The functions in this section are related to the exponential functions;
859 see @ref{Exponents and Logarithms}.
861 @deftypefun double sinh (double @var{x})
862 @deftypefunx float sinhf (float @var{x})
863 @deftypefunx {long double} sinhl (long double @var{x})
864 @deftypefunx _FloatN sinhfN (_Float@var{N} @var{x})
865 @deftypefunx _FloatNx sinhfNx (_Float@var{N}x @var{x})
866 @standards{ISO, math.h}
867 @standardsx{sinhfN, TS 18661-3:2015, math.h}
868 @standardsx{sinhfNx, TS 18661-3:2015, math.h}
869 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
870 These functions return the hyperbolic sine of @var{x}, defined
871 mathematically as @w{@code{(exp (@var{x}) - exp (-@var{x})) / 2}}.  They
872 may signal overflow if @var{x} is too large.
873 @end deftypefun
875 @deftypefun double cosh (double @var{x})
876 @deftypefunx float coshf (float @var{x})
877 @deftypefunx {long double} coshl (long double @var{x})
878 @deftypefunx _FloatN coshfN (_Float@var{N} @var{x})
879 @deftypefunx _FloatNx coshfNx (_Float@var{N}x @var{x})
880 @standards{ISO, math.h}
881 @standardsx{coshfN, TS 18661-3:2015, math.h}
882 @standardsx{coshfNx, TS 18661-3:2015, math.h}
883 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
884 These functions return the hyperbolic cosine of @var{x},
885 defined mathematically as @w{@code{(exp (@var{x}) + exp (-@var{x})) / 2}}.
886 They may signal overflow if @var{x} is too large.
887 @end deftypefun
889 @deftypefun double tanh (double @var{x})
890 @deftypefunx float tanhf (float @var{x})
891 @deftypefunx {long double} tanhl (long double @var{x})
892 @deftypefunx _FloatN tanhfN (_Float@var{N} @var{x})
893 @deftypefunx _FloatNx tanhfNx (_Float@var{N}x @var{x})
894 @standards{ISO, math.h}
895 @standardsx{tanhfN, TS 18661-3:2015, math.h}
896 @standardsx{tanhfNx, TS 18661-3:2015, math.h}
897 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
898 These functions return the hyperbolic tangent of @var{x},
899 defined mathematically as @w{@code{sinh (@var{x}) / cosh (@var{x})}}.
900 They may signal overflow if @var{x} is too large.
901 @end deftypefun
903 @cindex hyperbolic functions
905 There are counterparts for the hyperbolic functions which take
906 complex arguments.
908 @deftypefun {complex double} csinh (complex double @var{z})
909 @deftypefunx {complex float} csinhf (complex float @var{z})
910 @deftypefunx {complex long double} csinhl (complex long double @var{z})
911 @deftypefunx {complex _FloatN} csinhfN (complex _Float@var{N} @var{z})
912 @deftypefunx {complex _FloatNx} csinhfNx (complex _Float@var{N}x @var{z})
913 @standards{ISO, complex.h}
914 @standardsx{csinhfN, TS 18661-3:2015, complex.h}
915 @standardsx{csinhfNx, TS 18661-3:2015, complex.h}
916 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
917 These functions return the complex hyperbolic sine of @var{z}, defined
918 mathematically as @w{@code{(exp (@var{z}) - exp (-@var{z})) / 2}}.
919 @end deftypefun
921 @deftypefun {complex double} ccosh (complex double @var{z})
922 @deftypefunx {complex float} ccoshf (complex float @var{z})
923 @deftypefunx {complex long double} ccoshl (complex long double @var{z})
924 @deftypefunx {complex _FloatN} ccoshfN (complex _Float@var{N} @var{z})
925 @deftypefunx {complex _FloatNx} ccoshfNx (complex _Float@var{N}x @var{z})
926 @standards{ISO, complex.h}
927 @standardsx{ccoshfN, TS 18661-3:2015, complex.h}
928 @standardsx{ccoshfNx, TS 18661-3:2015, complex.h}
929 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
930 These functions return the complex hyperbolic cosine of @var{z}, defined
931 mathematically as @w{@code{(exp (@var{z}) + exp (-@var{z})) / 2}}.
932 @end deftypefun
934 @deftypefun {complex double} ctanh (complex double @var{z})
935 @deftypefunx {complex float} ctanhf (complex float @var{z})
936 @deftypefunx {complex long double} ctanhl (complex long double @var{z})
937 @deftypefunx {complex _FloatN} ctanhfN (complex _Float@var{N} @var{z})
938 @deftypefunx {complex _FloatNx} ctanhfNx (complex _Float@var{N}x @var{z})
939 @standards{ISO, complex.h}
940 @standardsx{ctanhfN, TS 18661-3:2015, complex.h}
941 @standardsx{ctanhfNx, TS 18661-3:2015, complex.h}
942 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
943 These functions return the complex hyperbolic tangent of @var{z},
944 defined mathematically as @w{@code{csinh (@var{z}) / ccosh (@var{z})}}.
945 @end deftypefun
948 @cindex inverse hyperbolic functions
950 @deftypefun double asinh (double @var{x})
951 @deftypefunx float asinhf (float @var{x})
952 @deftypefunx {long double} asinhl (long double @var{x})
953 @deftypefunx _FloatN asinhfN (_Float@var{N} @var{x})
954 @deftypefunx _FloatNx asinhfNx (_Float@var{N}x @var{x})
955 @standards{ISO, math.h}
956 @standardsx{asinhfN, TS 18661-3:2015, math.h}
957 @standardsx{asinhfNx, TS 18661-3:2015, math.h}
958 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
959 These functions return the inverse hyperbolic sine of @var{x}---the
960 value whose hyperbolic sine is @var{x}.
961 @end deftypefun
963 @deftypefun double acosh (double @var{x})
964 @deftypefunx float acoshf (float @var{x})
965 @deftypefunx {long double} acoshl (long double @var{x})
966 @deftypefunx _FloatN acoshfN (_Float@var{N} @var{x})
967 @deftypefunx _FloatNx acoshfNx (_Float@var{N}x @var{x})
968 @standards{ISO, math.h}
969 @standardsx{acoshfN, TS 18661-3:2015, math.h}
970 @standardsx{acoshfNx, TS 18661-3:2015, math.h}
971 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
972 These functions return the inverse hyperbolic cosine of @var{x}---the
973 value whose hyperbolic cosine is @var{x}.  If @var{x} is less than
974 @code{1}, @code{acosh} signals a domain error.
975 @end deftypefun
977 @deftypefun double atanh (double @var{x})
978 @deftypefunx float atanhf (float @var{x})
979 @deftypefunx {long double} atanhl (long double @var{x})
980 @deftypefunx _FloatN atanhfN (_Float@var{N} @var{x})
981 @deftypefunx _FloatNx atanhfNx (_Float@var{N}x @var{x})
982 @standards{ISO, math.h}
983 @standardsx{atanhfN, TS 18661-3:2015, math.h}
984 @standardsx{atanhfNx, TS 18661-3:2015, math.h}
985 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
986 These functions return the inverse hyperbolic tangent of @var{x}---the
987 value whose hyperbolic tangent is @var{x}.  If the absolute value of
988 @var{x} is greater than @code{1}, @code{atanh} signals a domain error;
989 if it is equal to 1, @code{atanh} returns infinity.
