Merge branch 'master' into boehm-demers-weiser-gc
[bpt/guile.git] / libguile / random.c
index a2f48ce..f5f706f 100644 (file)
@@ -1,57 +1,39 @@
-/*      Copyright (C) 1999, 2000 Free Software Foundation, Inc.
- * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
- * it under the terms of the GNU General Public License as published by
- * the Free Software Foundation; either version 2, or (at your option)
- * any later version.
+/* Copyright (C) 1999,2000,2001, 2003, 2005, 2006 Free Software Foundation, Inc.
+ * This library is free software; you can redistribute it and/or
+ * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
+ * License as published by the Free Software Foundation; either
+ * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  *
- * This program is distributed in the hope that it will be useful,
+ * This library is distributed in the hope that it will be useful,
  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
- * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
- * GNU General Public License for more details.
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
+ * Lesser General Public License for more details.
  *
- * You should have received a copy of the GNU General Public License
- * along with this software; see the file COPYING.  If not, write to
- * the Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330,
- * Boston, MA 02111-1307 USA
- *
- * As a special exception, the Free Software Foundation gives permission
- * for additional uses of the text contained in its release of GUILE.
- *
- * The exception is that, if you link the GUILE library with other files
- * to produce an executable, this does not by itself cause the
- * resulting executable to be covered by the GNU General Public License.
- * Your use of that executable is in no way restricted on account of
- * linking the GUILE library code into it.
- *
- * This exception does not however invalidate any other reasons why
- * the executable file might be covered by the GNU General Public License.
- *
- * This exception applies only to the code released by the
- * Free Software Foundation under the name GUILE.  If you copy
- * code from other Free Software Foundation releases into a copy of
- * GUILE, as the General Public License permits, the exception does
- * not apply to the code that you add in this way.  To avoid misleading
- * anyone as to the status of such modified files, you must delete
- * this exception notice from them.
- *
- * If you write modifications of your own for GUILE, it is your choice
- * whether to permit this exception to apply to your modifications.
- * If you do not wish that, delete this exception notice.  */
+ * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
+ * License along with this library; if not, write to the Free Software
+ * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
+ */
 
-/* Software engineering face-lift by Greg J. Badros, 11-Dec-1999,
-   gjb@cs.washington.edu, http://www.cs.washington.edu/homes/gjb */
 
 
 /* Author: Mikael Djurfeldt <djurfeldt@nada.kth.se> */
 
+#ifdef HAVE_CONFIG_H
+#  include <config.h>
+#endif
+
 #include "libguile/_scm.h"
 
+#include <gmp.h>
 #include <stdio.h>
 #include <math.h>
+#include <string.h>
 #include "libguile/smob.h"
 #include "libguile/numbers.h"
 #include "libguile/feature.h"
 #include "libguile/strings.h"
+#include "libguile/unif.h"
+#include "libguile/srfi-4.h"
 #include "libguile/vectors.h"
 
 #include "libguile/validate.h"
@@ -71,7 +53,7 @@
  * scm_init_random().
  */
 
-scm_rng scm_the_rng;
+scm_t_rng scm_the_rng;
 
 \f
 /*
@@ -89,25 +71,17 @@ scm_rng scm_the_rng;
 
 #define A 2131995753UL
 
-#if SIZEOF_LONG > 4
-#if SIZEOF_INT > 4
-#define LONG32 unsigned short
-#else
-#define LONG32 unsigned int
-#endif
-#define LONG64 unsigned long
-#else
-#define LONG32 unsigned long
-#define LONG64 unsigned long long
+#ifndef M_PI
+#define M_PI 3.14159265359
 #endif
 
