]> code.delx.au - gnu-emacs/blobdiff - doc/lispref/numbers.texi
Update Functions chapter of Lisp manual; document closures.
[gnu-emacs] / doc / lispref / numbers.texi
index a23721f1a84c2571a2e9114f68d8d6163e31cfc1..82336aa537fd23a310d296f88230ae26f5368c91 100644 (file)
@@ -1,7 +1,7 @@
 @c -*-texinfo-*-
 @c This is part of the GNU Emacs Lisp Reference Manual.
-@c Copyright (C) 1990, 1991, 1992, 1993, 1994, 1995, 1998, 1999, 2001,
-@c   2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010  Free Software Foundation, Inc.
+@c Copyright (C) 1990-1995, 1998-1999, 2001-2012
+@c   Free Software Foundation, Inc.
 @c See the file elisp.texi for copying conditions.
 @setfilename ../../info/numbers
 @node Numbers, Strings and Characters, Lisp Data Types, Top
@@ -20,10 +20,10 @@ exact; they have a fixed, limited amount of precision.
 
 @menu
 * Integer Basics::            Representation and range of integers.
-* Float Basics::             Representation and range of floating point.
+* Float Basics::              Representation and range of floating point.
 * Predicates on Numbers::     Testing for numbers.
 * Comparison of Numbers::     Equality and inequality predicates.
-* Numeric Conversions::              Converting float to integer and vice versa.
+* Numeric Conversions::       Converting float to integer and vice versa.
 * Arithmetic Operations::     How to add, subtract, multiply and divide.
 * Rounding Operations::       Explicitly rounding floating point numbers.
 * Bitwise Operations::        Logical and, or, not, shifting.
@@ -36,33 +36,35 @@ exact; they have a fixed, limited amount of precision.
 @section Integer Basics
 
   The range of values for an integer depends on the machine.  The
-minimum range is @minus{}268435456 to 268435455 (29 bits; i.e.,
+minimum range is @minus{}536870912 to 536870911 (30 bits; i.e.,
 @ifnottex
--2**28
+-2**29
 @end ifnottex
 @tex
-@math{-2^{28}}
+@math{-2^{29}}
 @end tex
 to
 @ifnottex
-2**28 - 1),
+2**29 - 1),
 @end ifnottex
 @tex
-@math{2^{28}-1}),
+@math{2^{29}-1}),
 @end tex
-but some machines may provide a wider range.  Many examples in this
-chapter assume an integer has 29 bits.
+but some machines provide a wider range.  Many examples in this
+chapter assume that an integer has 30 bits and that floating point
+numbers are IEEE double precision.
 @cindex overflow
 
   The Lisp reader reads an integer as a sequence of digits with optional
-initial sign and optional final period.
+initial sign and optional final period.  An integer that is out of the
+Emacs range is treated as a floating-point number.
 
 @example
  1               ; @r{The integer 1.}
  1.              ; @r{The integer 1.}
 +1               ; @r{Also the integer 1.}
 -1               ; @r{The integer @minus{}1.}
536870913       ; @r{Also the integer 1, due to overflow.}
1073741825      ; @r{The floating point number 1073741825.0.}
  0               ; @r{The integer 0.}
 -0               ; @r{The integer 0.}
 @end example
@@ -93,25 +95,26 @@ from 2 to 36.  For example:
 bitwise operators (@pxref{Bitwise Operations}), it is often helpful to
 view the numbers in their binary form.
 
-  In 29-bit binary, the decimal integer 5 looks like this:
+  In 30-bit binary, the decimal integer 5 looks like this:
 
 @example
-0 0000  0000 0000  0000 0000  0000 0101
+0000...000101 (30 bits total)
 @end example
 
 @noindent
-(We have inserted spaces between groups of 4 bits, and two spaces
-between groups of 8 bits, to make the binary integer easier to read.)
+(The @samp{...} stands for enough bits to fill out a 30-bit word; in
+this case, @samp{...} stands for twenty 0 bits.  Later examples also
+use the @samp{...} notation to make binary integers easier to read.)
 