990 @end deftypefun
992 @cindex inverse complex hyperbolic functions
994 @deftypefun {complex double} casinh (complex double @var{z})
995 @deftypefunx {complex float} casinhf (complex float @var{z})
996 @deftypefunx {complex long double} casinhl (complex long double @var{z})
997 @deftypefunx {complex _FloatN} casinhfN (complex _Float@var{N} @var{z})
998 @deftypefunx {complex _FloatNx} casinhfNx (complex _Float@var{N}x @var{z})
999 @standards{ISO, complex.h}
1000 @standardsx{casinhfN, TS 18661-3:2015, complex.h}
1001 @standardsx{casinhfNx, TS 18661-3:2015, complex.h}
1002 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1003 These functions return the inverse complex hyperbolic sine of
1004 @var{z}---the value whose complex hyperbolic sine is @var{z}.
1005 @end deftypefun
1007 @deftypefun {complex double} cacosh (complex double @var{z})
1008 @deftypefunx {complex float} cacoshf (complex float @var{z})
1009 @deftypefunx {complex long double} cacoshl (complex long double @var{z})
1010 @deftypefunx {complex _FloatN} cacoshfN (complex _Float@var{N} @var{z})
1011 @deftypefunx {complex _FloatNx} cacoshfNx (complex _Float@var{N}x @var{z})
1012 @standards{ISO, complex.h}
1013 @standardsx{cacoshfN, TS 18661-3:2015, complex.h}
1014 @standardsx{cacoshfNx, TS 18661-3:2015, complex.h}
1015 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1016 These functions return the inverse complex hyperbolic cosine of
1017 @var{z}---the value whose complex hyperbolic cosine is @var{z}.  Unlike
1018 the real-valued functions, there are no restrictions on the value of @var{z}.
1019 @end deftypefun
1021 @deftypefun {complex double} catanh (complex double @var{z})
1022 @deftypefunx {complex float} catanhf (complex float @var{z})
1023 @deftypefunx {complex long double} catanhl (complex long double @var{z})
1024 @deftypefunx {complex _FloatN} catanhfN (complex _Float@var{N} @var{z})
1025 @deftypefunx {complex _FloatNx} catanhfNx (complex _Float@var{N}x @var{z})
1026 @standards{ISO, complex.h}
1027 @standardsx{catanhfN, TS 18661-3:2015, complex.h}
1028 @standardsx{catanhfNx, TS 18661-3:2015, complex.h}
1029 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1030 These functions return the inverse complex hyperbolic tangent of
1031 @var{z}---the value whose complex hyperbolic tangent is @var{z}.  Unlike
1032 the real-valued functions, there are no restrictions on the value of
1033 @var{z}.
1034 @end deftypefun
1036 @node Special Functions
1037 @section Special Functions
1038 @cindex special functions
1039 @cindex Bessel functions
1040 @cindex gamma function
1042 These are some more exotic mathematical functions which are sometimes
1043 useful.  Currently they only have real-valued versions.
1045 @deftypefun double erf (double @var{x})
1046 @deftypefunx float erff (float @var{x})
1047 @deftypefunx {long double} erfl (long double @var{x})
1048 @deftypefunx _FloatN erffN (_Float@var{N} @var{x})
1049 @deftypefunx _FloatNx erffNx (_Float@var{N}x @var{x})
1050 @standards{SVID, math.h}
1051 @standardsx{erffN, TS 18661-3:2015, math.h}
1052 @standardsx{erffNx, TS 18661-3:2015, math.h}
1053 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1054 @code{erf} returns the error function of @var{x}.  The error
1055 function is defined as
1056 @tex
1057 $$\hbox{erf}(x) = {2\over\sqrt{\pi}}\cdot\int_0^x e^{-t^2} \hbox{d}t$$
1058 @end tex
1059 @ifnottex
1060 @smallexample
1061 erf (x) = 2/sqrt(pi) * integral from 0 to x of exp(-t^2) dt
1062 @end smallexample
1063 @end ifnottex
1064 @end deftypefun
1066 @deftypefun double erfc (double @var{x})
1067 @deftypefunx float erfcf (float @var{x})
1068 @deftypefunx {long double} erfcl (long double @var{x})
1069 @deftypefunx _FloatN erfcfN (_Float@var{N} @var{x})
1070 @deftypefunx _FloatNx erfcfNx (_Float@var{N}x @var{x})
1071 @standards{SVID, math.h}
1072 @standardsx{erfcfN, TS 18661-3:2015, math.h}
1073 @standardsx{erfcfNx, TS 18661-3:2015, math.h}
1074 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1075 @code{erfc} returns @code{1.0 - erf(@var{x})}, but computed in a
1076 fashion that avoids round-off error when @var{x} is large.
1077 @end deftypefun
1079 @deftypefun double lgamma (double @var{x})
1080 @deftypefunx float lgammaf (float @var{x})
1081 @deftypefunx {long double} lgammal (long double @var{x})
1082 @deftypefunx _FloatN lgammafN (_Float@var{N} @var{x})
1083 @deftypefunx _FloatNx lgammafNx (_Float@var{N}x @var{x})
1084 @standards{SVID, math.h}
1085 @standardsx{lgammafN, TS 18661-3:2015, math.h}
1086 @standardsx{lgammafNx, TS 18661-3:2015, math.h}
1087 @safety{@prelim{}@mtunsafe{@mtasurace{:signgam}}@asunsafe{}@acsafe{}}
1088 @code{lgamma} returns the natural logarithm of the absolute value of
1089 the gamma function of @var{x}.  The gamma function is defined as
1090 @tex
1091 $$\Gamma(x) = \int_0^\infty t^{x-1} e^{-t} \hbox{d}t$$
1092 @end tex
1093 @ifnottex
1094 @smallexample
1095 gamma (x) = integral from 0 to @infinity{} of t^(x-1) e^-t dt
1096 @end smallexample
1097 @end ifnottex
1099 @vindex signgam
1100 The sign of the gamma function is stored in the global variable
1101 @var{signgam}, which is declared in @file{math.h}.  It is @code{1} if
1102 the intermediate result was positive or zero, or @code{-1} if it was
1103 negative.
1105 To compute the real gamma function you can use the @code{tgamma}
1106 function or you can compute the values as follows:
1107 @smallexample
1108 lgam = lgamma(x);
1109 gam  = signgam*exp(lgam);
1110 @end smallexample
1112 The gamma function has singularities at the non-positive integers.
1113 @code{lgamma} will raise the zero divide exception if evaluated at a
1114 singularity.