-#if SIZEOF_LONG > 4 || defined (HAVE_LONG_LONGS)
+#if SCM_HAVE_T_UINT64
 
 unsigned long
-scm_i_uniform32 (scm_i_rstate *state)
+scm_i_uniform32 (scm_t_i_rstate *state)
 {
-  LONG64 x = (LONG64) A * state->w + state->c;
-  LONG32 w = x & 0xffffffffUL;
+  scm_t_uint64 x = (scm_t_uint64) A * state->w + state->c;
+  scm_t_uint32 w = x & 0xffffffffUL;
   state->w = w;
   state->c = x >> 32L;
   return w;
@@ -130,14 +104,14 @@ scm_i_uniform32 (scm_i_rstate *state)
 #define H(x) ((x) >> 16)
 
 unsigned long
-scm_i_uniform32 (scm_i_rstate *state)
+scm_i_uniform32 (scm_t_i_rstate *state)
 {
-  LONG32 x1 = L (A) * L (state->w);
-  LONG32 x2 = L (A) * H (state->w);
-  LONG32 x3 = H (A) * L (state->w);
-  LONG32 w = L (x1) + L (state->c);
-  LONG32 m = H (x1) + L (x2) + L (x3) + H (state->c) + H (w);
-  LONG32 x4 = H (A) * H (state->w);
+  scm_t_uint32 x1 = L (A) * L (state->w);
+  scm_t_uint32 x2 = L (A) * H (state->w);
+  scm_t_uint32 x3 = H (A) * L (state->w);
+  scm_t_uint32 w = L (x1) + L (state->c);
+  scm_t_uint32 m = H (x1) + L (x2) + L (x3) + H (state->c) + H (w);
+  scm_t_uint32 x4 = H (A) * H (state->w);
   state->w = w = (L (m) << 16) + L (w);
   state->c = H (x2) + H (x3) + x4 + H (m);
   return w;
@@ -146,10 +120,10 @@ scm_i_uniform32 (scm_i_rstate *state)
 #endif
 
 void
-scm_i_init_rstate (scm_i_rstate *state, char *seed, int n)
+scm_i_init_rstate (scm_t_i_rstate *state, const char *seed, int n)
 {
-  LONG32 w = 0L;
-  LONG32 c = 0L;
+  scm_t_uint32 w = 0L;
+  scm_t_uint32 c = 0L;
   int i, m;
   for (i = 0; i < n; ++i)
     {
@@ -159,19 +133,19 @@ scm_i_init_rstate (scm_i_rstate *state, char *seed, int n)
       else
         c += seed[i] << (8 * (m - 4));
     }
-  if ((w == 0 && c == 0) || (w == 0xffffffffUL && c == A - 1))
+  if ((w == 0 && c == 0) || (w == -1 && c == A - 1))
     ++c;
   state->w = w;
   state->c = c;
 }
 
-scm_i_rstate *
-scm_i_copy_rstate (scm_i_rstate *state)
+scm_t_i_rstate *
+scm_i_copy_rstate (scm_t_i_rstate *state)
 {
-  scm_rstate *new_state = malloc (scm_the_rng.rstate_size);
-  if (new_state == 0)
-    scm_wta (SCM_MAKINUM (scm_the_rng.rstate_size),
-            (char *) SCM_NALLOC, "rstate");
+  scm_t_rstate *new_state;
+
+  new_state = scm_gc_malloc_pointerless (scm_the_rng.rstate_size,
+                                        "random-state");
   return memcpy (new_state, state, scm_the_rng.rstate_size);
 }
 
@@ -180,30 +154,33 @@ scm_i_copy_rstate (scm_i_rstate *state)
  * Random number library functions
  */
 
-scm_rstate *
-scm_c_make_rstate (char *seed, int n)
+scm_t_rstate *
+scm_c_make_rstate (const char *seed, int n)
 {
-  scm_rstate *state = malloc (scm_the_rng.rstate_size);
-  if (state == 0)
-    scm_wta (SCM_MAKINUM (scm_the_rng.rstate_size),
-            (char *) SCM_NALLOC,
-            "rstate");
+  scm_t_rstate *state;
+
+  state = scm_gc_malloc_pointerless (scm_the_rng.rstate_size,
+                                    "random-state");
   state->reserved0 = 0;
   scm_the_rng.init_rstate (state, seed, n);
   return state;
 }
 
