all: move ff_exp10, ff_exp10f, ff_fast_powf to lavu/ffmath.h
[ffmpeg.git] / libavutil / eval.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2002-2006 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
3  * Copyright (c) 2006 Oded Shimon <ods15@ods15.dyndns.org>
4  *
5  * This file is part of FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 /**
23  * @file
24  * simple arithmetic expression evaluator.
25  *
26  * see http://joe.hotchkiss.com/programming/eval/eval.html
27  */
28
29 #include <float.h>
30 #include "attributes.h"
31 #include "avutil.h"
32 #include "common.h"
33 #include "eval.h"
34 #include "ffmath.h"
35 #include "internal.h"
36 #include "log.h"
37 #include "mathematics.h"
38 #include "time.h"
39 #include "avstring.h"
40 #include "timer.h"
41
42 typedef struct Parser {
43     const AVClass *class;
44     int stack_index;
45     char *s;
46     const double *const_values;
47     const char * const *const_names;          // NULL terminated
48     double (* const *funcs1)(void *, double a);           // NULL terminated
49     const char * const *func1_names;          // NULL terminated
50     double (* const *funcs2)(void *, double a, double b); // NULL terminated
51     const char * const *func2_names;          // NULL terminated
52     void *opaque;
53     int log_offset;
54     void *log_ctx;
55 #define VARS 10
56     double *var;
57 } Parser;
58
59 static const AVClass eval_class = { "Eval", av_default_item_name, NULL, LIBAVUTIL_VERSION_INT, offsetof(Parser,log_offset), offsetof(Parser,log_ctx) };
60
61 static const struct {
62     double bin_val;
63     double dec_val;
64     int8_t exp;
65 } si_prefixes['z' - 'E' + 1] = {
66     ['y'-'E']= { 8.271806125530276749e-25, 1e-24, -24 },
67     ['z'-'E']= { 8.4703294725430034e-22, 1e-21, -21 },
68     ['a'-'E']= { 8.6736173798840355e-19, 1e-18, -18 },
69     ['f'-'E']= { 8.8817841970012523e-16, 1e-15, -15 },
70     ['p'-'E']= { 9.0949470177292824e-13, 1e-12, -12 },
71     ['n'-'E']= { 9.3132257461547852e-10, 1e-9,  -9 },
72     ['u'-'E']= { 9.5367431640625e-7, 1e-6, -6 },
73     ['m'-'E']= { 9.765625e-4, 1e-3, -3 },
74     ['c'-'E']= { 9.8431332023036951e-3, 1e-2, -2 },
75     ['d'-'E']= { 9.921256574801246e-2, 1e-1, -1 },
76     ['h'-'E']= { 1.0159366732596479e2, 1e2, 2 },
77     ['k'-'E']= { 1.024e3, 1e3, 3 },
78     ['K'-'E']= { 1.024e3, 1e3, 3 },
79     ['M'-'E']= { 1.048576e6, 1e6, 6 },
80     ['G'-'E']= { 1.073741824e9, 1e9, 9 },
81     ['T'-'E']= { 1.099511627776e12, 1e12, 12 },
82     ['P'-'E']= { 1.125899906842624e15, 1e15, 15 },
83     ['E'-'E']= { 1.152921504606847e18, 1e18, 18 },
84     ['Z'-'E']= { 1.1805916207174113e21, 1e21, 21 },
85     ['Y'-'E']= { 1.2089258196146292e24, 1e24, 24 },
86 };
87
88 static const struct {
89     const char *name;
90     double value;
91 } constants[] = {
92     { "E",   M_E   },
93     { "PI",  M_PI  },
94     { "PHI", M_PHI },
95     { "QP2LAMBDA", FF_QP2LAMBDA },
96 };
97
98 double av_strtod(const char *numstr, char **tail)
99 {
100     double d;
101     char *next;
102     if(numstr[0]=='0' && (numstr[1]|0x20)=='x') {
103         d = strtoul(numstr, &next, 16);
104     } else
105         d = strtod(numstr, &next);
106     /* if parsing succeeded, check for and interpret postfixes */
107     if (next!=numstr) {
108         if (next[0] == 'd' && next[1] == 'B') {
109             /* treat dB as decibels instead of decibytes */
110             d = ff_exp10(d / 20);
111             next += 2;
112         } else if (*next >= 'E' && *next <= 'z') {
113             int e= si_prefixes[*next - 'E'].exp;
114             if (e) {
115                 if (next[1] == 'i') {
116                     d*= si_prefixes[*next - 'E'].bin_val;
117                     next+=2;
118                 } else {
119                     d*= si_prefixes[*next - 'E'].dec_val;
120                     next++;
121                 }
122             }
123         }
124