1115 @end deftypefun
1117 @deftypefun double lgamma_r (double @var{x}, int *@var{signp})
1118 @deftypefunx float lgammaf_r (float @var{x}, int *@var{signp})
1119 @deftypefunx {long double} lgammal_r (long double @var{x}, int *@var{signp})
1120 @deftypefunx _FloatN lgammafN_r (_Float@var{N} @var{x}, int *@var{signp})
1121 @deftypefunx _FloatNx lgammafNx_r (_Float@var{N}x @var{x}, int *@var{signp})
1122 @standards{XPG, math.h}
1123 @standardsx{lgammafN_r, GNU, math.h}
1124 @standardsx{lgammafNx_r, GNU, math.h}
1125 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1126 @code{lgamma_r} is just like @code{lgamma}, but it stores the sign of
1127 the intermediate result in the variable pointed to by @var{signp}
1128 instead of in the @var{signgam} global.  This means it is reentrant.
1130 The @code{lgammaf@var{N}_r} and @code{lgammaf@var{N}x_r} functions are
1131 GNU extensions.
1132 @end deftypefun
1134 @deftypefun double gamma (double @var{x})
1135 @deftypefunx float gammaf (float @var{x})
1136 @deftypefunx {long double} gammal (long double @var{x})
1137 @standards{SVID, math.h}
1138 @safety{@prelim{}@mtunsafe{@mtasurace{:signgam}}@asunsafe{}@acsafe{}}
1139 These functions exist for compatibility reasons.  They are equivalent to
1140 @code{lgamma} etc.  It is better to use @code{lgamma} since for one the
1141 name reflects better the actual computation, and moreover @code{lgamma} is
1142 standardized in @w{ISO C99} while @code{gamma} is not.
1143 @end deftypefun
1145 @deftypefun double tgamma (double @var{x})
1146 @deftypefunx float tgammaf (float @var{x})
1147 @deftypefunx {long double} tgammal (long double @var{x})
1148 @deftypefunx _FloatN tgammafN (_Float@var{N} @var{x})
1149 @deftypefunx _FloatNx tgammafNx (_Float@var{N}x @var{x})
1150 @standardsx{tgamma, XPG, math.h}
1151 @standardsx{tgamma, ISO, math.h}
1152 @standardsx{tgammaf, XPG, math.h}
1153 @standardsx{tgammaf, ISO, math.h}
1154 @standardsx{tgammal, XPG, math.h}
1155 @standardsx{tgammal, ISO, math.h}
1156 @standardsx{tgammafN, TS 18661-3:2015, math.h}
1157 @standardsx{tgammafNx, TS 18661-3:2015, math.h}
1158 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1159 @code{tgamma} applies the gamma function to @var{x}.  The gamma
1160 function is defined as
1161 @tex
1162 $$\Gamma(x) = \int_0^\infty t^{x-1} e^{-t} \hbox{d}t$$
1163 @end tex
1164 @ifnottex
1165 @smallexample
1166 gamma (x) = integral from 0 to @infinity{} of t^(x-1) e^-t dt
1167 @end smallexample
1168 @end ifnottex
1170 This function was introduced in @w{ISO C99}.  The @code{_Float@var{N}}
1171 and @code{_Float@var{N}x} variants were introduced in @w{ISO/IEC TS
1172 18661-3}.
1173 @end deftypefun
1175 @deftypefun double j0 (double @var{x})
1176 @deftypefunx float j0f (float @var{x})
1177 @deftypefunx {long double} j0l (long double @var{x})
1178 @deftypefunx _FloatN j0fN (_Float@var{N} @var{x})
1179 @deftypefunx _FloatNx j0fNx (_Float@var{N}x @var{x})
1180 @standards{SVID, math.h}
1181 @standardsx{j0fN, GNU, math.h}
1182 @standardsx{j0fNx, GNU, math.h}
1183 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1184 @code{j0} returns the Bessel function of the first kind of order 0 of
1185 @var{x}.  It may signal underflow if @var{x} is too large.
1187 The @code{_Float@var{N}} and @code{_Float@var{N}x} variants are GNU
1188 extensions.
1189 @end deftypefun
1191 @deftypefun double j1 (double @var{x})
1192 @deftypefunx float j1f (float @var{x})
1193 @deftypefunx {long double} j1l (long double @var{x})
1194 @deftypefunx _FloatN j1fN (_Float@var{N} @var{x})
1195 @deftypefunx _FloatNx j1fNx (_Float@var{N}x @var{x})
1196 @standards{SVID, math.h}
1197 @standardsx{j1fN, GNU, math.h}
1198 @standardsx{j1fNx, GNU, math.h}
1199 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1200 @code{j1} returns the Bessel function of the first kind of order 1 of
1201 @var{x}.  It may signal underflow if @var{x} is too large.
1203 The @code{_Float@var{N}} and @code{_Float@var{N}x} variants are GNU
1204 extensions.
1205 @end deftypefun
1207 @deftypefun double jn (int @var{n}, double @var{x})
1208 @deftypefunx float jnf (int @var{n}, float @var{x})
1209 @deftypefunx {long double} jnl (int @var{n}, long double @var{x})
1210 @deftypefunx _FloatN jnfN (int @var{n}, _Float@var{N} @var{x})
1211 @deftypefunx _FloatNx jnfNx (int @var{n}, _Float@var{N}x @var{x})
1212 @standards{SVID, math.h}
1213 @standardsx{jnfN, GNU, math.h}
1214 @standardsx{jnfNx, GNU, math.h}
1215 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1216 @code{jn} returns the Bessel function of the first kind of order
1217 @var{n} of @var{x}.  It may signal underflow if @var{x} is too large.
1219 The @code{_Float@var{N}} and @code{_Float@var{N}x} variants are GNU
1220 extensions.
1221 @end deftypefun
1223 @deftypefun double y0 (double @var{x})
1224 @deftypefunx float y0f (float @var{x})
1225 @deftypefunx {long double} y0l (long double @var{x})
1226 @deftypefunx _FloatN y0fN (_Float@var{N} @var{x})
1227 @deftypefunx _FloatNx y0fNx (_Float@var{N}x @var{x})
1228 @standards{SVID, math.h}
1229 @standardsx{y0fN, GNU, math.h}
1230 @standardsx{y0fNx, GNU, math.h}
1231 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1232 @code{y0} returns the Bessel function of the second kind of order 0 of
1233 @var{x}.  It may signal underflow if @var{x} is too large.  If @var{x}
1234 is negative, @code{y0} signals a domain error; if it is zero,
1235 @code{y0} signals overflow and returns @math{-@infinity}.
1237 The @code{_Float@var{N}} and @code{_Float@var{N}x} variants are GNU
1238 extensions.
1239 @end deftypefun
1241 @deftypefun double y1 (double @var{x})
1242 @deftypefunx float y1f (float @var{x})
1243 @deftypefunx {long double} y1l (long double @var{x})
1244 @deftypefunx _FloatN y1fN (_Float@var{N} @var{x})
1245 @deftypefunx _FloatNx y1fNx (_Float@var{N}x @var{x})
1246 @standards{SVID, math.h}
1247 @standardsx{y1fN, GNU, math.h}
1248 @standardsx{y1fNx, GNU, math.h}
1249 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1250 @code{y1} returns the Bessel function of the second kind of order 1 of
1251 @var{x}.  It may signal underflow if @var{x} is too large.  If @var{x}
1252 is negative, @code{y1} signals a domain error; if it is zero,
1253 @code{y1} signals overflow and returns @math{-@infinity}.
