* doc/lispref/keymaps.texi (Key Binding Commands): Trivial rephrasing.
[bpt/emacs.git] / doc / lispref / numbers.texi
index 3efddeb..eeebac6 100644 (file)
@@ -1,10 +1,9 @@
 @c -*-texinfo-*-
 @c This is part of the GNU Emacs Lisp Reference Manual.
-@c Copyright (C) 1990-1995, 1998-1999, 2001-2011
-@c   Free Software Foundation, Inc.
+@c Copyright (C) 1990-1995, 1998-1999, 2001-2013 Free Software
+@c Foundation, Inc.
 @c See the file elisp.texi for copying conditions.
-@setfilename ../../info/numbers
-@node Numbers, Strings and Characters, Lisp Data Types, Top
+@node Numbers
 @chapter Numbers
 @cindex integers
 @cindex numbers
@@ -32,7 +31,6 @@ exact; they have a fixed, limited amount of precision.
 @end menu
 
 @node Integer Basics
-@comment  node-name,  next,  previous,  up
 @section Integer Basics
 
   The range of values for an integer depends on the machine.  The
@@ -45,14 +43,13 @@ minimum range is @minus{}536870912 to 536870911 (30 bits; i.e.,
 @end tex
 to
 @ifnottex
-2**29 - 1),
+2**29 @minus{} 1),
 @end ifnottex
 @tex
 @math{2^{29}-1}),
 @end tex
-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.
+but many machines provide a wider range.  Many examples in this
+chapter assume the minimum integer width of 30 bits.
 @cindex overflow
 
   The Lisp reader reads an integer as a sequence of digits with optional
@@ -162,40 +159,52 @@ The value of this variable is the smallest integer that Emacs Lisp can
 handle.  It is negative.
 @end defvar
 
-  @xref{Character Codes, max-char}, for the maximum value of a valid
-character codepoint.
+  In Emacs Lisp, text characters are represented by integers.  Any
+integer between zero and the value of @code{max-char}, inclusive, is
+considered to be valid as a character.  @xref{String Basics}.
 
 @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, which is supported by all
+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.)
+
+When a function is documented to return a NaN, it returns an
+implementation-defined value when Emacs is running on one of the
+now-rare platforms that do not use @acronym{IEEE} floating point.  For
+example, @code{(log -1.0)} typically returns a NaN, but on
+non-@acronym{IEEE} platforms it returns an implementation-defined
+value.
+
+Here are the read syntaxes for these special floating point values:
 
 @table @asis
 @item positive infinity
@@ -206,20 +215,41 @@ point values:
 @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 following functions are specialized for handling floating point
+numbers:
+
+@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
 
-  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.
+@defun ldexp sig &optional exp
+This function returns a floating point number corresponding to the
+significand @var{sig} and exponent @var{exp}.
+@end defun
 
-  You can use @code{logb} to extract the binary exponent of a floating
-point number (or estimate the logarithm of an integer):
+@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
-precisely, the value is the logarithm of @var{number} base 2, rounded
+precisely, the value is the logarithm of |@var{number}| base 2, rounded
 down to an integer.
 
 @example
@@ -230,14 +260,6 @@ down to an integer.
 @end example
 @end defun
 
-@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 Predicates on Numbers
 @section Type Predicates for Numbers
 @cindex predicates for numbers
@@ -252,8 +274,6 @@ its argument.  See also @code{integer-or-marker-p} and
 @defun floatp object
 This predicate tests whether its argument is a floating point
 number and returns @code{t} if so, @code{nil} otherwise.
-
-@code{floatp} does not exist in Emacs versions 18 and earlier.
 @end defun
 
 @defun integerp object
@@ -266,15 +286,15 @@ 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
@@ -296,17 +316,16 @@ compare them, then you test whether two values are the same
 @emph{object}.  By contrast, @code{=} compares only the numeric values
 of the objects.
 
