(scm_make_ratio): For inum/bignum integer detection, use
[bpt/guile.git] / libguile / numbers.c
index 9a9afd4..9c98076 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-/* Copyright (C) 1995,1996,1997,1998,1999,2000,2001,2002,2003 Free Software Foundation, Inc.
+/* Copyright (C) 1995,1996,1997,1998,1999,2000,2001,2002,2003,2004 Free Software Foundation, Inc.
  *
  * Portions Copyright 1990, 1991, 1992, 1993 by AT&T Bell Laboratories
  * and Bellcore.  See scm_divide.
@@ -25,6 +25,7 @@
  * All objects satisfying SCM_BIGP() are too large to fit in a fixnum.
  * If an object satisfies integer?, it's either an inum, a bignum, or a real.
  * If floor (r) == r, r is an int, and mpz_set_d will DTRT.
+ * All objects satisfying SCM_FRACTIONP are never an integer.
  */
 
 /* TODO:
@@ -50,6 +51,7 @@
 #include <ctype.h>
 #include <string.h>
 #include <gmp.h>
+
 #include "libguile/_scm.h"
 #include "libguile/feature.h"
 #include "libguile/ports.h"
@@ -61,6 +63,8 @@
 #include "libguile/numbers.h"
 #include "libguile/deprecation.h"
 
+#include "libguile/eq.h"
+
 \f
 
 /*
   #define SCM_I_NUMTAG(x) \
     (SCM_INUMP(x) ? SCM_I_NUMTAG_INUM \
        : (SCM_IMP(x) ? SCM_I_NUMTAG_NOTNUM \
-         : (((0xfcff & SCM_CELL_TYPE (x)) == scm_tc7_smob) ? SCM_TYP16(x) \
+         : (((0xfcff & SCM_CELL_TYPE (x)) == scm_tc7_number) ? SCM_TYP16(x) \
            : SCM_I_NUMTAG_NOTNUM)))
 */
+/* the macro above will not work as is with fractions */
 
 
 #define SCM_SWAP(x, y) do { SCM __t = x; x = y; y = __t; } while (0)
@@ -119,16 +124,35 @@ isinf (double x)
 #define xmpz_cmp_d(z, d)  mpz_cmp_d (z, d)
 #endif
 
+static int
+xisinf (double x)
+{
+#if defined (HAVE_ISINF)
+  return isinf (x);
+#elif defined (HAVE_FINITE) && defined (HAVE_ISNAN)
+  return (! (finite (x) || isnan (x)));
+#else
+  return 0;
+#endif
+}
+
+static int
+xisnan (double x)
+{
+#if defined (HAVE_ISNAN)
+  return isnan (x);
+#else
+  return 0;
+#endif
+}
+
 \f
 
-static SCM abs_most_negative_fixnum;
 static mpz_t z_negative_one;
 
 \f
 
-static const char s_bignum[] = "bignum";
-
-SCM_C_INLINE SCM
+SCM_C_INLINE_KEYWORD SCM
 scm_i_mkbig ()
 {
   /* Return a newly created bignum. */
@@ -137,7 +161,7 @@ scm_i_mkbig ()
   return z;
 }
 
-SCM_C_INLINE static SCM
+SCM_C_INLINE_KEYWORD static SCM
 scm_i_clonebig (SCM src_big, int same_sign_p)
 {
   /* Copy src_big's value, negate it if same_sign_p is false, and return. */
@@ -148,7 +172,7 @@ scm_i_clonebig (SCM src_big, int same_sign_p)
   return z;
 }
 
-SCM_C_INLINE int
+SCM_C_INLINE_KEYWORD int
 scm_i_bigcmp (SCM x, SCM y)
 {
   /* Return neg if x < y, pos if x > y, and 0 if x == y */
@@ -158,7 +182,7 @@ scm_i_bigcmp (SCM x, SCM y)
   return result;
 }
 
-SCM_C_INLINE SCM
+SCM_C_INLINE_KEYWORD SCM
 scm_i_dbl2big (double d)
 {
   /* results are only defined if d is an integer */
@@ -167,15 +191,101 @@ scm_i_dbl2big (double d)
   return z;
 }
 
-SCM_C_INLINE double
+/* Convert a integer in double representation to a SCM number. */
+
+SCM_C_INLINE_KEYWORD SCM
+scm_i_dbl2num (double u)
+{
+  /* SCM_MOST_POSITIVE_FIXNUM+1 and SCM_MOST_NEGATIVE_FIXNUM are both
+     powers of 2, so there's no rounding when making "double" values
+     from them.  If plain SCM_MOST_POSITIVE_FIXNUM was used it could
+     get rounded on a 64-bit machine, hence the "+1".
+
+     The use of floor() to force to an integer value ensures we get a
+     "numerically closest" value without depending on how a
+     double->long cast or how mpz_set_d will round.  For reference,
+     double->long probably follows the hardware rounding mode,
+     mpz_set_d truncates towards zero.  */
+
+  /* XXX - what happens when SCM_MOST_POSITIVE_FIXNUM etc is not
+     representable as a double? */
+
+  if (u < (double) (SCM_MOST_POSITIVE_FIXNUM+1)
+      && u >= (double) SCM_MOST_NEGATIVE_FIXNUM)
+    return SCM_MAKINUM ((long) u);
+  else
+    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. it truncates towards zero), then adjust to get the closest double by
+   examining the next lower bit and adding 1 if necessary.
+
+   Note that 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.
+
+   The bit test is done on the absolute value of the mpz_t, which means we
+   must use mpz_getlimbn.  mpz_tstbit is not right, it treats negatives as
+   twos complement.
+
+   Prior to GMP 4.2, the rounding done by mpz_get_d was unspecified.  It
+   happened to follow the hardware rounding mode, but on the absolute value
+   of its operand.  This is not what we want, so we put the high
+   DBL_MANT_DIG bits into a temporary.  This extra init/clear is a slowdown,
+   but doesn't matter too much since it's only for older GMP.  */
+
+double
 scm_i_big2dbl (SCM b)
 {
-  double result = mpz_get_d (SCM_I_BIG_MPZ (b));
+  double result;
+  size_t bits;
+
+  bits = mpz_sizeinbase (SCM_I_BIG_MPZ (b), 2);
+
+#if __GNU_MP_VERSION < 4                                        \
+  || (__GNU_MP_VERSION == 4 && __GNU_MP_VERSION_MINOR < 2)
+  {
+    /* GMP prior to 4.2, force truncate towards zero */
+    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 and up */
+  result = mpz_get_d (SCM_I_BIG_MPZ (b));
+#endif
+
+  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)))
+        {
+          result += ldexp ((double) mpz_sgn (SCM_I_BIG_MPZ (b)), pos + 1);
+        }
+    }
+
   scm_remember_upto_here_1 (b);
   return result;
 }
 
-SCM_C_INLINE SCM
+SCM_C_INLINE_KEYWORD SCM
 scm_i_normbig (SCM b)
 {
   /* convert a big back to a fixnum if it'll fit */
@@ -189,6 +299,135 @@ scm_i_normbig (SCM b)
   return b;
 }
 