125         if (*next=='B') {
126             d*=8;
127             next++;
128         }
129     }
130     /* if requested, fill in tail with the position after the last parsed
131        character */
132     if (tail)
133         *tail = next;
134     return d;
135 }
136
137 #define IS_IDENTIFIER_CHAR(c) ((c) - '0' <= 9U || (c) - 'a' <= 25U || (c) - 'A' <= 25U || (c) == '_')
138
139 static int strmatch(const char *s, const char *prefix)
140 {
141     int i;
142     for (i=0; prefix[i]; i++) {
143         if (prefix[i] != s[i]) return 0;
144     }
145     /* return 1 only if the s identifier is terminated */
146     return !IS_IDENTIFIER_CHAR(s[i]);
147 }
148
149 struct AVExpr {
150     enum {
151         e_value, e_const, e_func0, e_func1, e_func2,
152         e_squish, e_gauss, e_ld, e_isnan, e_isinf,
153         e_mod, e_max, e_min, e_eq, e_gt, e_gte, e_lte, e_lt,
154         e_pow, e_mul, e_div, e_add,
155         e_last, e_st, e_while, e_taylor, e_root, e_floor, e_ceil, e_trunc,
156         e_sqrt, e_not, e_random, e_hypot, e_gcd,
157         e_if, e_ifnot, e_print, e_bitand, e_bitor, e_between, e_clip
158     } type;
159     double value; // is sign in other types
160     union {
161         int const_index;
162         double (*func0)(double);
163         double (*func1)(void *, double);
164         double (*func2)(void *, double, double);
165     } a;
166     struct AVExpr *param[3];
167     double *var;
168 };
169
170 static double etime(double v)
171 {
172     return av_gettime() * 0.000001;
173 }
174
175 static double eval_expr(Parser *p, AVExpr *e)
176 {
177     switch (e->type) {
178         case e_value:  return e->value;
179         case e_const:  return e->value * p->const_values[e->a.const_index];
180         case e_func0:  return e->value * e->a.func0(eval_expr(p, e->param[0]));
181         case e_func1:  return e->value * e->a.func1(p->opaque, eval_expr(p, e->param[0]));
182         case e_func2:  return e->value * e->a.func2(p->opaque, eval_expr(p, e->param[0]), eval_expr(p, e->param[1]));
183         case e_squish: return 1/(1+exp(4*eval_expr(p, e->param[0])));
184         case e_gauss: { double d = eval_expr(p, e->param[0]); return exp(-d*d/2)/sqrt(2*M_PI); }
185         case e_ld:     return e->value * p->var[av_clip(eval_expr(p, e->param[0]), 0, VARS-1)];
186         case e_isnan:  return e->value * !!isnan(eval_expr(p, e->param[0]));
187         case e_isinf:  return e->value * !!isinf(eval_expr(p, e->param[0]));
188         case e_floor:  return e->value * floor(eval_expr(p, e->param[0]));
189         case e_ceil :  return e->value * ceil (eval_expr(p, e->param[0]));
190         case e_trunc:  return e->value * trunc(eval_expr(p, e->param[0]));
191         case e_sqrt:   return e->value * sqrt (eval_expr(p, e->param[0]));
192         case e_not:    return e->value * (eval_expr(p, e->param[0]) == 0);
193         case e_if:     return e->value * (eval_expr(p, e->param[0]) ? eval_expr(p, e->param[1]) :
194                                           e->param[2] ? eval_expr(p, e->param[2]) : 0);
195         case e_ifnot:  return e->value * (!eval_expr(p, e->param[0]) ? eval_expr(p, e->param[1]) :
196                                           e->param[2] ? eval_expr(p, e->param[2]) : 0);
197         case e_clip: {
198             double x = eval_expr(p, e->param[0]);
199             double min = eval_expr(p, e->param[1]), max = eval_expr(p, e->param[2]);
200             if (isnan(min) || isnan(max) || isnan(x) || min > max)
201                 return NAN;
202             return e->value * av_clipd(eval_expr(p, e->param[0]), min, max);
203         }
204         case e_between: {
205             double d = eval_expr(p, e->param[0]);
206             return e->value * (d >= eval_expr(p, e->param[1]) &&
207                                d <= eval_expr(p, e->param[2]));
208         }
209         case e_print: {