   The integer @minus{}1 looks like this:
 
 @example
-1 1111  1111 1111  1111 1111  1111 1111
+1111...111111 (30 bits total)
 @end example
 
 @noindent
 @cindex two's complement
-@minus{}1 is represented as 29 ones.  (This is called @dfn{two's
+@minus{}1 is represented as 30 ones.  (This is called @dfn{two's
 complement} notation.)
 
   The negative integer, @minus{}5, is creating by subtracting 4 from
@@ -119,24 +122,24 @@ complement} notation.)
 @minus{}5 looks like this:
 
 @example
-1 1111  1111 1111  1111 1111  1111 1011
+1111...111011 (30 bits total)
 @end example
 
-  In this implementation, the largest 29-bit binary integer value is
-268,435,455 in decimal.  In binary, it looks like this:
+  In this implementation, the largest 30-bit binary integer value is
+536,870,911 in decimal.  In binary, it looks like this:
 
 @example
-0 1111  1111 1111  1111 1111  1111 1111
+0111...111111 (30 bits total)
 @end example
 
   Since the arithmetic functions do not check whether integers go
-outside their range, when you add 1 to 268,435,455, the value is the
-negative integer @minus{}268,435,456:
+outside their range, when you add 1 to 536,870,911, the value is the
+negative integer @minus{}536,870,912:
 
 @example
-(+ 1 268435455)
-     @result{} -268435456
-     @result{} 1 0000  0000 0000  0000 0000  0000 0000
+(+ 1 536870911)
+     @result{} -536870912
+     @result{} 1000...000000 (30 bits total)
 @end example
 
   Many of the functions described in this chapter accept markers for
@@ -145,11 +148,15 @@ arguments to such functions may be either numbers or markers, we often
 give these arguments the name @var{number-or-marker}.  When the argument
 value is a marker, its position value is used and its buffer is ignored.
 
+@cindex largest Lisp integer number
+@cindex maximum Lisp integer number
 @defvar most-positive-fixnum
 The value of this variable is the largest integer that Emacs Lisp
 can handle.
 @end defvar
 
+@cindex smallest Lisp integer number
+@cindex minimum Lisp integer number
 @defvar most-negative-fixnum
 The value of this variable is the smallest integer that Emacs Lisp can
 handle.  It is negative.
@@ -161,54 +168,78 @@ character codepoint.
 @node Float Basics
 @section Floating Point Basics
 
+@cindex @acronym{IEEE} floating point
   Floating point numbers are useful for representing numbers that are
 not integral.  The precise range of floating point numbers is
 machine-specific; it is the same as the range of the C data type
-@code{double} on the machine you are using.
+@code{double} on the machine you are using.  Emacs uses the
+@acronym{IEEE} floating point standard where possible (the standard is
+supported by most modern computers).
 
-  The read-syntax for floating point numbers requires either a decimal
+  The read syntax for floating point numbers requires either a decimal
 point (with at least one digit following), an exponent, or both.  For
 example, @samp{1500.0}, @samp{15e2}, @samp{15.0e2}, @samp{1.5e3}, and
 @samp{.15e4} are five ways of writing a floating point number whose
-value is 1500.  They are all equivalent.  You can also use a minus sign
-to write negative floating point numbers, as in @samp{-1.0}.
+value is 1500.  They are all equivalent.  You can also use a minus
+sign to write negative floating point numbers, as in @samp{-1.0}.
+
+  Emacs Lisp treats @code{-0.0} as equal to ordinary zero (with
+respect to @code{equal} and @code{=}), even though the two are
+distinguishable in the @acronym{IEEE} floating point standard.
 