-  At present, each integer value has a unique Lisp object in Emacs Lisp.
+  In Emacs Lisp, each integer value is a unique Lisp object.
 Therefore, @code{eq} is equivalent to @code{=} where integers are
-concerned.  It is sometimes convenient to use @code{eq} for comparing an
-unknown value with an integer, because @code{eq} does not report an
-error if the unknown value is not a number---it accepts arguments of any
-type.  By contrast, @code{=} signals an error if the arguments are not
-numbers or markers.  However, it is a good idea to use @code{=} if you
-can, even for comparing integers, just in case we change the
-representation of integers in a future Emacs version.
-
-  Sometimes it is useful to compare numbers with @code{equal}; it
+concerned.  It is sometimes convenient to use @code{eq} for comparing
+an unknown value with an integer, because @code{eq} does not report an
+error if the unknown value is not a number---it accepts arguments of
+any type.  By contrast, @code{=} signals an error if the arguments are
+not numbers or markers.  However, it is better programming practice to
+use @code{=} if you can, even for comparing integers.
+
+  Sometimes it is useful to compare numbers with @code{equal}, which
 treats two numbers as equal if they have the same data type (both
 integers, or both floating point) and the same value.  By contrast,
 @code{=} can treat an integer and a floating point number as equal.
@@ -419,15 +438,16 @@ If @var{number} is already a floating point number, @code{float} returns
 it unchanged.
 @end defun
 
-There are four functions to convert floating point numbers to integers;
-they differ in how they round.  All accept an argument @var{number}
-and an optional argument @var{divisor}.  Both arguments may be
-integers or floating point numbers.  @var{divisor} may also be
+  There are four functions to convert floating point numbers to
+integers; they differ in how they round.  All accept an argument
+@var{number} and an optional argument @var{divisor}.  Both arguments
+may be integers or floating point numbers.  @var{divisor} may also be
 @code{nil}.  If @var{divisor} is @code{nil} or omitted, these
 functions convert @var{number} to an integer, or return it unchanged
 if it already is an integer.  If @var{divisor} is non-@code{nil}, they
 divide @var{number} by @var{divisor} and convert the result to an
-integer.  An @code{arith-error} results if @var{divisor} is 0.
+integer.  integer.  If @var{divisor} is zero (whether integer or
+floating-point), Emacs signals an @code{arith-error} error.
 
 @defun truncate number &optional divisor
 This returns @var{number}, converted to an integer by rounding towards
@@ -504,14 +524,12 @@ depending on your machine.
 @section Arithmetic Operations
 @cindex arithmetic operations
 
-  Emacs Lisp provides the traditional four arithmetic operations:
-addition, subtraction, multiplication, and division.  Remainder and modulus
-functions supplement the division functions.  The functions to
-add or subtract 1 are provided because they are traditional in Lisp and
-commonly used.
-
-  All of these functions except @code{%} return a floating point value
-if any argument is floating.
+  Emacs Lisp provides the traditional four arithmetic operations
+(addition, subtraction, multiplication, and division), as well as
+remainder and modulus functions, and functions to add or subtract 1.
+Except for @code{%}, each of these functions accepts both integer and
+floating point arguments, and returns a floating point number if any
+argument is a floating point number.
 
   It is important to note that in Emacs Lisp, arithmetic functions
 do not check for overflow.  Thus @code{(1+ 536870911)} may evaluate to
@@ -600,40 +618,49 @@ quotient.  If there are additional arguments @var{divisors}, then it
 divides @var{dividend} by each divisor in turn.  Each argument may be a
 number or a marker.
 
-If all the arguments are integers, then the result is an integer too.
-This means the result has to be rounded.  On most machines, the result
-is rounded towards zero after each division, but some machines may round
-differently with negative arguments.  This is because the Lisp function
-@code{/} is implemented using the C division operator, which also
-permits machine-dependent rounding.  As a practical matter, all known
-machines round in the standard fashion.
-
-@cindex @code{arith-error} in division
-If you divide an integer by 0, an @code{arith-error} error is signaled.
-(@xref{Errors}.)  Floating point division by zero returns either
-infinity or a NaN if your machine supports @acronym{IEEE} floating point;
-otherwise, it signals an @code{arith-error} error.
+If all the arguments are integers, the result is an integer, obtained
+by rounding the quotient towards zero after each division.
+(Hypothetically, some machines may have different rounding behavior
+for negative arguments, because @code{/} is implemented using the C
+division operator, which permits machine-dependent rounding; but this
+does not happen in practice.)
 