210             double x = eval_expr(p, e->param[0]);
211             int level = e->param[1] ? av_clip(eval_expr(p, e->param[1]), INT_MIN, INT_MAX) : AV_LOG_INFO;
212             av_log(p, level, "%f\n", x);
213             return x;
214         }
215         case e_random:{
216             int idx= av_clip(eval_expr(p, e->param[0]), 0, VARS-1);
217             uint64_t r= isnan(p->var[idx]) ? 0 : p->var[idx];
218             r= r*1664525+1013904223;
219             p->var[idx]= r;
220             return e->value * (r * (1.0/UINT64_MAX));
221         }
222         case e_while: {
223             double d = NAN;
224             while (eval_expr(p, e->param[0]))
225                 d=eval_expr(p, e->param[1]);
226             return d;
227         }
228         case e_taylor: {
229             double t = 1, d = 0, v;
230             double x = eval_expr(p, e->param[1]);
231             int id = e->param[2] ? av_clip(eval_expr(p, e->param[2]), 0, VARS-1) : 0;
232             int i;
233             double var0 = p->var[id];
234             for(i=0; i<1000; i++) {
235                 double ld = d;
236                 p->var[id] = i;
237                 v = eval_expr(p, e->param[0]);
238                 d += t*v;
239                 if(ld==d && v)
240                     break;
241                 t *= x / (i+1);
242             }
243             p->var[id] = var0;
244             return d;
245         }
246         case e_root: {
247             int i, j;
248             double low = -1, high = -1, v, low_v = -DBL_MAX, high_v = DBL_MAX;
249             double var0 = p->var[0];
250             double x_max = eval_expr(p, e->param[1]);
251             for(i=-1; i<1024; i++) {
252                 if(i<255) {
253                     p->var[0] = ff_reverse[i&255]*x_max/255;
254                 } else {
255                     p->var[0] = x_max*pow(0.9, i-255);
256                     if (i&1) p->var[0] *= -1;
257                     if (i&2) p->var[0] += low;
258                     else     p->var[0] += high;
259                 }
260                 v = eval_expr(p, e->param[0]);
261                 if (v<=0 && v>low_v) {
262                     low    = p->var[0];
263                     low_v  = v;
264                 }
265                 if (v>=0 && v<high_v) {
266                     high   = p->var[0];
267                     high_v = v;
268                 }
269                 if (low>=0 && high>=0){
270                     for (j=0; j<1000; j++) {
271                         p->var[0] = (low+high)*0.5;
272                         if (low == p->var[0] || high == p->var[0])
273                             break;
274                         v = eval_expr(p, e->param[0]);
275                         if (v<=0) low = p->var[0];
276                         if (v>=0) high= p->var[0];
277                         if (isnan(v)) {
278                             low = high = v;
279                             break;
280                         }
281                     }
282                     break;
283                 }
284             }
285             p->var[0] = var0;
286             return -low_v<high_v ? low : high;
287         }
288         default: {
289             double d = eval_expr(p, e->param[0]);
290             double d2 = eval_expr(p, e->param[1]);
291             switch (e->type) {
292                 case e_mod: return e->value * (d - floor((!CONFIG_FTRAPV || d2) ? d / d2 : d * INFINITY) * d2);
293                 case e_gcd: return e->value * av_gcd(d,d2);
294                 case e_max: return e->value * (d >  d2 ?   d : d2);
295                 case e_min: return e->value * (d <  d2 ?   d : d2);
296                 case e_eq:  return e->value * (d == d2 ? 1.0 : 0.0);
297                 case e_gt:  return e->value * (d >  d2 ? 1.0 : 0.0);
298                 case e_gte: return e->value * (d >= d2 ? 1.0 : 0.0);
299                 case e_lt:  return e->value * (d <  d2 ? 1.0 : 0.0);