1255 The @code{_Float@var{N}} and @code{_Float@var{N}x} variants are GNU
1256 extensions.
1257 @end deftypefun
1259 @deftypefun double yn (int @var{n}, double @var{x})
1260 @deftypefunx float ynf (int @var{n}, float @var{x})
1261 @deftypefunx {long double} ynl (int @var{n}, long double @var{x})
1262 @deftypefunx _FloatN ynfN (int @var{n}, _Float@var{N} @var{x})
1263 @deftypefunx _FloatNx ynfNx (int @var{n}, _Float@var{N}x @var{x})
1264 @standards{SVID, math.h}
1265 @standardsx{ynfN, GNU, math.h}
1266 @standardsx{ynfNx, GNU, math.h}
1267 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1268 @code{yn} returns the Bessel function of the second kind of order @var{n} of
1269 @var{x}.  It may signal underflow if @var{x} is too large.  If @var{x}
1270 is negative, @code{yn} signals a domain error; if it is zero,
1271 @code{yn} signals overflow and returns @math{-@infinity}.
1273 The @code{_Float@var{N}} and @code{_Float@var{N}x} variants are GNU
1274 extensions.
1275 @end deftypefun
1277 @node Errors in Math Functions
1278 @section Known Maximum Errors in Math Functions
1279 @cindex math errors
1280 @cindex ulps
1282 This section lists the known errors of the functions in the math
1283 library.  Errors are measured in ``units of the last place''.  This is a
1284 measure for the relative error.  For a number @math{z} with the
1285 representation @math{d.d@dots{}d@mul{}2^e} (we assume IEEE
1286 floating-point numbers with base 2) the ULP is represented by
1288 @tex
1289 $${|d.d\dots d - (z/2^e)|}\over {2^{p-1}}$$
1290 @end tex
1291 @ifnottex
1292 @smallexample
1293 |d.d...d - (z / 2^e)| / 2^(p - 1)
1294 @end smallexample
1295 @end ifnottex
1297 @noindent
1298 where @math{p} is the number of bits in the mantissa of the
1299 floating-point number representation.  Ideally the error for all
1300 functions is always less than 0.5ulps in round-to-nearest mode.  Using
1301 rounding bits this is also
1302 possible and normally implemented for the basic operations.  Except
1303 for certain functions such as @code{sqrt}, @code{fma} and @code{rint}
1304 whose results are fully specified by reference to corresponding IEEE
1305 754 floating-point operations, and conversions between strings and
1306 floating point, @theglibc{} does not aim for correctly rounded results
1307 for functions in the math library, and does not aim for correctness in
1308 whether ``inexact'' exceptions are raised.  Instead, the goals for
1309 accuracy of functions without fully specified results are as follows;
1310 some functions have bugs meaning they do not meet these goals in all
1311 cases.  In the future, @theglibc{} may provide some other correctly
1312 rounding functions under the names such as @code{crsin} proposed for
1313 an extension to ISO C.
1315 @itemize @bullet
1317 @item
1318 Each function with a floating-point result behaves as if it computes
1319 an infinite-precision result that is within a few ulp (in both real
1320 and complex parts, for functions with complex results) of the
1321 mathematically correct value of the function (interpreted together
1322 with ISO C or POSIX semantics for the function in question) at the
1323 exact value passed as the input.  Exceptions are raised appropriately
1324 for this value and in accordance with IEEE 754 / ISO C / POSIX
1325 semantics, and it is then rounded according to the current rounding
1326 direction to the result that is returned to the user.  @code{errno}
1327 may also be set (@pxref{Math Error Reporting}).  (The ``inexact''
1328 exception may be raised, or not raised, even if this is inconsistent
1329 with the infinite-precision value.)
1331 @item
1332 For the IBM @code{long double} format, as used on PowerPC GNU/Linux,
1333 the accuracy goal is weaker for input values not exactly representable
1334 in 106 bits of precision; it is as if the input value is some value
1335 within 0.5ulp of the value actually passed, where ``ulp'' is
1336 interpreted in terms of a fixed-precision 106-bit mantissa, but not
1337 necessarily the exact value actually passed with discontiguous
1338 mantissa bits.
1340 @item
1341 For the IBM @code{long double} format, functions whose results are
1342 fully specified by reference to corresponding IEEE 754 floating-point
1343 operations have the same accuracy goals as other functions, but with
1344 the error bound being the same as that for division (3ulp).
1345 Furthermore, ``inexact'' and ``underflow'' exceptions may be raised
1346 for all functions for any inputs, even where such exceptions are
1347 inconsistent with the returned value, since the underlying
1348 floating-point arithmetic has that property.
1350 @item
1351 Functions behave as if the infinite-precision result computed is zero,
1352 infinity or NaN if and only if that is the mathematically correct
1353 infinite-precision result.  They behave as if the infinite-precision
1354 result computed always has the same sign as the mathematically correct
1355 result.
1357 @item
1358 If the mathematical result is more than a few ulp above the overflow
1359 threshold for the current rounding direction, the value returned is
1360 the appropriate overflow value for the current rounding direction,
1361 with the overflow exception raised.
1363 @item
1364 If the mathematical result has magnitude well below half the least
1365 subnormal magnitude, the returned value is either zero or the least
1366 subnormal (in each case, with the correct sign), according to the
1367 current rounding direction and with the underflow exception raised.
1369 @item
1370 Where the mathematical result underflows (before rounding) and is not
1371 exactly representable as a floating-point value, the function does not
1372 behave as if the computed infinite-precision result is an exact value
1373 in the subnormal range.  This means that the underflow exception is
1374 raised other than possibly for cases where the mathematical result is
1375 very close to the underflow threshold and the function behaves as if
1376 it computes an infinite-precision result that does not underflow.  (So
1377 there may be spurious underflow exceptions in cases where the
1378 underflowing result is exact, but not missing underflow exceptions in
1379 cases where it is inexact.)
1381 @item
1382 @Theglibc{} does not aim for functions to satisfy other properties of
1383 the underlying mathematical function, such as monotonicity, where not
1384 implied by the above goals.
1386 @item
1387 All the above applies to both real and complex parts, for complex
1388 functions.
1390 @end itemize
1392 Therefore many of the functions in the math library have errors.  The
1393 table lists the maximum error for each function which is exposed by one
1394 of the existing tests in the test suite.  The table tries to cover as much
1395 as possible and list the actual maximum error (or at least a ballpark
1396 figure) but this is often not achieved due to the large search space.
1398 The table lists the ULP values for different architectures.  Different
1399 architectures have different results since their hardware support for
1400 floating-point operations varies and also the existing hardware support
1401 is different.  Only the round-to-nearest rounding mode is covered by
1402 this table, and vector versions of functions are not covered.