-@cindex @acronym{IEEE} floating point
 @cindex positive infinity
 @cindex negative infinity
 @cindex infinity
 @cindex NaN
-  Most modern computers support the @acronym{IEEE} floating point standard,
-which provides for positive infinity and negative infinity as floating point
-values.  It also provides for a class of values called NaN or
-``not-a-number''; numerical functions return such values in cases where
-there is no correct answer.  For example, @code{(/ 0.0 0.0)} returns a
-NaN.  For practical purposes, there's no significant difference between
-different NaN values in Emacs Lisp, and there's no rule for precisely
-which NaN value should be used in a particular case, so Emacs Lisp
-doesn't try to distinguish them (but it does report the sign, if you
-print it).  Here are the read syntaxes for these special floating
-point values:
+  The @acronym{IEEE} floating point standard supports positive
+infinity and negative infinity as floating point values.  It also
+provides for a class of values called NaN or ``not-a-number'';
+numerical functions return such values in cases where there is no
+correct answer.  For example, @code{(/ 0.0 0.0)} returns a NaN.  (NaN
+values can also carry a sign, but for practical purposes there's no
+significant difference between different NaN values in Emacs Lisp.)
+Here are the read syntaxes for these special floating point values:
 
 @table @asis
 @item positive infinity
 @samp{1.0e+INF}
 @item negative infinity
 @samp{-1.0e+INF}
-@item Not-a-number 
+@item Not-a-number
 @samp{0.0e+NaN} or @samp{-0.0e+NaN}.
 @end table
 
-  To test whether a floating point value is a NaN, compare it with
-itself using @code{=}.  That returns @code{nil} for a NaN, and
-@code{t} for any other floating point value.
+@defun isnan number
+This predicate tests whether its argument is NaN, and returns @code{t}
+if so, @code{nil} otherwise.  The argument must be a number.
+@end defun
 
-  The value @code{-0.0} is distinguishable from ordinary zero in
-@acronym{IEEE} floating point, but Emacs Lisp @code{equal} and
-@code{=} consider them equal values.
+  The following functions are specialized for handling floating point
+numbers:
 
-  You can use @code{logb} to extract the binary exponent of a floating
-point number (or estimate the logarithm of an integer):
+@defun frexp x
+This function returns a cons cell @code{(@var{sig} . @var{exp})},
+where @var{sig} and @var{exp} are respectively the significand and
+exponent of the floating point number @var{x}:
+
+@smallexample
+@var{x} = @var{sig} * 2^@var{exp}
+@end smallexample
+
+@var{sig} is a floating point number between 0.5 (inclusive) and 1.0
+(exclusive).  If @var{x} is zero, the return value is @code{(0 . 0)}.
+@end defun
+
+@defun ldexp sig &optional exp
+This function returns a floating point number corresponding to the
+significand @var{sig} and exponent @var{exp}.
+@end defun
+
+@defun copysign x1 x2
+This function copies the sign of @var{x2} to the value of @var{x1},
+and returns the result.  @var{x1} and @var{x2} must be floating point
+numbers.
+@end defun
 
 @defun logb number
 This function returns the binary exponent of @var{number}.  More
@@ -251,15 +282,15 @@ This predicate tests whether its argument is a number (either integer or
 floating point), and returns @code{t} if so, @code{nil} otherwise.
 @end defun
 
-@defun wholenump object
+@defun natnump object
 @cindex natural numbers
-The @code{wholenump} predicate (whose name comes from the phrase
-``whole-number-p'') tests to see whether its argument is a nonnegative
-integer, and returns @code{t} if so, @code{nil} otherwise.  0 is
-considered non-negative.
+This predicate (whose name comes from the phrase ``natural number'')
+tests to see whether its argument is a nonnegative integer, and
+returns @code{t} if so, @code{nil} otherwise.  0 is considered
+non-negative.
 
-@findex natnump
-@code{natnump} is an obsolete synonym for @code{wholenump}.
+@findex wholenump number
+This is a synonym for @code{natnump}.
 @end defun
 
 @defun zerop number
@@ -499,8 +530,8 @@ commonly used.
 if any argument is floating.
 
   It is important to note that in Emacs Lisp, arithmetic functions
-do not check for overflow.  Thus @code{(1+ 268435455)} may evaluate to
-@minus{}268435456, depending on your hardware.
+do not check for overflow.  Thus @code{(1+ 536870911)} may evaluate to
+@minus{}536870912, depending on your hardware.
 