300                 case e_lte: return e->value * (d <= d2 ? 1.0 : 0.0);
301                 case e_pow: return e->value * pow(d, d2);
302                 case e_mul: return e->value * (d * d2);
303                 case e_div: return e->value * ((!CONFIG_FTRAPV || d2 ) ? (d / d2) : d * INFINITY);
304                 case e_add: return e->value * (d + d2);
305                 case e_last:return e->value * d2;
306                 case e_st : return e->value * (p->var[av_clip(d, 0, VARS-1)]= d2);
307                 case e_hypot:return e->value * hypot(d, d2);
308                 case e_bitand: return isnan(d) || isnan(d2) ? NAN : e->value * ((long int)d & (long int)d2);
309                 case e_bitor:  return isnan(d) || isnan(d2) ? NAN : e->value * ((long int)d | (long int)d2);
310             }
311         }
312     }
313     return NAN;
314 }
315
316 static int parse_expr(AVExpr **e, Parser *p);
317
318 void av_expr_free(AVExpr *e)
319 {
320     if (!e) return;
321     av_expr_free(e->param[0]);
322     av_expr_free(e->param[1]);
323     av_expr_free(e->param[2]);
324     av_freep(&e->var);
325     av_freep(&e);
326 }
327
328 static int parse_primary(AVExpr **e, Parser *p)
329 {
330     AVExpr *d = av_mallocz(sizeof(AVExpr));
331     char *next = p->s, *s0 = p->s;
332     int ret, i;
333
334     if (!d)
335         return AVERROR(ENOMEM);
336
337     /* number */
338     d->value = av_strtod(p->s, &next);
339     if (next != p->s) {
340         d->type = e_value;
341         p->s= next;
342         *e = d;
343         return 0;
344     }
345     d->value = 1;
346
347     /* named constants */
348     for (i=0; p->const_names && p->const_names[i]; i++) {
349         if (strmatch(p->s, p->const_names[i])) {
350             p->s+= strlen(p->const_names[i]);
351             d->type = e_const;
352             d->a.const_index = i;
353             *e = d;
354             return 0;
355         }
356     }
357     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(constants); i++) {
358         if (strmatch(p->s, constants[i].name)) {
359             p->s += strlen(constants[i].name);
360             d->type = e_value;
361             d->value = constants[i].value;
362             *e = d;
363             return 0;
364         }
365     }
366
367     p->s= strchr(p->s, '(');
368     if (!p->s) {
369         av_log(p, AV_LOG_ERROR, "Undefined constant or missing '(' in '%s'\n", s0);
370         p->s= next;
371         av_expr_free(d);
372         return AVERROR(EINVAL);
373     }
374     p->s++; // "("
375     if (*next == '(') { // special case do-nothing
376         av_freep(&d);
377         if ((ret = parse_expr(&d, p)) < 0)
378             return ret;
379         if (p->s[0] != ')') {
380             av_log(p, AV_LOG_ERROR, "Missing ')' in '%s'\n", s0);
381             av_expr_free(d);
382             return AVERROR(EINVAL);
383         }
384         p->s++; // ")"
385         *e = d;
386         return 0;
387     }
388     if ((ret = parse_expr(&(d->param[0]), p)) < 0) {
389         av_expr_free(d);
390         return ret;
391     }
392     if (p->s[0]== ',') {
393         p->s++; // ","
394         parse_expr(&d->param[1], p);
395     }
396     if (p->s[0]== ',') {
397         p->s++; // ","
398         parse_expr(&d->param[2], p);
399     }
400     if (p->s[0] != ')') {
401         av_log(p, AV_LOG_ERROR, "Missing ')' or too many args in '%s'\n", s0);
402         av_expr_free(d);
403         return AVERROR(EINVAL);
404     }
405     p->s++; // ")"
406
407     d->type = e_func0;
408          if (strmatch(next, "sinh"  )) d->a.func0 = sinh;
409     else if (strmatch(next, "cosh"  )) d->a.func0 = cosh;
410     else if (strmatch(next, "tanh"  )) d->a.func0 = tanh;
411     else if (strmatch(next, "sin"   )) d->a.func0 = sin;
412     else if (strmatch(next, "cos"   )) d->a.func0 = cos;
413     else if (strmatch(next, "tan"   )) d->a.func0 = tan;