+static SCM_C_INLINE_KEYWORD SCM
+scm_i_mpz2num (mpz_t b)
+{
+  /* convert a mpz number to a SCM number. */
+  if (mpz_fits_slong_p (b))
+    {
+      long val = mpz_get_si (b);
+      if (SCM_FIXABLE (val))
+        return SCM_MAKINUM (val);
+    }
+
+  {
+    SCM z = scm_double_cell (scm_tc16_big, 0, 0, 0);
+    mpz_init_set (SCM_I_BIG_MPZ (z), b);
+    return z;
+  }
+}
+
+/* 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);
+
+SCM
+scm_make_ratio (SCM numerator, SCM denominator)
+#define FUNC_NAME "make-ratio"
+{
+  /* First make sure the arguments are proper.
+   */
+  if (SCM_INUMP (denominator))
+    {
+      if (SCM_EQ_P (denominator, SCM_INUM0))
+       scm_num_overflow ("make-ratio");
+      if (SCM_EQ_P (denominator, SCM_MAKINUM(1)))
+       return numerator;
+    }
+  else 
+    {
+      if (!(SCM_BIGP(denominator)))
+       SCM_WRONG_TYPE_ARG (2, denominator);
+    }
+  if (!SCM_INUMP (numerator) && !SCM_BIGP (numerator))
+    SCM_WRONG_TYPE_ARG (1, numerator);
+
+  /* Then flip signs so that the denominator is positive.
+   */
+  if (SCM_NFALSEP (scm_negative_p (denominator)))
+    {
+      numerator = scm_difference (numerator, SCM_UNDEFINED);
+      denominator = scm_difference (denominator, SCM_UNDEFINED);
+    }
+
+  /* Now consider for each of the four fixnum/bignum combinations
+     whether the rational number is really an integer.
+  */
+  if (SCM_INUMP (numerator))
+    {
+      long  x = SCM_INUM (numerator);
+      if (SCM_EQ_P (numerator, SCM_INUM0))
+       return SCM_INUM0;
+      if (SCM_INUMP (denominator))
+       {
+         long y;
+         y = SCM_INUM (denominator);
+         if (x == y)
+           return SCM_MAKINUM(1);
+         if ((x % y) == 0)
+           return SCM_MAKINUM (x / y);
+       }
+      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_MAKINUM(-1);
+        }
+    }
+  else if (SCM_BIGP (numerator))
+    {
+      if (SCM_INUMP (denominator))
+       {
+         long yy = SCM_INUM (denominator);
+         if (mpz_divisible_ui_p (SCM_I_BIG_MPZ (numerator), yy))
+           return scm_divide (numerator, denominator);
+       }
+      else
+       {
+         if (SCM_EQ_P (numerator, denominator))
+           return SCM_MAKINUM(1);
+         if (mpz_divisible_p (SCM_I_BIG_MPZ (numerator),
+                              SCM_I_BIG_MPZ (denominator)))
+           return scm_divide(numerator, denominator);
+       }
+    }
+
+  /* No, it's a proper fraction.
+   */
+  return scm_double_cell (scm_tc16_fraction,
+                         SCM_UNPACK (numerator),
+                         SCM_UNPACK (denominator), 0);
+}
+#undef FUNC_NAME
+
+static void scm_i_fraction_reduce (SCM z)
+{
+  if (!(SCM_FRACTION_REDUCED (z)))
+    {
+      SCM divisor;
+      divisor = scm_gcd (SCM_FRACTION_NUMERATOR (z), SCM_FRACTION_DENOMINATOR (z));
+      if (!(SCM_EQ_P (divisor, SCM_MAKINUM(1))))
+       {
+         /* is this safe? */
+         SCM_FRACTION_SET_NUMERATOR (z, scm_divide (SCM_FRACTION_NUMERATOR (z), divisor));
+         SCM_FRACTION_SET_DENOMINATOR (z, scm_divide (SCM_FRACTION_DENOMINATOR (z), divisor));
+       }
+      SCM_FRACTION_REDUCED_SET (z);
+    }
+}
+
+double
+scm_i_fraction2double (SCM z)
+{
+  return scm_num2dbl (scm_divide2real (SCM_FRACTION_NUMERATOR (z), 
+                                      SCM_FRACTION_DENOMINATOR (z)),
+                     "fraction2real");
+}
+
 SCM_DEFINE (scm_exact_p, "exact?", 1, 0, 0, 
             (SCM x),
            "Return @code{#t} if @var{x} is an exact number, @code{#f}\n"
@@ -199,7 +438,11 @@ SCM_DEFINE (scm_exact_p, "exact?", 1, 0, 0,
     return SCM_BOOL_T;
   if (SCM_BIGP (x))
     return SCM_BOOL_T;
-  return SCM_BOOL_F;
+  if (SCM_FRACTIONP (x))
+    return SCM_BOOL_T;
+  if (SCM_NUMBERP (x))
+    return SCM_BOOL_F;
+  SCM_WRONG_TYPE_ARG (1, x);
 }
 #undef FUNC_NAME
 
@@ -223,6 +466,16 @@ SCM_DEFINE (scm_odd_p, "odd?", 1, 0, 0,
     }
   else if (!SCM_FALSEP (scm_inf_p (n)))
     return SCM_BOOL_T;
+  else if (SCM_REALP (n))
+    {
+      double rem = fabs (fmod (SCM_REAL_VALUE(n), 2.0));
+      if (rem == 1.0)
+       return SCM_BOOL_T;
+      else if (rem == 0.0)
+       return SCM_BOOL_F;
+      else
+       SCM_WRONG_TYPE_ARG (1, n);
+    }
   else
     SCM_WRONG_TYPE_ARG (1, n);
 }
@@ -248,33 +501,21 @@ SCM_DEFINE (scm_even_p, "even?", 1, 0, 0,
     }
   else if (!SCM_FALSEP (scm_inf_p (n)))
     return SCM_BOOL_T;
+  else if (SCM_REALP (n))
+    {
+      double rem = fabs (fmod (SCM_REAL_VALUE(n), 2.0));
+      if (rem == 1.0)
+       return SCM_BOOL_F;
+      else if (rem == 0.0)
+       return SCM_BOOL_T;
+      else
+       SCM_WRONG_TYPE_ARG (1, n);
+    }
   else
     SCM_WRONG_TYPE_ARG (1, n);
 }
 #undef FUNC_NAME
 
-static int
-xisinf (double x)
-{
-#if defined (HAVE_ISINF)
-  return isinf (x);
-#elif defined (HAVE_FINITE) && defined (HAVE_ISNAN)
-  return (! (finite (x) || isnan (x)));
-#else
-  return 0;
-#endif
-}
-
-static int
-xisnan (double x)
-{
-#if defined (HAVE_ISNAN)
-  return isnan (x);
-#else
-  return 0;
-#endif
-}
-
 SCM_DEFINE (scm_inf_p, "inf?", 1, 0, 0, 
             (SCM n),
            "Return @code{#t} if @var{n} is infinite, @code{#f}\n"
@@ -321,10 +562,15 @@ guile_ieee_init (void)
 /* Some version of gcc on some old version of Linux used to crash when
    trying to make Inf and NaN.  */
 
-#if defined (SCO)
-  double tmp = 1.0;
-  guile_Inf = 1.0 / (tmp - tmp);
-#elif defined (__alpha__) && ! defined (linux)
+#ifdef INFINITY
+  /* C99 INFINITY, when available.
+     FIXME: The standard allows for INFINITY to be something that overflows
+     at compile time.  We ought to have a configure test to check for that
+     before trying to use it.  (But in practice we believe this is not a
+     problem on any system guile is likely to target.)  */
+  guile_Inf = INFINITY;
+#elif HAVE_DINFINITY
+  /* OSF */
   extern unsigned int DINFINITY[2];
   guile_Inf = (*(X_CAST(double *, DINFINITY)));
 #else
@@ -343,7 +589,11 @@ guile_ieee_init (void)
 
 #if defined (HAVE_ISNAN)
 