1403 Functions not listed do not have known errors.
1405 @page
1406 @c This multitable does not fit on a single page
1407 @include libm-err.texi
1409 @node Pseudo-Random Numbers
1410 @section Pseudo-Random Numbers
1411 @cindex random numbers
1412 @cindex pseudo-random numbers
1413 @cindex seed (for random numbers)
1415 This section describes the GNU facilities for generating a series of
1416 pseudo-random numbers.  The numbers generated are not truly random;
1417 typically, they form a sequence that repeats periodically, with a period
1418 so large that you can ignore it for ordinary purposes.  The random
1419 number generator works by remembering a @dfn{seed} value which it uses
1420 to compute the next random number and also to compute a new seed.
1422 Although the generated numbers look unpredictable within one run of a
1423 program, the sequence of numbers is @emph{exactly the same} from one run
1424 to the next.  This is because the initial seed is always the same.  This
1425 is convenient when you are debugging a program, but it is unhelpful if
1426 you want the program to behave unpredictably.  If you want a different
1427 pseudo-random series each time your program runs, you must specify a
1428 different seed each time.  For ordinary purposes, basing the seed on the
1429 current time works well.  For random numbers in cryptography,
1430 @pxref{Unpredictable Bytes}.
1432 You can obtain repeatable sequences of numbers on a particular machine type
1433 by specifying the same initial seed value for the random number
1434 generator.  There is no standard meaning for a particular seed value;
1435 the same seed, used in different C libraries or on different CPU types,
1436 will give you different random numbers.
1438 @Theglibc{} supports the standard @w{ISO C} random number functions
1439 plus two other sets derived from BSD and SVID.  The BSD and @w{ISO C}
1440 functions provide identical, somewhat limited functionality.  If only a
1441 small number of random bits are required, we recommend you use the
1442 @w{ISO C} interface, @code{rand} and @code{srand}.  The SVID functions
1443 provide a more flexible interface, which allows better random number
1444 generator algorithms, provides more random bits (up to 48) per call, and
1445 can provide random floating-point numbers.  These functions are required
1446 by the XPG standard and therefore will be present in all modern Unix
1447 systems.
1449 @menu
1450 * ISO Random::                  @code{rand} and friends.
1451 * BSD Random::                  @code{random} and friends.
1452 * SVID Random::                 @code{drand48} and friends.
1453 @end menu
1455 @node ISO Random
1456 @subsection ISO C Random Number Functions
1458 This section describes the random number functions that are part of
1459 the @w{ISO C} standard.
1461 To use these facilities, you should include the header file
1462 @file{stdlib.h} in your program.
1463 @pindex stdlib.h
1465 @deftypevr Macro int RAND_MAX
1466 @standards{ISO, stdlib.h}
1467 The value of this macro is an integer constant representing the largest
1468 value the @code{rand} function can return.  In @theglibc{}, it is
1469 @code{2147483647}, which is the largest signed integer representable in
1470 32 bits.  In other libraries, it may be as low as @code{32767}.
1471 @end deftypevr
1473 @deftypefun int rand (void)
1474 @standards{ISO, stdlib.h}
1475 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
1476 @c Just calls random.
1477 The @code{rand} function returns the next pseudo-random number in the
1478 series.  The value ranges from @code{0} to @code{RAND_MAX}.
1479 @end deftypefun
1481 @deftypefun void srand (unsigned int @var{seed})
1482 @standards{ISO, stdlib.h}
1483 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
1484 @c Alias to srandom.
1485 This function establishes @var{seed} as the seed for a new series of
1486 pseudo-random numbers.  If you call @code{rand} before a seed has been
1487 established with @code{srand}, it uses the value @code{1} as a default
1488 seed.
1490 To produce a different pseudo-random series each time your program is
1491 run, do @code{srand (time (0))}.
1492 @end deftypefun
1494 POSIX.1 extended the C standard functions to support reproducible random
1495 numbers in multi-threaded programs.  However, the extension is badly
1496 designed and unsuitable for serious work.
1498 @deftypefun int rand_r (unsigned int *@var{seed})
1499 @standards{POSIX.1, stdlib.h}
1500 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1501 This function returns a random number in the range 0 to @code{RAND_MAX}
1502 just as @code{rand} does.  However, all its state is stored in the
1503 @var{seed} argument.  This means the RNG's state can only have as many
1504 bits as the type @code{unsigned int} has.  This is far too few to
1505 provide a good RNG.
1507 If your program requires a reentrant RNG, we recommend you use the
1508 reentrant GNU extensions to the SVID random number generator.  The
1509 POSIX.1 interface should only be used when the GNU extensions are not
1510 available.
1511 @end deftypefun
1514 @node BSD Random
1515 @subsection BSD Random Number Functions
1517 This section describes a set of random number generation functions that
1518 are derived from BSD.  There is no advantage to using these functions
1519 with @theglibc{}; we support them for BSD compatibility only.
1521 The prototypes for these functions are in @file{stdlib.h}.
1522 @pindex stdlib.h
1524 @deftypefun {long int} random (void)
1525 @standards{BSD, stdlib.h}
1526 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
1527 @c Takes a lock and calls random_r with an automatic variable and the
1528 @c global state, while holding a lock.
1529 This function returns the next pseudo-random number in the sequence.
1530 The value returned ranges from @code{0} to @code{2147483647}.
1532 @strong{NB:} Temporarily this function was defined to return a
1533 @code{int32_t} value to indicate that the return value always contains
1534 32 bits even if @code{long int} is wider.  The standard demands it
1535 differently.  Users must always be aware of the 32-bit limitation,
1536 though.
1537 @end deftypefun
1539 @deftypefun void srandom (unsigned int @var{seed})
1540 @standards{BSD, stdlib.h}
1541 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
1542 @c Takes a lock and calls srandom_r with an automatic variable and a
1543 @c static buffer.  There's no MT-safety issue because the static buffer
1544 @c is internally protected by a lock, although other threads may modify
1545 @c the set state before it is used.
1546 The @code{srandom} function sets the state of the random number
1547 generator based on the integer @var{seed}.  If you supply a @var{seed} value
1548 of @code{1}, this will cause @code{random} to reproduce the default set
1549 of random numbers.
1551 To produce a different set of pseudo-random numbers each time your
1552 program runs, do @code{srandom (time (0))}.
1553 @end deftypefun
1555 @deftypefun {char *} initstate (unsigned int @var{seed}, char *@var{state}, size_t @var{size})
1556 @standards{BSD, stdlib.h}
1557 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
1558 The @code{initstate} function is used to initialize the random number
1559 generator state.  The argument @var{state} is an array of @var{size}
1560 bytes, used to hold the state information.  It is initialized based on
1561 @var{seed}.  The size must be between 8 and 256 bytes, and should be a
1562 power of two.  The bigger the @var{state} array, the better.
1564 The return value is the previous value of the state information array.
1565 You can use this value later as an argument to @code{setstate} to
1566 restore that state.
1567 @end deftypefun
1569 @deftypefun {char *} setstate (char *@var{state})
1570 @standards{BSD, stdlib.h}
1571 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
1572 The @code{setstate} function restores the random number state
1573 information @var{state}.  The argument must have been the result of
1574 a previous call to @var{initstate} or @var{setstate}.