414     else if (strmatch(next, "atan"  )) d->a.func0 = atan;
415     else if (strmatch(next, "asin"  )) d->a.func0 = asin;
416     else if (strmatch(next, "acos"  )) d->a.func0 = acos;
417     else if (strmatch(next, "exp"   )) d->a.func0 = exp;
418     else if (strmatch(next, "log"   )) d->a.func0 = log;
419     else if (strmatch(next, "abs"   )) d->a.func0 = fabs;
420     else if (strmatch(next, "time"  )) d->a.func0 = etime;
421     else if (strmatch(next, "squish")) d->type = e_squish;
422     else if (strmatch(next, "gauss" )) d->type = e_gauss;
423     else if (strmatch(next, "mod"   )) d->type = e_mod;
424     else if (strmatch(next, "max"   )) d->type = e_max;
425     else if (strmatch(next, "min"   )) d->type = e_min;
426     else if (strmatch(next, "eq"    )) d->type = e_eq;
427     else if (strmatch(next, "gte"   )) d->type = e_gte;
428     else if (strmatch(next, "gt"    )) d->type = e_gt;
429     else if (strmatch(next, "lte"   )) d->type = e_lte;
430     else if (strmatch(next, "lt"    )) d->type = e_lt;
431     else if (strmatch(next, "ld"    )) d->type = e_ld;
432     else if (strmatch(next, "isnan" )) d->type = e_isnan;
433     else if (strmatch(next, "isinf" )) d->type = e_isinf;
434     else if (strmatch(next, "st"    )) d->type = e_st;
435     else if (strmatch(next, "while" )) d->type = e_while;
436     else if (strmatch(next, "taylor")) d->type = e_taylor;
437     else if (strmatch(next, "root"  )) d->type = e_root;
438     else if (strmatch(next, "floor" )) d->type = e_floor;
439     else if (strmatch(next, "ceil"  )) d->type = e_ceil;
440     else if (strmatch(next, "trunc" )) d->type = e_trunc;
441     else if (strmatch(next, "sqrt"  )) d->type = e_sqrt;
442     else if (strmatch(next, "not"   )) d->type = e_not;
443     else if (strmatch(next, "pow"   )) d->type = e_pow;
444     else if (strmatch(next, "print" )) d->type = e_print;
445     else if (strmatch(next, "random")) d->type = e_random;
446     else if (strmatch(next, "hypot" )) d->type = e_hypot;
447     else if (strmatch(next, "gcd"   )) d->type = e_gcd;
448     else if (strmatch(next, "if"    )) d->type = e_if;
449     else if (strmatch(next, "ifnot" )) d->type = e_ifnot;
450     else if (strmatch(next, "bitand")) d->type = e_bitand;
451     else if (strmatch(next, "bitor" )) d->type = e_bitor;
452     else if (strmatch(next, "between"))d->type = e_between;
453     else if (strmatch(next, "clip"  )) d->type = e_clip;
454     else {
455         for (i=0; p->func1_names && p->func1_names[i]; i++) {
456             if (strmatch(next, p->func1_names[i])) {
457                 d->a.func1 = p->funcs1[i];
458                 d->type = e_func1;
459                 *e = d;
460                 return 0;
461             }
462         }
463
464         for (i=0; p->func2_names && p->func2_names[i]; i++) {
465             if (strmatch(next, p->func2_names[i])) {
466                 d->a.func2 = p->funcs2[i];
467                 d->type = e_func2;
468                 *e = d;
469                 return 0;
470             }
471         }
472
473         av_log(p, AV_LOG_ERROR, "Unknown function in '%s'\n", s0);
474         av_expr_free(d);
475         return AVERROR(EINVAL);
476     }
477
478     *e = d;
479     return 0;
480 }
481
482 static AVExpr *make_eval_expr(int type, int value, AVExpr *p0, AVExpr *p1)
483 {
484     AVExpr *e = av_mallocz(sizeof(AVExpr));
485     if (!e)
486         return NULL;
487     e->type     =type   ;
488     e->value    =value  ;
489     e->param[0] =p0     ;
490     e->param[1] =p1     ;
491     return e;
492 }
493
494 static int parse_pow(AVExpr **e, Parser *p, int *sign)
495 {
496     *sign= (*p->s == '+') - (*p->s == '-');
497     p->s += *sign&1;
498     return parse_primary(e, p);
499 }
500
501 static int parse_dB(AVExpr **e, Parser *p, int *sign)
502 {
503     /* do not filter out the negative sign when parsing a dB value.