-#if defined (__alpha__) && ! defined (linux)
+#ifdef NAN
+  /* C99 NAN, when available */
+  guile_NaN = NAN;
+#elif HAVE_DQNAN
+  /* OSF */
   extern unsigned int DQNAN[2];
   guile_NaN =  (*(X_CAST(double *, DQNAN)));
 #else
@@ -408,7 +658,21 @@ SCM_PRIMITIVE_GENERIC (scm_abs, "abs", 1, 0, 0,
        return x;
     }
   else if (SCM_REALP (x))
-    return scm_make_real (fabs (SCM_REAL_VALUE (x)));
+    {
+      /* note that if x is a NaN then xx<0 is false so we return x unchanged */
+      double xx = SCM_REAL_VALUE (x);
+      if (xx < 0.0)
+        return scm_make_real (-xx);
+      else
+        return x;
+    }
+  else if (SCM_FRACTIONP (x))
+    {
+      if (SCM_FALSEP (scm_negative_p (SCM_FRACTION_NUMERATOR (x))))
+       return x;
+      return scm_make_ratio (scm_difference (SCM_FRACTION_NUMERATOR (x), SCM_UNDEFINED),
+                            SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x));
+    }
   else
     SCM_WTA_DISPATCH_1 (g_scm_abs, x, 1, s_scm_abs);
 }
@@ -441,9 +705,13 @@ scm_quotient (SCM x, SCM y)
       else if (SCM_BIGP (y))
        {
          if ((SCM_INUM (x) == SCM_MOST_NEGATIVE_FIXNUM)
-             && (scm_i_bigcmp (abs_most_negative_fixnum, y) == 0))
-           /* Special case:  x == fixnum-min && y == abs (fixnum-min) */
-           return SCM_MAKINUM (-1);
+             && (mpz_cmp_ui (SCM_I_BIG_MPZ (y),
+                              - SCM_MOST_NEGATIVE_FIXNUM) == 0))
+            {
+              /* Special case:  x == fixnum-min && y == abs (fixnum-min) */
+             scm_remember_upto_here_1 (y);
+              return SCM_MAKINUM (-1);
+            }
          else
            return SCM_MAKINUM (0);
        }
@@ -517,9 +785,13 @@ scm_remainder (SCM x, SCM y)
       else if (SCM_BIGP (y))
        {
          if ((SCM_INUM (x) == SCM_MOST_NEGATIVE_FIXNUM)
-             && (scm_i_bigcmp (abs_most_negative_fixnum, y) == 0))
-           /* Special case:  x == fixnum-min && y == abs (fixnum-min) */
-           return SCM_MAKINUM (0);
+             && (mpz_cmp_ui (SCM_I_BIG_MPZ (y),
+                              - SCM_MOST_NEGATIVE_FIXNUM) == 0))
+            {
+              /* Special case:  x == fixnum-min && y == abs (fixnum-min) */
+             scm_remember_upto_here_1 (y);
+              return SCM_MAKINUM (0);
+            }
          else
            return x;
        }
@@ -605,10 +877,6 @@ scm_modulo (SCM x, SCM y)
       else if (SCM_BIGP (y))
        {
          int sgn_y = mpz_sgn (SCM_I_BIG_MPZ (y));
-
-         if (sgn_y == 0)
-           scm_num_overflow (s_modulo);
-         else
            {
              mpz_t z_x;
              SCM result;
@@ -671,10 +939,6 @@ scm_modulo (SCM x, SCM y)
        }
       else if (SCM_BIGP (y))
        {
-         int sgn_y = mpz_sgn (SCM_I_BIG_MPZ (y));
-         if (sgn_y == 0)
-           scm_num_overflow (s_modulo);
-         else
            {
              SCM result = scm_i_mkbig ();
              int y_sgn = mpz_sgn (SCM_I_BIG_MPZ (y));
@@ -917,7 +1181,7 @@ SCM_DEFINE1 (scm_logand, "logand", scm_tc7_asubr,
             "@lisp\n"
             "(logand) @result{} -1\n"
             "(logand 7) @result{} 7\n"
-            "(logand #b111 #b011 #\b001) @result{} 1\n"
+            "(logand #b111 #b011 #b001) @result{} 1\n"
             "@end lisp")
 #define FUNC_NAME s_scm_logand
 {
@@ -1236,7 +1500,7 @@ SCM_DEFINE (scm_logbit_p, "logbit?", 2, 0, 0,
 
 SCM_DEFINE (scm_lognot, "lognot", 1, 0, 0, 
             (SCM n),
-           "Return the integer which is the 2s-complement of the integer\n"
+           "Return the integer which is the ones-complement of the integer\n"
            "argument.\n"
            "\n"
            "@lisp\n"
@@ -1247,7 +1511,140 @@ SCM_DEFINE (scm_lognot, "lognot", 1, 0, 0,
            "@end lisp")
 #define FUNC_NAME s_scm_lognot
 {
-  return scm_difference (SCM_MAKINUM (-1L), n);
+  if (SCM_INUMP (n)) {
+    /* No overflow here, just need to toggle all the bits making up the inum.
+       Enhancement: No need to strip the tag and add it back, could just xor
+       a block of 1 bits, if that worked with the various debug versions of
+       the SCM typedef.  */
+    return SCM_MAKINUM (~ SCM_INUM (n));
+
+  } else if (SCM_BIGP (n)) {
+    SCM result = scm_i_mkbig ();
+    mpz_com (SCM_I_BIG_MPZ (result), SCM_I_BIG_MPZ (n));
+    scm_remember_upto_here_1 (n);
+    return result;
+
+  } else {
+    SCM_WRONG_TYPE_ARG (SCM_ARG1, n);
+  }
+}
+#undef FUNC_NAME
+
+/* returns 0 if IN is not an integer.  OUT must already be
+   initialized. */
+static int
+coerce_to_big (SCM in, mpz_t out)
+{
+  if (SCM_BIGP (in))
+    mpz_set (out, SCM_I_BIG_MPZ (in));
+  else if (SCM_INUMP (in))
+    mpz_set_si (out, SCM_INUM (in));
+  else
+    return 0;
+
+  return 1;
+}
+
+SCM_DEFINE (scm_modulo_expt, "modulo-expt", 3, 0, 0,
+            (SCM n, SCM k, SCM m),
+            "Return @var{n} raised to the integer exponent\n"
+           "@var{k}, modulo @var{m}.\n"
+           "\n"
+           "@lisp\n"
+           "(modulo-expt 2 3 5)\n"
+           "   @result{} 3\n"
+           "@end lisp")
+#define FUNC_NAME s_scm_modulo_expt
+{
+  mpz_t n_tmp; 
+  mpz_t k_tmp; 
+  mpz_t m_tmp; 
+    
+  /* There are two classes of error we might encounter --
+     1) Math errors, which we'll report by calling scm_num_overflow,
+     and
+     2) wrong-type errors, which of course we'll report by calling
+     SCM_WRONG_TYPE_ARG.
+     We don't report those errors immediately, however; instead we do
+     some cleanup first.  These variables tell us which error (if
+     any) we should report after cleaning up.  
+  */
+  int report_overflow = 0;
+
+  int position_of_wrong_type = 0;
+  SCM value_of_wrong_type = SCM_INUM0;
+
+  SCM result = SCM_UNDEFINED;
+
+  mpz_init (n_tmp);
+  mpz_init (k_tmp);
+  mpz_init (m_tmp);
+    
+  if (SCM_EQ_P (m, SCM_INUM0))
+    {
+      report_overflow = 1;
+      goto cleanup;
+    }
+  
+  if (!coerce_to_big (n, n_tmp))
+    {
+      value_of_wrong_type = n;
+      position_of_wrong_type = 1;
+      goto cleanup;
+    }
+
+  if (!coerce_to_big (k, k_tmp))
+    {
+      value_of_wrong_type = k;
+      position_of_wrong_type = 2;
+      goto cleanup;
+    }
+
+  if (!coerce_to_big (m, m_tmp))
+    {
+      value_of_wrong_type = m;
+      position_of_wrong_type = 3;
+      goto cleanup;
+    }
+
+  /* if the exponent K is negative, and we simply call mpz_powm, we
+     will get a divide-by-zero exception when an inverse 1/n mod m
+     doesn't exist (or is not unique).  Since exceptions are hard to
+     handle, we'll attempt the inversion "by hand" -- that way, we get
+     a simple failure code, which is easy to handle. */
+  
+  if (-1 == mpz_sgn (k_tmp))
+    {
+      if (!mpz_invert (n_tmp, n_tmp, m_tmp))
+        {
+          report_overflow = 1;
+          goto cleanup;
+        }
+      mpz_neg (k_tmp, k_tmp);
+    }
+
+  result = scm_i_mkbig ();
+  mpz_powm (SCM_I_BIG_MPZ (result),
+            n_tmp,
+            k_tmp,
+            m_tmp);
+
+  if (mpz_sgn (m_tmp) < 0 && mpz_sgn (SCM_I_BIG_MPZ (result)) != 0)
+    mpz_add (SCM_I_BIG_MPZ (result), SCM_I_BIG_MPZ (result), m_tmp);
+
+ cleanup:
+  mpz_clear (m_tmp);
+  mpz_clear (k_tmp);
+  mpz_clear (n_tmp);
+
+  if (report_overflow)
+    scm_num_overflow (FUNC_NAME);
+
+  if (position_of_wrong_type)
+    SCM_WRONG_TYPE_ARG (position_of_wrong_type,
+                        value_of_wrong_type);
+  
+  return scm_i_normbig (result);
 }
 #undef FUNC_NAME
 
