Merge remote-tracking branch 'origin/stable-2.0'
[bpt/guile.git] / libguile / numbers.c
index 63a6501..9857e18 100644 (file)
@@ -1,4 +1,6 @@
-/* Copyright (C) 1995,1996,1997,1998,1999,2000,2001,2002,2003,2004,2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012 Free Software Foundation, Inc.
+/* Copyright (C) 1995, 1996, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003,
+ *   2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012,
+ *   2013 Free Software Foundation, Inc.
  *
  * Portions Copyright 1990, 1991, 1992, 1993 by AT&T Bell Laboratories
  * and Bellcore.  See scm_divide.
  *
  * Portions Copyright 1990, 1991, 1992, 1993 by AT&T Bell Laboratories
  * and Bellcore.  See scm_divide.
@@ -56,6 +58,8 @@
 #include <complex.h>
 #endif
 
 #include <complex.h>
 #endif
 
+#include <stdarg.h>
+
 #include "libguile/_scm.h"
 #include "libguile/feature.h"
 #include "libguile/ports.h"
 #include "libguile/_scm.h"
 #include "libguile/feature.h"
 #include "libguile/ports.h"
@@ -81,6 +85,9 @@
 #define M_PI       3.14159265358979323846
 #endif
 
 #define M_PI       3.14159265358979323846
 #endif
 
+/* FIXME: We assume that FLT_RADIX is 2 */
+verify (FLT_RADIX == 2);
+
 typedef scm_t_signed_bits scm_t_inum;
 #define scm_from_inum(x) (scm_from_signed_integer (x))
 
 typedef scm_t_signed_bits scm_t_inum;
 #define scm_from_inum(x) (scm_from_signed_integer (x))
 
@@ -93,6 +100,38 @@ typedef scm_t_signed_bits scm_t_inum;
 #define DOUBLE_IS_POSITIVE_INFINITY(x) (isinf(x) && ((x) > 0))
 #define DOUBLE_IS_NEGATIVE_INFINITY(x) (isinf(x) && ((x) < 0))
 
 #define DOUBLE_IS_POSITIVE_INFINITY(x) (isinf(x) && ((x) > 0))
 #define DOUBLE_IS_NEGATIVE_INFINITY(x) (isinf(x) && ((x) < 0))
 
+/* Test an inum to see if it can be converted to a double without loss
+   of precision.  Note that this will sometimes return 0 even when 1
+   could have been returned, e.g. for large powers of 2.  It is designed
+   to be a fast check to optimize common cases. */
+#define INUM_LOSSLESSLY_CONVERTIBLE_TO_DOUBLE(n)                        \
+  (SCM_I_FIXNUM_BIT-1 <= DBL_MANT_DIG                                   \
+   || ((n) ^ ((n) >> (SCM_I_FIXNUM_BIT-1))) < (1L << DBL_MANT_DIG))
+
+#if ! HAVE_DECL_MPZ_INITS
+
+/* GMP < 5.0.0 lacks `mpz_inits' and `mpz_clears'.  Provide them.  */
+
+#define VARARG_MPZ_ITERATOR(func)              \
+  static void                                  \
+  func ## s (mpz_t x, ...)                     \
+  {                                            \
+    va_list  ap;                               \
+                                               \
+    va_start (ap, x);                          \
+    while (x != NULL)                          \
+      {                                                \
+       func (x);                               \
+       x = va_arg (ap, mpz_ptr);               \
+      }                                                \
+    va_end (ap);                               \
+  }
+
+VARARG_MPZ_ITERATOR (mpz_init)
+VARARG_MPZ_ITERATOR (mpz_clear)
+
+#endif
+
 \f
 
 /*
 \f
 
 /*
@@ -327,81 +366,52 @@ scm_i_dbl2num (double u)
     return scm_i_dbl2big (u);
 }
 
     return scm_i_dbl2big (u);
 }
 
-/* scm_i_big2dbl() rounds to the closest representable double, in accordance
-   with R5RS exact->inexact.
-
-   The approach is to use mpz_get_d to pick out the high DBL_MANT_DIG bits
-   (ie. truncate towards zero), then adjust to get the closest double by
-   examining the next lower bit and adding 1 (to the absolute value) if
-   necessary.
+static SCM round_right_shift_exact_integer (SCM n, long count);
 
 
-   Bignums exactly half way between representable doubles are rounded to the
-   next higher absolute value (ie. away from zero).  This seems like an
-   adequate interpretation of R5RS "numerically closest", and it's easier
-   and faster than a full "nearest-even" style.
+/* scm_i_big2dbl_2exp() is like frexp for bignums: it converts the
+   bignum b into a normalized significand and exponent such that
+   b = significand * 2^exponent and 1/2 <= abs(significand) < 1.
+   The return value is the significand rounded to the closest
+   representable double, and the exponent is placed into *expon_p.
+   If b is zero, then the returned exponent and significand are both
+   zero. */
 
 
-   The bit test must be done on the absolute value of the mpz_t, which means
-   we need to use mpz_getlimbn.  mpz_tstbit is not right, it treats
-   negatives as twos complement.
-
-   In GMP before 4.2, mpz_get_d rounding was unspecified.  It ended up
-   following the hardware rounding mode, but applied to the absolute
-   value of the mpz_t operand.  This is not what we want so we put the
-   high DBL_MANT_DIG bits into a temporary.  Starting with GMP 4.2
-   (released in March 2006) mpz_get_d now always truncates towards zero.
-
-   ENHANCE-ME: The temporary init+clear to force the rounding in GMP
-   before 4.2 is a slowdown.  It'd be faster to pick out the relevant
-   high bits with mpz_getlimbn.  */
-
-double
-scm_i_big2dbl (SCM b)
+static double
+scm_i_big2dbl_2exp (SCM b, long *expon_p)
 {
 {
-  double result;
-  size_t bits;
-
-  bits = mpz_sizeinbase (SCM_I_BIG_MPZ (b), 2);
-
-#if 1
-  {
-    /* For GMP earlier than 4.2, force truncation towards zero */
-
-    /* FIXME: DBL_MANT_DIG is the number of base-`FLT_RADIX' digits,
-       _not_ the number of bits, so this code will break badly on a
-       system with non-binary doubles.  */
-
-    mpz_t  tmp;
-    if (bits > DBL_MANT_DIG)
-      {
-        size_t  shift = bits - DBL_MANT_DIG;
-        mpz_init2 (tmp, DBL_MANT_DIG);
-        mpz_tdiv_q_2exp (tmp, SCM_I_BIG_MPZ (b), shift);
-        result = ldexp (mpz_get_d (tmp), shift);
-        mpz_clear (tmp);
-      }
-    else
-      {
-        result = mpz_get_d (SCM_I_BIG_MPZ (b));
-      }
-  }
-#else
-  /* GMP 4.2 or later */
-  result = mpz_get_d (SCM_I_BIG_MPZ (b));
-#endif
+  size_t bits = mpz_sizeinbase (SCM_I_BIG_MPZ (b), 2);
+  size_t shift = 0;
 
   if (bits > DBL_MANT_DIG)
     {
 
   if (bits > DBL_MANT_DIG)
     {
-      unsigned long  pos = bits - DBL_MANT_DIG - 1;
-      /* test bit number "pos" in absolute value */
-      if (mpz_getlimbn (SCM_I_BIG_MPZ (b), pos / GMP_NUMB_BITS)
-          & ((mp_limb_t) 1 << (pos % GMP_NUMB_BITS)))
+      shift = bits - DBL_MANT_DIG;
+      b = round_right_shift_exact_integer (b, shift);
+      if (SCM_I_INUMP (b))
         {
         {
-          result += ldexp ((double) mpz_sgn (SCM_I_BIG_MPZ (b)), pos + 1);
+          int expon;
+          double signif = frexp (SCM_I_INUM (b), &expon);
+          *expon_p = expon + shift;
+          return signif;
         }
     }
 
         }
     }
 
-  scm_remember_upto_here_1 (b);
-  return result;
+  {
+    long expon;
+    double signif = mpz_get_d_2exp (&expon, SCM_I_BIG_MPZ (b));
+    scm_remember_upto_here_1 (b);
+    *expon_p = expon + shift;
+    return signif;
+  }
+}
+
+/* scm_i_big2dbl() rounds to the closest representable double,
+   in accordance with R5RS exact->inexact.  */
+double
+scm_i_big2dbl (SCM b)
+{
+  long expon;
+  double signif = scm_i_big2dbl_2exp (b, &expon);
+  return ldexp (signif, expon);
 }
 
 SCM
 }
 
 SCM
@@ -436,107 +446,212 @@ scm_i_mpz2num (mpz_t b)
   }
 }
 
   }
 }
 
-/* this is needed when we want scm_divide to make a float, not a ratio, even if passed two ints */
-static SCM scm_divide2real (SCM x, SCM y);
-
+/* Make the ratio NUMERATOR/DENOMINATOR, where:
+    1. NUMERATOR and DENOMINATOR are exact integers
+    2. NUMERATOR and DENOMINATOR are reduced to lowest terms: gcd(n,d) == 1 */
 static SCM
 static SCM
-scm_i_make_ratio (SCM numerator, SCM denominator)
-#define FUNC_NAME "make-ratio"
+scm_i_make_ratio_already_reduced (SCM numerator, SCM denominator)
 {
 {
-  /* First make sure the arguments are proper.
-   */
-  if (SCM_I_INUMP (denominator))
+  /* Flip signs so that the denominator is positive. */
+  if (scm_is_false (scm_positive_p (denominator)))
     {
     {
-      if (scm_is_eq (denominator, SCM_INUM0))
+      if (SCM_UNLIKELY (scm_is_eq (denominator, SCM_INUM0)))
        scm_num_overflow ("make-ratio");
        scm_num_overflow ("make-ratio");
-      if (scm_is_eq (denominator, SCM_INUM1))
-       return numerator;
-    }
-  else 
-    {
-      if (!(SCM_BIGP(denominator)))
-       SCM_WRONG_TYPE_ARG (2, denominator);
+      else
+       {
+         numerator = scm_difference (numerator, SCM_UNDEFINED);
+         denominator = scm_difference (denominator, SCM_UNDEFINED);
+       }
     }
     }
-  if (!SCM_I_INUMP (numerator) && !SCM_BIGP (numerator))
-    SCM_WRONG_TYPE_ARG (1, numerator);
 
 
-  /* Then flip signs so that the denominator is positive.
-   */
-  if (scm_is_true (scm_negative_p (denominator)))
-    {
-      numerator = scm_difference (numerator, SCM_UNDEFINED);
-      denominator = scm_difference (denominator, SCM_UNDEFINED);
-    }
+  /* Check for the integer case */
+  if (scm_is_eq (denominator, SCM_INUM1))
+    return numerator;
 
 
-  /* Now consider for each of the four fixnum/bignum combinations
-     whether the rational number is really an integer.
-  */
-  if (SCM_I_INUMP (numerator))
+  return scm_double_cell (scm_tc16_fraction,
+                         SCM_UNPACK (numerator),
+                         SCM_UNPACK (denominator), 0);
+}
+
+static SCM scm_exact_integer_quotient (SCM x, SCM y);
+
+/* Make the ratio NUMERATOR/DENOMINATOR */
+static SCM
+scm_i_make_ratio (SCM numerator, SCM denominator)
+#define FUNC_NAME "make-ratio"
+{
+  /* Make sure the arguments are proper */
+  if (!SCM_LIKELY (SCM_I_INUMP (numerator) || SCM_BIGP (numerator)))
+    SCM_WRONG_TYPE_ARG (1, numerator);
+  else if (!SCM_LIKELY (SCM_I_INUMP (denominator) || SCM_BIGP (denominator)))
+    SCM_WRONG_TYPE_ARG (2, denominator);
+  else
     {
     {
-      scm_t_inum x = SCM_I_INUM (numerator);
-      if (scm_is_eq (numerator, SCM_INUM0))
-       return SCM_INUM0;
-      if (SCM_I_INUMP (denominator))
+      SCM the_gcd = scm_gcd (numerator, denominator);
+      if (!(scm_is_eq (the_gcd, SCM_INUM1)))
        {
        {
-         scm_t_inum y;
-         y = SCM_I_INUM (denominator);
-         if (x == y)
-           return SCM_INUM1;
-         if ((x % y) == 0)
-           return SCM_I_MAKINUM (x / y);
+         /* Reduce to lowest terms */
+         numerator = scm_exact_integer_quotient (numerator, the_gcd);
+         denominator = scm_exact_integer_quotient (denominator, the_gcd);
        }
        }
-      else
-        {
-          /* When x == SCM_MOST_NEGATIVE_FIXNUM we could have the negative
-             of that value for the denominator, as a bignum.  Apart from
-             that case, abs(bignum) > abs(inum) so inum/bignum is not an
-             integer.  */
-          if (x == SCM_MOST_NEGATIVE_FIXNUM
-              && mpz_cmp_ui (SCM_I_BIG_MPZ (denominator),
-                             - SCM_MOST_NEGATIVE_FIXNUM) == 0)
-           return SCM_I_MAKINUM(-1);
-        }
+      return scm_i_make_ratio_already_reduced (numerator, denominator);
     }
     }
-  else if (SCM_BIGP (numerator))
+}
+#undef FUNC_NAME
+
+static mpz_t scm_i_divide2double_lo2b;
+
+/* Return the double that is closest to the exact rational N/D, with
+   ties rounded toward even mantissas.  N and D must be exact
+   integers. */
+static double
+scm_i_divide2double (SCM n, SCM d)
+{
+  int neg;
+  mpz_t nn, dd, lo, hi, x;
+  ssize_t e;
+
+  if (SCM_LIKELY (SCM_I_INUMP (d)))
     {
     {
-      if (SCM_I_INUMP (denominator))
-       {
-         scm_t_inum yy = SCM_I_INUM (denominator);
-         if (mpz_divisible_ui_p (SCM_I_BIG_MPZ (numerator), yy))
-           return scm_divide (numerator, denominator);
-       }
-      else
-       {
-         if (scm_is_eq (numerator, denominator))
-           return SCM_INUM1;
-         if (mpz_divisible_p (SCM_I_BIG_MPZ (numerator),
-                              SCM_I_BIG_MPZ (denominator)))
-           return scm_divide(numerator, denominator);
-       }
+      if (SCM_LIKELY
+          (SCM_I_INUMP (n)
+           && INUM_LOSSLESSLY_CONVERTIBLE_TO_DOUBLE (SCM_I_INUM (n))
+           && INUM_LOSSLESSLY_CONVERTIBLE_TO_DOUBLE (SCM_I_INUM (d))))
+        /* If both N and D can be losslessly converted to doubles, then
+           we can rely on IEEE floating point to do proper rounding much
+           faster than we can. */
+        return ((double) SCM_I_INUM (n)) / ((double) SCM_I_INUM (d));
+
+      if (SCM_UNLIKELY (scm_is_eq (d, SCM_INUM0)))
+        {
+          if (scm_is_true (scm_positive_p (n)))
+            return 1.0 / 0.0;
+          else if (scm_is_true (scm_negative_p (n)))
+            return -1.0 / 0.0;
+          else
+            return 0.0 / 0.0;
+        }
+
+      mpz_init_set_si (dd, SCM_I_INUM (d));
     }
     }
+  else
+    mpz_init_set (dd, SCM_I_BIG_MPZ (d));
 