504        for example, -3dB is not the same as -(3dB) */
505     if (*p->s == '-') {
506         char *next;
507         double av_unused ignored = strtod(p->s, &next);
508         if (next != p->s && next[0] == 'd' && next[1] == 'B') {
509             *sign = 0;
510             return parse_primary(e, p);
511         }
512     }
513     return parse_pow(e, p, sign);
514 }
515
516 static int parse_factor(AVExpr **e, Parser *p)
517 {
518     int sign, sign2, ret;
519     AVExpr *e0, *e1, *e2;
520     if ((ret = parse_dB(&e0, p, &sign)) < 0)
521         return ret;
522     while(p->s[0]=='^'){
523         e1 = e0;
524         p->s++;
525         if ((ret = parse_dB(&e2, p, &sign2)) < 0) {
526             av_expr_free(e1);
527             return ret;
528         }
529         e0 = make_eval_expr(e_pow, 1, e1, e2);
530         if (!e0) {
531             av_expr_free(e1);
532             av_expr_free(e2);
533             return AVERROR(ENOMEM);
534         }
535         if (e0->param[1]) e0->param[1]->value *= (sign2|1);
536     }
537     if (e0) e0->value *= (sign|1);
538
539     *e = e0;
540     return 0;
541 }
542
543 static int parse_term(AVExpr **e, Parser *p)
544 {
545     int ret;
546     AVExpr *e0, *e1, *e2;
547     if ((ret = parse_factor(&e0, p)) < 0)
548         return ret;
549     while (p->s[0]=='*' || p->s[0]=='/') {
550         int c= *p->s++;
551         e1 = e0;
552         if ((ret = parse_factor(&e2, p)) < 0) {
553             av_expr_free(e1);
554             return ret;
555         }
556         e0 = make_eval_expr(c == '*' ? e_mul : e_div, 1, e1, e2);
557         if (!e0) {
558             av_expr_free(e1);
559             av_expr_free(e2);
560             return AVERROR(ENOMEM);
561         }
562     }
563     *e = e0;
564     return 0;
565 }
566
567 static int parse_subexpr(AVExpr **e, Parser *p)
568 {
569     int ret;
570     AVExpr *e0, *e1, *e2;
571     if ((ret = parse_term(&e0, p)) < 0)
572         return ret;
573     while (*p->s == '+' || *p->s == '-') {
574         e1 = e0;
575         if ((ret = parse_term(&e2, p)) < 0) {
576             av_expr_free(e1);
577             return ret;
578         }
579         e0 = make_eval_expr(e_add, 1, e1, e2);
580         if (!e0) {
581             av_expr_free(e1);
582             av_expr_free(e2);
583             return AVERROR(ENOMEM);
584         }
585     };
586
587     *e = e0;
588     return 0;
589 }
590
591 static int parse_expr(AVExpr **e, Parser *p)
592 {
593     int ret;
594     AVExpr *e0, *e1, *e2;
595     if (p->stack_index <= 0) //protect against stack overflows
596         return AVERROR(EINVAL);
597     p->stack_index--;
598
599     if ((ret = parse_subexpr(&e0, p)) < 0)
600         return ret;
601     while (*p->s == ';') {
602         p->s++;
603         e1 = e0;
604         if ((ret = parse_subexpr(&e2, p)) < 0) {
605             av_expr_free(e1);
606             return ret;
607         }
608         e0 = make_eval_expr(e_last, 1, e1, e2);
609         if (!e0) {
610             av_expr_free(e1);
611             av_expr_free(e2);
612             return AVERROR(ENOMEM);
613         }
614     };
615
616     p->stack_index++;
617     *e = e0;
618     return 0;
619 }
620
621 static int verify_expr(AVExpr *e)
622 {
623     if (!e) return 0;
624     switch (e->type) {
625         case e_value:
626         case e_const: return 1;
627         case e_func0:
628         case e_func1:
629         case e_squish:
630         case e_ld:
631         case e_gauss:
632         case e_isnan:
633         case e_isinf:
634         case e_floor:
635         case e_ceil:
636         case e_trunc:
637         case e_sqrt:
638         case e_not:
639         case e_random:
640             return verify_expr(e->param[0]) && !e->param[1];
641         case e_print:
642             return verify_expr(e->param[0])
643                    && (!e->param[1] || verify_expr(e->param[1]));
644         case e_if:
645         case e_ifnot:
646         case e_taylor:
647             return verify_expr(e->param[0]) && verify_expr(e->param[1])
648                    && (!e->param[2] || verify_expr(e->param[2]));
649         case e_between:
650         case e_clip:
651             return verify_expr(e->param[0]) &&
652                    verify_expr(e->param[1]) &&
653                    verify_expr(e->param[2]);
654         default: return verify_expr(e->param[0]) && verify_expr(e->param[1]) && !e->param[2];
655     }
656 }
657
658 int av_expr_parse(AVExpr **expr, const char *s,
659                   const char * const *const_names,
660                   const char * const *func1_names, double (* const *funcs1)(void *, double),
661                   const char * const *func2_names, double (* const *funcs2)(void *, double, double),
662                   int log_offset, void *log_ctx)
663 {
664     Parser p = { 0 };
665     AVExpr *e = NULL;
666     char *w = av_malloc(strlen(s) + 1);
667     char *wp = w;
668     const char *s0 = s;
669     int ret = 0;
670
671     if (!w)
672         return AVERROR(ENOMEM);
673
674     while (*s)
675         if (!av_isspace(*s++)) *wp++ = s[-1];
676     *wp++ = 0;
677
678     p.class      = &eval_class;
679     p.stack_index=100;
680     p.s= w;
681     p.const_names = const_names;
682     p.funcs1      = funcs1;
683     p.func1_names = func1_names;
684     p.funcs2      = funcs2;
685     p.func2_names = func2_names;
686     p.log_offset = log_offset;
687     p.log_ctx    = log_ctx;
688
689     if ((ret = parse_expr(&e, &p)) < 0)
690         goto end;
691     if (*p.s) {
692         av_log(&p, AV_LOG_ERROR, "Invalid chars '%s' at the end of expression '%s'\n", p.s, s0);
693         ret = AVERROR(EINVAL);
694         goto end;
695     }
696     if (!verify_expr(e)) {
697         ret = AVERROR(EINVAL);
698         goto end;
699     }
700     e->var= av_mallocz(sizeof(double) *VARS);
701     if (!e->var) {
702         ret = AVERROR(ENOMEM);
703         goto end;
704     }
705     *expr = e;
706     e = NULL;
707 end:
708     av_expr_free(e);
709     av_free(w);
710     return ret;
711 }
712
713 double av_expr_eval(AVExpr *e, const double *const_values, void *opaque)
714 {
715     Parser p = { 0 };
716     p.var= e->var;
717
718     p.const_values = const_values;
719     p.opaque     = opaque;
720     return eval_expr(&p, e);
721 }
722
723 int av_expr_parse_and_eval(double *d, const char *s,
724                            const char * const *const_names, const double *const_values,
725                            const char * const *func1_names, double (* const *funcs1)(void *, double),
726                            const char * const *func2_names, double (* const *funcs2)(void *, double, double),
727                            void *opaque, int log_offset, void *log_ctx)
728 {
729     AVExpr *e = NULL;
730     int ret = av_expr_parse(&e, s, const_names, func1_names, funcs1, func2_names, funcs2, log_offset, log_ctx);
731
732     if (ret < 0) {
733         *d = NAN;
734         return ret;
735     }
736     *d = av_expr_eval(e, const_values, opaque);
737     av_expr_free(e);
738     return isnan(*d) ? AVERROR(EINVAL) : 0;
739 }
740
741 #ifdef TEST
742 #include <string.h>
743
744 static const double const_values[] = {
745     M_PI,
746     M_E,
747     0
748 };
749
750 static const char *const const_names[] = {
751     "PI",
752     "E",
753     0
754 };
755
756 int main(int argc, char **argv)
757 {
758     int i;
759     double d;
760     const char *const *expr;
761     static const char *const exprs[] = {
762         "",
763         "1;2",
764         "-20",
765         "-PI",
766         "+PI",
767         "1+(5-2)^(3-1)+1/2+sin(PI)-max(-2.2,-3.1)",
768         "80G/80Gi",
769         "1k",
770         "1Gi",
771         "1gi",
772         "1GiFoo",
773         "1k+1k",
774         "1Gi*3foo",
775         "foo",
776         "foo(",
777         "foo()",
778         "foo)",