@@ -1280,7 +1677,6 @@ SCM_DEFINE (scm_integer_expt, "integer-expt", 2, 0, 0,
   else if (SCM_BIGP (k))
     {
       z_i2 = scm_i_clonebig (k, 1);
-      mpz_init_set (SCM_I_BIG_MPZ (z_i2), SCM_I_BIG_MPZ (k));
       scm_remember_upto_here_1 (k);
       i2_is_big = 1;
     }
@@ -1292,7 +1688,7 @@ SCM_DEFINE (scm_integer_expt, "integer-expt", 2, 0, 0,
       if ((r > SCM_MOST_POSITIVE_FIXNUM) || (r < SCM_MOST_NEGATIVE_FIXNUM))
         {
           z_i2 = scm_i_mkbig ();
-          mpz_init_set_d (SCM_I_BIG_MPZ (z_i2), r);
+          mpz_set_d (SCM_I_BIG_MPZ (z_i2), r);
           i2_is_big = 1;
         }
       else
@@ -1314,12 +1710,10 @@ SCM_DEFINE (scm_integer_expt, "integer-expt", 2, 0, 0,
         {
           if (mpz_sgn(SCM_I_BIG_MPZ (z_i2)) == 0)
             {
-              mpz_clear (SCM_I_BIG_MPZ (z_i2));
               return acc;
             }
           if (mpz_cmp_ui(SCM_I_BIG_MPZ (z_i2), 1) == 0)
             {
-              mpz_clear (SCM_I_BIG_MPZ (z_i2));
               return scm_product (acc, n);
             }
           if (mpz_tstbit(SCM_I_BIG_MPZ (z_i2), 0))
@@ -1352,20 +1746,24 @@ SCM_DEFINE (scm_integer_expt, "integer-expt", 2, 0, 0,
 
 SCM_DEFINE (scm_ash, "ash", 2, 0, 0,
             (SCM n, SCM cnt),
-           "The function ash performs an arithmetic shift left by @var{cnt}\n"
-           "bits (or shift right, if @var{cnt} is negative).  'Arithmetic'\n"
-           "means, that the function does not guarantee to keep the bit\n"
-           "structure of @var{n}, but rather guarantees that the result\n"
-           "will always be rounded towards minus infinity.  Therefore, the\n"
-           "results of ash and a corresponding bitwise shift will differ if\n"
-           "@var{n} is negative.\n"
+           "Return @var{n} shifted left by @var{cnt} bits, or shifted right\n"
+           "if @var{cnt} is negative.  This is an ``arithmetic'' shift.\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"
-           "Formally, the function returns an integer equivalent to\n"
-           "@code{(inexact->exact (floor (* @var{n} (expt 2 @var{cnt}))))}.\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"
            "\n"
            "@lisp\n"
            "(number->string (ash #b1 3) 2)     @result{} \"1000\"\n"
            "(number->string (ash #b1010 -1) 2) @result{} \"101\"\n"
+           "\n"
+           ";; -23 is bits ...11101001, -6 is bits ...111010\n"
+           "(ash -23 -2) @result{} -6\n"
            "@end lisp")
 #define FUNC_NAME s_scm_ash
 {
@@ -1383,6 +1781,8 @@ SCM_DEFINE (scm_ash, "ash", 2, 0, 0,
       */
       SCM div = scm_integer_expt (SCM_MAKINUM (2),
                                   SCM_MAKINUM (-bits_to_shift));
+
+      /* scm_quotient assumes its arguments are integers, but it's legal to (ash 1/2 -1) */
       if (SCM_FALSEP (scm_negative_p (n)))
         return scm_quotient (n, div);
       else
@@ -1396,6 +1796,8 @@ SCM_DEFINE (scm_ash, "ash", 2, 0, 0,
 #undef FUNC_NAME
 
 
+#define MIN(x,y)  ((x) < (y) ? (x) : (y))
+
 SCM_DEFINE (scm_bit_extract, "bit-extract", 3, 0, 0,
             (SCM n, SCM start, SCM end),
            "Return the integer composed of the @var{start} (inclusive)\n"
@@ -1410,56 +1812,66 @@ SCM_DEFINE (scm_bit_extract, "bit-extract", 3, 0, 0,
            "@end lisp")
 #define FUNC_NAME s_scm_bit_extract
 {
-  unsigned long int istart, iend;
+  unsigned long int istart, iend, bits;
   SCM_VALIDATE_INUM_MIN_COPY (2, start,0, istart);
   SCM_VALIDATE_INUM_MIN_COPY (3, end, 0, iend);
   SCM_ASSERT_RANGE (3, end, (iend >= istart));
 
+  /* how many bits to keep */
+  bits = iend - istart;
+
   if (SCM_INUMP (n))
     {
       long int in = SCM_INUM (n);
-      unsigned long int bits = iend - istart;
+
+      /* When istart>=SCM_I_FIXNUM_BIT we can just limit the shift to
+         SCM_I_FIXNUM_BIT-1 to get either 0 or -1 per the sign of "in".
+         FIXME: This shift relies on signed right shifts being arithmetic,
+         which is not guaranteed by C99. */
+      in >>= MIN (istart, SCM_I_FIXNUM_BIT-1);
 
       if (in < 0 && bits >= SCM_I_FIXNUM_BIT)
        {
          /* Since we emulate two's complement encoded numbers, this
           * special case requires us to produce a result that has
-          * more bits than can be stored in a fixnum.  Thus, we fall
-          * back to the more general algorithm that is used for
-          * bignums.
+          * more bits than can be stored in a fixnum.
           */
-         goto generalcase;
+          SCM result = scm_i_long2big (in);
+          mpz_fdiv_r_2exp (SCM_I_BIG_MPZ (result), SCM_I_BIG_MPZ (result),
+                           bits);
+          return result;
        }
 
-      if (istart < SCM_I_FIXNUM_BIT)
-       {
-         in = in >> istart;
-         if (bits < SCM_I_FIXNUM_BIT)
-           return SCM_MAKINUM (in & ((1L << bits) - 1));
-         else /* we know: in >= 0 */
-           return SCM_MAKINUM (in);
-       }
-      else if (in < 0)
-       return SCM_MAKINUM (-1L & ((1L << bits) - 1));
-      else
-       return SCM_MAKINUM (0);
+      /* mask down to requisite bits */
+      bits = MIN (bits, SCM_I_FIXNUM_BIT);
+      return SCM_MAKINUM (in & ((1L << bits) - 1));
     }
   else if (SCM_BIGP (n))
     {
-    generalcase:
-      {
-       SCM num1 = SCM_MAKINUM (1L);
-       SCM num2 = SCM_MAKINUM (2L);
-       SCM bits = SCM_MAKINUM (iend - istart);
-       SCM mask  = scm_difference (scm_integer_expt (num2, bits), num1);
-       return scm_logand (mask, scm_ash (n, SCM_MAKINUM (-istart)));
-      }
+      SCM result;
+      if (bits == 1)
+        {
+          result = SCM_MAKINUM (mpz_tstbit (SCM_I_BIG_MPZ (n), istart));
+        }
+      else
+        {
+          /* ENHANCE-ME: It'd be nice not to allocate a new bignum when
+             bits<SCM_I_FIXNUM_BIT.  Would want some help from GMP to get
+             such bits into a ulong.  */
+          result = scm_i_mkbig ();
+          mpz_fdiv_q_2exp (SCM_I_BIG_MPZ(result), SCM_I_BIG_MPZ(n), istart);
+          mpz_fdiv_r_2exp (SCM_I_BIG_MPZ(result), SCM_I_BIG_MPZ(result), bits);
+          result = scm_i_normbig (result);
+        }
+      scm_remember_upto_here_1 (n);
+      return result;
     }
   else
     SCM_WRONG_TYPE_ARG (SCM_ARG1, n);
 }
 #undef FUNC_NAME
 
+
 static const char scm_logtab[] = {
   0, 1, 1, 2, 1, 2, 2, 3, 1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4
 };
@@ -1788,7 +2200,6 @@ scm_iint2str (long num, int rad, char *p)
   return j;
 }
 
