80-битная расширенная точность с плавающей запятой в OCaml

Ответ 1

Реализация такой библиотеки возможна вне компилятора, благодаря поддержке ffi языка.

Библиотека должна быть разделена на две части: исходную часть исходного кода ocaml и часть времени выполнения C. источник OCaml должен содержать объявление типа данных, а также объявление всех импортированных функций. Например, операция добавления:

(** basic binary operations on long doubles *)
external add : t -> t -> t = "ml_float80_add"
external sub : t -> t -> t = "ml_float80_sub"
external mul : t -> t -> t = "ml_float80_mul"
external div : t -> t -> t = "ml_float80_div"

в коде C, должна быть определена функция ml_float80_add, как описано в руководстве OCaml:

CAMLprim value ml_float80_add(value l, value r){
   float80 rlf = Float80_val(l);
   float80 rrf = Float80_val(r);
   float80 llf = rlf + rrf;
   value res = ml_float80_copy(llf);
   return res;
}

Здесь мы преобразуем представления OCAMl value в собственные значения C, используем на них двоичный оператор и возвращаем новое значение OCaml. функция ml_float80_copy выполняет распределение этого представления времени выполнения.

Аналогично, там должны быть определены реализации C функций sub, mul и div. Можно заметить сходство в подписи и реализации этих функций и абстрагироваться от использования макросов C:

#define FLOAT80_BIN_OP(OPNAME,OP)                   \
  CAMLprim value ml_float80_##OPNAME(value l, value r){     \
    float80 rlf = Float80_val(l);                           \
    float80 rrf = Float80_val(r);                           \
    float80 llf = rlf OP rrf;                               \
    value res = ml_float80_copy(llf);           \
    return res;                     \
  }


FLOAT80_BIN_OP(add,+);
FLOAT80_BIN_OP(sub,-);
FLOAT80_BIN_OP(mul,*);
FLOAT80_BIN_OP(div,/);

Остальные модули OCaml и C должны следовать.

Существует множество возможностей кодирования типа float80 C в значение OCaml. Самый простой выбор - использовать строку и сохранить в ней raw long double.

type t = string

На стороне C мы определяем функции для преобразования значения OCaml взад и вперед до значения C:

#include <caml/mlvalues.h>
#include <caml/alloc.h>
#include <caml/misc.h>
#include <caml/memory.h>


#define FLOAT80_SIZE 10  /* 10 bytes */

typedef long double float80;

#define Float80_val(x) *((float80 *)String_val(x))

void float80_copy_str(char *r, const char *l){
   int i;
   for (i=0;i<FLOAT80_SIZE;i++)
      r[i] = l[i];
}

void store_float80_val(value v,float80 f){
   float80_copy_str(String_val(v), (const char *)&f);
}

CAMLprim value ml_float80_copy(value r, value l){
   float80_copy_str(String_val(r),String_val(l));
   return Val_unit;
}

Однако эта реализация не поддерживает функции полиморфного сравнения, встроенные в OCaml Pervasive.compare, и несколько других функций. Использование этой функции для указанного выше типа float80 вводит в заблуждение функцию сравнения в том, чтобы считать, что значения являются строками, и делать лексикографическое сравнение их содержимого.

Поддержка этих специальных функций достаточно проста. Мы переопределяем тип OCaml как абстрактный и изменяем код C для создания и обработки настраиваемых структур для нашего float80:

#include <caml/mlvalues.h>
#include <caml/alloc.h>
#include <caml/misc.h>
#include <caml/memory.h>
#include <caml/custom.h>
#include <caml/intext.h>

typedef struct {
   struct custom_operations *ops;
   float80 v;  
} float80_s;

#define Float80_val(x) *((float80 *)Data_custom_val(x))

inline int comp(const float80 l, const float80 r){
   return l == r ? 0: (l < r ? -1: 1); 
}

static int float80_compare(value l, value r){
   const float80 rlf = Float80_val(l);
   const float80 rrf = Float80_val(r);
   const int llf = comp(rlf,rrf);
   return llf;
}

/* other features implementation here */

CAMLexport struct custom_operations float80_ops = {
  "float80", custom_finalize_default, float80_compare, float80_hash,
  float80_serialize, float80_deserialize, custom_compare_ext_default
};

CAMLprim value ml_float80_copy(long double ld){
  value res = caml_alloc_custom(&float80_ops, FLOAT80_SIZE, 0, 1);  
  Float80_val(res) = ld;
  return res;
}

Затем мы предлагаем построить все, используя ocamlbuild и небольшой bash script.