avutil/x86/bswap: Add msvc bswap instrinsics.
[ffmpeg.git] / libavutil / rational.c
1 /*
2  * rational numbers
3  * Copyright (c) 2003 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
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  * rational numbers
25  * @author Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
26  */
27
28 #include "avassert.h"
29 #include <limits.h>
30
31 #include "common.h"
32 #include "mathematics.h"
33 #include "rational.h"
34
35 int av_reduce(int *dst_num, int *dst_den,
36               int64_t num, int64_t den, int64_t max)
37 {
38     AVRational a0 = { 0, 1 }, a1 = { 1, 0 };
39     int sign = (num < 0) ^ (den < 0);
40     int64_t gcd = av_gcd(FFABS(num), FFABS(den));
41
42     if (gcd) {
43         num = FFABS(num) / gcd;
44         den = FFABS(den) / gcd;
45     }
46     if (num <= max && den <= max) {
47         a1 = (AVRational) { num, den };
48         den = 0;
49     }
50
51     while (den) {
52         uint64_t x        = num / den;
53         int64_t next_den  = num - den * x;
54         int64_t a2n       = x * a1.num + a0.num;
55         int64_t a2d       = x * a1.den + a0.den;
56
57         if (a2n > max || a2d > max) {
58             if (a1.num) x =          (max - a0.num) / a1.num;
59             if (a1.den) x = FFMIN(x, (max - a0.den) / a1.den);
60
61             if (den * (2 * x * a1.den + a0.den) > num * a1.den)
62                 a1 = (AVRational) { x * a1.num + a0.num, x * a1.den + a0.den };
63             break;
64         }
65
66         a0  = a1;
67         a1  = (AVRational) { a2n, a2d };
68         num = den;
69         den = next_den;
70     }
71     av_assert2(av_gcd(a1.num, a1.den) <= 1U);
72     av_assert2(a1.num <= max && a1.den <= max);
73
74     *dst_num = sign ? -a1.num : a1.num;
75     *dst_den = a1.den;
76
77     return den == 0;
78 }
79
80 AVRational av_mul_q(AVRational b, AVRational c)
81 {
82     av_reduce(&b.num, &b.den,
83                b.num * (int64_t) c.num,
84                b.den * (int64_t) c.den, INT_MAX);
85     return b;
86 }
87
88 AVRational av_div_q(AVRational b, AVRational c)
89 {
90     return av_mul_q(b, (AVRational) { c.den, c.num });
91 }
92
93 AVRational av_add_q(AVRational b, AVRational c) {
94     av_reduce(&b.num, &b.den,
95                b.num * (int64_t) c.den +
96                c.num * (int64_t) b.den,
97                b.den * (int64_t) c.den, INT_MAX);
98     return b;
99 }
100
101 AVRational av_sub_q(AVRational b, AVRational c)
102 {
103     return av_add_q(b, (AVRational) { -c.num, c.den });
104 }
105
106 AVRational av_d2q(double d, int max)
107 {
108     AVRational a;
109     int exponent;
110     int64_t den;
111     if (isnan(d))
112         return (AVRational) { 0,0 };
113     if (fabs(d) > INT_MAX + 3LL)
114         return (AVRational) { d < 0 ? -1 : 1, 0 };
115     frexp(d, &exponent);
116     exponent = FFMAX(exponent-1, 0);
117     den = 1LL << (61 - exponent);
118     // (int64_t)rint() and llrint() do not work with gcc on ia64 and sparc64
119     av_reduce(&a.num, &a.den, floor(d * den + 0.5), den, max);
120     if ((!a.num || !a.den) && d && max>0 && max<INT_MAX)
121         av_reduce(&a.num, &a.den, floor(d * den + 0.5), den, INT_MAX);
122
123     return a;
124 }
125
126 int av_nearer_q(AVRational q, AVRational q1, AVRational q2)
127 {
128     /* n/d is q, a/b is the median between q1 and q2 */
129     int64_t a = q1.num * (int64_t)q2.den + q2.num * (int64_t)q1.den;
130     int64_t b = 2 * (int64_t)q1.den * q2.den;
131
132     /* rnd_up(a*d/b) > n => a*d/b > n */
133     int64_t x_up = av_rescale_rnd(a, q.den, b, AV_ROUND_UP);
134
135     /* rnd_down(a*d/b) < n => a*d/b < n */
136     int64_t x_down = av_rescale_rnd(a, q.den, b, AV_ROUND_DOWN);
137
138     return ((x_up > q.num) - (x_down < q.num)) * av_cmp_q(q2, q1);
139 }
140
141 int av_find_nearest_q_idx(AVRational q, const AVRational* q_list)
142 {
143     int i, nearest_q_idx = 0;
144     for (i = 0; q_list[i].den; i++)
145         if (av_nearer_q(q, q_list[i], q_list[nearest_q_idx]) > 0)