 @defun 1+ number-or-marker
 This function returns @var{number-or-marker} plus 1.
@@ -820,19 +851,19 @@ value of a positive integer by two, rounding downward.
 The function @code{lsh}, like all Emacs Lisp arithmetic functions, does
 not check for overflow, so shifting left can discard significant bits
 and change the sign of the number.  For example, left shifting
-268,435,455 produces @minus{}2 on a 29-bit machine:
+536,870,911 produces @minus{}2 in the 30-bit implementation:
 
 @example
-(lsh 268435455 1)          ; @r{left shift}
+(lsh 536870911 1)          ; @r{left shift}
      @result{} -2
 @end example
 
-In binary, in the 29-bit implementation, the argument looks like this:
+In binary, the argument looks like this:
 
 @example
 @group
-;; @r{Decimal 268,435,455}
-0 1111  1111 1111  1111 1111  1111 1111
+;; @r{Decimal 536,870,911}
+0111...111111 (30 bits total)
 @end group
 @end example
 
@@ -842,7 +873,7 @@ which becomes the following when left shifted:
 @example
 @group
 ;; @r{Decimal @minus{}2}
-1 1111  1111 1111  1111 1111  1111 1110
+1111...111110 (30 bits total)
 @end group
 @end example
 @end defun
@@ -865,9 +896,9 @@ looks like this:
 @group
 (ash -6 -1) @result{} -3
 ;; @r{Decimal @minus{}6 becomes decimal @minus{}3.}
-1 1111  1111 1111  1111 1111  1111 1010
+1111...111010 (30 bits total)
      @result{}
-1 1111  1111 1111  1111 1111  1111 1101
+1111...111101 (30 bits total)
 @end group
 @end example
 
@@ -876,11 +907,11 @@ In contrast, shifting the pattern of bits one place to the right with
 
 @example
 @group
-(lsh -6 -1) @result{} 268435453
-;; @r{Decimal @minus{}6 becomes decimal 268,435,453.}
-1 1111  1111 1111  1111 1111  1111 1010
+(lsh -6 -1) @result{} 536870909
+;; @r{Decimal @minus{}6 becomes decimal 536,870,909.}
+1111...111010 (30 bits total)
      @result{}
-0 1111  1111 1111  1111 1111  1111 1101
+0111...111101 (30 bits total)
 @end group
 @end example
 
@@ -890,34 +921,35 @@ Here are other examples:
 @c     with smallbook but not with regular book! --rjc 16mar92
 @smallexample
 @group
-                   ;  @r{             29-bit binary values}
+                   ;  @r{       30-bit binary values}
 
-(lsh 5 2)          ;   5  =  @r{0 0000  0000 0000  0000 0000  0000 0101}
-     @result{} 20         ;      =  @r{0 0000  0000 0000  0000 0000  0001 0100}
+(lsh 5 2)          ;   5  =  @r{0000...000101}
+     @result{} 20         ;      =  @r{0000...010100}
 @end group
 @group
 (ash 5 2)
      @result{} 20
-(lsh -5 2)         ;  -5  =  @r{1 1111  1111 1111  1111 1111  1111 1011}
-     @result{} -20        ;      =  @r{1 1111  1111 1111  1111 1111  1110 1100}
+(lsh -5 2)         ;  -5  =  @r{1111...111011}
+     @result{} -20        ;      =  @r{1111...101100}
 (ash -5 2)
      @result{} -20
 @end group
 @group
-(lsh 5 -2)         ;   5  =  @r{0 0000  0000 0000  0000 0000  0000 0101}
-     @result{} 1          ;      =  @r{0 0000  0000 0000  0000 0000  0000 0001}
+(lsh 5 -2)         ;   5  =  @r{0000...000101}
+     @result{} 1          ;      =  @r{0000...000001}
 @end group
 @group
 (ash 5 -2)
      @result{} 1
 @end group
 @group
-(lsh -5 -2)        ;  -5  =  @r{1 1111  1111 1111  1111 1111  1111 1011}
-     @result{} 134217726  ;      =  @r{0 0111  1111 1111  1111 1111  1111 1110}
+(lsh -5 -2)        ;  -5  =  @r{1111...111011}
+     @result{} 268435454
+                   ;      =  @r{0011...111110}
 @end group
 @group
-(ash -5 -2)        ;  -5  =  @r{1 1111  1111 1111  1111 1111  1111 1011}
-     @result{} -2         ;      =  @r{1 1111  1111 1111  1111 1111  1111 1110}
+(ash -5 -2)        ;  -5  =  @r{1111...111011}
+     @result{} -2         ;      =  @r{1111...111110}
 @end group
 @end smallexample
 @end defun
@@ -952,23 +984,23 @@ because its binary representation consists entirely of ones.  If
 