1576 The return value is the previous value of the state information array.
1577 You can use this value later as an argument to @code{setstate} to
1578 restore that state.
1580 If the function fails the return value is @code{NULL}.
1581 @end deftypefun
1583 The four functions described so far in this section all work on a state
1584 which is shared by all threads.  The state is not directly accessible to
1585 the user and can only be modified by these functions.  This makes it
1586 hard to deal with situations where each thread should have its own
1587 pseudo-random number generator.
1589 @Theglibc{} contains four additional functions which contain the
1590 state as an explicit parameter and therefore make it possible to handle
1591 thread-local PRNGs.  Besides this there is no difference.  In fact, the
1592 four functions already discussed are implemented internally using the
1593 following interfaces.
1595 The @file{stdlib.h} header contains a definition of the following type:
1597 @deftp {Data Type} {struct random_data}
1598 @standards{GNU, stdlib.h}
1600 Objects of type @code{struct random_data} contain the information
1601 necessary to represent the state of the PRNG.  Although a complete
1602 definition of the type is present the type should be treated as opaque.
1603 @end deftp
1605 The functions modifying the state follow exactly the already described
1606 functions.
1608 @deftypefun int random_r (struct random_data *restrict @var{buf}, int32_t *restrict @var{result})
1609 @standards{GNU, stdlib.h}
1610 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:buf}}@assafe{}@acunsafe{@acucorrupt{}}}
1611 The @code{random_r} function behaves exactly like the @code{random}
1612 function except that it uses and modifies the state in the object
1613 pointed to by the first parameter instead of the global state.
1614 @end deftypefun
1616 @deftypefun int srandom_r (unsigned int @var{seed}, struct random_data *@var{buf})
1617 @standards{GNU, stdlib.h}
1618 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:buf}}@assafe{}@acunsafe{@acucorrupt{}}}
1619 The @code{srandom_r} function behaves exactly like the @code{srandom}
1620 function except that it uses and modifies the state in the object
1621 pointed to by the second parameter instead of the global state.
1622 @end deftypefun
1624 @deftypefun int initstate_r (unsigned int @var{seed}, char *restrict @var{statebuf}, size_t @var{statelen}, struct random_data *restrict @var{buf})
1625 @standards{GNU, stdlib.h}
1626 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:buf}}@assafe{}@acunsafe{@acucorrupt{}}}
1627 The @code{initstate_r} function behaves exactly like the @code{initstate}
1628 function except that it uses and modifies the state in the object
1629 pointed to by the fourth parameter instead of the global state.
1630 @end deftypefun
1632 @deftypefun int setstate_r (char *restrict @var{statebuf}, struct random_data *restrict @var{buf})
1633 @standards{GNU, stdlib.h}
1634 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:buf}}@assafe{}@acunsafe{@acucorrupt{}}}
1635 The @code{setstate_r} function behaves exactly like the @code{setstate}
1636 function except that it uses and modifies the state in the object
1637 pointed to by the first parameter instead of the global state.
1638 @end deftypefun
1640 @node SVID Random
1641 @subsection SVID Random Number Function
1643 The C library on SVID systems contains yet another kind of random number
1644 generator functions.  They use a state of 48 bits of data.  The user can
1645 choose among a collection of functions which return the random bits
1646 in different forms.
1648 Generally there are two kinds of function.  The first uses a state of
1649 the random number generator which is shared among several functions and
1650 by all threads of the process.  The second requires the user to handle
1651 the state.
1653 All functions have in common that they use the same congruential
1654 formula with the same constants.  The formula is
1656 @smallexample
1657 Y = (a * X + c) mod m
1658 @end smallexample
1660 @noindent
1661 where @var{X} is the state of the generator at the beginning and
1662 @var{Y} the state at the end.  @code{a} and @code{c} are constants
1663 determining the way the generator works.  By default they are
1665 @smallexample
1666 a = 0x5DEECE66D = 25214903917
1667 c = 0xb = 11
1668 @end smallexample
1670 @noindent
1671 but they can also be changed by the user.  @code{m} is of course 2^48
1672 since the state consists of a 48-bit array.
1674 The prototypes for these functions are in @file{stdlib.h}.
1675 @pindex stdlib.h
1678 @deftypefun double drand48 (void)
1679 @standards{SVID, stdlib.h}
1680 @safety{@prelim{}@mtunsafe{@mtasurace{:drand48}}@asunsafe{}@acunsafe{@acucorrupt{}}}
1681 @c Uses of the static state buffer are not guarded by a lock (thus
1682 @c @mtasurace:drand48), so they may be found or left at a
1683 @c partially-updated state in case of calls from within signal handlers
1684 @c or cancellation.  None of this will break safety rules or invoke
1685 @c undefined behavior, but it may affect randomness.
1686 This function returns a @code{double} value in the range of @code{0.0}
1687 to @code{1.0} (exclusive).  The random bits are determined by the global
1688 state of the random number generator in the C library.
1690 Since the @code{double} type according to @w{IEEE 754} has a 52-bit
1691 mantissa this means 4 bits are not initialized by the random number
1692 generator.  These are (of course) chosen to be the least significant
1693 bits and they are initialized to @code{0}.
1694 @end deftypefun
1696 @deftypefun double erand48 (unsigned short int @var{xsubi}[3])
1697 @standards{SVID, stdlib.h}
1698 @safety{@prelim{}@mtunsafe{@mtasurace{:drand48}}@asunsafe{}@acunsafe{@acucorrupt{}}}
1699 @c The static buffer is just initialized with default parameters, which
1700 @c are later read to advance the state held in xsubi.
1701 This function returns a @code{double} value in the range of @code{0.0}
1702 to @code{1.0} (exclusive), similarly to @code{drand48}.  The argument is
1703 an array describing the state of the random number generator.
1705 This function can be called subsequently since it updates the array to
1706 guarantee random numbers.  The array should have been initialized before
1707 initial use to obtain reproducible results.
1708 @end deftypefun
1710 @deftypefun {long int} lrand48 (void)
1711 @standards{SVID, stdlib.h}
1712 @safety{@prelim{}@mtunsafe{@mtasurace{:drand48}}@asunsafe{}@acunsafe{@acucorrupt{}}}
1713 The @code{lrand48} function returns an integer value in the range of
1714 @code{0} to @code{2^31} (exclusive).  Even if the size of the @code{long
1715 int} type can take more than 32 bits, no higher numbers are returned.
1716 The random bits are determined by the global state of the random number
1717 generator in the C library.
1718 @end deftypefun
1720 @deftypefun {long int} nrand48 (unsigned short int @var{xsubi}[3])
1721 @standards{SVID, stdlib.h}
1722 @safety{@prelim{}@mtunsafe{@mtasurace{:drand48}}@asunsafe{}@acunsafe{@acucorrupt{}}}
1723 This function is similar to the @code{lrand48} function in that it
1724 returns a number in the range of @code{0} to @code{2^31} (exclusive) but
1725 the state of the random number generator used to produce the random bits
1726 is determined by the array provided as the parameter to the function.
