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[diderot] Annotation of /branches/vis12/src/compiler/common/float-lit.sml
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Annotation of /branches/vis12/src/compiler/common/float-lit.sml

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Revision 83 - (view) (download)
Original Path: trunk/src/common/float-lit.sml

1 : jhr 26 (* float-lit.sml
2 :     *
3 :     * COPYRIGHT (c) 2010 The Diderot Project (http://diderot.cs.uchicago.edu)
4 :     * All rights reserved.
5 :     *
6 :     * Internal representation of floating-point literals with limited
7 :     * support for arithmetic.
8 :     *)
9 :    
10 :     structure FloatLit :> sig
11 :    
12 :     type float
13 :    
14 :     val isZero : float -> bool
15 :    
16 :     (* return the representation of +/-0.0 *)
17 : jhr 83 val zero : bool -> float
18 : jhr 26
19 :     (* plus and minus one *)
20 :     val one : float
21 :     val m_one : float
22 :    
23 :     (* negate a float *)
24 :     val negate : float -> float
25 :    
26 :     (* equality, comparisons, and hashing functions *)
27 :     val same : (float * float) -> bool
28 : jhr 42 val compare : (float * float) -> order (* not ordering on reals *)
29 : jhr 26 val hash : float -> word
30 :    
31 : jhr 42 (* special floats *)
32 :     val nan : float (* some quiet NaN *)
33 :     val posInf : float (* positive infinity *)
34 :     val negInf : float (* negative infinity *)
35 :    
36 : jhr 26 (* create a float from pieces: isNeg is true if the number is negative, whole
37 :     * is the whole-number part, frac is the fractional part, and exp is the
38 :     * exponent. This function may raise Overflow, when the exponent of the
39 :     * normalized representation is too small or too large.
40 :     *)
41 :     val float : {isNeg : bool, whole : string, frac : string, exp : int} -> float
42 :     val toString : float -> string
43 :    
44 :     (* external representation (for pickling) *)
45 :     val toBytes : float -> Word8Vector.vector
46 :     val fromBytes : Word8Vector.vector -> float
47 :    
48 :     end = struct
49 :    
50 :     structure SS = Substring
51 :     structure W = Word
52 :     structure W8V = Word8Vector
53 :    
54 :     (* The value {isNeg, digits=[d0, ..., dn], exp} represents the number
55 :     *
56 :     * [+/-] 0.d0...dn * 10^exp
57 :     *
58 :     * where the sign is negative if isNeg is true.
59 :     *)
60 : jhr 42 datatype float
61 :     = PosInf (* positive infinity *)
62 :     | NegInf (* negative infinity *)
63 :     | NaN (* some quiet NaN *)
64 :     | Flt of {isNeg : bool, digits : int list, exp : int}
65 : jhr 26
66 : jhr 42 (* special floats *)
67 :     val nan = NaN
68 :     val posInf = PosInf
69 :     val negInf = NegInf
70 :    
71 :     fun isZero (Flt{isNeg, digits=[0], exp}) = true
72 : jhr 26 | isZero _ = false
73 :    
74 : jhr 42 fun zero isNeg = Flt{isNeg = isNeg, digits = [0], exp = 0}
75 : jhr 26
76 : jhr 42 val one = Flt{isNeg = false, digits = [1], exp = 1}
77 :     val m_one = Flt{isNeg = true, digits = [1], exp = 1}
78 : jhr 26
79 :     (* negate a float *)
80 : jhr 42 fun negate PosInf = NegInf
81 :     | negate NegInf = PosInf
82 :     | negate NaN = raise Fail "negate nan"
83 :     | negate (Flt{isNeg, digits, exp}) =
84 :     Flt{isNeg = not isNeg, digits = digits, exp = exp}
85 : jhr 26
86 :     (* equality, comparisons, and hashing functions *)
87 : jhr 42 fun same (NegInf, NegInf) = true
88 :     | same (PosInf, PosInf) = true
89 :     | same (NaN, NaN) = true
90 :     | same (Flt f1, Flt f2) =
91 : jhr 26 (#isNeg f1 = #isNeg f2) andalso (#exp f1 = #exp f2)
92 :     andalso (#digits f1 = #digits f2)
93 : jhr 42 | same _ = false
94 : jhr 26
95 : jhr 42 fun compare (NegInf, NegInf) = EQUAL
96 :     | compare (NegInf, _) = LESS
97 :     | compare (_, NegInf) = GREATER
98 :     | compare (PosInf, PosInf) = EQUAL
99 :     | compare (PosInf, _) = LESS
100 :     | compare (_, PosInf) = GREATER
101 :     | compare (NaN, NaN) = EQUAL
102 :     | compare (NaN, _) = LESS
103 :     | compare (_, NaN) = GREATER
104 :     | compare (Flt f1, Flt f2) = (case (#isNeg f1, #isNeg f2)
105 : jhr 26 of (false, true) => GREATER
106 :     | (true, false) => LESS
107 :     | _ => (case Int.compare(#exp f1, #exp f2)
108 :     of EQUAL => let
109 :     fun cmp ([], []) = EQUAL
110 :     | cmp ([], _) = LESS
111 :     | cmp (_, []) = GREATER