-scm_rstate *
+
+scm_t_rstate *
 scm_c_default_rstate ()
+#define FUNC_NAME "scm_c_default_rstate"
 {
-  SCM state = SCM_CDR (scm_var_random_state);
-  SCM_ASSERT (SCM_RSTATEP (state),
-             state, "*random-state* contains bogus random state", 0);
+  SCM state = SCM_VARIABLE_REF (scm_var_random_state);
+  if (!SCM_RSTATEP (state))
+    SCM_MISC_ERROR ("*random-state* contains bogus random state", SCM_EOL);
   return SCM_RSTATE (state);
 }
+#undef FUNC_NAME
+
 
 inline double
-scm_c_uniform01 (scm_rstate *state)
+scm_c_uniform01 (scm_t_rstate *state)
 {
   double x = (double) scm_the_rng.random_bits (state) / (double) 0xffffffffUL;
   return ((x + (double) scm_the_rng.random_bits (state))
@@ -211,7 +188,7 @@ scm_c_uniform01 (scm_rstate *state)
 }
 
 double
-scm_c_normal01 (scm_rstate *state)
+scm_c_normal01 (scm_t_rstate *state)
 {
   if (state->reserved0)
     {
@@ -234,7 +211,7 @@ scm_c_normal01 (scm_rstate *state)
 }
 
 double
-scm_c_exp1 (scm_rstate *state)
+scm_c_exp1 (scm_t_rstate *state)
 {
   return - log (scm_c_uniform01 (state));
 }
@@ -242,7 +219,7 @@ scm_c_exp1 (scm_rstate *state)
 unsigned char scm_masktab[256];
 
 unsigned long
-scm_c_random (scm_rstate *state, unsigned long m)
+scm_c_random (scm_t_rstate *state, unsigned long m)
 {
   unsigned int r, mask;
   mask = (m < 0x100
@@ -256,220 +233,252 @@ scm_c_random (scm_rstate *state, unsigned long m)
   return r;
 }
 