1728 The numbers in the array are updated afterwards so that subsequent calls
1729 to this function yield different results (as is expected of a random
1730 number generator).  The array should have been initialized before the
1731 first call to obtain reproducible results.
1732 @end deftypefun
1734 @deftypefun {long int} mrand48 (void)
1735 @standards{SVID, stdlib.h}
1736 @safety{@prelim{}@mtunsafe{@mtasurace{:drand48}}@asunsafe{}@acunsafe{@acucorrupt{}}}
1737 The @code{mrand48} function is similar to @code{lrand48}.  The only
1738 difference is that the numbers returned are in the range @code{-2^31} to
1739 @code{2^31} (exclusive).
1740 @end deftypefun
1742 @deftypefun {long int} jrand48 (unsigned short int @var{xsubi}[3])
1743 @standards{SVID, stdlib.h}
1744 @safety{@prelim{}@mtunsafe{@mtasurace{:drand48}}@asunsafe{}@acunsafe{@acucorrupt{}}}
1745 The @code{jrand48} function is similar to @code{nrand48}.  The only
1746 difference is that the numbers returned are in the range @code{-2^31} to
1747 @code{2^31} (exclusive).  For the @code{xsubi} parameter the same
1748 requirements are necessary.
1749 @end deftypefun
1751 The internal state of the random number generator can be initialized in
1752 several ways.  The methods differ in the completeness of the
1753 information provided.
1755 @deftypefun void srand48 (long int @var{seedval})
1756 @standards{SVID, stdlib.h}
1757 @safety{@prelim{}@mtunsafe{@mtasurace{:drand48}}@asunsafe{}@acunsafe{@acucorrupt{}}}
1758 The @code{srand48} function sets the most significant 32 bits of the
1759 internal state of the random number generator to the least
1760 significant 32 bits of the @var{seedval} parameter.  The lower 16 bits
1761 are initialized to the value @code{0x330E}.  Even if the @code{long
1762 int} type contains more than 32 bits only the lower 32 bits are used.
1764 Owing to this limitation, initialization of the state of this
1765 function is not very useful.  But it makes it easy to use a construct
1766 like @code{srand48 (time (0))}.
1768 A side-effect of this function is that the values @code{a} and @code{c}
1769 from the internal state, which are used in the congruential formula,
1770 are reset to the default values given above.  This is of importance once
1771 the user has called the @code{lcong48} function (see below).
1772 @end deftypefun
1774 @deftypefun {unsigned short int *} seed48 (unsigned short int @var{seed16v}[3])
1775 @standards{SVID, stdlib.h}
1776 @safety{@prelim{}@mtunsafe{@mtasurace{:drand48}}@asunsafe{}@acunsafe{@acucorrupt{}}}
1777 The @code{seed48} function initializes all 48 bits of the state of the
1778 internal random number generator from the contents of the parameter
1779 @var{seed16v}.  Here the lower 16 bits of the first element of
1780 @var{seed16v} initialize the least significant 16 bits of the internal
1781 state, the lower 16 bits of @code{@var{seed16v}[1]} initialize the mid-order
1782 16 bits of the state and the 16 lower bits of @code{@var{seed16v}[2]}
1783 initialize the most significant 16 bits of the state.
1785 Unlike @code{srand48} this function lets the user initialize all 48 bits
1786 of the state.
1788 The value returned by @code{seed48} is a pointer to an array containing
1789 the values of the internal state before the change.  This might be
1790 useful to restart the random number generator at a certain state.
1791 Otherwise the value can simply be ignored.
1793 As for @code{srand48}, the values @code{a} and @code{c} from the
1794 congruential formula are reset to the default values.
1795 @end deftypefun
1797 There is one more function to initialize the random number generator
1798 which enables you to specify even more information by allowing you to
1799 change the parameters in the congruential formula.
1801 @deftypefun void lcong48 (unsigned short int @var{param}[7])
1802 @standards{SVID, stdlib.h}
1803 @safety{@prelim{}@mtunsafe{@mtasurace{:drand48}}@asunsafe{}@acunsafe{@acucorrupt{}}}
1804 The @code{lcong48} function allows the user to change the complete state
1805 of the random number generator.  Unlike @code{srand48} and
1806 @code{seed48}, this function also changes the constants in the
1807 congruential formula.
1809 From the seven elements in the array @var{param} the least significant
1810 16 bits of the entries @code{@var{param}[0]} to @code{@var{param}[2]}
1811 determine the initial state, the least significant 16 bits of
1812 @code{@var{param}[3]} to @code{@var{param}[5]} determine the 48 bit
1813 constant @code{a} and @code{@var{param}[6]} determines the 16-bit value
1814 @code{c}.
1815 @end deftypefun
1817 All the above functions have in common that they use the global
1818 parameters for the congruential formula.  In multi-threaded programs it
1819 might sometimes be useful to have different parameters in different
1820 threads.  For this reason all the above functions have a counterpart
1821 which works on a description of the random number generator in the
1822 user-supplied buffer instead of the global state.
1824 Please note that it is no problem if several threads use the global
1825 state if all threads use the functions which take a pointer to an array
1826 containing the state.  The random numbers are computed following the
1827 same loop but if the state in the array is different all threads will
1828 obtain an individual random number generator.
1830 The user-supplied buffer must be of type @code{struct drand48_data}.
1831 This type should be regarded as opaque and not manipulated directly.
1833 @deftypefun int drand48_r (struct drand48_data *@var{buffer}, double *@var{result})
1834 @standards{GNU, stdlib.h}
1835 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:buffer}}@assafe{}@acunsafe{@acucorrupt{}}}
1836 This function is equivalent to the @code{drand48} function with the
1837 difference that it does not modify the global random number generator
1838 parameters but instead the parameters in the buffer supplied through the
1839 pointer @var{buffer}.  The random number is returned in the variable
1840 pointed to by @var{result}.
1842 The return value of the function indicates whether the call succeeded.
1843 If the value is less than @code{0} an error occurred and @var{errno} is
1844 set to indicate the problem.
1846 This function is a GNU extension and should not be used in portable
1847 programs.
1848 @end deftypefun
1850 @deftypefun int erand48_r (unsigned short int @var{xsubi}[3], struct drand48_data *@var{buffer}, double *@var{result})
1851 @standards{GNU, stdlib.h}
1852 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:buffer}}@assafe{}@acunsafe{@acucorrupt{}}}
1853 The @code{erand48_r} function works like @code{erand48}, but in addition
1854 it takes an argument @var{buffer} which describes the random number
1855 generator.  The state of the random number generator is taken from the
1856 @code{xsubi} array, the parameters for the congruential formula from the
1857 global random number generator data.  The random number is returned in
1858 the variable pointed to by @var{result}.
1860 The return value is non-negative if the call succeeded.
1862 This function is a GNU extension and should not be used in portable
1863 programs.
1864 @end deftypefun
1866 @deftypefun int lrand48_r (struct drand48_data *@var{buffer}, long int *@var{result})
1867 @standards{GNU, stdlib.h}
1868 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:buffer}}@assafe{}@acunsafe{@acucorrupt{}}}
1869 This function is similar to @code{lrand48}, but in addition it takes a
1870 pointer to a buffer describing the state of the random number generator
1871 just like @code{drand48}.