112 :     | cmp (d1::r1, d2::r2) = (case Int.compare(d1, d2)
113 :     of EQUAL => cmp(r1, r2)
114 :     | order => order
115 :     (* end case *))
116 :     in
117 :     cmp (#digits f1, #digits f2)
118 :     end
119 :     | order => order
120 :     (* end case *))
121 :     (* end case *))
122 :    
123 : jhr 42 fun hash PosInf = 0w1
124 :     | hash NegInf = 0w3
125 :     | hash NaN = 0w5
126 :     | hash (Flt{isNeg, digits, exp}) = let
127 : jhr 26 fun hashDigits ([], h, _) = h
128 :     | hashDigits (d::r, h, i) =
129 :     hashDigits (r, W.<<(W.fromInt d, i+0w4), W.andb(i+0w1, 0wxf))
130 :     in
131 :     hashDigits(digits, W.fromInt exp, 0w0)
132 :     end
133 :    
134 :     fun float {isNeg, whole, frac, exp} = let
135 :     fun cvtDigit (c, l) = (Char.ord c - Char.ord #"0") :: l
136 :     fun isZero #"0" = true | isZero _ = false
137 :     (* whole digits with leading zeros removed *)
138 :     val whole = SS.dropl isZero (SS.full whole)
139 :     (* fractional digits with trailing zeros removed *)
140 :     val frac = SS.dropr isZero (SS.full frac)
141 :     (* normalize by stripping leading zero digits *)
142 :     fun normalize {isNeg, digits=[], exp} = zero isNeg
143 :     | normalize {isNeg, digits=0::r, exp} =
144 :     normalize {isNeg=isNeg, digits=r, exp=exp-1}
145 : jhr 42 | normalize flt = Flt flt
146 : jhr 26 in
147 :     case SS.foldr cvtDigit (SS.foldr cvtDigit [] frac) whole
148 :     of [] => zero isNeg
149 :     | digits => normalize {
150 :     isNeg = isNeg,
151 :     digits = digits,
152 :     exp = exp + SS.size whole
153 :     }
154 :     (* end case *)
155 :     end
156 :    
157 : jhr 42 fun toString PosInf = "+inf"
158 :     | toString NegInf = "-inf"
159 :     | toString NaN = "nan"
160 :     | toString (Flt{isNeg, digits, exp}) = let
161 : jhr 26 val s = if isNeg then "-0." else "0."
162 :     val e = if exp < 0
163 :     then ["e-", Int.toString(~exp)]
164 :     else ["e", Int.toString exp]
165 :     in
166 :     concat(s :: List.foldr (fn (d, ds) => Int.toString d :: ds) e digits)
167 :     end
168 :    
169 :    
170 :    
171 :     (***** external representation (for pickling) *****
172 :     *
173 :     * The representation we use is a sequence of bytes:
174 :     *
175 :     * [sign, d0, ..., dn, exp0, ..., exp3]
176 :     *
177 :     * where
178 :     * sign == 0 or 1
179 :     * di == ith digit
180 :     * expi == ith byte of exponent (exp0 is lsb, exp3 is msb).
181 :     *
182 : jhr 42 * we encode Infs and NaNs using the sign byte:
183 :     *
184 :     * 2 == PosInf
185 :     * 3 == NegInf
186 :     * 4 == NaN
187 :     *
188 : jhr 26 * NOTE: we could pack the sign and digits into 4-bit nibbles, but we are keeping
189 :     * things simple for now.
190 :     *)
191 :    
192 : jhr 42 fun toBytes PosInf = Word8Vector.fromList [0w2]
193 :     | toBytes NegInf = Word8Vector.fromList [0w3]
194 :     | toBytes NaN = Word8Vector.fromList [0w4]
195 :     | toBytes (Flt{isNeg, digits, exp}) = let
196 : jhr 26 val sign = if isNeg then 0w1 else 0w0
197 :     val digits = List.map Word8.fromInt digits
198 :     val exp' = W.fromInt exp
199 :     fun byte i = Word8.fromLargeWord(W.toLargeWord((W.>>(exp', 0w8*i))))
200 :     val exp = [byte 0w0, byte 0w1, byte 0w2, byte 0w3]
201 :     in
202 :     Word8Vector.fromList(sign :: (digits @ exp))
203 :     end
204 :    
205 :     fun fromBytes v = let
206 :     fun error () = raise Fail "Bogus float pickle"
207 : jhr 42 val len = W8V.length v
208 :     in
209 :     if (len = 1)
210 :     then (case W8V.sub(v, 0) (* special float value *)
211 :     of 0w2 => PosInf
212 :     | 0w3 => NegInf
213 :     | 0w4 => NaN
214 : jhr 26 | _ => error()
215 :     (* end case *))
216 : jhr 42 else let
217 :     val ndigits = W8V.length v - 5
218 :     val _ = if (ndigits < 1) then error() else ()
219 :     val isNeg = (case W8V.sub(v, 0)
220 :     of 0w0 => false
221 :     | 0w1 => true
222 :     | _ => error()
223 :     (* end case *))
224 :     fun digit i = Word8.toInt(W8V.sub(v, i+1))
225 :     fun byte i = W.<<(
226 :     W.fromLargeWord(Word8.toLargeWord(W8V.sub(v, ndigits+1+i))),
227 :     W.fromInt(8*i))
228 :     val exp = W.toIntX(W.orb(byte 3, W.orb(byte 2, W.orb(byte 1, byte 0))))
229 :     in
230 :     Flt{isNeg = isNeg, digits = List.tabulate(ndigits, digit), exp = exp}
231 :     end
232 : jhr 26 end
233 :    
234 :     end
235 :    

root@smlnj-gforge.cs.uchicago.edu
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