 @example
 @group
 (/ 6 2)
      @result{} 3
 @end group
+@group
 (/ 5 2)
      @result{} 2
+@end group
+@group
 (/ 5.0 2)
      @result{} 2.5
+@end group
+@group
 (/ 5 2.0)
      @result{} 2.5
+@end group
+@group
 (/ 5.0 2.0)
      @result{} 2.5
+@end group
+@group
 (/ 25 3 2)
      @result{} 4
+@end group
 @group
 (/ -17 6)
-     @result{} -2   @r{(could in theory be @minus{}3 on some machines)}
+     @result{} -2
 @end group
 @end example
+
+@cindex @code{arith-error} in division
+If you divide an integer by the integer 0, Emacs signals an
+@code{arith-error} error (@pxref{Errors}).  If you divide a floating
+point number by 0, or divide by the floating point number 0.0, the
+result is either positive or negative infinity (@pxref{Float Basics}).
 @end defun
 
 @defun % dividend divisor
@@ -641,10 +668,18 @@ otherwise, it signals an @code{arith-error} error.
 This function returns the integer remainder after division of @var{dividend}
 by @var{divisor}.  The arguments must be integers or markers.
 
-For negative arguments, the remainder is in principle machine-dependent
-since the quotient is; but in practice, all known machines behave alike.
+For any two integers @var{dividend} and @var{divisor},
 
-An @code{arith-error} results if @var{divisor} is 0.
+@example
+@group
+(+ (% @var{dividend} @var{divisor})
+   (* (/ @var{dividend} @var{divisor}) @var{divisor}))
+@end group
+@end example
+
+@noindent
+always equals @var{dividend}.  If @var{divisor} is zero, Emacs signals
+an @code{arith-error} error.
 
 @example
 (% 9 4)
@@ -656,18 +691,6 @@ An @code{arith-error} results if @var{divisor} is 0.
 (% -9 -4)
      @result{} -1
 @end example
-
-For any two integers @var{dividend} and @var{divisor},
-
-@example
-@group
-(+ (% @var{dividend} @var{divisor})
-   (* (/ @var{dividend} @var{divisor}) @var{divisor}))
-@end group
-@end example
-
-@noindent
-always equals @var{dividend}.
 @end defun
 
 @defun mod dividend divisor
@@ -677,12 +700,12 @@ in other words, the remainder after division of @var{dividend}
 by @var{divisor}, but with the same sign as @var{divisor}.
 The arguments must be numbers or markers.
 
-Unlike @code{%}, @code{mod} returns a well-defined result for negative
-arguments.  It also permits floating point arguments; it rounds the
-quotient downward (towards minus infinity) to an integer, and uses that
-quotient to compute the remainder.
+Unlike @code{%}, @code{mod} permits floating point arguments; it
+rounds the quotient downward (towards minus infinity) to an integer,
+and uses that quotient to compute the remainder.
 
-An @code{arith-error} results if @var{divisor} is 0.
+If @var{divisor} is zero, @code{mod} signals an @code{arith-error}
+error if both arguments are integers, and returns a NaN otherwise.
 
 @example
 @group
@@ -762,7 +785,7 @@ and returns that value as a floating point number.
 sequence of @dfn{bits} (digits which are either zero or one).  A bitwise
 operation acts on the individual bits of such a sequence.  For example,
 @dfn{shifting} moves the whole sequence left or right one or more places,
-reproducing the same pattern ``moved over.''
+reproducing the same pattern ``moved over''.
 
   The bitwise operations in Emacs Lisp apply only to integers.
 
@@ -1065,8 +1088,8 @@ numbers as arguments.
 @defun sin arg
 @defunx cos arg
 @defunx tan arg
-These are the ordinary trigonometric functions, with argument measured
-in radians.
+These are the basic trigonometric functions, with argument @var{arg}
+measured in radians.
 @end defun
 
 @defun asin arg
@@ -1084,8 +1107,8 @@ pi/2
 @tex
 @math{\pi/2}
 @end tex
-(inclusive) whose sine is @var{arg}; if, however, @var{arg} is out of
-range (outside [@minus{}1, 1]), it signals a @code{domain-error} error.
+(inclusive) whose sine is @var{arg}.  If @var{arg} is out of range
+(outside [@minus{}1, 1]), @code{asin} returns a NaN.
 @end defun
 
 @defun acos arg
@@ -1096,8 +1119,8 @@ pi
 @tex
 @math{\pi}
 @end tex
-(inclusive) whose cosine is @var{arg}; if, however, @var{arg} is out
-of range (outside [@minus{}1, 1]), it signals a @code{domain-error} error.
+(inclusive) whose cosine is @var{arg}.  If @var{arg} is out of range
+(outside [@minus{}1, 1]), @code{acos} returns a NaN.
 @end defun
 