+/*
+  SCM scm_c_random_bignum (scm_t_rstate *state, SCM m)
+
+  Takes a random state (source of random bits) and a bignum m.
+  Returns a bignum b, 0 <= b < m.
+
+  It does this by allocating a bignum b with as many base 65536 digits
+  as m, filling b with random bits (in 32 bit chunks) up to the most
+  significant 1 in m, and, finally checking if the resultant b is too
+  large (>= m).  If too large, we simply repeat the process again.  (It
+  is important to throw away all generated random bits if b >= m,
+  otherwise we'll end up with a distorted distribution.)
+
+*/
+
 SCM
-scm_c_random_bignum (scm_rstate *state, SCM m)
+scm_c_random_bignum (scm_t_rstate *state, SCM m)
 {
-  SCM b;
-  int i, nd;
-  LONG32 *bits, mask, w;
-  nd = SCM_NUMDIGS (m);
-  /* calculate mask for most significant digit */
-#if SIZEOF_INT == 4
-  /* 16 bit digits */
-  if (nd & 1)
-    {
-      /* fix most significant 16 bits */
-      unsigned short s = SCM_BDIGITS (m)[nd - 1];
-      mask = s < 0x100 ? scm_masktab[s] : scm_masktab[s >> 8] << 8 | 0xff;
-    }
-  else
-#endif
-    {
-      /* fix most significant 32 bits */
-#if SIZEOF_INT == 4
-      w = SCM_BDIGITS (m)[nd - 1] << 16 | SCM_BDIGITS (m)[nd - 2];
-#else
-      w = SCM_BDIGITS (m)[nd - 1];
-#endif
-      mask = (w < 0x10000
-             ? (w < 0x100
-                ? scm_masktab[w]
-                : scm_masktab[w >> 8] << 8 | 0xff)
-             : (w < 0x1000000
-                ? scm_masktab[w >> 16] << 16 | 0xffff
-                : scm_masktab[w >> 24] << 24 | 0xffffff));
-    }
-  b = scm_mkbig (nd, 0);
-  bits = (LONG32 *) SCM_BDIGITS (b);
+  SCM result = scm_i_mkbig ();
+  const size_t m_bits = mpz_sizeinbase (SCM_I_BIG_MPZ (m), 2);
+  /* how many bits would only partially fill the last unsigned long? */
+  const size_t end_bits = m_bits % (sizeof (unsigned long) * SCM_CHAR_BIT);
+  unsigned long *random_chunks = NULL;
+  const unsigned long num_full_chunks =
+    m_bits / (sizeof (unsigned long) * SCM_CHAR_BIT);
+  const unsigned long num_chunks = num_full_chunks + ((end_bits) ? 1 : 0);
+
+  /* we know the result will be this big */
+  mpz_realloc2 (SCM_I_BIG_MPZ (result), m_bits);
+
+  random_chunks =
+    (unsigned long *) scm_gc_calloc (num_chunks * sizeof (unsigned long),
+                                     "random bignum chunks");
+
   do
     {
-      i = nd;
-      /* treat most significant digit specially */
-#if SIZEOF_INT == 4
-      /* 16 bit digits */
-      if (i & 1)
-       {
-         ((SCM_BIGDIG*) bits)[i - 1] = scm_the_rng.random_bits (state) & mask;
-         i /= 2;
-       }
-      else
-#endif
-       {
-         /* fix most significant 32 bits */
-#if SIZEOF_INT == 4
-         w = scm_the_rng.random_bits (state) & mask;
-         ((SCM_BIGDIG*) bits)[i - 2] = w & 0xffff;
-         ((SCM_BIGDIG*) bits)[i - 1] = w >> 16;
-         i = i / 2 - 1;
-#else
-         i /= 2;
-         bits[--i] = scm_the_rng.random_bits (state) & mask;
-#endif
-       }
-      /* now fill up the rest of the bignum */
-      while (i)
-       bits[--i] = scm_the_rng.random_bits (state);
-      b = scm_normbig (b);
-      if (SCM_INUMP (b))
-       return b;
-    } while (scm_bigcomp (b, m) <= 0);
-  return b;
+      unsigned long *current_chunk = random_chunks + (num_chunks - 1);
+      unsigned long chunks_left = num_chunks;
+
+      mpz_set_ui (SCM_I_BIG_MPZ (result), 0);
+      
+      if (end_bits)
+        {
+          /* generate a mask with ones in the end_bits position, i.e. if
+             end_bits is 3, then we'd have a mask of ...0000000111 */
+          const unsigned long rndbits = scm_the_rng.random_bits (state);
+          int rshift = (sizeof (unsigned long) * SCM_CHAR_BIT) - end_bits;
+          unsigned long mask = ((unsigned long) ULONG_MAX) >> rshift;
+          unsigned long highest_bits = rndbits & mask;
+          *current_chunk-- = highest_bits;
+          chunks_left--;
+        }
+      
+      while (chunks_left)
+        {
+          /* now fill in the remaining unsigned long sized chunks */
+          *current_chunk-- = scm_the_rng.random_bits (state);
+          chunks_left--;
+        }
+      mpz_import (SCM_I_BIG_MPZ (result),
+                  num_chunks,
+                  -1,
+                  sizeof (unsigned long),
+                  0,
+                  0,
+                  random_chunks);
+      /* if result >= m, regenerate it (it is important to regenerate
+        all bits in order not to get a distorted distribution) */
+    } while (mpz_cmp (SCM_I_BIG_MPZ (result), SCM_I_BIG_MPZ (m)) >= 0);
+  scm_gc_free (random_chunks,
+               num_chunks * sizeof (unsigned long),
+               "random bignum chunks");
+  return scm_i_normbig (result);
 }
 
 /*
  * Scheme level representation of random states.
  */
  
-long scm_tc16_rstate;
+scm_t_bits scm_tc16_rstate;
 
 static SCM
-make_rstate (scm_rstate *state)
+make_rstate (scm_t_rstate *state)
 {
   SCM_RETURN_NEWSMOB (scm_tc16_rstate, state);
 }
 
-static scm_sizet
-free_rstate (SCM rstate)
-{
-  free (SCM_RSTATE (rstate));
-  return scm_the_rng.rstate_size;
-}
 
 /*
  * Scheme level interface.
  */
 
-SCM_GLOBAL_VCELL_INIT (scm_var_random_state, "*random-state*", scm_seed_to_random_state (scm_makfrom0str ("URL:http://stat.fsu.edu/~geo/diehard.html")));
+SCM_GLOBAL_VARIABLE_INIT (scm_var_random_state, "*random-state*", scm_seed_to_random_state (scm_from_locale_string ("URL:http://stat.fsu.edu/~geo/diehard.html")));
 