 @smallexample
 @group
-                   ; @r{               29-bit binary values}
+                   ; @r{       30-bit binary values}
 
-(logand 14 13)     ; 14  =  @r{0 0000  0000 0000  0000 0000  0000 1110}
-                   ; 13  =  @r{0 0000  0000 0000  0000 0000  0000 1101}
-     @result{} 12         ; 12  =  @r{0 0000  0000 0000  0000 0000  0000 1100}
+(logand 14 13)     ; 14  =  @r{0000...001110}
+                   ; 13  =  @r{0000...001101}
+     @result{} 12         ; 12  =  @r{0000...001100}
 @end group
 
 @group
-(logand 14 13 4)   ; 14  =  @r{0 0000  0000 0000  0000 0000  0000 1110}
-                   ; 13  =  @r{0 0000  0000 0000  0000 0000  0000 1101}
-                   ;  4  =  @r{0 0000  0000 0000  0000 0000  0000 0100}
-     @result{} 4          ;  4  =  @r{0 0000  0000 0000  0000 0000  0000 0100}
+(logand 14 13 4)   ; 14  =  @r{0000...001110}
+                   ; 13  =  @r{0000...001101}
+                   ;  4  =  @r{0000...000100}
+     @result{} 4          ;  4  =  @r{0000...000100}
 @end group
 
 @group
 (logand)
-     @result{} -1         ; -1  =  @r{1 1111  1111 1111  1111 1111  1111 1111}
+     @result{} -1         ; -1  =  @r{1111...111111}
 @end group
 @end smallexample
 @end defun
@@ -982,18 +1014,18 @@ passed just one argument, it returns that argument.
 
 @smallexample
 @group
-                   ; @r{              29-bit binary values}
+                   ; @r{       30-bit binary values}
 
-(logior 12 5)      ; 12  =  @r{0 0000  0000 0000  0000 0000  0000 1100}
-                   ;  5  =  @r{0 0000  0000 0000  0000 0000  0000 0101}
-     @result{} 13         ; 13  =  @r{0 0000  0000 0000  0000 0000  0000 1101}
+(logior 12 5)      ; 12  =  @r{0000...001100}
+                   ;  5  =  @r{0000...000101}
+     @result{} 13         ; 13  =  @r{0000...001101}
 @end group
 
 @group
-(logior 12 5 7)    ; 12  =  @r{0 0000  0000 0000  0000 0000  0000 1100}
-                   ;  5  =  @r{0 0000  0000 0000  0000 0000  0000 0101}
-                   ;  7  =  @r{0 0000  0000 0000  0000 0000  0000 0111}
-     @result{} 15         ; 15  =  @r{0 0000  0000 0000  0000 0000  0000 1111}
+(logior 12 5 7)    ; 12  =  @r{0000...001100}
+                   ;  5  =  @r{0000...000101}
+                   ;  7  =  @r{0000...000111}
+     @result{} 15         ; 15  =  @r{0000...001111}
 @end group
 @end smallexample
 @end defun
@@ -1007,18 +1039,18 @@ result is 0, which is an identity element for this operation.  If
 
 @smallexample
 @group
-                   ; @r{              29-bit binary values}
+                   ; @r{       30-bit binary values}
 