 
-  /* No, it's a proper fraction.
-   */
+  if (SCM_I_INUMP (n))
+    mpz_init_set_si (nn, SCM_I_INUM (n));
+  else
+    mpz_init_set (nn, SCM_I_BIG_MPZ (n));
+
+  neg = (mpz_sgn (nn) < 0) ^ (mpz_sgn (dd) < 0);
+  mpz_abs (nn, nn);
+  mpz_abs (dd, dd);
+
+  /* Now we need to find the value of e such that:
+     For e <= 0:
+          b^{p-1} - 1/2b  <=      b^-e n / d  <  b^p - 1/2            [1A]
+             (2 b^p - 1)  <=  2 b b^-e n / d  <  (2 b^p - 1) b        [2A]
+           (2 b^p - 1) d  <=  2 b b^-e n      <  (2 b^p - 1) d b      [3A]
+
+     For e >= 0:
+          b^{p-1} - 1/2b  <=      n / b^e d   <  b^p - 1/2            [1B]
+             (2 b^p - 1)  <=  2 b n / b^e d   <  (2 b^p - 1) b        [2B]
+       (2 b^p - 1) d b^e  <=  2 b n           <  (2 b^p - 1) d b b^e  [3B]
+
+         where:  p = DBL_MANT_DIG
+                 b = FLT_RADIX  (here assumed to be 2)
+
+     After rounding, the mantissa must be an integer between b^{p-1} and
+     (b^p - 1), except for subnormal numbers.  In the inequations [1A]
+     and [1B], the middle expression represents the mantissa *before*
+     rounding, and therefore is bounded by the range of values that will
+     round to a floating-point number with the exponent e.  The upper
+     bound is (b^p - 1 + 1/2) = (b^p - 1/2), and is exclusive because
+     ties will round up to the next power of b.  The lower bound is
+     (b^{p-1} - 1/2b), and is inclusive because ties will round toward
+     this power of b.  Here we subtract 1/2b instead of 1/2 because it
+     is in the range of the next smaller exponent, where the
+     representable numbers are closer together by a factor of b.
+
+     Inequations [2A] and [2B] are derived from [1A] and [1B] by
+     multiplying by 2b, and in [3A] and [3B] we multiply by the
+     denominator of the middle value to obtain integer expressions.
+
+     In the code below, we refer to the three expressions in [3A] or
+     [3B] as lo, x, and hi.  If the number is normalizable, we will
+     achieve the goal: lo <= x < hi */
+
+  /* Make an initial guess for e */
+  e = mpz_sizeinbase (nn, 2) - mpz_sizeinbase (dd, 2) - (DBL_MANT_DIG-1);
+  if (e < DBL_MIN_EXP - DBL_MANT_DIG)
+    e = DBL_MIN_EXP - DBL_MANT_DIG;
+
+  /* Compute the initial values of lo, x, and hi
+     based on the initial guess of e */
+  mpz_inits (lo, hi, x, NULL);
+  mpz_mul_2exp (x, nn, 2 + ((e < 0) ? -e : 0));
+  mpz_mul (lo, dd, scm_i_divide2double_lo2b);
+  if (e > 0)
+    mpz_mul_2exp (lo, lo, e);
+  mpz_mul_2exp (hi, lo, 1);
+
+  /* Adjust e as needed to satisfy the inequality lo <= x < hi,
+     (but without making e less then the minimum exponent) */
+  while (mpz_cmp (x, lo) < 0 && e > DBL_MIN_EXP - DBL_MANT_DIG)
+    {
+      mpz_mul_2exp (x, x, 1);
+      e--;
+    }
+  while (mpz_cmp (x, hi) >= 0)
+    {
+      /* If we ever used lo's value again,
+         we would need to double lo here. */
+      mpz_mul_2exp (hi, hi, 1);
+      e++;
+    }
+
+  /* Now compute the rounded mantissa:
+     n / b^e d   (if e >= 0)
+     n b^-e / d  (if e <= 0) */
   {
   {
-    SCM divisor = scm_gcd (numerator, denominator);
-    if (!(scm_is_eq (divisor, SCM_INUM1)))
-      {
-       numerator = scm_divide (numerator, divisor);
-       denominator = scm_divide (denominator, divisor);
-      }
-      
-    return scm_double_cell (scm_tc16_fraction,
-                           SCM_UNPACK (numerator),
-                           SCM_UNPACK (denominator), 0);
+    int cmp;
+    double result;
+
+    if (e < 0)
+      mpz_mul_2exp (nn, nn, -e);
+    else
+      mpz_mul_2exp (dd, dd, e);
+
+    /* mpz does not directly support rounded right
+       shifts, so we have to do it the hard way.
+       For efficiency, we reuse lo and hi.
+       hi == quotient, lo == remainder */
+    mpz_fdiv_qr (hi, lo, nn, dd);
+
+    /* The fractional part of the unrounded mantissa would be
+       remainder/dividend, i.e. lo/dd.  So we have a tie if
+       lo/dd = 1/2.  Multiplying both sides by 2*dd yields the
+       integer expression 2*lo = dd.  Here we do that comparison
+       to decide whether to round up or down. */
+    mpz_mul_2exp (lo, lo, 1);
+    cmp = mpz_cmp (lo, dd);
+    if (cmp > 0 || (cmp == 0 && mpz_odd_p (hi)))
+      mpz_add_ui (hi, hi, 1);
+
+    result = ldexp (mpz_get_d (hi), e);
+    if (neg)
+      result = -result;
+
+    mpz_clears (nn, dd, lo, hi, x, NULL);
+    return result;
   }
 }
   }
 }
-#undef FUNC_NAME
 
 double
 scm_i_fraction2double (SCM z)
 {
 
 double
 scm_i_fraction2double (SCM z)
 {
-  return scm_to_double (scm_divide2real (SCM_FRACTION_NUMERATOR (z), 
-                                        SCM_FRACTION_DENOMINATOR (z)));
+  return scm_i_divide2double (SCM_FRACTION_NUMERATOR (z),
+                              SCM_FRACTION_DENOMINATOR (z));
 }
 
 static int
 }
 
 static int
@@ -820,8 +935,9 @@ SCM_PRIMITIVE_GENERIC (scm_abs, "abs", 1, 0, 0,
     {
       if (scm_is_false (scm_negative_p (SCM_FRACTION_NUMERATOR (x))))
        return x;
     {
       if (scm_is_false (scm_negative_p (SCM_FRACTION_NUMERATOR (x))))
        return x;
-      return scm_i_make_ratio (scm_difference (SCM_FRACTION_NUMERATOR (x), SCM_UNDEFINED),
-                            SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x));
+      return scm_i_make_ratio_already_reduced
+       (scm_difference (SCM_FRACTION_NUMERATOR (x), SCM_UNDEFINED),
+        SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x));
     }
   else
     return scm_wta_dispatch_1 (g_scm_abs, x, 1, s_scm_abs);
     }
   else
     return scm_wta_dispatch_1 (g_scm_abs, x, 1, s_scm_abs);
@@ -889,6 +1005,84 @@ SCM_PRIMITIVE_GENERIC (scm_modulo, "modulo", 2, 0, 0,
 }
 #undef FUNC_NAME
 
 }
 #undef FUNC_NAME
 
+/* Return the exact integer q such that n = q*d, for exact integers n
+   and d, where d is known in advance to divide n evenly (with zero
+   remainder).  For large integers, this can be computed more
+   efficiently than when the remainder is unknown. */
+static SCM
+scm_exact_integer_quotient (SCM n, SCM d)
+#define FUNC_NAME "exact-integer-quotient"
+{
+  if (SCM_LIKELY (SCM_I_INUMP (n)))
+    {
+      scm_t_inum nn = SCM_I_INUM (n);
+      if (SCM_LIKELY (SCM_I_INUMP (d)))
+       {
+         scm_t_inum dd = SCM_I_INUM (d);
+         if (SCM_UNLIKELY (dd == 0))
+           scm_num_overflow ("exact-integer-quotient");
+         else
+           {
+             scm_t_inum qq = nn / dd;
+             if (SCM_LIKELY (SCM_FIXABLE (qq)))
+               return SCM_I_MAKINUM (qq);
+             else
+               return scm_i_inum2big (qq);
+           }
+       }
+      else if (SCM_LIKELY (SCM_BIGP (d)))
+       {
+         /* n is an inum and d is a bignum.  Given that d is known to
+            divide n evenly, there are only two possibilities: n is 0,
+            or else n is fixnum-min and d is abs(fixnum-min). */
+         if (nn == 0)
+           return SCM_INUM0;
+         else
+           return SCM_I_MAKINUM (-1);
+       }
+      else
+       SCM_WRONG_TYPE_ARG (2, d);
+    }
+  else if (SCM_LIKELY (SCM_BIGP (n)))
+    {
+      if (SCM_LIKELY (SCM_I_INUMP (d)))
+       {
+         scm_t_inum dd = SCM_I_INUM (d);
+         if (SCM_UNLIKELY (dd == 0))
+           scm_num_overflow ("exact-integer-quotient");
+         else if (SCM_UNLIKELY (dd == 1))
+           return n;
+         else
+           {
+             SCM q = scm_i_mkbig ();
+             if (dd > 0)
+               mpz_divexact_ui (SCM_I_BIG_MPZ (q), SCM_I_BIG_MPZ (n), dd);
+             else
+               {
+                 mpz_divexact_ui (SCM_I_BIG_MPZ (q), SCM_I_BIG_MPZ (n), -dd);
+                 mpz_neg (SCM_I_BIG_MPZ (q), SCM_I_BIG_MPZ (q));
+               }
+             scm_remember_upto_here_1 (n);
+             return scm_i_normbig (q);
+           }
+       }
+      else if (SCM_LIKELY (SCM_BIGP (d)))
+       {
+         SCM q = scm_i_mkbig ();
+         mpz_divexact (SCM_I_BIG_MPZ (q),
+                       SCM_I_BIG_MPZ (n),
+                       SCM_I_BIG_MPZ (d));
+         scm_remember_upto_here_2 (n, d);
+         return scm_i_normbig (q);
+       }
+      else
+       SCM_WRONG_TYPE_ARG (2, d);
+    }
+  else
+    SCM_WRONG_TYPE_ARG (1, n);
+}
+#undef FUNC_NAME
+
 /* two_valued_wta_dispatch_2 is a version of SCM_WTA_DISPATCH_2 for
    two-valued functions.  It is called from primitive generics that take
    two arguments and return two values, when the core procedure is
 /* two_valued_wta_dispatch_2 is a version of SCM_WTA_DISPATCH_2 for
    two-valued functions.  It is called from primitive generics that take
    two arguments and return two values, when the core procedure is
@@ -3888,52 +4082,58 @@ SCM_PRIMITIVE_GENERIC (scm_i_gcd, "gcd", 0, 2, 1,
 SCM
 scm_gcd (SCM x, SCM y)
 {
 SCM
 scm_gcd (SCM x, SCM y)
 {
-  if (SCM_UNBNDP (y))
+  if (SCM_UNLIKELY (SCM_UNBNDP (y)))
     return SCM_UNBNDP (x) ? SCM_INUM0 : scm_abs (x);
   
     return SCM_UNBNDP (x) ? SCM_INUM0 : scm_abs (x);
   