-
 SCM_DEFINE (scm_number_to_string, "number->string", 1, 1, 0,
             (SCM n, SCM radix),
            "Return a string holding the external representation of the\n"
@@ -1820,6 +2231,13 @@ SCM_DEFINE (scm_number_to_string, "number->string", 1, 1, 0,
       scm_remember_upto_here_1 (n);
       return scm_take0str (str);
     }
+  else if (SCM_FRACTIONP (n))
+    {
+      scm_i_fraction_reduce (n);
+      return scm_string_append (scm_list_3 (scm_number_to_string (SCM_FRACTION_NUMERATOR (n), radix),
+                                           scm_mem2string ("/", 1), 
+                                           scm_number_to_string (SCM_FRACTION_DENOMINATOR (n), radix)));
+    }
   else if (SCM_INEXACTP (n))
     {
       char num_buf [FLOBUFLEN];
@@ -1844,12 +2262,24 @@ scm_print_real (SCM sexp, SCM port, scm_print_state *pstate SCM_UNUSED)
 
 int
 scm_print_complex (SCM sexp, SCM port, scm_print_state *pstate SCM_UNUSED)
+
 {
   char num_buf[FLOBUFLEN];
   scm_lfwrite (num_buf, iflo2str (sexp, num_buf), port);
   return !0;
 }
 
+int
+scm_i_print_fraction (SCM sexp, SCM port, scm_print_state *pstate SCM_UNUSED)
+{
+  SCM str;
+  scm_i_fraction_reduce (sexp);
+  str = scm_number_to_string (sexp, SCM_UNDEFINED);
+  scm_lfwrite (SCM_STRING_CHARS (str), SCM_STRING_LENGTH (str), port);
+  scm_remember_upto_here_1 (str);
+  return !0;
+}
+
 int
 scm_bigprint (SCM exp, SCM port, scm_print_state *pstate SCM_UNUSED)
 {
@@ -2109,7 +2539,7 @@ mem2decimal_from_point (SCM result, const char* mem, size_t len,
          if (sign == 1)
            result = scm_product (result, e);
          else
-           result = scm_divide (result, e);
+           result = scm_divide2real (result, e);
 
          /* We've seen an exponent, thus the value is implicitly inexact. */
          x = INEXACT;
@@ -2151,8 +2581,8 @@ mem2ureal (const char* mem, size_t len, unsigned int *p_idx,
     {
       enum t_exactness x = EXACT;
 
-      /* Cobble up the fraction.  We might want to set the NaN's
-        mantissa from it. */
+      /* Cobble up the fractional part.  We might want to set the
+        NaN's mantissa from it. */
       idx += 4;
       mem2uinteger (mem, len, &idx, 10, &x);
       *p_idx = idx;
@@ -2192,7 +2622,8 @@ mem2ureal (const char* mem, size_t len, unsigned int *p_idx,
          if (SCM_FALSEP (divisor))
            return SCM_BOOL_F;
 
-         result = scm_divide (uinteger, divisor);
+         /* both are int/big here, I assume */
+         result = scm_make_ratio (uinteger, divisor);
        }
       else if (radix == 10)
        {
@@ -2426,7 +2857,6 @@ scm_i_mem2number (const char* mem, size_t len, unsigned int default_radix)
     {
     case EXACT:
       if (SCM_INEXACTP (result))
-       /* FIXME: This may change the value. */
        return scm_inexact_to_exact (result);
       else
        return result;
@@ -2467,8 +2897,8 @@ SCM_DEFINE (scm_string_to_number, "string->number", 1, 1, 0,
   SCM_VALIDATE_STRING (1, string);
   SCM_VALIDATE_INUM_MIN_DEF_COPY (2, radix,2,10, base);
   answer = scm_i_mem2number (SCM_STRING_CHARS (string),
-                          SCM_STRING_LENGTH (string),
-                          base);
+                            SCM_STRING_LENGTH (string),
+                            base);
   return scm_return_first (answer, string);
 }
 #undef FUNC_NAME
@@ -2495,7 +2925,7 @@ scm_make_complex (double x, double y)
   else
     {
       SCM z;
-      SCM_NEWSMOB (z, scm_tc16_complex, scm_gc_malloc (2*sizeof (double),
+      SCM_NEWSMOB (z, scm_tc16_complex, scm_gc_malloc (sizeof (scm_t_complex),
                                                       "complex"));
       SCM_COMPLEX_REAL (z) = x;
       SCM_COMPLEX_IMAG (z) = y;
@@ -2507,7 +2937,7 @@ scm_make_complex (double x, double y)
 SCM
 scm_bigequal (SCM x, SCM y)
 {
-  int result = mpz_cmp (SCM_I_BIG_MPZ (x), SCM_I_BIG_MPZ (x));
+  int result = mpz_cmp (SCM_I_BIG_MPZ (x), SCM_I_BIG_MPZ (y));
   scm_remember_upto_here_2 (x, y);
   return SCM_BOOL (0 == result);
 }
@@ -2525,6 +2955,19 @@ scm_complex_equalp (SCM x, SCM y)
                   && SCM_COMPLEX_IMAG (x) == SCM_COMPLEX_IMAG (y));
 }
 
+SCM
+scm_i_fraction_equalp (SCM x, SCM y)
+{
+  scm_i_fraction_reduce (x);
+  scm_i_fraction_reduce (y);
+  if (SCM_FALSEP (scm_equal_p (SCM_FRACTION_NUMERATOR (x),
+                              SCM_FRACTION_NUMERATOR (y)))
+      || SCM_FALSEP (scm_equal_p (SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x),
+                                 SCM_FRACTION_DENOMINATOR (y))))
+    return SCM_BOOL_F;
+  else
+    return SCM_BOOL_T;
+}
 
 
 SCM_REGISTER_PROC (s_number_p, "number?", 1, 0, 0, scm_number_p);
@@ -2547,30 +2990,39 @@ SCM_DEFINE (scm_number_p, "complex?", 1, 0, 0,
 #undef FUNC_NAME
 
 
-SCM_REGISTER_PROC (s_real_p, "real?", 1, 0, 0, scm_real_p);
-/* "Return @code{#t} if @var{x} is a real number, @code{#f} else.\n"
- * "Note that the sets of integer and rational values form a subset\n"
- * "of the set of real numbers, i. e. the predicate will also\n"
- * "be fulfilled if @var{x} is an integer or a rational number."
- */
-SCM_DEFINE (scm_real_p, "rational?", 1, 0, 0, 
+SCM_DEFINE (scm_real_p, "real?", 1, 0, 0, 
+            (SCM x),
+           "Return @code{#t} if @var{x} is a real number, @code{#f}\n"
+           "otherwise.  Note that the set of integer values forms a subset of\n"
+           "the set of real numbers, i. e. the predicate will also be\n"
+           "fulfilled if @var{x} is an integer number.")
+#define FUNC_NAME s_scm_real_p
+{
+  /* we can't represent irrational numbers. */
+  return scm_rational_p (x);
+}
+#undef FUNC_NAME
+
+SCM_DEFINE (scm_rational_p, "rational?", 1, 0, 0, 
             (SCM x),
            "Return @code{#t} if @var{x} is a rational number, @code{#f}\n"
            "otherwise.  Note that the set of integer values forms a subset of\n"
            "the set of rational numbers, i. e. the predicate will also be\n"
-           "fulfilled if @var{x} is an integer number.  Real numbers\n"
-           "will also satisfy this predicate, because of their limited\n"
-           "precision.")
-#define FUNC_NAME s_scm_real_p
+           "fulfilled if @var{x} is an integer number.")
+#define FUNC_NAME s_scm_rational_p
 {
   if (SCM_INUMP (x))
     return SCM_BOOL_T;
   else if (SCM_IMP (x))
     return SCM_BOOL_F;
-  else if (SCM_REALP (x))
-    return SCM_BOOL_T;
   else if (SCM_BIGP (x))
     return SCM_BOOL_T;
+  else if (SCM_FRACTIONP (x))
+    return SCM_BOOL_T;
+  else if (SCM_REALP (x))
+    /* due to their limited precision, all floating point numbers are
+       rational as well. */
+    return SCM_BOOL_T;
   else
     return SCM_BOOL_F;
 }
@@ -2608,7 +3060,11 @@ SCM_DEFINE (scm_inexact_p, "inexact?", 1, 0, 0,
            "else.")
 #define FUNC_NAME s_scm_inexact_p
 {
-  return SCM_BOOL (SCM_INEXACTP (x));
+  if (SCM_INEXACTP (x))
+    return SCM_BOOL_T;
+  if (SCM_NUMBERP (x))
+    return SCM_BOOL_F;
+  SCM_WRONG_TYPE_ARG (1, x);
 }
 #undef FUNC_NAME
 
