Dove posso trovare il codice sorgente per la funzione Square Root di Java?

Question

So che Math.sqrt chiama StrictMath.sqrt (double a) Volevo dare un'occhiata al codice effettivo utilizzato per calcolarlo.

Answer 1

Scaricare il codice sorgente da OpenJDK.

Answer 2

Non so esattamente, ma penso che troverete l'algoritmo di Newton al punto finale.

UPD: come commenti dicono che l'implementazione concreta dipende dalla macchina java concreta. Per Windows probabilmente sta usando l'implementazione assembler, dove esiste l'operatore sqrt standard

Answer 3

Quando si installa un JDK, il codice sorgente della libreria standard può essere trovato all'interno di src.zip. Questo non vi aiuterà per StrictMath, anche se, come StrictMath.sqrt(double) è implementato come segue:

public static native double sqrt(double a); 

quindi è davvero solo una chiamata nativa e potrebbe essere implementata in modo diverso sulle varie piattaforme, Java.

Tuttavia, come la documentazione di StrictMath stati:

per contribuire a garantire la portabilità dei programmi Java, le definizioni di alcune delle funzioni numeriche in questo pacchetto richiedono che essi producono gli stessi risultati di alcuni algoritmi pubblicati. Questi algoritmi sono disponibili dalla nota libreria di rete netlib come pacchetto "Libreria matematica liberamente distribuibile", fdlibm. Questi algoritmi, che sono scritti nel linguaggio di programmazione C, devono quindi essere compresi come eseguiti con tutte le operazioni in virgola mobile che seguono le regole dell'aritmetica in virgola mobile Java.

La libreria matematica Java è definita rispetto a fdlibm versione 5.3. Dove fdlibm fornisce più di una definizione per una funzione (come acos), utilizzare la versione "IEEE 754 core function" (residente in un file il cui nome inizia con la lettera e). I metodi che richiedono la semantica fdlibm sono sin, cos, tan, asin, acos, atan, exp, log, log10, cbrt, atan2, pow, sinh, cosh, tanh, hypot, expm1 e log1p.

Quindi, trovando la versione appropriata dell'origine fdlibm, si dovrebbe anche trovare l'esatta implementazione utilizzata da Java (e imposto dalle specifiche qui).

L'implementazione usata da fdlibm è

static const double one = 1.0, tiny=1.0e-300; 

double z; 
int sign = (int) 0x80000000; 
unsigned r, t1, s1, ix1, q1; 
int ix0, s0, q, m, t, i; 

ix0 = __HI(x); /* high word of x */ 
ix1 = __LO(x); /* low word of x */ 

/* take care of Inf and NaN */ 
if ((ix0 & 0x7ff00000) == 0x7ff00000) {    
    return x*x+x; /* sqrt(NaN) = NaN, 
        sqrt(+inf) = +inf, 
        sqrt(-inf) = sNaN */ 
} 

/* take care of zero */ 
if (ix0 <= 0) { 
    if (((ix0&(~sign)) | ix1) == 0) { 
     return x; /* sqrt(+-0) = +-0 */ 
    } else if (ix0 < 0) { 
     return (x-x)/(x-x); /* sqrt(-ve) = sNaN */ 
    } 
} 

/* normalize x */ 
m = (ix0 >> 20); 
if (m == 0) { /* subnormal x */ 
    while (ix0==0) { 
     m -= 21; 
     ix0 |= (ix1 >> 11); ix1 <<= 21; 
    } 
    for (i=0; (ix0&0x00100000)==0; i++) { 
     ix0 <<= 1; 
    } 
    m -= i-1; 
    ix0 |= (ix1 >> (32-i)); 
    ix1 <<= i; 
} 

m -= 1023; /* unbias exponent */ 
ix0 = (ix0&0x000fffff)|0x00100000; 
if (m&1) { /* odd m, double x to make it even */ 
    ix0 += ix0 + ((ix1&sign) >> 31); 
    ix1 += ix1; 
} 

m >>= 1; /* m = [m/2] */ 

/* generate sqrt(x) bit by bit */ 
ix0 += ix0 + ((ix1 & sign)>>31); 
ix1 += ix1; 
q = q1 = s0 = s1 = 0; /* [q,q1] = sqrt(x) */ 
r = 0x00200000; /* r = moving bit from right to left */ 

while (r != 0) { 
    t = s0 + r; 
    if (t <= ix0) { 
     s0 = t+r; 
     ix0 -= t; 
     q += r; 
    } 
    ix0 += ix0 + ((ix1&sign)>>31); 
    ix1 += ix1; 
    r>>=1; 
} 

r = sign; 
while (r != 0) { 
    t1 = s1+r; 
    t = s0; 
    if ((t<ix0) || ((t == ix0) && (t1 <= ix1))) { 
     s1 = t1+r; 
     if (((t1&sign) == sign) && (s1 & sign) == 0) { 
      s0 += 1; 
     } 
     ix0 -= t; 
     if (ix1 < t1) { 
      ix0 -= 1; 
     } 
     ix1 -= t1; 
     q1 += r; 
    } 
    ix0 += ix0 + ((ix1&sign) >> 31); 
    ix1 += ix1; 
    r >>= 1; 
} 

/* use floating add to find out rounding direction */ 
if((ix0 | ix1) != 0) { 
    z = one - tiny; /* trigger inexact flag */ 
    if (z >= one) { 
     z = one+tiny; 
     if (q1 == (unsigned) 0xffffffff) { 
      q1=0; 
      q += 1; 
     } 
    } else if (z > one) { 
     if (q1 == (unsigned) 0xfffffffe) { 
      q+=1; 
     } 
     q1+=2; 
    } else 
     q1 += (q1&1); 
    } 
} 

ix0 = (q>>1) + 0x3fe00000; 
ix1 = q 1>> 1; 
if ((q&1) == 1) ix1 |= sign; 
ix0 += (m <<20); 
__HI(z) = ix0; 
__LO(z) = ix1; 
return z; 

Answer 4

Dato che mi capita di avere OpenJDK in giro, ti faccio vedere la sua attuazione qui.