-  if (SCM_I_INUMP (x))
+  if (SCM_LIKELY (SCM_I_INUMP (x)))
     {
     {
-      if (SCM_I_INUMP (y))
+      if (SCM_LIKELY (SCM_I_INUMP (y)))
         {
           scm_t_inum xx = SCM_I_INUM (x);
           scm_t_inum yy = SCM_I_INUM (y);
           scm_t_inum u = xx < 0 ? -xx : xx;
           scm_t_inum v = yy < 0 ? -yy : yy;
           scm_t_inum result;
         {
           scm_t_inum xx = SCM_I_INUM (x);
           scm_t_inum yy = SCM_I_INUM (y);
           scm_t_inum u = xx < 0 ? -xx : xx;
           scm_t_inum v = yy < 0 ? -yy : yy;
           scm_t_inum result;
-          if (xx == 0)
+          if (SCM_UNLIKELY (xx == 0))
            result = v;
            result = v;
-         else if (yy == 0)
+         else if (SCM_UNLIKELY (yy == 0))
            result = u;
          else
            {
            result = u;
          else
            {
-             scm_t_inum k = 1;
-             scm_t_inum t;
+             int k = 0;
              /* Determine a common factor 2^k */
              /* Determine a common factor 2^k */
-             while (!(1 & (u | v)))
+             while (((u | v) & 1) == 0)
                {
                {
-                 k <<= 1;
+                 k++;
                  u >>= 1;
                  v >>= 1;
                }
              /* Now, any factor 2^n can be eliminated */
                  u >>= 1;
                  v >>= 1;
                }
              /* Now, any factor 2^n can be eliminated */
-             if (u & 1)
-               t = -v;
+             if ((u & 1) == 0)
+               while ((u & 1) == 0)
+                 u >>= 1;
              else
              else
+               while ((v & 1) == 0)
+                 v >>= 1;
+             /* Both u and v are now odd.  Subtract the smaller one
+                from the larger one to produce an even number, remove
+                more factors of two, and repeat. */
+             while (u != v)
                {
                {
-                 t = u;
-               b3:
-                 t = SCM_SRS (t, 1);
+                 if (u > v)
+                   {
+                     u -= v;
+                     while ((u & 1) == 0)
+                       u >>= 1;
+                   }
+                 else
+                   {
+                     v -= u;
+                     while ((v & 1) == 0)
+                       v >>= 1;
+                   }
                }
                }
-             if (!(1 & t))
-               goto b3;
-             if (t > 0)
-               u = t;
-             else
-               v = -t;
-             t = u - v;
-             if (t != 0)
-               goto b3;
-             result = u * k;
+             result = u << k;
            }
           return (SCM_POSFIXABLE (result)
                  ? SCM_I_MAKINUM (result)
            }
           return (SCM_POSFIXABLE (result)
                  ? SCM_I_MAKINUM (result)
@@ -4666,6 +4866,26 @@ SCM_DEFINE (scm_integer_expt, "integer-expt", 2, 0, 0,
       else  /* return NaN for (0 ^ k) for negative k per R6RS */
        return scm_nan ();
     }
       else  /* return NaN for (0 ^ k) for negative k per R6RS */
        return scm_nan ();
     }
+  else if (SCM_FRACTIONP (n))
+    {
+      /* Optimize the fraction case by (a/b)^k ==> (a^k)/(b^k), to avoid
+         needless reduction of intermediate products to lowest terms.
+         If a and b have no common factors, then a^k and b^k have no
+         common factors.  Use 'scm_i_make_ratio_already_reduced' to
+         construct the final result, so that no gcd computations are
+         needed to exponentiate a fraction.  */
+      if (scm_is_true (scm_positive_p (k)))
+       return scm_i_make_ratio_already_reduced
+         (scm_integer_expt (SCM_FRACTION_NUMERATOR (n), k),
+          scm_integer_expt (SCM_FRACTION_DENOMINATOR (n), k));
+      else
+       {
+         k = scm_difference (k, SCM_UNDEFINED);
+         return scm_i_make_ratio_already_reduced
+           (scm_integer_expt (SCM_FRACTION_DENOMINATOR (n), k),
+            scm_integer_expt (SCM_FRACTION_NUMERATOR (n), k));
+       }
+    }
 
   if (SCM_I_INUMP (k))
     i2 = SCM_I_INUM (k);
 
   if (SCM_I_INUMP (k))
     i2 = SCM_I_INUM (k);
@@ -4723,19 +4943,119 @@ SCM_DEFINE (scm_integer_expt, "integer-expt", 2, 0, 0,
 }
 #undef FUNC_NAME
 
 }
 #undef FUNC_NAME
 
+/* Efficiently compute (N * 2^COUNT),
+   where N is an exact integer, and COUNT > 0. */
+static SCM
+left_shift_exact_integer (SCM n, long count)
+{
+  if (SCM_I_INUMP (n))
+    {
+      scm_t_inum nn = SCM_I_INUM (n);
+
+      /* Left shift of count >= SCM_I_FIXNUM_BIT-1 will always
+         overflow a non-zero fixnum.  For smaller shifts we check the
+         bits going into positions above SCM_I_FIXNUM_BIT-1.  If they're
+         all 0s for nn>=0, or all 1s for nn<0 then there's no overflow.
+         Those bits are "nn >> (SCM_I_FIXNUM_BIT-1 - count)".  */
+
+      if (nn == 0)
+        return n;
+      else if (count < SCM_I_FIXNUM_BIT-1 &&
+               ((scm_t_bits) (SCM_SRS (nn, (SCM_I_FIXNUM_BIT-1 - count)) + 1)
+                <= 1))
+        return SCM_I_MAKINUM (nn << count);
+      else
+        {
+          SCM result = scm_i_inum2big (nn);
+          mpz_mul_2exp (SCM_I_BIG_MPZ (result), SCM_I_BIG_MPZ (result),
+                        count);
+          return result;
+        }
+    }
+  else if (SCM_BIGP (n))
+    {
+      SCM result = scm_i_mkbig ();
+      mpz_mul_2exp (SCM_I_BIG_MPZ (result), SCM_I_BIG_MPZ (n), count);
+      scm_remember_upto_here_1 (n);
+      return result;
+    }
+  else
+    scm_syserror ("left_shift_exact_integer");
+}
+
+/* Efficiently compute floor (N / 2^COUNT),
+   where N is an exact integer and COUNT > 0. */
+static SCM
+floor_right_shift_exact_integer (SCM n, long count)
+{
+  if (SCM_I_INUMP (n))
+    {
+      scm_t_inum nn = SCM_I_INUM (n);
+
+      if (count >= SCM_I_FIXNUM_BIT)
+        return (nn >= 0 ? SCM_INUM0 : SCM_I_MAKINUM (-1));
+      else
+        return SCM_I_MAKINUM (SCM_SRS (nn, count));
+    }
+  else if (SCM_BIGP (n))
+    {
+      SCM result = scm_i_mkbig ();
+      mpz_fdiv_q_2exp (SCM_I_BIG_MPZ (result), SCM_I_BIG_MPZ (n),
+                       count);
+      scm_remember_upto_here_1 (n);
+      return scm_i_normbig (result);
+    }
+  else
+    scm_syserror ("floor_right_shift_exact_integer");
+}
+
+/* Efficiently compute round (N / 2^COUNT),
+   where N is an exact integer and COUNT > 0. */
+static SCM
+round_right_shift_exact_integer (SCM n, long count)
+{
+  if (SCM_I_INUMP (n))
+    {
+      if (count >= SCM_I_FIXNUM_BIT)
+        return SCM_INUM0;
+      else
+        {
+          scm_t_inum nn = SCM_I_INUM (n);
+          scm_t_inum qq = SCM_SRS (nn, count);
+
+          if (0 == (nn & (1L << (count-1))))
+            return SCM_I_MAKINUM (qq);                /* round down */
+          else if (nn & ((1L << (count-1)) - 1))
+            return SCM_I_MAKINUM (qq + 1);            /* round up */
+          else
+            return SCM_I_MAKINUM ((~1L) & (qq + 1));  /* round to even */
+        }
+    }
+  else if (SCM_BIGP (n))
+    {
+      SCM q = scm_i_mkbig ();
+
+      mpz_fdiv_q_2exp (SCM_I_BIG_MPZ (q), SCM_I_BIG_MPZ (n), count);
+      if (mpz_tstbit (SCM_I_BIG_MPZ (n), count-1)
+          && (mpz_odd_p (SCM_I_BIG_MPZ (q))
+              || (mpz_scan1 (SCM_I_BIG_MPZ (n), 0) < count-1)))
+        mpz_add_ui (SCM_I_BIG_MPZ (q), SCM_I_BIG_MPZ (q), 1);
+      scm_remember_upto_here_1 (n);
+      return scm_i_normbig (q);
+    }
+  else
+    scm_syserror ("round_right_shift_exact_integer");
+}
+
 SCM_DEFINE (scm_ash, "ash", 2, 0, 0,
 SCM_DEFINE (scm_ash, "ash", 2, 0, 0,
-            (SCM n, SCM cnt),
-           "Return @var{n} shifted left by @var{cnt} bits, or shifted right\n"
-           "if @var{cnt} is negative.  This is an ``arithmetic'' shift.\n"
+            (SCM n, SCM count),
+           "Return @math{floor(@var{n} * 2^@var{count})}.\n"
+           "@var{n} and @var{count} must be exact integers.\n"
            "\n"
            "\n"
-           "This is effectively a multiplication by 2^@var{cnt}, and when\n"
-           "@var{cnt} is negative it's a division, rounded towards negative\n"
-           "infinity.  (Note that this is not the same rounding as\n"
-           "@code{quotient} does.)\n"
-           "\n"
-           "With @var{n} viewed as an infinite precision twos complement,\n"
-           "@code{ash} means a left shift introducing zero bits, or a right\n"
-           "shift dropping bits.\n"
+           "With @var{n} viewed as an infinite-precision twos-complement\n"
+           "integer, @code{ash} means a left shift introducing zero bits\n"
+           "when @var{count} is positive, or a right shift dropping bits\n"
+           "when @var{count} is negative.  This is an ``arithmetic'' shift.\n"
            "\n"
            "@lisp\n"
            "(number->string (ash #b1 3) 2)     @result{} \"1000\"\n"
            "\n"
            "@lisp\n"
            "(number->string (ash #b1 3) 2)     @result{} \"1000\"\n"
@@ -4746,79 +5066,57 @@ SCM_DEFINE (scm_ash, "ash", 2, 0, 0,
            "@end lisp")
 #define FUNC_NAME s_scm_ash
 {
            "@end lisp")
 #define FUNC_NAME s_scm_ash
 {
-  long bits_to_shift;
-  bits_to_shift = scm_to_long (cnt);
-
-  if (SCM_I_INUMP (n))
+  if (SCM_I_INUMP (n) || SCM_BIGP (n))
     {
     {
-      scm_t_inum nn = SCM_I_INUM (n);
+      long bits_to_shift = scm_to_long (count);
 
       if (bits_to_shift > 0)
 
       if (bits_to_shift > 0)
-        {
-          /* Left shift of bits_to_shift >= SCM_I_FIXNUM_BIT-1 will always
-             overflow a non-zero fixnum.  For smaller shifts we check the
-             bits going into positions above SCM_I_FIXNUM_BIT-1.  If they're
-             all 0s for nn>=0, or all 1s for nn<0 then there's no overflow.
-             Those bits are "nn >> (SCM_I_FIXNUM_BIT-1 -
-             bits_to_shift)".  */
-
-          if (nn == 0)
-            return n;
-
-          if (bits_to_shift < SCM_I_FIXNUM_BIT-1
-              && ((scm_t_bits)
-                  (SCM_SRS (nn, (SCM_I_FIXNUM_BIT-1 - bits_to_shift)) + 1)
-                  <= 1))
-            {
-              return SCM_I_MAKINUM (nn << bits_to_shift);
-            }
-          else
-            {
-              SCM result = scm_i_inum2big (nn);
-              mpz_mul_2exp (SCM_I_BIG_MPZ (result), SCM_I_BIG_MPZ (result),
-                            bits_to_shift);
-              return result;
-            }
-        }
+        return left_shift_exact_integer (n, bits_to_shift);
+      else if (SCM_LIKELY (bits_to_shift < 0))
+        return floor_right_shift_exact_integer (n, -bits_to_shift);
       else
       else
-        {
-          bits_to_shift = -bits_to_shift;
-          if (bits_to_shift >= SCM_LONG_BIT)
-            return (nn >= 0 ? SCM_INUM0 : SCM_I_MAKINUM(-1));
-          else
-            return SCM_I_MAKINUM (SCM_SRS (nn, bits_to_shift));
-        }
-
+        return n;
     }
     }
-  else if (SCM_BIGP (n))
-    {
-      SCM result;
+  else
+    SCM_WRONG_TYPE_ARG (SCM_ARG1, n);
+}
+#undef FUNC_NAME
 