@@ -2618,6 +3074,7 @@ SCM_GPROC1 (s_eq_p, "=", scm_tc7_rpsubr, scm_num_eq_p, g_eq_p);
 SCM
 scm_num_eq_p (SCM x, SCM y)
 {
+ again:
   if (SCM_INUMP (x))
     {
       long xx = SCM_INUM (x);
@@ -2633,6 +3090,8 @@ scm_num_eq_p (SCM x, SCM y)
       else if (SCM_COMPLEXP (y))
        return SCM_BOOL (((double) xx == SCM_COMPLEX_REAL (y))
                         && (0.0 == SCM_COMPLEX_IMAG (y)));
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+       return SCM_BOOL_F;
       else
        SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_eq_p, x, y, SCM_ARGn, s_eq_p);
     }
@@ -2666,6 +3125,8 @@ scm_num_eq_p (SCM x, SCM y)
          scm_remember_upto_here_1 (x);
          return SCM_BOOL (0 == cmp);
        }
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+       return SCM_BOOL_F;
       else
        SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_eq_p, x, y, SCM_ARGn, s_eq_p);
     }
@@ -2687,7 +3148,17 @@ scm_num_eq_p (SCM x, SCM y)
       else if (SCM_COMPLEXP (y))
        return SCM_BOOL ((SCM_REAL_VALUE (x) == SCM_COMPLEX_REAL (y))
                         && (0.0 == SCM_COMPLEX_IMAG (y)));
-      else
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+        {
+          double  xx = SCM_REAL_VALUE (x);
+          if (xisnan (xx))
+            return SCM_BOOL_F;
+          if (xisinf (xx))
+            return SCM_BOOL (xx < 0.0);
+          x = scm_inexact_to_exact (x);  /* with x as frac or int */
+          goto again;
+        }
+      else
        SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_eq_p, x, y, SCM_ARGn, s_eq_p);
     }
   else if (SCM_COMPLEXP (x))
@@ -2712,6 +3183,53 @@ scm_num_eq_p (SCM x, SCM y)
       else if (SCM_COMPLEXP (y))
        return SCM_BOOL ((SCM_COMPLEX_REAL (x) == SCM_COMPLEX_REAL (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);
+          if (xisnan (xx))
+            return SCM_BOOL_F;
+          if (xisinf (xx))
+            return SCM_BOOL (xx < 0.0);
+          x = scm_inexact_to_exact (x);  /* with x as frac or int */
+          goto again;
+        }
+      else
+       SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_eq_p, x, y, SCM_ARGn, s_eq_p);
+    }
+  else if (SCM_FRACTIONP (x))
+    {
+      if (SCM_INUMP (y))
+       return SCM_BOOL_F;
+      else if (SCM_BIGP (y))
+       return SCM_BOOL_F;
+      else if (SCM_REALP (y))
+        {
+          double yy = SCM_REAL_VALUE (y);
+          if (xisnan (yy))
+            return SCM_BOOL_F;
+          if (xisinf (yy))
+            return SCM_BOOL (0.0 < yy);
+          y = scm_inexact_to_exact (y);  /* with y as frac or int */
+          goto again;
+        }
+      else if (SCM_COMPLEXP (y))
+        {
+          double yy;
+          if (SCM_COMPLEX_IMAG (y) != 0.0)
+            return SCM_BOOL_F;
+          yy = SCM_COMPLEX_REAL (y);
+          if (xisnan (yy))
+            return SCM_BOOL_F;
+          if (xisinf (yy))
+            return SCM_BOOL (0.0 < yy);
+          y = scm_inexact_to_exact (y);  /* with y as frac or int */
+          goto again;
+        }
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+       return scm_i_fraction_equalp (x, y);
       else
        SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_eq_p, x, y, SCM_ARGn, s_eq_p);
     }
@@ -2720,6 +3238,12 @@ scm_num_eq_p (SCM x, SCM y)
 }
 
 
+/* OPTIMIZE-ME: For int/frac and frac/frac compares, the multiplications
+   done are good for inums, but for bignums an answer can almost always be
+   had by just examining a few high bits of the operands, as done by GMP in
+   mpq_cmp.  flonum/frac compares likewise, but with the slight complication
+   of the float exponent to take into account.  */
+
 SCM_GPROC1 (s_less_p, "<", scm_tc7_rpsubr, scm_less_p, g_less_p);
 /* "Return @code{#t} if the list of parameters is monotonically\n"
  * "increasing."
@@ -2727,6 +3251,7 @@ SCM_GPROC1 (s_less_p, "<", scm_tc7_rpsubr, scm_less_p, g_less_p);
 SCM
 scm_less_p (SCM x, SCM y)
 {
+ again:
   if (SCM_INUMP (x))
     {
       long xx = SCM_INUM (x);
@@ -2743,6 +3268,14 @@ scm_less_p (SCM x, SCM y)
        }
       else if (SCM_REALP (y))
        return SCM_BOOL ((double) xx < SCM_REAL_VALUE (y));
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+        {
+          /* "x < a/b" becomes "x*b < a" */
+        int_frac:
+          x = scm_product (x, SCM_FRACTION_DENOMINATOR (y));
+          y = SCM_FRACTION_NUMERATOR (y);
+          goto again;
+        }
       else
        SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_less_p, x, y, SCM_ARGn, s_less_p);
     }
@@ -2769,6 +3302,8 @@ scm_less_p (SCM x, SCM y)
          scm_remember_upto_here_1 (x);
          return SCM_BOOL (cmp < 0);
        }
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+        goto int_frac;
       else
        SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_less_p, x, y, SCM_ARGn, s_less_p);
     }
@@ -2787,6 +3322,49 @@ scm_less_p (SCM x, SCM y)
        }
       else if (SCM_REALP (y))
        return SCM_BOOL (SCM_REAL_VALUE (x) < SCM_REAL_VALUE (y));
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+        {
+          double  xx = SCM_REAL_VALUE (x);
+         if (xisnan (xx))
+           return SCM_BOOL_F;
+          if (xisinf (xx))
+            return SCM_BOOL (xx < 0.0);
+          x = scm_inexact_to_exact (x);  /* with x as frac or int */
+          goto again;
+        }
+      else
+       SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_less_p, x, y, SCM_ARGn, s_less_p);
+    }
+  else if (SCM_FRACTIONP (x))
+    {
+      if (SCM_INUMP (y) || SCM_BIGP (y))
+        {
+          /* "a/b < y" becomes "a < y*b" */
+          y = scm_product (y, SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x));
+          x = SCM_FRACTION_NUMERATOR (x);
+          goto again;
+        }
+      else if (SCM_REALP (y))
+        {
+          double yy = SCM_REAL_VALUE (y);
+          if (xisnan (yy))
+            return SCM_BOOL_F;
+          if (xisinf (yy))
+            return SCM_BOOL (0.0 < yy);
+          y = scm_inexact_to_exact (y);  /* with y as frac or int */
+          goto again;
+        }
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+        {
+          /* "a/b < c/d" becomes "a*d < c*b" */
+          SCM new_x = scm_product (SCM_FRACTION_NUMERATOR (x),
+                                   SCM_FRACTION_DENOMINATOR (y));
+          SCM new_y = scm_product (SCM_FRACTION_NUMERATOR (y),
+                                   SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x));
+          x = new_x;
+          y = new_y;
+          goto again;
+        }
       else
        SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_less_p, x, y, SCM_ARGn, s_less_p);
     }
@@ -2869,6 +3447,8 @@ scm_zero_p (SCM z)
   else if (SCM_COMPLEXP (z))
     return SCM_BOOL (SCM_COMPLEX_REAL (z) == 0.0
                     && SCM_COMPLEX_IMAG (z) == 0.0);
+  else if (SCM_FRACTIONP (z))
+    return SCM_BOOL_F;
   else
     SCM_WTA_DISPATCH_1 (g_zero_p, z, SCM_ARG1, s_zero_p);
 }
@@ -2891,6 +3471,8 @@ scm_positive_p (SCM x)
     }
   else if (SCM_REALP (x))
     return SCM_BOOL(SCM_REAL_VALUE (x) > 0.0);
+  else if (SCM_FRACTIONP (x))
+    return scm_positive_p (SCM_FRACTION_NUMERATOR (x));
   else
     SCM_WTA_DISPATCH_1 (g_positive_p, x, SCM_ARG1, s_positive_p);
 }
@@ -2913,11 +3495,19 @@ scm_negative_p (SCM x)
     }
   else if (SCM_REALP (x))
     return SCM_BOOL(SCM_REAL_VALUE (x) < 0.0);
+  else if (SCM_FRACTIONP (x))
+    return scm_negative_p (SCM_FRACTION_NUMERATOR (x));
   else
     SCM_WTA_DISPATCH_1 (g_negative_p, x, SCM_ARG1, s_negative_p);
 }
 