In JDK/src/share/native/java/lang/StrictMath.c:

JNIEXPORT jdouble JNICALL 
Java_java_lang_StrictMath_sqrt(JNIEnv *env, jclass unused, jdouble d) 
{ 
    return (jdouble) jsqrt((double)d); 
} 

jsqrt è definito come sqrt in JDK/src/share/native/java/lang/fdlibm/src/w_sqrt.c (il nome viene cambiato attraverso il preprocessore):

#ifdef __STDC__ 
     double sqrt(double x)   /* wrapper sqrt */ 
#else 
     double sqrt(x)     /* wrapper sqrt */ 
     double x; 
#endif 
{ 
#ifdef _IEEE_LIBM 
     return __ieee754_sqrt(x); 
#else 
     double z; 
     z = __ieee754_sqrt(x); 
     if(_LIB_VERSION == _IEEE_ || isnan(x)) return z; 
     if(x<0.0) { 
      return __kernel_standard(x,x,26); /* sqrt(negative) */ 
     } else 
      return z; 
#endif 
} 

E __ieee754_sqrt è definito in JDK/src/share/native/java/lang/fdlibm/src/e_sqrt.C come:

#ifdef __STDC__ 
static const double one  = 1.0, tiny=1.0e-300; 
#else 
static double one  = 1.0, tiny=1.0e-300; 
#endif 

#ifdef __STDC__ 
     double __ieee754_sqrt(double x) 
#else 
     double __ieee754_sqrt(x) 
     double x; 
#endif 
{ 
     double z; 
     int  sign = (int)0x80000000; 
     unsigned r,t1,s1,ix1,q1; 
     int ix0,s0,q,m,t,i; 

     ix0 = __HI(x);     /* high word of x */ 
     ix1 = __LO(x);   /* low word of x */ 

    /* take care of Inf and NaN */ 
     if((ix0&0x7ff00000)==0x7ff00000) { 
      return x*x+x;    /* sqrt(NaN)=NaN, sqrt(+inf)=+inf 
              sqrt(-inf)=sNaN */ 
     } 
    /* take care of zero */ 
     if(ix0<=0) { 
      if(((ix0&(~sign))|ix1)==0) return x;/* sqrt(+-0) = +-0 */ 
      else if(ix0<0) 
       return (x-x)/(x-x);    /* sqrt(-ve) = sNaN */ 
     } 
    /* normalize x */ 
     m = (ix0>>20); 
     if(m==0) {        /* subnormal x */ 
      while(ix0==0) { 
       m -= 21; 
       ix0 |= (ix1>>11); ix1 <<= 21; 
      } 
      for(i=0;(ix0&0x00100000)==0;i++) ix0<<=1; 
      m -= i-1; 
      ix0 |= (ix1>>(32-i)); 
      ix1 <<= i; 
     } 
     m -= 1023;  /* unbias exponent */ 
     ix0 = (ix0&0x000fffff)|0x00100000; 
     if(m&1){  /* odd m, double x to make it even */ 
      ix0 += ix0 + ((ix1&sign)>>31); 
      ix1 += ix1; 
     } 
     m >>= 1;  /* m = [m/2] */ 

    /* generate sqrt(x) bit by bit */ 
     ix0 += ix0 + ((ix1&sign)>>31); 
     ix1 += ix1; 
     q = q1 = s0 = s1 = 0; /* [q,q1] = sqrt(x) */ 
     r = 0x00200000;   /* r = moving bit from right to left */ 

     while(r!=0) { 
      t = s0+r; 
      if(t<=ix0) { 
       s0 = t+r; 
       ix0 -= t; 
       q += r; 
      } 
      ix0 += ix0 + ((ix1&sign)>>31); 
      ix1 += ix1; 
      r>>=1; 
     } 

     r = sign; 
     while(r!=0) { 
      t1 = s1+r; 
      t = s0; 
      if((t<ix0)||((t==ix0)&&(t1<=ix1))) { 
       s1 = t1+r; 
       if(((t1&sign)==sign)&&(s1&sign)==0) s0 += 1; 
       ix0 -= t; 
       if (ix1 < t1) ix0 -= 1; 
       ix1 -= t1; 
       q1 += r; 
      } 
      ix0 += ix0 + ((ix1&sign)>>31); 
      ix1 += ix1; 
      r>>=1; 
     } 

    /* use floating add to find out rounding direction */ 
     if((ix0|ix1)!=0) { 
      z = one-tiny; /* trigger inexact flag */ 
      if (z>=one) { 
       z = one+tiny; 
       if (q1==(unsigned)0xffffffff) { q1=0; q += 1;} 
       else if (z>one) { 
        if (q1==(unsigned)0xfffffffe) q+=1; 
        q1+=2; 
       } else 
        q1 += (q1&1); 
      } 
     } 
     ix0 = (q>>1)+0x3fe00000; 
     ix1 = q1>>1; 
     if ((q&1)==1) ix1 |= sign; 
     ix0 += (m <<20); 
     __HI(z) = ix0; 
     __LO(z) = ix1; 
     return z; 
} 

Ci sono copiosi commenti nel file che spiegano i metodi utilizzati, che ho omesse per brevità (semi). Here's the file in Mercurial (Spero che questo sia il modo giusto per collegarsi ad esso).