 
-      if (bits_to_shift == 0)
-        return n;
+SCM_DEFINE (scm_round_ash, "round-ash", 2, 0, 0,
+            (SCM n, SCM count),
+           "Return @math{round(@var{n} * 2^@var{count})}.\n"
+           "@var{n} and @var{count} must be exact integers.\n"
+           "\n"
+           "With @var{n} viewed as an infinite-precision twos-complement\n"
+           "integer, @code{round-ash} means a left shift introducing zero\n"
+           "bits when @var{count} is positive, or a right shift rounding\n"
+           "to the nearest integer (with ties going to the nearest even\n"
+           "integer) when @var{count} is negative.  This is a rounded\n"
+           "``arithmetic'' shift.\n"
+           "\n"
+           "@lisp\n"
+           "(number->string (round-ash #b1 3) 2)     @result{} \"1000\"\n"
+           "(number->string (round-ash #b1010 -1) 2) @result{} \"101\"\n"
+           "(number->string (round-ash #b1010 -2) 2) @result{} \"10\"\n"
+           "(number->string (round-ash #b1011 -2) 2) @result{} \"11\"\n"
+           "(number->string (round-ash #b1101 -2) 2) @result{} \"11\"\n"
+           "(number->string (round-ash #b1110 -2) 2) @result{} \"100\"\n"
+           "@end lisp")
+#define FUNC_NAME s_scm_round_ash
+{
+  if (SCM_I_INUMP (n) || SCM_BIGP (n))
+    {
+      long bits_to_shift = scm_to_long (count);
 
 
-      result = scm_i_mkbig ();
-      if (bits_to_shift >= 0)
-        {
-          mpz_mul_2exp (SCM_I_BIG_MPZ (result), SCM_I_BIG_MPZ (n),
-                        bits_to_shift);
-          return result;
-        }
+      if (bits_to_shift > 0)
+        return left_shift_exact_integer (n, bits_to_shift);
+      else if (SCM_LIKELY (bits_to_shift < 0))
+        return round_right_shift_exact_integer (n, -bits_to_shift);
       else
       else
-        {
-          /* GMP doesn't have an fdiv_q_2exp variant returning just a long, so
-             we have to allocate a bignum even if the result is going to be a
-             fixnum.  */
-          mpz_fdiv_q_2exp (SCM_I_BIG_MPZ (result), SCM_I_BIG_MPZ (n),
-                           -bits_to_shift);
-          return scm_i_normbig (result);
-        }
-
+        return n;
     }
   else
     }
   else
-    {
-      SCM_WRONG_TYPE_ARG (SCM_ARG1, n);
-    }
+    SCM_WRONG_TYPE_ARG (SCM_ARG1, n);
 }
 #undef FUNC_NAME
 
 }
 #undef FUNC_NAME
 
@@ -4998,220 +5296,230 @@ SCM_DEFINE (scm_integer_length, "integer-length", 1, 0, 0,
 #undef FUNC_NAME
 
 /*** NUMBERS -> STRINGS ***/
 #undef FUNC_NAME
 
 /*** NUMBERS -> STRINGS ***/
-#define SCM_MAX_DBL_PREC  60
 #define SCM_MAX_DBL_RADIX 36
 
 #define SCM_MAX_DBL_RADIX 36
 
-/* this is an array starting with radix 2, and ending with radix SCM_MAX_DBL_RADIX */
-static int scm_dblprec[SCM_MAX_DBL_RADIX - 1];
-static double fx_per_radix[SCM_MAX_DBL_RADIX - 1][SCM_MAX_DBL_PREC];
-
-static
-void init_dblprec(int *prec, int radix) {
-   /* determine floating point precision by adding successively
-      smaller increments to 1.0 until it is considered == 1.0 */
-   double f = ((double)1.0)/radix;
-   double fsum = 1.0 + f;
+/* use this array as a way to generate a single digit */
+static const char number_chars[] = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
 
 
-   *prec = 0;
-   while (fsum != 1.0)
-   {
-      if (++(*prec) > SCM_MAX_DBL_PREC)
-         fsum = 1.0;
-      else
-      {
-         f /= radix;
-         fsum = f + 1.0;
-      }
-   }
-   (*prec) -= 1;
-}
+static mpz_t dbl_minimum_normal_mantissa;
 
 
-static
-void init_fx_radix(double *fx_list, int radix)
+static size_t
+idbl2str (double dbl, char *a, int radix)
 {
 {
-  /* initialize a per-radix list of tolerances.  When added
-     to a number < 1.0, we can determine if we should raund
-     up and quit converting a number to a string. */
-   int i;
-   fx_list[0] = 0.0;
-   fx_list[1] = 0.5;
-   for( i = 2 ; i < SCM_MAX_DBL_PREC; ++i ) 
-     fx_list[i] = (fx_list[i-1] / radix);
-}
+  int ch = 0;
 
 
-/* use this array as a way to generate a single digit */
-static const char number_chars[] = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
+  if (radix < 2 || radix > SCM_MAX_DBL_RADIX)
+    /* revert to existing behavior */
+    radix = 10;
 
 
-static size_t
-idbl2str (double f, char *a, int radix)
-{
-   int efmt, dpt, d, i, wp;
-   double *fx;
-#ifdef DBL_MIN_10_EXP
-   double f_cpy;
-   int exp_cpy;
-#endif /* DBL_MIN_10_EXP */
-   size_t ch = 0;
-   int exp = 0;
-
-   if(radix < 2 || 
-      radix > SCM_MAX_DBL_RADIX)
-   {
-      /* revert to existing behavior */
-      radix = 10;
-   }
-
-   wp = scm_dblprec[radix-2];
-   fx = fx_per_radix[radix-2];
-
-  if (f == 0.0)
+  if (isinf (dbl))
     {
     {
-#ifdef HAVE_COPYSIGN
-      double sgn = copysign (1.0, f);
-
-      if (sgn < 0.0)
-       a[ch++] = '-';
-#endif
-      goto zero;       /*{a[0]='0'; a[1]='.'; a[2]='0'; return 3;} */
+      strcpy (a, (dbl > 0.0) ? "+inf.0" : "-inf.0");
+      return 6;
     }
     }
-
-  if (isinf (f))
+  else if (dbl > 0.0)
+    ;
+  else if (dbl < 0.0)
     {
     {
-      if (f < 0)
-       strcpy (a, "-inf.0");
-      else
-       strcpy (a, "+inf.0");
-      return ch+6;
+      dbl = -dbl;
+      a[ch++] = '-';
     }
     }
-  else if (isnan (f))
+  else if (dbl == 0.0)
     {
     {
-      strcpy (a, "+nan.0");
-      return ch+6;
+      if (!double_is_non_negative_zero (dbl))
+        a[ch++] = '-';
+      strcpy (a + ch, "0.0");
+      return ch + 3;
     }
     }
-
-  if (f < 0.0)
+  else if (isnan (dbl))
     {
     {
-      f = -f;
-      a[ch++] = '-';
+      strcpy (a, "+nan.0");
+      return 6;
     }
 
     }
 
-#ifdef DBL_MIN_10_EXP  /* Prevent unnormalized values, as from 
-                         make-uniform-vector, from causing infinite loops. */
-  /* just do the checking...if it passes, we do the conversion for our
-     radix again below */
-  f_cpy = f;
-  exp_cpy = exp;
+  /* Algorithm taken from "Printing Floating-Point Numbers Quickly and
+     Accurately" by Robert G. Burger and R. Kent Dybvig */
+  {
+    int e, k;
+    mpz_t f, r, s, mplus, mminus, hi, digit;
+    int f_is_even, f_is_odd;
+    int expon;
+    int show_exp = 0;
+
+    mpz_inits (f, r, s, mplus, mminus, hi, digit, NULL);
+    mpz_set_d (f, ldexp (frexp (dbl, &e), DBL_MANT_DIG));
+    if (e < DBL_MIN_EXP)
+      {
+        mpz_tdiv_q_2exp (f, f, DBL_MIN_EXP - e);
+        e = DBL_MIN_EXP;
+      }
+    e -= DBL_MANT_DIG;
 
 
-  while (f_cpy < 1.0)
-    {
-      f_cpy *= 10.0;
-      if (exp_cpy-- < DBL_MIN_10_EXP)
-       {
-         a[ch++] = '#';
-         a[ch++] = '.';
-         a[ch++] = '#';
-         return ch;
-       }
-    }
-  while (f_cpy > 10.0)
-    {
-      f_cpy *= 0.10;
-      if (exp_cpy++ > DBL_MAX_10_EXP)
-       {
-         a[ch++] = '#';
-         a[ch++] = '.';
-         a[ch++] = '#';
-         return ch;
-       }
-    }
-#endif
+    f_is_even = !mpz_odd_p (f);
+    f_is_odd = !f_is_even;
 
 
-  while (f < 1.0)
-    {
-      f *= radix;
-      exp--;
-    }
-  while (f > radix)
-    {
-      f /= radix;
-      exp++;
-    }
+    /* Initialize r, s, mplus, and mminus according
+       to Table 1 from the paper. */
+    if (e < 0)
+      {
+        mpz_set_ui (mminus, 1);
+        if (mpz_cmp (f, dbl_minimum_normal_mantissa) != 0
+            || e == DBL_MIN_EXP - DBL_MANT_DIG)
+          {
+            mpz_set_ui (mplus, 1);
+            mpz_mul_2exp (r, f, 1);
+            mpz_mul_2exp (s, mminus, 1 - e);
+          }
+        else
+          {
+            mpz_set_ui (mplus, 2);
+            mpz_mul_2exp (r, f, 2);
+            mpz_mul_2exp (s, mminus, 2 - e);
+          }
+      }
+    else
+      {
+        mpz_set_ui (mminus, 1);
+        mpz_mul_2exp (mminus, mminus, e);
+        if (mpz_cmp (f, dbl_minimum_normal_mantissa) != 0)
+          {
+            mpz_set (mplus, mminus);
+            mpz_mul_2exp (r, f, 1 + e);
+            mpz_set_ui (s, 2);
+          }
+        else
+          {
+            mpz_mul_2exp (mplus, mminus, 1);
+            mpz_mul_2exp (r, f, 2 + e);
+            mpz_set_ui (s, 4);
+          }
+      }
 
 
-  if (f + fx[wp] >= radix)
+    /* Find the smallest k such that:
+         (r + mplus) / s <  radix^k  (if f is even)
+         (r + mplus) / s <= radix^k  (if f is odd) */
     {
     {
-      f = 1.0;
-      exp++;
-    }
- zero:
-  efmt = (exp < -3) || (exp > wp + 2);
-  if (!efmt)
-    {
-      if (exp < 0)
-       {
-         a[ch++] = '0';
-         a[ch++] = '.';
-         dpt = exp;
-         while (++dpt)
-           a[ch++] = '0';
-       }
-      else
-       dpt = exp + 1;
+      /* IMPROVE-ME: Make an initial guess to speed this up */
+      mpz_add (hi, r, mplus);
+      k = 0;
+      while (mpz_cmp (hi, s) >= f_is_odd)
+        {
+          mpz_mul_ui (s, s, radix);
+          k++;
+        }
+      if (k == 0)
+        {
+          mpz_mul_ui (hi, hi, radix);
+          while (mpz_cmp (hi, s) < f_is_odd)
+            {
+              mpz_mul_ui (r, r, radix);
+              mpz_mul_ui (mplus, mplus, radix);
+              mpz_mul_ui (mminus, mminus, radix);
+              mpz_mul_ui (hi, hi, radix);
+              k--;
+            }
+        }
     }
     }
-  else
-    dpt = 1;
 
 
-  do
-    {
-      d = f;
-      f -= d;
-      a[ch++] = number_chars[d];
-      if (f < fx[wp])
-       break;
-      if (f + fx[wp] >= 1.0)
-       {
-          a[ch - 1] = number_chars[d+1]; 
-         break;
-       }
-      f *= radix;
-      if (!(--dpt))
-       a[ch++] = '.';
-    }
-  while (wp--);
+    expon = k - 1;
+    if (k <= 0)
+      {
+        if (k <= -3)
+          {
+            /* Use scientific notation */
+            show_exp = 1;
+            k = 1;
+          }
+        else
+          {
+            int i;
 