779         "sin",
780         "sin(",
781         "sin()",
782         "sin)",
783         "sin 10",
784         "sin(1,2,3)",
785         "sin(1 )",
786         "1",
787         "1foo",
788         "bar + PI + E + 100f*2 + foo",
789         "13k + 12f - foo(1, 2)",
790         "1gi",
791         "1Gi",
792         "st(0, 123)",
793         "st(1, 123); ld(1)",
794         "lte(0, 1)",
795         "lte(1, 1)",
796         "lte(1, 0)",
797         "lt(0, 1)",
798         "lt(1, 1)",
799         "gt(1, 0)",
800         "gt(2, 7)",
801         "gte(122, 122)",
802         /* compute 1+2+...+N */
803         "st(0, 1); while(lte(ld(0), 100), st(1, ld(1)+ld(0));st(0, ld(0)+1)); ld(1)",
804         /* compute Fib(N) */
805         "st(1, 1); st(2, 2); st(0, 1); while(lte(ld(0),10), st(3, ld(1)+ld(2)); st(1, ld(2)); st(2, ld(3)); st(0, ld(0)+1)); ld(3)",
806         "while(0, 10)",
807         "st(0, 1); while(lte(ld(0),100), st(1, ld(1)+ld(0)); st(0, ld(0)+1))",
808         "isnan(1)",
809         "isnan(NAN)",
810         "isnan(INF)",
811         "isinf(1)",
812         "isinf(NAN)",
813         "isinf(INF)",
814         "floor(NAN)",
815         "floor(123.123)",
816         "floor(-123.123)",
817         "trunc(123.123)",
818         "trunc(-123.123)",
819         "ceil(123.123)",
820         "ceil(-123.123)",
821         "sqrt(1764)",
822         "isnan(sqrt(-1))",
823         "not(1)",
824         "not(NAN)",
825         "not(0)",
826         "6.0206dB",
827         "-3.0103dB",
828         "pow(0,1.23)",
829         "pow(PI,1.23)",
830         "PI^1.23",
831         "pow(-1,1.23)",
832         "if(1, 2)",
833         "if(1, 1, 2)",
834         "if(0, 1, 2)",
835         "ifnot(0, 23)",
836         "ifnot(1, NaN) + if(0, 1)",
837         "ifnot(1, 1, 2)",
838         "ifnot(0, 1, 2)",
839         "taylor(1, 1)",
840         "taylor(eq(mod(ld(1),4),1)-eq(mod(ld(1),4),3), PI/2, 1)",
841         "root(sin(ld(0))-1, 2)",
842         "root(sin(ld(0))+6+sin(ld(0)/12)-log(ld(0)), 100)",
843         "7000000B*random(0)",
844         "squish(2)",
845         "gauss(0.1)",
846         "hypot(4,3)",
847         "gcd(30,55)*print(min(9,1))",
848         "bitor(42, 12)",
849         "bitand(42, 12)",
850         "bitand(NAN, 1)",
851         "between(10, -3, 10)",
852         "between(-4, -2, -1)",
853         "between(1,2)",
854         "clip(0, 2, 1)",
855         "clip(0/0, 1, 2)",
856         "clip(0, 0/0, 1)",
857         NULL
858     };
859
860     for (expr = exprs; *expr; expr++) {
861         printf("Evaluating '%s'\n", *expr);
862         av_expr_parse_and_eval(&d, *expr,
863                                const_names, const_values,
864                                NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, NULL);
865         if (isnan(d))
866             printf("'%s' -> nan\n\n", *expr);
867         else
868             printf("'%s' -> %f\n\n", *expr, d);
869     }
870
871     av_expr_parse_and_eval(&d, "1+(5-2)^(3-1)+1/2+sin(PI)-max(-2.2,-3.1)",
872                            const_names, const_values,
873                            NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, NULL);
874     printf("%f == 12.7\n", d);
875     av_expr_parse_and_eval(&d, "80G/80Gi",
876                            const_names, const_values,
877                            NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, NULL);
878     printf("%f == 0.931322575\n", d);
879
880     if (argc > 1 && !strcmp(argv[1], "-t")) {
881         for (i = 0; i < 1050; i++) {
882             START_TIMER;
883             av_expr_parse_and_eval(&d, "1+(5-2)^(3-1)+1/2+sin(PI)-max(-2.2,-3.1)",
884                                    const_names, const_values,
885                                    NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0, NULL);
886             STOP_TIMER("av_expr_parse_and_eval");
887         }
888     }
889
890     return 0;
891 }
892 #endif