 SCM_DEFINE (scm_random, "random", 1, 1, 0, 
             (SCM n, SCM state),
-            "Return a number in [0,N).\n"
+            "Return a number in [0, N).\n"
             "\n"
-            "Accepts a positive integer or real n and returns a \n"
-            "number of the same type between zero (inclusive) and \n"
-            "N (exclusive). The values returned have a uniform \n"
+            "Accepts a positive integer or real n and returns a\n"
+            "number of the same type between zero (inclusive) and\n"
+            "N (exclusive). The values returned have a uniform\n"
             "distribution.\n"
             "\n"
-            "The optional argument STATE must be of the type produced by\n"
-            "`seed->random-state'. It defaults to the value of the variable\n"
-            "*random-state*. This object is used to maintain the state of\n"
-            "the pseudo-random-number generator and is altered as a side\n"
-            "effect of the random operation.\n"
-            "")
+            "The optional argument @var{state} must be of the type produced\n"
+           "by @code{seed->random-state}. It defaults to the value of the\n"
+           "variable @var{*random-state*}. This object is used to maintain\n"
+           "the state of the pseudo-random-number generator and is altered\n"
+           "as a side effect of the random operation.")
 #define FUNC_NAME s_scm_random
 {
   if (SCM_UNBNDP (state))
-    state = SCM_CDR (scm_var_random_state);
-  SCM_VALIDATE_RSTATE (2,state);
-  if (SCM_INUMP (n))
+    state = SCM_VARIABLE_REF (scm_var_random_state);
+  SCM_VALIDATE_RSTATE (2, state);
+  if (SCM_I_INUMP (n))
     {
-      unsigned long m = SCM_INUM (n);
-      SCM_ASSERT_RANGE (1,n,m > 0);
-      return SCM_MAKINUM (scm_c_random (SCM_RSTATE (state), m));
+      unsigned long m = SCM_I_INUM (n);
+      SCM_ASSERT_RANGE (1, n, m > 0);
+      return scm_from_ulong (scm_c_random (SCM_RSTATE (state), m));
     }
-  SCM_VALIDATE_NIM (1,n);
+  SCM_VALIDATE_NIM (1, n);
   if (SCM_REALP (n))
-    return scm_make_real (SCM_REAL_VALUE (n)
-                         * scm_c_uniform01 (SCM_RSTATE (state)));
-  SCM_VALIDATE_SMOB (1, n, big);
+    return scm_from_double (SCM_REAL_VALUE (n)
+                           * scm_c_uniform01 (SCM_RSTATE (state)));
+
+  if (!SCM_BIGP (n))
+    SCM_WRONG_TYPE_ARG (1, n);
   return scm_c_random_bignum (SCM_RSTATE (state), n);
 }
 #undef FUNC_NAME
 
 SCM_DEFINE (scm_copy_random_state, "copy-random-state", 0, 1, 0, 
             (SCM state),
-            "Return a copy of the random state STATE.")
+            "Return a copy of the random state @var{state}.")
 #define FUNC_NAME s_scm_copy_random_state
 {
   if (SCM_UNBNDP (state))
-    state = SCM_CDR (scm_var_random_state);
-  SCM_VALIDATE_RSTATE (1,state);
+    state = SCM_VARIABLE_REF (scm_var_random_state);
+  SCM_VALIDATE_RSTATE (1, state);
   return make_rstate (scm_the_rng.copy_rstate (SCM_RSTATE (state)));
 }
 #undef FUNC_NAME
 
 SCM_DEFINE (scm_seed_to_random_state, "seed->random-state", 1, 0, 0, 
             (SCM seed),
-            "Return a new random state using SEED.")
+            "Return a new random state using @var{seed}.")
 #define FUNC_NAME s_scm_seed_to_random_state
 {
+  SCM res;
   if (SCM_NUMBERP (seed))
     seed = scm_number_to_string (seed, SCM_UNDEFINED);
-  SCM_VALIDATE_STRING (1,seed);
-  return make_rstate (scm_c_make_rstate (SCM_ROCHARS (seed),
-                                        SCM_LENGTH (seed)));
+  SCM_VALIDATE_STRING (1, seed);
+  res = make_rstate (scm_c_make_rstate (scm_i_string_chars (seed),
+                                       scm_i_string_length (seed)));
+  scm_remember_upto_here_1 (seed);
+  return res;
+  
 }
 #undef FUNC_NAME
 