 
-  if (dpt > 0)
-    {
-      if ((dpt > 4) && (exp > 6))
-       {
-         d = (a[0] == '-' ? 2 : 1);
-         for (i = ch++; i > d; i--)
-           a[i] = a[i - 1];
-         a[d] = '.';
-         efmt = 1;
-       }
-      else
-       {
-         while (--dpt)
-           a[ch++] = '0';
-         a[ch++] = '.';
-       }
-    }
-  if (a[ch - 1] == '.')
-    a[ch++] = '0';             /* trailing zero */
-  if (efmt && exp)
-    {
-      a[ch++] = 'e';
-      if (exp < 0)
-       {
-         exp = -exp;
-         a[ch++] = '-';
-       }
-      for (i = radix; i <= exp; i *= radix);
-      for (i /= radix; i; i /= radix)
-       {
-          a[ch++] = number_chars[exp / i];
-         exp %= i;
-       }
-    }
+            /* Print leading zeroes */
+            a[ch++] = '0';
+            a[ch++] = '.';
+            for (i = 0; i > k; i--)
+              a[ch++] = '0';
+          }
+      }
+
+    for (;;)
+      {
+        int end_1_p, end_2_p;
+        int d;
+
+        mpz_mul_ui (mplus, mplus, radix);
+        mpz_mul_ui (mminus, mminus, radix);
+        mpz_mul_ui (r, r, radix);
+        mpz_fdiv_qr (digit, r, r, s);
+        d = mpz_get_ui (digit);
+
+        mpz_add (hi, r, mplus);
+        end_1_p = (mpz_cmp (r, mminus) < f_is_even);
+        end_2_p = (mpz_cmp (s, hi) < f_is_even);
+        if (end_1_p || end_2_p)
+          {
+            mpz_mul_2exp (r, r, 1);
+            if (!end_2_p)
+              ;
+            else if (!end_1_p)
+              d++;
+            else if (mpz_cmp (r, s) >= !(d & 1))
+              d++;
+            a[ch++] = number_chars[d];
+            if (--k == 0)
+              a[ch++] = '.';
+            break;
+          }
+        else
+          {
+            a[ch++] = number_chars[d];
+            if (--k == 0)
+              a[ch++] = '.';
+          }
+      }
+
+    if (k > 0)
+      {
+        if (expon >= 7 && k >= 4 && expon >= k)
+          {
+            /* Here we would have to print more than three zeroes
+               followed by a decimal point and another zero.  It
+               makes more sense to use scientific notation. */
+
+            /* Adjust k to what it would have been if we had chosen
+               scientific notation from the beginning. */
+            k -= expon;
+
+            /* k will now be <= 0, with magnitude equal to the number of
+               digits that we printed which should now be put after the
+               decimal point. */
+
+            /* Insert a decimal point */
+            memmove (a + ch + k + 1, a + ch + k, -k);
+            a[ch + k] = '.';
+            ch++;
+
+            show_exp = 1;
+          }
+        else
+          {
+            for (; k > 0; k--)
+              a[ch++] = '0';
+            a[ch++] = '.';
+          }
+      }
+
+    if (k == 0)
+      a[ch++] = '0';
+
+    if (show_exp)
+      {
+        a[ch++] = 'e';
+        ch += scm_iint2str (expon, radix, a + ch);
+      }
+
+    mpz_clears (f, r, s, mplus, mminus, hi, digit, NULL);
+  }
   return ch;
 }
 
   return ch;
 }
 
@@ -5695,7 +6003,7 @@ mem2decimal_from_point (SCM result, SCM mem,
                break;
            }
 
                break;
            }
 
-         if (exponent > SCM_MAXEXP)
+         if (exponent > ((sign == 1) ? SCM_MAXEXP : SCM_MAXEXP + DBL_DIG + 1))
            {
              size_t exp_len = idx - start;
              SCM exp_string = scm_i_substring_copy (mem, start, start + exp_len);
            {
              size_t exp_len = idx - start;
              SCM exp_string = scm_i_substring_copy (mem, start, start + exp_len);
@@ -5731,7 +6039,8 @@ mem2decimal_from_point (SCM result, SCM mem,
 
 static SCM
 mem2ureal (SCM mem, unsigned int *p_idx,
 
 static SCM
 mem2ureal (SCM mem, unsigned int *p_idx,
-          unsigned int radix, enum t_exactness forced_x)
+          unsigned int radix, enum t_exactness forced_x,
+           int allow_inf_or_nan)
 {
   unsigned int idx = *p_idx;
   SCM result;
 {
   unsigned int idx = *p_idx;
   SCM result;
@@ -5744,30 +6053,53 @@ mem2ureal (SCM mem, unsigned int *p_idx,
   if (idx == len)
     return SCM_BOOL_F;
 
   if (idx == len)
     return SCM_BOOL_F;
 
-  if (idx+5 <= len && !scm_i_string_strcmp (mem, idx, "inf.0"))
-    {
-      *p_idx = idx+5;
-      return scm_inf ();
-    }
-
-  if (idx+4 < len && !scm_i_string_strcmp (mem, idx, "nan."))
-    {
-      /* Cobble up the fractional part.  We might want to set the
-        NaN's mantissa from it. */
-      idx += 4;
-      if (!scm_is_eq (mem2uinteger (mem, &idx, 10, &implicit_x), SCM_INUM0))
-        {
+  if (allow_inf_or_nan && forced_x != EXACT && idx+5 <= len)
+    switch (scm_i_string_ref (mem, idx))
+      {
+      case 'i': case 'I':
+        switch (scm_i_string_ref (mem, idx + 1))
+          {
+          case 'n': case 'N':
+            switch (scm_i_string_ref (mem, idx + 2))
+              {
+              case 'f': case 'F':
+                if (scm_i_string_ref (mem, idx + 3) == '.'
+                    && scm_i_string_ref (mem, idx + 4) == '0')
+                  {
+                    *p_idx = idx+5;
+                    return scm_inf ();
+                  }
+              }
+          }
+      case 'n': case 'N':
+        switch (scm_i_string_ref (mem, idx + 1))
+          {
+          case 'a': case 'A':
+            switch (scm_i_string_ref (mem, idx + 2))
+              {
+              case 'n': case 'N':
+                if (scm_i_string_ref (mem, idx + 3) == '.')
+                  {
+                    /* Cobble up the fractional part.  We might want to
+                       set the NaN's mantissa from it. */
+                    idx += 4;
+                    if (!scm_is_eq (mem2uinteger (mem, &idx, 10, &implicit_x),
+                                    SCM_INUM0))
+                      {
 #if SCM_ENABLE_DEPRECATED == 1
 #if SCM_ENABLE_DEPRECATED == 1
-          scm_c_issue_deprecation_warning
-            ("Non-zero suffixes to `+nan.' are deprecated.  Use `+nan.0'.");
+                        scm_c_issue_deprecation_warning
+                          ("Non-zero suffixes to `+nan.' are deprecated.  Use `+nan.0'.");
 #else
 #else
-          return SCM_BOOL_F;
+                        return SCM_BOOL_F;
 #endif
 #endif
-        }
+                      }
           
           
-      *p_idx = idx;
-      return scm_nan ();
-    }
+                    *p_idx = idx;
+                    return scm_nan ();
+                  }
+              }
+          }
+      }
 
   if (scm_i_string_ref (mem, idx) == '.')
     {
 
   if (scm_i_string_ref (mem, idx) == '.')
     {
@@ -5800,7 +6132,7 @@ mem2ureal (SCM mem, unsigned int *p_idx,
             return SCM_BOOL_F;
 
          divisor = mem2uinteger (mem, &idx, radix, &implicit_x);
             return SCM_BOOL_F;
 
          divisor = mem2uinteger (mem, &idx, radix, &implicit_x);
-         if (scm_is_false (divisor))
+         if (scm_is_false (divisor) || scm_is_eq (divisor, SCM_INUM0))
            return SCM_BOOL_F;
 
          /* both are int/big here, I assume */
            return SCM_BOOL_F;
 
          /* both are int/big here, I assume */
@@ -5876,7 +6208,7 @@ mem2complex (SCM mem, unsigned int idx,
   if (idx == len)
     return SCM_BOOL_F;
 
   if (idx == len)
     return SCM_BOOL_F;
 
-  ureal = mem2ureal (mem, &idx, radix, forced_x);
+  ureal = mem2ureal (mem, &idx, radix, forced_x, sign != 0);
   if (scm_is_false (ureal))
     {
       /* input must be either +i or -i */
   if (scm_is_false (ureal))
     {
       /* input must be either +i or -i */
@@ -5945,9 +6277,9 @@ mem2complex (SCM mem, unsigned int idx,
                  sign = -1;
                }
              else
                  sign = -1;
                }
              else
-               sign = 1;
+               sign = 0;
 
 
-             angle = mem2ureal (mem, &idx, radix, forced_x);
+             angle = mem2ureal (mem, &idx, radix, forced_x, sign != 0);
              if (scm_is_false (angle))
                return SCM_BOOL_F;
              if (idx != len)
              if (scm_is_false (angle))
                return SCM_BOOL_F;
              if (idx != len)
@@ -5969,7 +6301,7 @@ mem2complex (SCM mem, unsigned int idx,
          else
            {
              int sign = (c == '+') ? 1 : -1;
          else
            {
              int sign = (c == '+') ? 1 : -1;
-             SCM imag = mem2ureal (mem, &idx, radix, forced_x);
+             SCM imag = mem2ureal (mem, &idx, radix, forced_x, sign != 0);
 
              if (scm_is_false (imag))
                imag = SCM_I_MAKINUM (sign);
 
              if (scm_is_false (imag))
                imag = SCM_I_MAKINUM (sign);
@@ -6210,9 +6542,11 @@ scm_num_eq_p (SCM x, SCM y)
              to a double and compare.
 
              But on a 64-bit system an inum is bigger than a double and
              to a double and compare.
 
              But on a 64-bit system an inum is bigger than a double and
-             casting it to a double (call that dxx) will round.  dxx is at
-             worst 1 bigger or smaller than xx, so if dxx==yy we know yy is
-             an integer and fits a long.  So we cast yy to a long and
+             casting it to a double (call that dxx) will round.
+             Although dxx will not in general be equal to xx, dxx will
+             always be an integer and within a factor of 2 of xx, so if
+             dxx==yy, we know that yy is an integer and fits in
+             scm_t_signed_bits.  So we cast yy to scm_t_signed_bits and
              compare with plain xx.
 
              An alternative (for any size system actually) would be to check
              compare with plain xx.
 