-(logxor 12 5)      ; 12  =  @r{0 0000  0000 0000  0000 0000  0000 1100}
-                   ;  5  =  @r{0 0000  0000 0000  0000 0000  0000 0101}
-     @result{} 9          ;  9  =  @r{0 0000  0000 0000  0000 0000  0000 1001}
+(logxor 12 5)      ; 12  =  @r{0000...001100}
+                   ;  5  =  @r{0000...000101}
+     @result{} 9          ;  9  =  @r{0000...001001}
 @end group
 
 @group
-(logxor 12 5 7)    ; 12  =  @r{0 0000  0000 0000  0000 0000  0000 1100}
-                   ;  5  =  @r{0 0000  0000 0000  0000 0000  0000 0101}
-                   ;  7  =  @r{0 0000  0000 0000  0000 0000  0000 0111}
-     @result{} 14         ; 14  =  @r{0 0000  0000 0000  0000 0000  0000 1110}
+(logxor 12 5 7)    ; 12  =  @r{0000...001100}
+                   ;  5  =  @r{0000...000101}
+                   ;  7  =  @r{0000...000111}
+     @result{} 14         ; 14  =  @r{0000...001110}
 @end group
 @end smallexample
 @end defun
@@ -1031,9 +1063,9 @@ bit is one in the result if, and only if, the @var{n}th bit is zero in
 @example
 (lognot 5)
      @result{} -6
-;;  5  =  @r{0 0000  0000 0000  0000 0000  0000 0101}
+;;  5  =  @r{0000...000101} (30 bits total)
 ;; @r{becomes}
-;; -6  =  @r{1 1111  1111 1111  1111 1111  1111 1010}
+;; -6  =  @r{1111...111010} (30 bits total)
 @end example
 @end defun
 
@@ -1106,35 +1138,15 @@ angle in radians between the vector @code{[@var{x}, @var{y}]} and the
 @end defun
 
 @defun exp arg
-This is the exponential function; it returns
-@tex
-@math{e}
-@end tex
-@ifnottex
-@i{e}
-@end ifnottex
-to the power @var{arg}.
-@tex
-@math{e}
-@end tex
-@ifnottex
-@i{e}
-@end ifnottex
-is a fundamental mathematical constant also called the base of natural
-logarithms.
+This is the exponential function; it returns @math{e} to the power
+@var{arg}.
 @end defun
 
 @defun log arg &optional base
-This function returns the logarithm of @var{arg}, with base @var{base}.
-If you don't specify @var{base}, the base
-@tex
-@math{e}
-@end tex
-@ifnottex
-@i{e}
-@end ifnottex
-is used.  If @var{arg} is negative, it signals a @code{domain-error}
-error.
+This function returns the logarithm of @var{arg}, with base
+@var{base}.  If you don't specify @var{base}, the natural base
+@math{e} is used.  If @var{arg} is negative, it signals a
+@code{domain-error} error.
 @end defun
 
 @ignore
@@ -1169,6 +1181,17 @@ This returns the square root of @var{arg}.  If @var{arg} is negative,
 it signals a @code{domain-error} error.
 @end defun
 
+In addition, Emacs defines the following common mathematical
+constants:
+
+@defvar float-e
+The mathematical constant @math{e} (2.71828@dots{}).
+@end defvar
+
+@defvar float-pi
+The mathematical constant @math{pi} (3.14159@dots{}).
+@end defvar
+
 @node Random Numbers
 @section Random Numbers
 @cindex random numbers
@@ -1202,13 +1225,8 @@ nonnegative and less than @var{limit}.
 
 If @var{limit} is @code{t}, it means to choose a new seed based on the
 current time of day and on Emacs's process @acronym{ID} number.
-@c "Emacs'" is incorrect usage!
 
 On some machines, any integer representable in Lisp may be the result
 of @code{random}.  On other machines, the result can never be larger
 than a certain maximum or less than a certain (negative) minimum.
 @end defun
-
-@ignore
-   arch-tag: 574e8dd2-d513-4616-9844-c9a27869782e
-@end ignore