 SCM_DEFINE (scm_random_uniform, "random:uniform", 0, 1, 0, 
             (SCM state),
-            "Returns a uniformly distributed inexact real random number in [0,1).")
+           "Return a uniformly distributed inexact real random number in\n"
+           "[0,1).")
 #define FUNC_NAME s_scm_random_uniform
 {
   if (SCM_UNBNDP (state))
-    state = SCM_CDR (scm_var_random_state);
-  SCM_VALIDATE_RSTATE (1,state);
-  return scm_make_real (scm_c_uniform01 (SCM_RSTATE (state)));
+    state = SCM_VARIABLE_REF (scm_var_random_state);
+  SCM_VALIDATE_RSTATE (1, state);
+  return scm_from_double (scm_c_uniform01 (SCM_RSTATE (state)));
 }
 #undef FUNC_NAME
 
 SCM_DEFINE (scm_random_normal, "random:normal", 0, 1, 0, 
             (SCM state),
-            "Returns an inexact real in a normal distribution.\n"
-            "The distribution used has mean 0 and standard deviation 1.\n"
-            "For a normal distribution with mean m and standard deviation\n"
-            "d use @code{(+ m (* d (random:normal)))}.\n"
-            "")
+           "Return an inexact real in a normal distribution.  The\n"
+           "distribution used has mean 0 and standard deviation 1.  For a\n"
+           "normal distribution with mean m and standard deviation d use\n"
+           "@code{(+ m (* d (random:normal)))}.")
 #define FUNC_NAME s_scm_random_normal
 {
   if (SCM_UNBNDP (state))
-    state = SCM_CDR (scm_var_random_state);
-  SCM_VALIDATE_RSTATE (1,state);
-  return scm_make_real (scm_c_normal01 (SCM_RSTATE (state)));
+    state = SCM_VARIABLE_REF (scm_var_random_state);
+  SCM_VALIDATE_RSTATE (1, state);
+  return scm_from_double (scm_c_normal01 (SCM_RSTATE (state)));
 }
 #undef FUNC_NAME
 
-#ifdef HAVE_ARRAYS
-
 static void
-vector_scale (SCM v, double c)
+vector_scale_x (SCM v, double c)
 {
-  int n = SCM_LENGTH (v);
-  if (SCM_VECTORP (v))
-    while (--n >= 0)
-      SCM_REAL_VALUE (SCM_VELTS (v)[n]) *= c;
+  size_t n;
+  if (scm_is_simple_vector (v))
+    {
+      n = SCM_SIMPLE_VECTOR_LENGTH (v);
+      while (n-- > 0)
+       SCM_REAL_VALUE (SCM_SIMPLE_VECTOR_REF (v, n)) *= c;
+    }
   else
-    while (--n >= 0)
-      ((double *) SCM_VELTS (v))[n] *= c;
+    {
+      /* must be a f64vector. */
+      scm_t_array_handle handle;
+      size_t i, len;
+      ssize_t inc;
+      double *elts;
+
+      elts = scm_f64vector_writable_elements (v, &handle, &len, &inc);
+
+      for (i = 0; i < len; i++, elts += inc)
+       *elts *= c;
+      
+      scm_array_handle_release (&handle);
+    }
 }
 
 static double
 vector_sum_squares (SCM v)
 {
   double x, sum = 0.0;
-  int n = SCM_LENGTH (v);
-  if (SCM_VECTORP (v))
-    while (--n >= 0)
-      {
-       x = SCM_REAL_VALUE (SCM_VELTS (v)[n]);
-       sum += x * x;
-      }
+  size_t n;
+  if (scm_is_simple_vector (v))
+    {
+      n = SCM_SIMPLE_VECTOR_LENGTH (v);
+      while (n-- > 0)
+       {
+         x = SCM_REAL_VALUE (SCM_SIMPLE_VECTOR_REF (v, n));
+         sum += x * x;
+       }
+    }
   else
-    while (--n >= 0)
-      {
-       x = ((double *) SCM_VELTS (v))[n];
-       sum += x * x;
-      }
+    {
+      /* must be a f64vector. */
+      scm_t_array_handle handle;
+      size_t i, len;
+      ssize_t inc;
+      const double *elts;
+
+      elts = scm_f64vector_elements (v, &handle, &len, &inc);
+
+      for (i = 0; i < len; i++, elts += inc)
+       {
+         x = *elts;
+         sum += x * x;
+       }
+
+      scm_array_handle_release (&handle);
+    }
   return sum;
 }
 