              An alternative (for any size system actually) would be to check
@@ -6227,8 +6561,14 @@ scm_num_eq_p (SCM x, SCM y)
                                    || xx == (scm_t_signed_bits) yy));
         }
       else if (SCM_COMPLEXP (y))
                                    || xx == (scm_t_signed_bits) yy));
         }
       else if (SCM_COMPLEXP (y))
-       return scm_from_bool (((double) xx == SCM_COMPLEX_REAL (y))
-                        && (0.0 == SCM_COMPLEX_IMAG (y)));
+        {
+          /* see comments with inum/real above */
+          double ry = SCM_COMPLEX_REAL (y);
+          return scm_from_bool ((double) xx == ry
+                                && 0.0 == SCM_COMPLEX_IMAG (y)
+                                && (DBL_MANT_DIG >= SCM_I_FIXNUM_BIT-1
+                                    || xx == (scm_t_signed_bits) ry));
+        }
       else if (SCM_FRACTIONP (y))
        return SCM_BOOL_F;
       else
       else if (SCM_FRACTIONP (y))
        return SCM_BOOL_F;
       else
@@ -6285,24 +6625,21 @@ scm_num_eq_p (SCM x, SCM y)
       else if (SCM_BIGP (y))
        {
          int cmp;
       else if (SCM_BIGP (y))
        {
          int cmp;
-         if (isnan (SCM_REAL_VALUE (x)))
+         if (isnan (xx))
            return SCM_BOOL_F;
            return SCM_BOOL_F;
-         cmp = xmpz_cmp_d (SCM_I_BIG_MPZ (y), SCM_REAL_VALUE (x));
+         cmp = xmpz_cmp_d (SCM_I_BIG_MPZ (y), xx);
          scm_remember_upto_here_1 (y);
          return scm_from_bool (0 == cmp);
        }
       else if (SCM_REALP (y))
          scm_remember_upto_here_1 (y);
          return scm_from_bool (0 == cmp);
        }
       else if (SCM_REALP (y))
-       return scm_from_bool (SCM_REAL_VALUE (x) == SCM_REAL_VALUE (y));
+       return scm_from_bool (xx == SCM_REAL_VALUE (y));
       else if (SCM_COMPLEXP (y))
       else if (SCM_COMPLEXP (y))
-       return scm_from_bool ((SCM_REAL_VALUE (x) == SCM_COMPLEX_REAL (y))
-                        && (0.0 == SCM_COMPLEX_IMAG (y)));
+       return scm_from_bool ((xx == SCM_COMPLEX_REAL (y))
+                              && (0.0 == SCM_COMPLEX_IMAG (y)));
       else if (SCM_FRACTIONP (y))
         {
       else if (SCM_FRACTIONP (y))
         {
-          double  xx = SCM_REAL_VALUE (x);
-          if (isnan (xx))
+          if (isnan (xx) || isinf (xx))
             return SCM_BOOL_F;
             return SCM_BOOL_F;
-          if (isinf (xx))
-            return scm_from_bool (xx < 0.0);
           x = scm_inexact_to_exact (x);  /* with x as frac or int */
           goto again;
         }
           x = scm_inexact_to_exact (x);  /* with x as frac or int */
           goto again;
         }
@@ -6313,8 +6650,15 @@ scm_num_eq_p (SCM x, SCM y)
   else if (SCM_COMPLEXP (x))
     {
       if (SCM_I_INUMP (y))
   else if (SCM_COMPLEXP (x))
     {
       if (SCM_I_INUMP (y))
-       return scm_from_bool ((SCM_COMPLEX_REAL (x) == (double) SCM_I_INUM (y))
-                        && (SCM_COMPLEX_IMAG (x) == 0.0));
+        {
+          /* see comments with inum/real above */
+          double rx = SCM_COMPLEX_REAL (x);
+          scm_t_signed_bits yy = SCM_I_INUM (y);
+          return scm_from_bool (rx == (double) yy
+                                && 0.0 == SCM_COMPLEX_IMAG (x)
+                                && (DBL_MANT_DIG >= SCM_I_FIXNUM_BIT-1
+                                    || (scm_t_signed_bits) rx == yy));
+        }
       else if (SCM_BIGP (y))
        {
          int cmp;
       else if (SCM_BIGP (y))
        {
          int cmp;
@@ -6328,20 +6672,18 @@ scm_num_eq_p (SCM x, SCM y)
        }
       else if (SCM_REALP (y))
        return scm_from_bool ((SCM_COMPLEX_REAL (x) == SCM_REAL_VALUE (y))
        }
       else if (SCM_REALP (y))
        return scm_from_bool ((SCM_COMPLEX_REAL (x) == SCM_REAL_VALUE (y))
-                        && (SCM_COMPLEX_IMAG (x) == 0.0));
+                              && (SCM_COMPLEX_IMAG (x) == 0.0));
       else if (SCM_COMPLEXP (y))
        return scm_from_bool ((SCM_COMPLEX_REAL (x) == SCM_COMPLEX_REAL (y))
       else if (SCM_COMPLEXP (y))
        return scm_from_bool ((SCM_COMPLEX_REAL (x) == SCM_COMPLEX_REAL (y))
-                        && (SCM_COMPLEX_IMAG (x) == SCM_COMPLEX_IMAG (y)));
+                              && (SCM_COMPLEX_IMAG (x) == SCM_COMPLEX_IMAG (y)));
       else if (SCM_FRACTIONP (y))
         {
           double  xx;
           if (SCM_COMPLEX_IMAG (x) != 0.0)
             return SCM_BOOL_F;
           xx = SCM_COMPLEX_REAL (x);
       else if (SCM_FRACTIONP (y))
         {
           double  xx;
           if (SCM_COMPLEX_IMAG (x) != 0.0)
             return SCM_BOOL_F;
           xx = SCM_COMPLEX_REAL (x);
-          if (isnan (xx))
+          if (isnan (xx) || isinf (xx))
             return SCM_BOOL_F;
             return SCM_BOOL_F;
-          if (isinf (xx))
-            return scm_from_bool (xx < 0.0);
           x = scm_inexact_to_exact (x);  /* with x as frac or int */
           goto again;
         }
           x = scm_inexact_to_exact (x);  /* with x as frac or int */
           goto again;
         }
@@ -6358,10 +6700,8 @@ scm_num_eq_p (SCM x, SCM y)
       else if (SCM_REALP (y))
         {
           double yy = SCM_REAL_VALUE (y);
       else if (SCM_REALP (y))
         {
           double yy = SCM_REAL_VALUE (y);
-          if (isnan (yy))
+          if (isnan (yy) || isinf (yy))
             return SCM_BOOL_F;
             return SCM_BOOL_F;
-          if (isinf (yy))
-            return scm_from_bool (0.0 < yy);
           y = scm_inexact_to_exact (y);  /* with y as frac or int */
           goto again;
         }
           y = scm_inexact_to_exact (y);  /* with y as frac or int */
           goto again;
         }
@@ -6371,10 +6711,8 @@ scm_num_eq_p (SCM x, SCM y)
           if (SCM_COMPLEX_IMAG (y) != 0.0)
             return SCM_BOOL_F;
           yy = SCM_COMPLEX_REAL (y);
           if (SCM_COMPLEX_IMAG (y) != 0.0)
             return SCM_BOOL_F;
           yy = SCM_COMPLEX_REAL (y);
-          if (isnan (yy))
+          if (isnan (yy) || isinf(yy))
             return SCM_BOOL_F;
             return SCM_BOOL_F;
-          if (isinf (yy))
-            return scm_from_bool (0.0 < yy);
           y = scm_inexact_to_exact (y);  /* with y as frac or int */
           goto again;
         }
           y = scm_inexact_to_exact (y);  /* with y as frac or int */
           goto again;
         }
@@ -6435,7 +6773,25 @@ scm_less_p (SCM x, SCM y)
          return scm_from_bool (sgn > 0);
        }
       else if (SCM_REALP (y))
          return scm_from_bool (sgn > 0);
        }
       else if (SCM_REALP (y))
-       return scm_from_bool ((double) xx < SCM_REAL_VALUE (y));
+        {
+          /* We can safely take the ceiling of y without changing the
+             result of x<y, given that x is an integer. */
+          double yy = ceil (SCM_REAL_VALUE (y));
+
+          /* In the following comparisons, it's important that the right
+             hand side always be a power of 2, so that it can be
+             losslessly converted to a double even on 64-bit
+             machines. */
+          if (yy >= (double) (SCM_MOST_POSITIVE_FIXNUM+1))
+            return SCM_BOOL_T;
+          else if (!(yy > (double) SCM_MOST_NEGATIVE_FIXNUM))
+            /* The condition above is carefully written to include the
+               case where yy==NaN. */
+            return SCM_BOOL_F;
+          else
+            /* yy is a finite integer that fits in an inum. */
+            return scm_from_bool (xx < (scm_t_inum) yy);
+        }
       else if (SCM_FRACTIONP (y))
         {
           /* "x < a/b" becomes "x*b < a" */
       else if (SCM_FRACTIONP (y))
         {
           /* "x < a/b" becomes "x*b < a" */
@@ -6480,7 +6836,25 @@ scm_less_p (SCM x, SCM y)
   else if (SCM_REALP (x))
     {
       if (SCM_I_INUMP (y))
   else if (SCM_REALP (x))
     {
       if (SCM_I_INUMP (y))
-       return scm_from_bool (SCM_REAL_VALUE (x) < (double) SCM_I_INUM (y));
+        {
+          /* We can safely take the floor of x without changing the
+             result of x<y, given that y is an integer. */
+          double xx = floor (SCM_REAL_VALUE (x));
+
+          /* In the following comparisons, it's important that the right
+             hand side always be a power of 2, so that it can be
+             losslessly converted to a double even on 64-bit
+             machines. */
+          if (xx < (double) SCM_MOST_NEGATIVE_FIXNUM)
+            return SCM_BOOL_T;
+          else if (!(xx < (double) (SCM_MOST_POSITIVE_FIXNUM+1)))
+            /* The condition above is carefully written to include the
+               case where xx==NaN. */
+            return SCM_BOOL_F;
+          else
+            /* xx is a finite integer that fits in an inum. */
+            return scm_from_bool ((scm_t_inum) xx < SCM_I_INUM (y));
+        }
       else if (SCM_BIGP (y))
        {
          int cmp;
       else if (SCM_BIGP (y))
        {
          int cmp;
@@ -7323,8 +7697,9 @@ scm_difference (SCM x, SCM y)
           return scm_c_make_rectangular (-SCM_COMPLEX_REAL (x),
                                    -SCM_COMPLEX_IMAG (x));
        else if (SCM_FRACTIONP (x))
           return scm_c_make_rectangular (-SCM_COMPLEX_REAL (x),
                                    -SCM_COMPLEX_IMAG (x));
        else if (SCM_FRACTIONP (x))
-         return scm_i_make_ratio (scm_difference (SCM_FRACTION_NUMERATOR (x), SCM_UNDEFINED),
-                                SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x));
+         return scm_i_make_ratio_already_reduced
+           (scm_difference (SCM_FRACTION_NUMERATOR (x), SCM_UNDEFINED),
+            SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x));
         else
           return scm_wta_dispatch_1 (g_difference, x, SCM_ARG1, s_difference);
     }
         else
           return scm_wta_dispatch_1 (g_difference, x, SCM_ARG1, s_difference);
     }
@@ -7643,10 +8018,16 @@ scm_product (SCM x, SCM y)
       if (SCM_LIKELY (SCM_I_INUMP (y)))
        {
          scm_t_inum yy = SCM_I_INUM (y);
       if (SCM_LIKELY (SCM_I_INUMP (y)))
        {
          scm_t_inum yy = SCM_I_INUM (y);
-         scm_t_inum kk = xx * yy;
-         SCM k = SCM_I_MAKINUM (kk);
-         if ((kk == SCM_I_INUM (k)) && (kk / xx == yy))
-           return k;
+#if SCM_I_FIXNUM_BIT < 32 && SCM_HAVE_T_INT64
+          scm_t_int64 kk = xx * (scm_t_int64) yy;
+          if (SCM_FIXABLE (kk))
+            return SCM_I_MAKINUM (kk);
+#else
+          scm_t_inum axx = (xx > 0) ? xx : -xx;
+          scm_t_inum ayy = (yy > 0) ? yy : -yy;
+          if (SCM_MOST_POSITIVE_FIXNUM / axx >= ayy)
+            return SCM_I_MAKINUM (xx * yy);
+#endif
          else
            {
              SCM result = scm_i_inum2big (xx);
          else
            {
              SCM result = scm_i_inum2big (xx);
@@ -7844,8 +8225,8 @@ SCM_PRIMITIVE_GENERIC (scm_i_divide, "/", 0, 2, 1,
 #define s_divide s_scm_i_divide
 #define g_divide g_scm_i_divide
 