1873 If the return value of the function is non-negative the variable pointed
1874 to by @var{result} contains the result.  Otherwise an error occurred.
1876 This function is a GNU extension and should not be used in portable
1877 programs.
1878 @end deftypefun
1880 @deftypefun int nrand48_r (unsigned short int @var{xsubi}[3], struct drand48_data *@var{buffer}, long int *@var{result})
1881 @standards{GNU, stdlib.h}
1882 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:buffer}}@assafe{}@acunsafe{@acucorrupt{}}}
1883 The @code{nrand48_r} function works like @code{nrand48} in that it
1884 produces a random number in the range @code{0} to @code{2^31}.  But instead
1885 of using the global parameters for the congruential formula it uses the
1886 information from the buffer pointed to by @var{buffer}.  The state is
1887 described by the values in @var{xsubi}.
1889 If the return value is non-negative the variable pointed to by
1890 @var{result} contains the result.
1892 This function is a GNU extension and should not be used in portable
1893 programs.
1894 @end deftypefun
1896 @deftypefun int mrand48_r (struct drand48_data *@var{buffer}, long int *@var{result})
1897 @standards{GNU, stdlib.h}
1898 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:buffer}}@assafe{}@acunsafe{@acucorrupt{}}}
1899 This function is similar to @code{mrand48} but like the other reentrant
1900 functions it uses the random number generator described by the value in
1901 the buffer pointed to by @var{buffer}.
1903 If the return value is non-negative the variable pointed to by
1904 @var{result} contains the result.
1906 This function is a GNU extension and should not be used in portable
1907 programs.
1908 @end deftypefun
1910 @deftypefun int jrand48_r (unsigned short int @var{xsubi}[3], struct drand48_data *@var{buffer}, long int *@var{result})
1911 @standards{GNU, stdlib.h}
1912 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:buffer}}@assafe{}@acunsafe{@acucorrupt{}}}
1913 The @code{jrand48_r} function is similar to @code{jrand48}.  Like the
1914 other reentrant functions of this function family it uses the
1915 congruential formula parameters from the buffer pointed to by
1916 @var{buffer}.
1918 If the return value is non-negative the variable pointed to by
1919 @var{result} contains the result.
1921 This function is a GNU extension and should not be used in portable
1922 programs.
1923 @end deftypefun
1925 Before any of the above functions are used the buffer of type
1926 @code{struct drand48_data} should be initialized.  The easiest way to do
1927 this is to fill the whole buffer with null bytes, e.g. by
1929 @smallexample
1930 memset (buffer, '\0', sizeof (struct drand48_data));
1931 @end smallexample
1933 @noindent
1934 Using any of the reentrant functions of this family now will
1935 automatically initialize the random number generator to the default
1936 values for the state and the parameters of the congruential formula.
1938 The other possibility is to use any of the functions which explicitly
1939 initialize the buffer.  Though it might be obvious how to initialize the
1940 buffer from looking at the parameter to the function, it is highly
1941 recommended to use these functions since the result might not always be
1942 what you expect.
1944 @deftypefun int srand48_r (long int @var{seedval}, struct drand48_data *@var{buffer})
1945 @standards{GNU, stdlib.h}
1946 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:buffer}}@assafe{}@acunsafe{@acucorrupt{}}}
1947 The description of the random number generator represented by the
1948 information in @var{buffer} is initialized similarly to what the function
1949 @code{srand48} does.  The state is initialized from the parameter
1950 @var{seedval} and the parameters for the congruential formula are
1951 initialized to their default values.
1953 If the return value is non-negative the function call succeeded.
1955 This function is a GNU extension and should not be used in portable
1956 programs.
1957 @end deftypefun
1959 @deftypefun int seed48_r (unsigned short int @var{seed16v}[3], struct drand48_data *@var{buffer})
1960 @standards{GNU, stdlib.h}
1961 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:buffer}}@assafe{}@acunsafe{@acucorrupt{}}}
1962 This function is similar to @code{srand48_r} but like @code{seed48} it
1963 initializes all 48 bits of the state from the parameter @var{seed16v}.
1965 If the return value is non-negative the function call succeeded.  It
1966 does not return a pointer to the previous state of the random number
1967 generator like the @code{seed48} function does.  If the user wants to
1968 preserve the state for a later re-run s/he can copy the whole buffer
1969 pointed to by @var{buffer}.
1971 This function is a GNU extension and should not be used in portable
1972 programs.
1973 @end deftypefun
1975 @deftypefun int lcong48_r (unsigned short int @var{param}[7], struct drand48_data *@var{buffer})
1976 @standards{GNU, stdlib.h}
1977 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:buffer}}@assafe{}@acunsafe{@acucorrupt{}}}
1978 This function initializes all aspects of the random number generator
1979 described in @var{buffer} with the data in @var{param}.  Here it is
1980 especially true that the function does more than just copying the
1981 contents of @var{param} and @var{buffer}.  More work is required and
1982 therefore it is important to use this function rather than initializing
1983 the random number generator directly.
1985 If the return value is non-negative the function call succeeded.
1987 This function is a GNU extension and should not be used in portable
1988 programs.
1989 @end deftypefun
1991 @node FP Function Optimizations
1992 @section Is Fast Code or Small Code preferred?
1993 @cindex Optimization
1995 If an application uses many floating point functions it is often the case
1996 that the cost of the function calls themselves is not negligible.
1997 Modern processors can often execute the operations themselves
1998 very fast, but the function call disrupts the instruction pipeline.
2000 For this reason @theglibc{} provides optimizations for many of the
2001 frequently-used math functions.  When GNU CC is used and the user
2002 activates the optimizer, several new inline functions and macros are
2003 defined.  These new functions and macros have the same names as the
2004 library functions and so are used instead of the latter.  In the case of
2005 inline functions the compiler will decide whether it is reasonable to
2006 use them, and this decision is usually correct.
2008 This means that no calls to the library functions may be necessary, and
2009 can increase the speed of generated code significantly.  The drawback is
2010 that code size will increase, and the increase is not always negligible.
2012 There are two kinds of inline functions: those that give the same result
2013 as the library functions and others that might not set @code{errno} and
2014 might have a reduced precision and/or argument range in comparison with
2015 the library functions.  The latter inline functions are only available
2016 if the flag @code{-ffast-math} is given to GNU CC.
2018 In cases where the inline functions and macros are not wanted the symbol
2019 @code{__NO_MATH_INLINES} should be defined before any system header is
2020 included.  This will ensure that only library functions are used.  Of
2021 course, it can be determined for each file in the project whether
2022 giving this option is preferable or not.
2024 Not all hardware implements the entire @w{IEEE 754} standard, and even
2025 if it does there may be a substantial performance penalty for using some
2026 of its features.  For example, enabling traps on some processors forces
2027 the FPU to run un-pipelined, which can more than double calculation time.
2028 @c ***Add explanation of -lieee, -mieee.