@@ -480,24 +489,21 @@ vector_sum_squares (SCM v)
  */
 SCM_DEFINE (scm_random_solid_sphere_x, "random:solid-sphere!", 1, 1, 0, 
             (SCM v, SCM state),
-            "Fills vect with inexact real random numbers\n"
-            "the sum of whose squares is less than 1.0.\n"
-            "Thinking of vect as coordinates in space of \n"
-            "dimension n = (vector-length vect), the coordinates \n"
-            "are uniformly distributed within the unit n-shere.\n"
-            "The sum of the squares of the numbers is returned.\n"
-            "")
+           "Fills @var{vect} with inexact real random numbers the sum of\n"
+           "whose squares is less than 1.0.  Thinking of @var{vect} as\n"
+           "coordinates in space of dimension @var{n} @math{=}\n"
+           "@code{(vector-length @var{vect})}, the coordinates are\n"
+           "uniformly distributed within the unit @var{n}-sphere.")
 #define FUNC_NAME s_scm_random_solid_sphere_x
 {
-  SCM_VALIDATE_VECTOR_OR_DVECTOR (1,v);
   if (SCM_UNBNDP (state))
-    state = SCM_CDR (scm_var_random_state);
-  SCM_VALIDATE_RSTATE (2,state);
+    state = SCM_VARIABLE_REF (scm_var_random_state);
+  SCM_VALIDATE_RSTATE (2, state);
   scm_random_normal_vector_x (v, state);
-  vector_scale (v,
-               pow (scm_c_uniform01 (SCM_RSTATE (state)),
-                    1.0 / SCM_LENGTH (v))
-               / sqrt (vector_sum_squares (v)));
+  vector_scale_x (v,
+                 pow (scm_c_uniform01 (SCM_RSTATE (state)),
+                      1.0 / scm_c_generalized_vector_length (v))
+                 / sqrt (vector_sum_squares (v)));
   return SCM_UNSPECIFIED;
 }
 #undef FUNC_NAME
@@ -506,19 +512,17 @@ SCM_DEFINE (scm_random_hollow_sphere_x, "random:hollow-sphere!", 1, 1, 0,
             (SCM v, SCM state),
             "Fills vect with inexact real random numbers\n"
             "the sum of whose squares is equal to 1.0.\n"
-            "Thinking of vect as coordinates in space of \n"
+            "Thinking of vect as coordinates in space of\n"
             "dimension n = (vector-length vect), the coordinates\n"
-            "are uniformly distributed over the surface of the \n"
-            "unit n-shere.\n"
-            "")
+            "are uniformly distributed over the surface of the\n"
+            "unit n-sphere.")
 #define FUNC_NAME s_scm_random_hollow_sphere_x
 {
-  SCM_VALIDATE_VECTOR_OR_DVECTOR (1,v);
   if (SCM_UNBNDP (state))
-    state = SCM_CDR (scm_var_random_state);
-  SCM_VALIDATE_RSTATE (2,state);
+    state = SCM_VARIABLE_REF (scm_var_random_state);
+  SCM_VALIDATE_RSTATE (2, state);
   scm_random_normal_vector_x (v, state);
-  vector_scale (v, 1 / sqrt (vector_sum_squares (v)));
+  vector_scale_x (v, 1 / sqrt (vector_sum_squares (v)));
   return SCM_UNSPECIFIED;
 }
 #undef FUNC_NAME
@@ -528,39 +532,51 @@ SCM_DEFINE (scm_random_normal_vector_x, "random:normal-vector!", 1, 1, 0,
             (SCM v, SCM state),
             "Fills vect with inexact real random numbers that are\n"
             "independent and standard normally distributed\n"
-            "(i.e., with mean 0 and variance 1).\n"
-            "")
+            "(i.e., with mean 0 and variance 1).")
 #define FUNC_NAME s_scm_random_normal_vector_x
 {
-  int n;
-  SCM_VALIDATE_VECTOR_OR_DVECTOR (1,v);
+  long i;
+  scm_t_array_handle handle;
+  scm_t_array_dim *dim;
+
   if (SCM_UNBNDP (state))
-    state = SCM_CDR (scm_var_random_state);
-  SCM_VALIDATE_RSTATE (2,state);
-  n = SCM_LENGTH (v);
-  if (SCM_VECTORP (v))
-    while (--n >= 0)
-      SCM_VELTS (v)[n] = scm_make_real (scm_c_normal01 (SCM_RSTATE (state)));
+    state = SCM_VARIABLE_REF (scm_var_random_state);
+  SCM_VALIDATE_RSTATE (2, state);
+
+  scm_generalized_vector_get_handle (v, &handle);
+  dim = scm_array_handle_dims (&handle);
+
+  if (scm_is_vector (v))
+    {
+      SCM *elts = scm_array_handle_writable_elements (&handle);
+      for (i = dim->lbnd; i <= dim->ubnd; i++, elts += dim->inc)
+       *elts = scm_from_double (scm_c_normal01 (SCM_RSTATE (state)));
+    }
   else
-    while (--n >= 0)
-      ((double *) SCM_VELTS (v))[n] = scm_c_normal01 (SCM_RSTATE (state));
+    {
+      /* must be a f64vector. */
+      double *elts = scm_array_handle_f64_writable_elements (&handle);
+      for (i = dim->lbnd; i <= dim->ubnd; i++, elts += dim->inc)
+       *elts = scm_c_normal01 (SCM_RSTATE (state));
+    }
+
+  scm_array_handle_release (&handle);
+
   return SCM_UNSPECIFIED;
 }
 #undef FUNC_NAME
 