 
+/* scm_min and scm_max return an inexact when either argument is inexact, as
+   required by r5rs.  On that basis, for exact/inexact combinations the
+   exact is converted to inexact to compare and possibly return.  This is
+   unlike scm_less_p above which takes some trouble to preserve all bits in
+   its test, such trouble is not required for min and max.  */
+
 SCM_GPROC1 (s_max, "max", scm_tc7_asubr, scm_max, g_max);
 /* "Return the maximum of all parameter values."
  */
@@ -2928,7 +3518,7 @@ scm_max (SCM x, SCM y)
     {
       if (SCM_UNBNDP (x))
        SCM_WTA_DISPATCH_0 (g_max, s_max);
-      else if (SCM_NUMBERP (x))
+      else if (SCM_INUMP(x) || SCM_BIGP(x) || SCM_REALP(x) || SCM_FRACTIONP(x))
        return x;
       else
        SCM_WTA_DISPATCH_1 (g_max, x, SCM_ARG1, s_max);
@@ -2954,6 +3544,11 @@ scm_max (SCM x, SCM y)
          /* if y==NaN then ">" is false and we return NaN */
          return (z > SCM_REAL_VALUE (y)) ? scm_make_real (z) : y;
        }
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+       {
+         double z = xx;
+         return (z > scm_i_fraction2double (y)) ? x : y;
+       }
       else
        SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_max, x, y, SCM_ARGn, s_max);
     }
@@ -2973,10 +3568,17 @@ scm_max (SCM x, SCM y)
        }
       else if (SCM_REALP (y))
        {
-         double yy = SCM_REAL_VALUE (y);
+          /* if y==NaN then xx>yy is false, so we return the NaN y */
+          double xx, yy;
+        big_real:
+          xx = scm_i_big2dbl (x);
+          yy = SCM_REAL_VALUE (y);
+         return (xx > yy ? scm_make_real (xx) : y);
+       }
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+       {
+         double yy = scm_i_fraction2double (y);
          int cmp;
-         if (xisnan (yy))
-           return y;
          cmp = xmpz_cmp_d (SCM_I_BIG_MPZ (x), yy);
          scm_remember_upto_here_1 (x);
          return (cmp > 0) ? x : y;
@@ -2994,13 +3596,8 @@ scm_max (SCM x, SCM y)
        }
       else if (SCM_BIGP (y))
        {
-         double xx = SCM_REAL_VALUE (x);
-         int cmp;
-         if (xisnan (xx))
-           return x;
-         cmp = xmpz_cmp_d (SCM_I_BIG_MPZ (y), xx);
-         scm_remember_upto_here_1 (y);
-         return (cmp < 0) ? x : y;
+          SCM t = x; x = y; y = t;
+          goto big_real;
        }
       else if (SCM_REALP (y))
        {
@@ -3011,6 +3608,41 @@ scm_max (SCM x, SCM y)
          double xx = SCM_REAL_VALUE (x);
          return (xisnan (xx) || xx > SCM_REAL_VALUE (y)) ? x : y;
        }
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+       {
+         double yy = scm_i_fraction2double (y);
+         double xx = SCM_REAL_VALUE (x);
+         return (xx < yy) ? scm_make_real (yy) : x;
+       }
+      else
+       SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_max, x, y, SCM_ARGn, s_max);
+    }
+  else if (SCM_FRACTIONP (x))
+    {
+      if (SCM_INUMP (y))
+       {
+         double z = SCM_INUM (y);
+         return (scm_i_fraction2double (x) < z) ? y : x;
+       }
+      else if (SCM_BIGP (y))
+       {
+         double xx = scm_i_fraction2double (x);
+         int cmp;
+         cmp = xmpz_cmp_d (SCM_I_BIG_MPZ (y), xx);
+         scm_remember_upto_here_1 (y);
+         return (cmp < 0) ? x : y;
+       }
+      else if (SCM_REALP (y))
+       {
+         double xx = scm_i_fraction2double (x);
+         return (xx < SCM_REAL_VALUE (y)) ? y : scm_make_real (xx);
+       }
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+       {
+         double yy = scm_i_fraction2double (y);
+         double xx = scm_i_fraction2double (x);
+         return (xx < yy) ? y : x;
+       }
       else
        SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_max, x, y, SCM_ARGn, s_max);
     }
@@ -3029,7 +3661,7 @@ scm_min (SCM x, SCM y)
     {
       if (SCM_UNBNDP (x))
        SCM_WTA_DISPATCH_0 (g_min, s_min);
-      else if (SCM_NUMBERP (x))
+      else if (SCM_INUMP(x) || SCM_BIGP(x) || SCM_REALP(x) || SCM_FRACTIONP(x))
        return x;
       else
        SCM_WTA_DISPATCH_1 (g_min, x, SCM_ARG1, s_min);
@@ -3055,6 +3687,11 @@ scm_min (SCM x, SCM y)
          /* if y==NaN then "<" is false and we return NaN */
          return (z < SCM_REAL_VALUE (y)) ? scm_make_real (z) : y;
        }
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+       {
+         double z = xx;
+         return (z < scm_i_fraction2double (y)) ? x : y;
+       }
       else
        SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_min, x, y, SCM_ARGn, s_min);
     }
@@ -3074,10 +3711,17 @@ scm_min (SCM x, SCM y)
        }
       else if (SCM_REALP (y))
        {
-         double yy = SCM_REAL_VALUE (y);
+          /* if y==NaN then xx<yy is false, so we return the NaN y */
+          double xx, yy;
+        big_real:
+          xx = scm_i_big2dbl (x);
+          yy = SCM_REAL_VALUE (y);
+         return (xx < yy ? scm_make_real (xx) : y);
+       }
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+       {
+         double yy = scm_i_fraction2double (y);
          int cmp;
-         if (xisnan (yy))
-           return y;
          cmp = xmpz_cmp_d (SCM_I_BIG_MPZ (x), yy);
          scm_remember_upto_here_1 (x);
          return (cmp > 0) ? y : x;
@@ -3095,13 +3739,8 @@ scm_min (SCM x, SCM y)
        }
       else if (SCM_BIGP (y))
        {
-         double xx = SCM_REAL_VALUE (x);
-         int cmp;
-         if (xisnan (xx))
-           return x;
-         cmp = xmpz_cmp_d (SCM_I_BIG_MPZ (y), xx);
-         scm_remember_upto_here_1 (y);
-         return (cmp < 0) ? y : x;
+          SCM t = x; x = y; y = t;
+          goto big_real;
        }
       else if (SCM_REALP (y))
        {
@@ -3112,9 +3751,44 @@ scm_min (SCM x, SCM y)
          double xx = SCM_REAL_VALUE (x);
          return (xisnan (xx) || xx < SCM_REAL_VALUE (y)) ? x : y;
        }
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+       {
+         double yy = scm_i_fraction2double (y);
+         double xx = SCM_REAL_VALUE (x);
+         return (yy < xx) ? scm_make_real (yy) : x;
+       }
       else
        SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_min, x, y, SCM_ARGn, s_min);
     }
+  else if (SCM_FRACTIONP (x))
+    {
+      if (SCM_INUMP (y))
+       {
+         double z = SCM_INUM (y);
+         return (scm_i_fraction2double (x) < z) ? x : y;
+       }
+      else if (SCM_BIGP (y))
+       {
+         double xx = scm_i_fraction2double (x);
+         int cmp;
+         cmp = xmpz_cmp_d (SCM_I_BIG_MPZ (y), xx);
+         scm_remember_upto_here_1 (y);
+         return (cmp < 0) ? y : x;
+       }
+      else if (SCM_REALP (y))
+       {
+         double xx = scm_i_fraction2double (x);
+         return (SCM_REAL_VALUE (y) < xx) ? y : scm_make_real (xx);
+       }
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+       {
+         double yy = scm_i_fraction2double (y);
+         double xx = scm_i_fraction2double (x);
+         return (xx < yy) ? x : y;
+       }
+      else
+       SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_max, x, y, SCM_ARGn, s_max);
+    }
   else
     SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_min, x, y, SCM_ARG1, s_min);
 }
@@ -3159,6 +3833,10 @@ scm_sum (SCM x, SCM y)
           return scm_make_complex (xx + SCM_COMPLEX_REAL (y),
                                    SCM_COMPLEX_IMAG (y));
         }
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+       return scm_make_ratio (scm_sum (SCM_FRACTION_NUMERATOR (y), 
+                                       scm_product (x, SCM_FRACTION_DENOMINATOR (y))),
+                              SCM_FRACTION_DENOMINATOR (y));
       else
         SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_sum, x, y, SCM_ARGn, s_sum);
     } else if (SCM_BIGP (x))
@@ -3220,6 +3898,10 @@ scm_sum (SCM x, SCM y)
            scm_remember_upto_here_1 (x);
            return scm_make_complex (real_part, SCM_COMPLEX_IMAG (y));
          }
+       else if (SCM_FRACTIONP (y))
+         return scm_make_ratio (scm_sum (SCM_FRACTION_NUMERATOR (y), 
+                                         scm_product (x, SCM_FRACTION_DENOMINATOR (y))),
+                                SCM_FRACTION_DENOMINATOR (y));
        else
          SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_sum, x, y, SCM_ARGn, s_sum);
       }
@@ -3238,6 +3920,8 @@ scm_sum (SCM x, SCM y)
       else if (SCM_COMPLEXP (y))
        return scm_make_complex (SCM_REAL_VALUE (x) + SCM_COMPLEX_REAL (y),
                                 SCM_COMPLEX_IMAG (y));
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+       return scm_make_real (SCM_REAL_VALUE (x) + scm_i_fraction2double (y));
       else
        SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_sum, x, y, SCM_ARGn, s_sum);
     }
@@ -3259,6 +3943,32 @@ scm_sum (SCM x, SCM y)
       else if (SCM_COMPLEXP (y))
        return scm_make_complex (SCM_COMPLEX_REAL (x) + SCM_COMPLEX_REAL (y),
                                 SCM_COMPLEX_IMAG (x) + SCM_COMPLEX_IMAG (y));
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+       return scm_make_complex (SCM_COMPLEX_REAL (x) + scm_i_fraction2double (y),
+                                SCM_COMPLEX_IMAG (x));
+      else
+       SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_sum, x, y, SCM_ARGn, s_sum);
+    }
+  else if (SCM_FRACTIONP (x))
+    {
+      if (SCM_INUMP (y))
+       return scm_make_ratio (scm_sum (SCM_FRACTION_NUMERATOR (x), 
+                                       scm_product (y, SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x))),
+                              SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x));
+      else if (SCM_BIGP (y))
+       return scm_make_ratio (scm_sum (SCM_FRACTION_NUMERATOR (x), 
+                                       scm_product (y, SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x))),
+                              SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x));
+      else if (SCM_REALP (y))
+       return scm_make_real (SCM_REAL_VALUE (y) + scm_i_fraction2double (x));
+      else if (SCM_COMPLEXP (y))
+       return scm_make_complex (SCM_COMPLEX_REAL (y) + scm_i_fraction2double (x),
+                                SCM_COMPLEX_IMAG (y));
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+       /* a/b + c/d = (ad + bc) / bd */
+       return scm_make_ratio (scm_sum (scm_product (SCM_FRACTION_NUMERATOR (x), SCM_FRACTION_DENOMINATOR (y)),
+                                       scm_product (SCM_FRACTION_NUMERATOR (y), SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x))),
+                              scm_product (SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x), SCM_FRACTION_DENOMINATOR (y)));
       else
        SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_sum, x, y, SCM_ARGn, s_sum);
     }
@@ -3296,6 +4006,9 @@ scm_difference (SCM x, SCM y)
         else if (SCM_COMPLEXP (x))
           return scm_make_complex (-SCM_COMPLEX_REAL (x),
                                    -SCM_COMPLEX_IMAG (x));
+       else if (SCM_FRACTIONP (x))
+         return scm_make_ratio (scm_difference (SCM_FRACTION_NUMERATOR (x), SCM_UNDEFINED),
+                                SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x));
         else
           SCM_WTA_DISPATCH_1 (g_difference, x, SCM_ARG1, s_difference);
     }
@@ -3352,6 +4065,11 @@ scm_difference (SCM x, SCM y)
          return scm_make_complex (xx - SCM_COMPLEX_REAL (y),
                                   - SCM_COMPLEX_IMAG (y));
        }
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+       /* a - b/c = (ac - b) / c */
+       return scm_make_ratio (scm_difference (scm_product (x, SCM_FRACTION_DENOMINATOR (y)),
+                                              SCM_FRACTION_NUMERATOR (y)),
+                              SCM_FRACTION_DENOMINATOR (y));
       else
        SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_difference, x, y, SCM_ARGn, s_difference);
     }
@@ -3370,7 +4088,10 @@ scm_difference (SCM x, SCM y)
            {
              SCM result = scm_i_mkbig ();
 