 #define s_divide s_scm_i_divide
 #define g_divide g_scm_i_divide
 
-static SCM
-do_divide (SCM x, SCM y, int inexact)
+SCM
+scm_divide (SCM x, SCM y)
 #define FUNC_NAME s_divide
 {
   double a;
 #define FUNC_NAME s_divide
 {
   double a;
@@ -7864,18 +8245,10 @@ do_divide (SCM x, SCM y, int inexact)
            scm_num_overflow (s_divide);
 #endif
          else
            scm_num_overflow (s_divide);
 #endif
          else
-           {
-             if (inexact)
-               return scm_from_double (1.0 / (double) xx);
-             else return scm_i_make_ratio (SCM_INUM1, x);
-           }
+           return scm_i_make_ratio_already_reduced (SCM_INUM1, x);
        }
       else if (SCM_BIGP (x))
        }
       else if (SCM_BIGP (x))
-       {
-         if (inexact)
-           return scm_from_double (1.0 / scm_i_big2dbl (x));
-         else return scm_i_make_ratio (SCM_INUM1, x);
-       }
+       return scm_i_make_ratio_already_reduced (SCM_INUM1, x);
       else if (SCM_REALP (x))
        {
          double xx = SCM_REAL_VALUE (x);
       else if (SCM_REALP (x))
        {
          double xx = SCM_REAL_VALUE (x);
@@ -7904,8 +8277,8 @@ do_divide (SCM x, SCM y, int inexact)
            }
        }
       else if (SCM_FRACTIONP (x))
            }
        }
       else if (SCM_FRACTIONP (x))
-       return scm_i_make_ratio (SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x),
-                              SCM_FRACTION_NUMERATOR (x));
+       return scm_i_make_ratio_already_reduced (SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x),
+                                                SCM_FRACTION_NUMERATOR (x));
       else
        return scm_wta_dispatch_1 (g_divide, x, SCM_ARG1, s_divide);
     }
       else
        return scm_wta_dispatch_1 (g_divide, x, SCM_ARG1, s_divide);
     }
@@ -7925,11 +8298,7 @@ do_divide (SCM x, SCM y, int inexact)
 #endif
            }
          else if (xx % yy != 0)
 #endif
            }
          else if (xx % yy != 0)
-           {
-             if (inexact)
-               return scm_from_double ((double) xx / (double) yy);
-             else return scm_i_make_ratio (x, y);
-           }
+           return scm_i_make_ratio (x, y);
          else
            {
              scm_t_inum z = xx / yy;
          else
            {
              scm_t_inum z = xx / yy;
@@ -7940,11 +8309,7 @@ do_divide (SCM x, SCM y, int inexact)
            }
        }
       else if (SCM_BIGP (y))
            }
        }
       else if (SCM_BIGP (y))
-       {
-         if (inexact)
-           return scm_from_double ((double) xx / scm_i_big2dbl (y));
-         else return scm_i_make_ratio (x, y);
-       }
+       return scm_i_make_ratio (x, y);
       else if (SCM_REALP (y))
        {
          double yy = SCM_REAL_VALUE (y);
       else if (SCM_REALP (y))
        {
          double yy = SCM_REAL_VALUE (y);
@@ -7953,6 +8318,9 @@ do_divide (SCM x, SCM y, int inexact)
            scm_num_overflow (s_divide);
          else
 #endif
            scm_num_overflow (s_divide);
          else
 #endif
+            /* FIXME: Precision may be lost here due to:
+               (1) The cast from 'scm_t_inum' to 'double'
+               (2) Double rounding */
            return scm_from_double ((double) xx / yy);
        }
       else if (SCM_COMPLEXP (y))
            return scm_from_double ((double) xx / yy);
        }
       else if (SCM_COMPLEXP (y))
@@ -7979,7 +8347,7 @@ do_divide (SCM x, SCM y, int inexact)
       else if (SCM_FRACTIONP (y))
        /* a / b/c = ac / b */
        return scm_i_make_ratio (scm_product (x, SCM_FRACTION_DENOMINATOR (y)),
       else if (SCM_FRACTIONP (y))
        /* a / b/c = ac / b */
        return scm_i_make_ratio (scm_product (x, SCM_FRACTION_DENOMINATOR (y)),
-                              SCM_FRACTION_NUMERATOR (y));
+                                 SCM_FRACTION_NUMERATOR (y));
       else
        return scm_wta_dispatch_2 (g_divide, x, y, SCM_ARGn, s_divide);
     }
       else
        return scm_wta_dispatch_2 (g_divide, x, y, SCM_ARGn, s_divide);
     }
@@ -8023,43 +8391,24 @@ do_divide (SCM x, SCM y, int inexact)
                  return scm_i_normbig (result);
                }
              else
                  return scm_i_normbig (result);
                }
              else
-               {
-                 if (inexact)
-                   return scm_from_double (scm_i_big2dbl (x) / (double) yy);
-                 else return scm_i_make_ratio (x, y);
-               }
+               return scm_i_make_ratio (x, y);
            }
        }
       else if (SCM_BIGP (y))
        {
            }
        }
       else if (SCM_BIGP (y))
        {
-         /* big_x / big_y */
-         if (inexact)
-           {
-             /* It's easily possible for the ratio x/y to fit a double
-                but one or both x and y be too big to fit a double,
-                hence the use of mpq_get_d rather than converting and
-                dividing.  */
-             mpq_t q;
-             *mpq_numref(q) = *SCM_I_BIG_MPZ (x);
-             *mpq_denref(q) = *SCM_I_BIG_MPZ (y);
-             return scm_from_double (mpq_get_d (q));
-           }
-         else
-           {
-             int divisible_p = mpz_divisible_p (SCM_I_BIG_MPZ (x),
-                                                SCM_I_BIG_MPZ (y));
-             if (divisible_p)
-               {
-                 SCM result = scm_i_mkbig ();
-                 mpz_divexact (SCM_I_BIG_MPZ (result),
-                               SCM_I_BIG_MPZ (x),
-                               SCM_I_BIG_MPZ (y));
-                 scm_remember_upto_here_2 (x, y);
-                 return scm_i_normbig (result);
-               }
-             else
-               return scm_i_make_ratio (x, y);
-           }
+          int divisible_p = mpz_divisible_p (SCM_I_BIG_MPZ (x),
+                                             SCM_I_BIG_MPZ (y));
+          if (divisible_p)
+            {
+              SCM result = scm_i_mkbig ();
+              mpz_divexact (SCM_I_BIG_MPZ (result),
+                            SCM_I_BIG_MPZ (x),
+                            SCM_I_BIG_MPZ (y));
+              scm_remember_upto_here_2 (x, y);
+              return scm_i_normbig (result);
+            }
+          else
+            return scm_i_make_ratio (x, y);
        }
       else if (SCM_REALP (y))
        {
        }
       else if (SCM_REALP (y))
        {
@@ -8069,6 +8418,8 @@ do_divide (SCM x, SCM y, int inexact)
            scm_num_overflow (s_divide);
          else
 #endif
            scm_num_overflow (s_divide);
          else
 #endif
+            /* FIXME: Precision may be lost here due to:
+               (1) scm_i_big2dbl (2) Double rounding */
            return scm_from_double (scm_i_big2dbl (x) / yy);
        }
       else if (SCM_COMPLEXP (y))
            return scm_from_double (scm_i_big2dbl (x) / yy);
        }
       else if (SCM_COMPLEXP (y))
@@ -8078,7 +8429,7 @@ do_divide (SCM x, SCM y, int inexact)
        }
       else if (SCM_FRACTIONP (y))
        return scm_i_make_ratio (scm_product (x, SCM_FRACTION_DENOMINATOR (y)),
        }
       else if (SCM_FRACTIONP (y))
        return scm_i_make_ratio (scm_product (x, SCM_FRACTION_DENOMINATOR (y)),
-                              SCM_FRACTION_NUMERATOR (y));
+                                 SCM_FRACTION_NUMERATOR (y));
       else
        return scm_wta_dispatch_2 (g_divide, x, y, SCM_ARGn, s_divide);
     }
       else
        return scm_wta_dispatch_2 (g_divide, x, y, SCM_ARGn, s_divide);
     }
@@ -8093,10 +8444,16 @@ do_divide (SCM x, SCM y, int inexact)
            scm_num_overflow (s_divide);
          else
 #endif
            scm_num_overflow (s_divide);
          else
 #endif
+            /* FIXME: Precision may be lost here due to:
+               (1) The cast from 'scm_t_inum' to 'double'
+               (2) Double rounding */
            return scm_from_double (rx / (double) yy);
        }
       else if (SCM_BIGP (y))
        {
            return scm_from_double (rx / (double) yy);
        }
       else if (SCM_BIGP (y))
        {
+          /* FIXME: Precision may be lost here due to:
+             (1) The conversion from bignum to double
+             (2) Double rounding */
          double dby = mpz_get_d (SCM_I_BIG_MPZ (y));
          scm_remember_upto_here_1 (y);
          return scm_from_double (rx / dby);
          double dby = mpz_get_d (SCM_I_BIG_MPZ (y));
          scm_remember_upto_here_1 (y);
          return scm_from_double (rx / dby);
@@ -8134,12 +8491,18 @@ do_divide (SCM x, SCM y, int inexact)
          else
 #endif
            {
          else
 #endif
            {
+              /* FIXME: Precision may be lost here due to:
+                 (1) The conversion from 'scm_t_inum' to double
+                 (2) Double rounding */
              double d = yy;
              return scm_c_make_rectangular (rx / d, ix / d);
            }
        }
       else if (SCM_BIGP (y))
        {
              double d = yy;
              return scm_c_make_rectangular (rx / d, ix / d);
            }
        }
       else if (SCM_BIGP (y))
        {
+          /* FIXME: Precision may be lost here due to:
+             (1) The conversion from bignum to double
+             (2) Double rounding */
          double dby = mpz_get_d (SCM_I_BIG_MPZ (y));
          scm_remember_upto_here_1 (y);
          return scm_c_make_rectangular (rx / dby, ix / dby);
          double dby = mpz_get_d (SCM_I_BIG_MPZ (y));
          scm_remember_upto_here_1 (y);
          return scm_c_make_rectangular (rx / dby, ix / dby);
@@ -8173,6 +8536,9 @@ do_divide (SCM x, SCM y, int inexact)
        }
       else if (SCM_FRACTIONP (y))
        {
        }
       else if (SCM_FRACTIONP (y))
        {
+          /* FIXME: Precision may be lost here due to:
+             (1) The conversion from fraction to double
+             (2) Double rounding */
          double yy = scm_i_fraction2double (y);
          return scm_c_make_rectangular (rx / yy, ix / yy);
        }
          double yy = scm_i_fraction2double (y);
          return scm_c_make_rectangular (rx / yy, ix / yy);
        }
@@ -8190,12 +8556,12 @@ do_divide (SCM x, SCM y, int inexact)
          else
 #endif
            return scm_i_make_ratio (SCM_FRACTION_NUMERATOR (x),
          else
 #endif
            return scm_i_make_ratio (SCM_FRACTION_NUMERATOR (x),
-                                  scm_product (SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x), y));
+                                     scm_product (SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x), y));
        } 
       else if (SCM_BIGP (y)) 
        {
          return scm_i_make_ratio (SCM_FRACTION_NUMERATOR (x),
        } 
       else if (SCM_BIGP (y)) 
        {
          return scm_i_make_ratio (SCM_FRACTION_NUMERATOR (x),
-                                scm_product (SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x), y));
+                                   scm_product (SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x), y));
        } 
       else if (SCM_REALP (y)) 
        {
        } 
       else if (SCM_REALP (y)) 
        {
@@ -8205,33 +8571,28 @@ do_divide (SCM x, SCM y, int inexact)
            scm_num_overflow (s_divide);
          else
 #endif
            scm_num_overflow (s_divide);
          else
 #endif
+            /* FIXME: Precision may be lost here due to:
+               (1) The conversion from fraction to double
+               (2) Double rounding */
            return scm_from_double (scm_i_fraction2double (x) / yy);
        }
       else if (SCM_COMPLEXP (y)) 
        {
            return scm_from_double (scm_i_fraction2double (x) / yy);
        }
       else if (SCM_COMPLEXP (y)) 
        {
+          /* FIXME: Precision may be lost here due to:
+             (1) The conversion from fraction to double
+             (2) Double rounding */
          a = scm_i_fraction2double (x);
          goto complex_div;
        } 
       else if (SCM_FRACTIONP (y))
        return scm_i_make_ratio (scm_product (SCM_FRACTION_NUMERATOR (x), SCM_FRACTION_DENOMINATOR (y)),
          a = scm_i_fraction2double (x);
          goto complex_div;
        } 
       else if (SCM_FRACTIONP (y))
        return scm_i_make_ratio (scm_product (SCM_FRACTION_NUMERATOR (x), SCM_FRACTION_DENOMINATOR (y)),
-                              scm_product (SCM_FRACTION_NUMERATOR (y), SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x)));
+                                 scm_product (SCM_FRACTION_NUMERATOR (y), SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x)));
       else 
        return scm_wta_dispatch_2 (g_divide, x, y, SCM_ARGn, s_divide);
     }
   else
     return scm_wta_dispatch_2 (g_divide, x, y, SCM_ARG1, s_divide);
 }
       else 
        return scm_wta_dispatch_2 (g_divide, x, y, SCM_ARGn, s_divide);
     }
   else
     return scm_wta_dispatch_2 (g_divide, x, y, SCM_ARG1, s_divide);
 }
-
-SCM
-scm_divide (SCM x, SCM y)
-{
-  return do_divide (x, y, 0);
-}
-
-static SCM scm_divide2real (SCM x, SCM y)
-{
-  return do_divide (x, y, 1);
-}
 #undef FUNC_NAME
 
 
 #undef FUNC_NAME
 
 
@@ -8869,8 +9230,9 @@ SCM_PRIMITIVE_GENERIC (scm_magnitude, "magnitude", 1, 0, 0,
     {
       if (scm_is_false (scm_negative_p (SCM_FRACTION_NUMERATOR (z))))
        return z;
     {
       if (scm_is_false (scm_negative_p (SCM_FRACTION_NUMERATOR (z))))
        return z;
-      return scm_i_make_ratio (scm_difference (SCM_FRACTION_NUMERATOR (z), SCM_UNDEFINED),
-                            SCM_FRACTION_DENOMINATOR (z));
+      return scm_i_make_ratio_already_reduced
+       (scm_difference (SCM_FRACTION_NUMERATOR (z), SCM_UNDEFINED),
+        SCM_FRACTION_DENOMINATOR (z));
     }
   else
     return scm_wta_dispatch_1 (g_scm_magnitude, z, SCM_ARG1,
     }
   else
     return scm_wta_dispatch_1 (g_scm_magnitude, z, SCM_ARG1,
@@ -8967,21 +9329,35 @@ SCM_PRIMITIVE_GENERIC (scm_inexact_to_exact, "inexact->exact", 1, 0, 0,
 
       if (!SCM_LIKELY (DOUBLE_IS_FINITE (val)))
        SCM_OUT_OF_RANGE (1, z);
 
       if (!SCM_LIKELY (DOUBLE_IS_FINITE (val)))
        SCM_OUT_OF_RANGE (1, z);
+      else if (val == 0.0)
+        return SCM_INUM0;
       else
        {
       else
        {
-         mpq_t frac;
-         SCM q;
-         
-         mpq_init (frac);
-         mpq_set_d (frac, val);
-         q = scm_i_make_ratio (scm_i_mpz2num (mpq_numref (frac)),
-                               scm_i_mpz2num (mpq_denref (frac)));
+          int expon;
+          SCM numerator;
 