-#endif /* HAVE_ARRAYS */
-
 SCM_DEFINE (scm_random_exp, "random:exp", 0, 1, 0, 
             (SCM state),
-            "Returns an inexact real in an exponential distribution with mean 1.\n"
-            "For an exponential distribution with mean u use (* u (random:exp)).\n"
-            "")
+           "Return an inexact real in an exponential distribution with mean\n"
+           "1.  For an exponential distribution with mean u use (* u\n"
+           "(random:exp)).")
 #define FUNC_NAME s_scm_random_exp
 {
   if (SCM_UNBNDP (state))
-    state = SCM_CDR (scm_var_random_state);
-  SCM_VALIDATE_RSTATE (1,state);
-  return scm_make_real (scm_c_exp1 (SCM_RSTATE (state)));
+    state = SCM_VARIABLE_REF (scm_var_random_state);
+  SCM_VALIDATE_RSTATE (1, state);
+  return scm_from_double (scm_c_exp1 (SCM_RSTATE (state)));
 }
 #undef FUNC_NAME
 
@@ -569,17 +585,16 @@ scm_init_random ()
 {
   int i, m;
   /* plug in default RNG */
-  scm_rng rng =
+  scm_t_rng rng =
   {
-    sizeof (scm_i_rstate),
+    sizeof (scm_t_i_rstate),
     (unsigned long (*)()) scm_i_uniform32,
     (void (*)())          scm_i_init_rstate,
-    (scm_rstate *(*)())    scm_i_copy_rstate
+    (scm_t_rstate *(*)())    scm_i_copy_rstate
   };
   scm_the_rng = rng;
   
-  scm_tc16_rstate = scm_make_smob_type_mfpe ("random-state", 0,
-                                            NULL, free_rstate, NULL, NULL);
+  scm_tc16_rstate = scm_make_smob_type ("random-state", 0);
 
   for (m = 1; m <= 0x100; m <<= 1)
     for (i = m >> 1; i < m; ++i)
@@ -587,18 +602,6 @@ scm_init_random ()
   
 #include "libguile/random.x"
 
-  /* Check that the assumptions about bits per bignum digit are correct. */
-#if SIZEOF_INT == 4
-  m = 16;
-#else
-  m = 32;
-#endif
-  if (m != SCM_BITSPERDIG)
-    {
-      fprintf (stderr, "Internal inconsistency: Confused about bignum digit size in random.c\n");
-      exit (1);
-    }
-  
   scm_add_feature ("random");
 }