 @defun atan y &optional x
@@ -1122,105 +1145,85 @@ 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.
-@end defun
-
-@ignore
-@defun expm1 arg
-This function returns @code{(1- (exp @var{arg}))}, but it is more
-accurate than that when @var{arg} is negative and @code{(exp @var{arg})}
-is close to 1.
-@end defun
-
-@defun log1p arg
-This function returns @code{(log (1+ @var{arg}))}, but it is more
-accurate than that when @var{arg} is so small that adding 1 to it would
-lose accuracy.
+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} or @var{base} is negative, @code{log}
+returns a NaN.
 @end defun
-@end ignore
 
 @defun log10 arg
-This function returns the logarithm of @var{arg}, with base 10.  If
-@var{arg} is negative, it signals a @code{domain-error} error.
-@code{(log10 @var{x})} @equiv{} @code{(log @var{x} 10)}, at least
-approximately.
+This function returns the logarithm of @var{arg}, with base 10:
+@code{(log10 @var{x})} @equiv{} @code{(log @var{x} 10)}.
 @end defun
 
 @defun expt x y
 This function returns @var{x} raised to power @var{y}.  If both
 arguments are integers and @var{y} is positive, the result is an
 integer; in this case, overflow causes truncation, so watch out.
+If @var{x} is a finite negative number and @var{y} is a finite
+non-integer, @code{expt} returns a NaN.
 @end defun
 
 @defun sqrt arg
 This returns the square root of @var{arg}.  If @var{arg} is negative,
-it signals a @code{domain-error} error.
+@code{sqrt} returns a NaN.
 @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
 
-A deterministic computer program cannot generate true random numbers.
-For most purposes, @dfn{pseudo-random numbers} suffice.  A series of
-pseudo-random numbers is generated in a deterministic fashion.  The
-numbers are not truly random, but they have certain properties that
-mimic a random series.  For example, all possible values occur equally
-often in a pseudo-random series.
-
-In Emacs, pseudo-random numbers are generated from a ``seed'' number.
-Starting from any given seed, the @code{random} function always
-generates the same sequence of numbers.  Emacs always starts with the
-same seed value, so the sequence of values of @code{random} is actually
-the same in each Emacs run!  For example, in one operating system, the
-first call to @code{(random)} after you start Emacs always returns
-@minus{}1457731, and the second one always returns @minus{}7692030.  This
-repeatability is helpful for debugging.
-
-If you want random numbers that don't always come out the same, execute
-@code{(random t)}.  This chooses a new seed based on the current time of
-day and on Emacs's process @acronym{ID} number.
+  A deterministic computer program cannot generate true random
+numbers.  For most purposes, @dfn{pseudo-random numbers} suffice.  A
+series of pseudo-random numbers is generated in a deterministic
+fashion.  The numbers are not truly random, but they have certain
+properties that mimic a random series.  For example, all possible
+values occur equally often in a pseudo-random series.
+
+  Pseudo-random numbers are generated from a ``seed''.  Starting from
+any given seed, the @code{random} function always generates the same
+sequence of numbers.  By default, Emacs initializes the random seed at
+startup, in such a way that the sequence of values of @code{random}
+(with overwhelming likelihood) differs in each Emacs run.
+
+  Sometimes you want the random number sequence to be repeatable.  For
+example, when debugging a program whose behavior depends on the random
+number sequence, it is helpful to get the same behavior in each
+program run.  To make the sequence repeat, execute @code{(random "")}.
+This sets the seed to a constant value for your particular Emacs
+executable (though it may differ for other Emacs builds).  You can use
+other strings to choose various seed values.
 
 @defun random &optional limit
 This function returns a pseudo-random integer.  Repeated calls return a
 series of pseudo-random integers.
 
 If @var{limit} is a positive integer, the value is chosen to be
-nonnegative and less than @var{limit}.
+nonnegative and less than @var{limit}.  Otherwise, the value might be
+any integer representable in Lisp, i.e., an integer between
+@code{most-negative-fixnum} and @code{most-positive-fixnum}
+(@pxref{Integer Basics}).
 
 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.
+If @var{limit} is a string, it means to choose a new seed based on the
+string's contents.
+
 @end defun