 
-         /* When scm_i_make_ratio throws, we leak the memory allocated
-            for frac...
-          */
-         mpq_clear (frac);
-         return q;
+          numerator = scm_i_dbl2big (ldexp (frexp (val, &expon),
+                                            DBL_MANT_DIG));
+          expon -= DBL_MANT_DIG;
+          if (expon < 0)
+            {
+              int shift = mpz_scan1 (SCM_I_BIG_MPZ (numerator), 0);
+
+              if (shift > -expon)
+                shift = -expon;
+              mpz_fdiv_q_2exp (SCM_I_BIG_MPZ (numerator),
+                               SCM_I_BIG_MPZ (numerator),
+                               shift);
+              expon += shift;
+            }
+          numerator = scm_i_normbig (numerator);
+          if (expon < 0)
+            return scm_i_make_ratio_already_reduced
+              (numerator, left_shift_exact_integer (SCM_INUM1, -expon));
+          else if (expon > 0)
+            return left_shift_exact_integer (numerator, expon);
+          else
+            return numerator;
        }
     }
 }
        }
     }
 }
@@ -9417,26 +9793,20 @@ log_of_shifted_double (double x, long shift)
     return scm_c_make_rectangular (ans, M_PI);
 }
 
     return scm_c_make_rectangular (ans, M_PI);
 }
 
-/* Returns log(n), for exact integer n of integer-length size */
-static SCM
-log_of_exact_integer_with_size (SCM n, long size)
-{
-  long shift = size - 2 * scm_dblprec[0];
-
-  if (shift > 0)
-    return log_of_shifted_double
-      (scm_to_double (scm_ash (n, scm_from_long(-shift))),
-       shift);
-  else
-    return log_of_shifted_double (scm_to_double (n), 0);
-}
-
 /* Returns log(n), for exact integer n */
 static SCM
 log_of_exact_integer (SCM n)
 {
 /* Returns log(n), for exact integer n */
 static SCM
 log_of_exact_integer (SCM n)
 {
-  return log_of_exact_integer_with_size
-    (n, scm_to_long (scm_integer_length (n)));
+  if (SCM_I_INUMP (n))
+    return log_of_shifted_double (SCM_I_INUM (n), 0);
+  else if (SCM_BIGP (n))
+    {
+      long expon;
+      double signif = scm_i_big2dbl_2exp (n, &expon);
+      return log_of_shifted_double (signif, expon);
+    }
+  else
+    scm_wrong_type_arg ("log_of_exact_integer", SCM_ARG1, n);
 }
 
 /* Returns log(n/d), for exact non-zero integers n and d */
 }
 
 /* Returns log(n/d), for exact non-zero integers n and d */
@@ -9447,16 +9817,15 @@ log_of_fraction (SCM n, SCM d)
   long d_size = scm_to_long (scm_integer_length (d));
 
   if (abs (n_size - d_size) > 1)
   long d_size = scm_to_long (scm_integer_length (d));
 
   if (abs (n_size - d_size) > 1)
-    return (scm_difference (log_of_exact_integer_with_size (n, n_size),
-                           log_of_exact_integer_with_size (d, d_size)));
+    return (scm_difference (log_of_exact_integer (n),
+                           log_of_exact_integer (d)));
   else if (scm_is_false (scm_negative_p (n)))
     return scm_from_double
   else if (scm_is_false (scm_negative_p (n)))
     return scm_from_double
-      (log1p (scm_to_double (scm_divide2real (scm_difference (n, d), d))));
+      (log1p (scm_i_divide2double (scm_difference (n, d), d)));
   else
     return scm_c_make_rectangular
   else
     return scm_c_make_rectangular
-      (log1p (scm_to_double (scm_divide2real
-                            (scm_difference (scm_abs (n), d),
-                             d))),
+      (log1p (scm_i_divide2double (scm_difference (scm_abs (n), d),
+                                   d)),
        M_PI);
 }
 
        M_PI);
 }
 
@@ -9604,25 +9973,17 @@ scm_exact_integer_sqrt (SCM k, SCM *sp, SCM *rp)
 {
   if (SCM_LIKELY (SCM_I_INUMP (k)))
     {
 {
   if (SCM_LIKELY (SCM_I_INUMP (k)))
     {
-      scm_t_inum kk = SCM_I_INUM (k);
-      scm_t_inum uu = kk;
-      scm_t_inum ss;
+      mpz_t kk, ss, rr;
 
 
-      if (SCM_LIKELY (kk > 0))
-       {
-         do
-           {
-             ss = uu;
-             uu = (ss + kk/ss) / 2;
-           } while (uu < ss);
-         *sp = SCM_I_MAKINUM (ss);
-         *rp = SCM_I_MAKINUM (kk - ss*ss);
-       }
-      else if (SCM_LIKELY (kk == 0))
-       *sp = *rp = SCM_INUM0;
-      else
+      if (SCM_I_INUM (k) < 0)
        scm_wrong_type_arg_msg ("exact-integer-sqrt", SCM_ARG1, k,
                                "exact non-negative integer");
        scm_wrong_type_arg_msg ("exact-integer-sqrt", SCM_ARG1, k,
                                "exact non-negative integer");
+      mpz_init_set_ui (kk, SCM_I_INUM (k));
+      mpz_inits (ss, rr, NULL);
+      mpz_sqrtrem (ss, rr, kk);
+      *sp = SCM_I_MAKINUM (mpz_get_ui (ss));
+      *rp = SCM_I_MAKINUM (mpz_get_ui (rr));
+      mpz_clears (kk, ss, rr, NULL);
     }
   else if (SCM_LIKELY (SCM_BIGP (k)))
     {
     }
   else if (SCM_LIKELY (SCM_BIGP (k)))
     {
@@ -9643,6 +10004,56 @@ scm_exact_integer_sqrt (SCM k, SCM *sp, SCM *rp)
                            "exact non-negative integer");
 }
 
                            "exact non-negative integer");
 }
 
+/* Return true iff K is a perfect square.
+   K must be an exact integer. */
+static int
+exact_integer_is_perfect_square (SCM k)
+{
+  int result;
+
+  if (SCM_LIKELY (SCM_I_INUMP (k)))
+    {
+      mpz_t kk;
+
+      mpz_init_set_si (kk, SCM_I_INUM (k));
+      result = mpz_perfect_square_p (kk);
+      mpz_clear (kk);
+    }
+  else
+    {
+      result = mpz_perfect_square_p (SCM_I_BIG_MPZ (k));
+      scm_remember_upto_here_1 (k);
+    }
+  return result;
+}
+
+/* Return the floor of the square root of K.
+   K must be an exact integer. */
+static SCM
+exact_integer_floor_square_root (SCM k)
+{
+  if (SCM_LIKELY (SCM_I_INUMP (k)))
+    {
+      mpz_t kk;
+      scm_t_inum ss;
+
+      mpz_init_set_ui (kk, SCM_I_INUM (k));
+      mpz_sqrt (kk, kk);
+      ss = mpz_get_ui (kk);
+      mpz_clear (kk);
+      return SCM_I_MAKINUM (ss);
+    }
+  else
+    {
+      SCM s;
+
+      s = scm_i_mkbig ();
+      mpz_sqrt (SCM_I_BIG_MPZ (s), SCM_I_BIG_MPZ (k));
+      scm_remember_upto_here_1 (k);
+      return scm_i_normbig (s);
+    }
+}
+
 
 SCM_PRIMITIVE_GENERIC (scm_sqrt, "sqrt", 1, 0, 0,
                       (SCM z),
 
 SCM_PRIMITIVE_GENERIC (scm_sqrt, "sqrt", 1, 0, 0,
                       (SCM z),
@@ -9673,11 +10084,111 @@ SCM_PRIMITIVE_GENERIC (scm_sqrt, "sqrt", 1, 0, 0,
     }
   else if (SCM_NUMBERP (z))
     {
     }
   else if (SCM_NUMBERP (z))
     {
-      double xx = scm_to_double (z);
-      if (xx < 0)
-        return scm_c_make_rectangular (0.0, sqrt (-xx));
-      else
-        return scm_from_double (sqrt (xx));
+      if (SCM_I_INUMP (z))
+        {
+          scm_t_inum x = SCM_I_INUM (z);
+
+          if (SCM_LIKELY (x >= 0))
+            {
+              if (SCM_LIKELY (SCM_I_FIXNUM_BIT < DBL_MANT_DIG
+                              || x < (1L << (DBL_MANT_DIG - 1))))
+                {
+                  double root = sqrt (x);
+
+                  /* If 0 <= x < 2^(DBL_MANT_DIG-1) and sqrt(x) is an
+                     integer, then the result is exact. */
+                  if (root == floor (root))
+                    return SCM_I_MAKINUM ((scm_t_inum) root);
+                  else
+                    return scm_from_double (root);
+                }
+              else
+                {
+                  mpz_t xx;
+                  scm_t_inum root;
+
+                  mpz_init_set_ui (xx, x);
+                  if (mpz_perfect_square_p (xx))
+                    {
+                      mpz_sqrt (xx, xx);
+                      root = mpz_get_ui (xx);
+                      mpz_clear (xx);
+                      return SCM_I_MAKINUM (root);
+                    }
+                  else
+                    mpz_clear (xx);
+                }
+            }
+        }
+      else if (SCM_BIGP (z))
+        {
+          if (mpz_perfect_square_p (SCM_I_BIG_MPZ (z)))
+            {
+              SCM root = scm_i_mkbig ();
+
+              mpz_sqrt (SCM_I_BIG_MPZ (root), SCM_I_BIG_MPZ (z));
+              scm_remember_upto_here_1 (z);
+              return scm_i_normbig (root);
+            }
+          else
+            {
+              long expon;
+              double signif = scm_i_big2dbl_2exp (z, &expon);
+
+              if (expon & 1)
+                {
+                  signif *= 2;
+                  expon--;
+                }
+              if (signif < 0)
+                return scm_c_make_rectangular
+                  (0.0, ldexp (sqrt (-signif), expon / 2));
+              else
+                return scm_from_double (ldexp (sqrt (signif), expon / 2));
+            }
+        }
+      else if (SCM_FRACTIONP (z))
+        {
+          SCM n = SCM_FRACTION_NUMERATOR (z);
+          SCM d = SCM_FRACTION_DENOMINATOR (z);
+
+          if (exact_integer_is_perfect_square (n)
+              && exact_integer_is_perfect_square (d))
+            return scm_i_make_ratio_already_reduced
+              (exact_integer_floor_square_root (n),
+               exact_integer_floor_square_root (d));
+          else
+            {
+              double xx = scm_i_divide2double (n, d);
+              double abs_xx = fabs (xx);
+              long shift = 0;
+
+              if (SCM_UNLIKELY (abs_xx > DBL_MAX || abs_xx < DBL_MIN))
+                {
+                  shift = (scm_to_long (scm_integer_length (n))
+                           - scm_to_long (scm_integer_length (d))) / 2;
+                  if (shift > 0)
+                    d = left_shift_exact_integer (d, 2 * shift);
+                  else
+                    n = left_shift_exact_integer (n, -2 * shift);
+                  xx = scm_i_divide2double (n, d);
+                }
+
+              if (xx < 0)
+                return scm_c_make_rectangular (0.0, ldexp (sqrt (-xx), shift));
+              else
+                return scm_from_double (ldexp (sqrt (xx), shift));
+            }
+        }
+
+      /* Fallback method, when the cases above do not apply. */
+      {
+        double xx = scm_to_double (z);
+        if (xx < 0)
+          return scm_c_make_rectangular (0.0, sqrt (-xx));
+        else
+          return scm_from_double (sqrt (xx));
+      }
     }
   else
     return scm_wta_dispatch_1 (g_scm_sqrt, z, 1, s_scm_sqrt);
     }
   else
     return scm_wta_dispatch_1 (g_scm_sqrt, z, 1, s_scm_sqrt);
@@ -9689,8 +10200,6 @@ SCM_PRIMITIVE_GENERIC (scm_sqrt, "sqrt", 1, 0, 0,
 void
 scm_init_numbers ()
 {
 void
 scm_init_numbers ()
 {
-  int i;
-
   if (scm_install_gmp_memory_functions)
     mp_set_memory_functions (custom_gmp_malloc,
                              custom_gmp_realloc,
   if (scm_install_gmp_memory_functions)
     mp_set_memory_functions (custom_gmp_malloc,
                              custom_gmp_realloc,
@@ -9712,18 +10221,25 @@ scm_init_numbers ()
   flo0 = scm_from_double (0.0);
   flo_log10e = scm_from_double (M_LOG10E);
 
   flo0 = scm_from_double (0.0);
   flo_log10e = scm_from_double (M_LOG10E);
 
-  /* determine floating point precision */
-  for (i=2; i <= SCM_MAX_DBL_RADIX; ++i)
-    {
-      init_dblprec(&scm_dblprec[i-2],i);
-      init_fx_radix(fx_per_radix[i-2],i);
-    }
-#ifdef DBL_DIG
-  /* hard code precision for base 10 if the preprocessor tells us to... */
-  scm_dblprec[10-2] = (DBL_DIG > 20) ? 20 : DBL_DIG;
-#endif
-
   exactly_one_half = scm_divide (SCM_INUM1, SCM_I_MAKINUM (2));
   exactly_one_half = scm_divide (SCM_INUM1, SCM_I_MAKINUM (2));
+
+  {
+    /* Set scm_i_divide2double_lo2b to (2 b^p - 1) */
+    mpz_init_set_ui (scm_i_divide2double_lo2b, 1);
+    mpz_mul_2exp (scm_i_divide2double_lo2b,
+                  scm_i_divide2double_lo2b,
+                  DBL_MANT_DIG + 1); /* 2 b^p */
+    mpz_sub_ui (scm_i_divide2double_lo2b, scm_i_divide2double_lo2b, 1);
+  }
+
+  {
+    /* Set dbl_minimum_normal_mantissa to b^{p-1} */
+    mpz_init_set_ui (dbl_minimum_normal_mantissa, 1);
+    mpz_mul_2exp (dbl_minimum_normal_mantissa,
+                  dbl_minimum_normal_mantissa,
+                  DBL_MANT_DIG - 1);
+  }
+
 #include "libguile/numbers.x"
 }
 
 #include "libguile/numbers.x"
 }