146             nearest_q_idx = i;
147
148     return nearest_q_idx;
149 }
150
151 uint32_t av_q2intfloat(AVRational q) {
152     int64_t n;
153     int shift;
154     int sign = 0;
155
156     if (q.den < 0) {
157         q.den *= -1;
158         q.num *= -1;
159     }
160     if (q.num < 0) {
161         q.num *= -1;
162         sign = 1;
163     }
164
165     if (!q.num && !q.den) return 0xFFC00000;
166     if (!q.num) return 0;
167     if (!q.den) return 0x7F800000 | (q.num & 0x80000000);
168
169     shift = 23 + av_log2(q.den) - av_log2(q.num);
170     if (shift >= 0) n = av_rescale(q.num, 1LL<<shift, q.den);
171     else            n = av_rescale(q.num, 1, ((int64_t)q.den) << -shift);
172
173     shift -= n >= (1<<24);
174     shift += n <  (1<<23);
175
176     if (shift >= 0) n = av_rescale(q.num, 1LL<<shift, q.den);
177     else            n = av_rescale(q.num, 1, ((int64_t)q.den) << -shift);
178
179     av_assert1(n <  (1<<24));
180     av_assert1(n >= (1<<23));
181
182     return sign<<31 | (150-shift)<<23 | (n - (1<<23));
183 }
184
185 #ifdef TEST
186 int main(void)
187 {
188     AVRational a,b,r;
189     for (a.num = -2; a.num <= 2; a.num++) {
190         for (a.den = -2; a.den <= 2; a.den++) {
191             for (b.num = -2; b.num <= 2; b.num++) {
192                 for (b.den = -2; b.den <= 2; b.den++) {
193                     int c = av_cmp_q(a,b);
194                     double d = av_q2d(a) == av_q2d(b) ?
195                                0 : (av_q2d(a) - av_q2d(b));
196                     if (d > 0)       d = 1;
197                     else if (d < 0)  d = -1;
198                     else if (d != d) d = INT_MIN;
199                     if (c != d)
200                         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%d/%d %d/%d, %d %f\n", a.num,
201                                a.den, b.num, b.den, c,d);
202                     r = av_sub_q(av_add_q(b,a), b);
203                     if(b.den && (r.num*a.den != a.num*r.den || !r.num != !a.num || !r.den != !a.den))
204                         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%d/%d ", r.num, r.den);
205                 }
206             }
207         }
208     }
209
210     for (a.num = 1; a.num <= 10; a.num++) {
211         for (a.den = 1; a.den <= 10; a.den++) {
212             if (av_gcd(a.num, a.den) > 1)
213                 continue;
214             for (b.num = 1; b.num <= 10; b.num++) {
215                 for (b.den = 1; b.den <= 10; b.den++) {
216                     int start;
217                     if (av_gcd(b.num, b.den) > 1)
218                         continue;
219                     if (av_cmp_q(b, a) < 0)
220                         continue;
221                     for (start = 0; start < 10 ; start++) {
222                         int acc= start;
223                         int i;
224
225                         for (i = 0; i<100; i++) {
226                             int exact = start + av_rescale_q(i+1, b, a);
227                             acc = av_add_stable(a, acc, b, 1);
228                             if (FFABS(acc - exact) > 2) {
229                                 av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%d/%d %d/%d, %d %d\n", a.num,
230                                        a.den, b.num, b.den, acc, exact);
231                                 return 1;
232                             }
233                         }
234                     }
235                 }
236             }
237         }
238     }
239
240     for (a.den = 1; a.den < 0x100000000U/3; a.den*=3) {
241         for (a.num = -1; a.num < (1<<27); a.num += 1 + a.num/100) {
242             float f  = av_int2float(av_q2intfloat(a));
243             float f2 = av_q2d(a);
244             if (fabs(f - f2) > fabs(f)/5000000) {
245                 av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%d/%d %f %f\n", a.num,
246                        a.den, f, f2);
247                 return 1;
248             }
249
250         }
251     }
252
253     return 0;
254 }
255 #endif