-             mpz_sub_ui (SCM_I_BIG_MPZ (result), SCM_I_BIG_MPZ (x), yy);
+             if (yy >= 0)
+               mpz_sub_ui (SCM_I_BIG_MPZ (result), SCM_I_BIG_MPZ (x), yy);
+             else
+               mpz_add_ui (SCM_I_BIG_MPZ (result), SCM_I_BIG_MPZ (x), -yy);
              scm_remember_upto_here_1 (x);
 
              if ((sgn_x < 0 && (yy > 0)) || ((sgn_x > 0) && yy < 0))
@@ -3409,6 +4130,10 @@ scm_difference (SCM x, SCM y)
          scm_remember_upto_here_1 (x);
          return scm_make_complex (real_part, - SCM_COMPLEX_IMAG (y));      
        }
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+       return scm_make_ratio (scm_difference (scm_product (x, SCM_FRACTION_DENOMINATOR (y)),
+                                              SCM_FRACTION_NUMERATOR (y)),
+                              SCM_FRACTION_DENOMINATOR (y));
       else SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_difference, x, y, SCM_ARGn, s_difference);
     }
   else if (SCM_REALP (x))
@@ -3426,6 +4151,8 @@ scm_difference (SCM x, SCM y)
       else if (SCM_COMPLEXP (y))
        return scm_make_complex (SCM_REAL_VALUE (x) - SCM_COMPLEX_REAL (y),
                                 -SCM_COMPLEX_IMAG (y));
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+       return scm_make_real (SCM_REAL_VALUE (x) - scm_i_fraction2double (y));
       else
        SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_difference, x, y, SCM_ARGn, s_difference);
     }
@@ -3447,6 +4174,33 @@ scm_difference (SCM x, SCM y)
       else if (SCM_COMPLEXP (y))
        return scm_make_complex (SCM_COMPLEX_REAL (x) - SCM_COMPLEX_REAL (y),
                                 SCM_COMPLEX_IMAG (x) - SCM_COMPLEX_IMAG (y));
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+       return scm_make_complex (SCM_COMPLEX_REAL (x) - scm_i_fraction2double (y),
+                                SCM_COMPLEX_IMAG (x));
+      else
+       SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_difference, x, y, SCM_ARGn, s_difference);
+    }
+  else if (SCM_FRACTIONP (x))
+    {
+      if (SCM_INUMP (y))
+       /* a/b - c = (a - cb) / b */
+       return scm_make_ratio (scm_difference (SCM_FRACTION_NUMERATOR (x), 
+                                              scm_product(y, SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x))),
+                              SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x));
+      else if (SCM_BIGP (y))
+       return scm_make_ratio (scm_difference (SCM_FRACTION_NUMERATOR (x), 
+                                              scm_product(y, SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x))),
+                              SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x));
+      else if (SCM_REALP (y))
+       return scm_make_real (scm_i_fraction2double (x) - SCM_REAL_VALUE (y));
+      else if (SCM_COMPLEXP (y))
+       return scm_make_complex (scm_i_fraction2double (x) - SCM_COMPLEX_REAL (y),
+                                -SCM_COMPLEX_IMAG (y));
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+       /* a/b - c/d = (ad - bc) / bd */
+       return scm_make_ratio (scm_difference (scm_product (SCM_FRACTION_NUMERATOR (x), SCM_FRACTION_DENOMINATOR (y)),
+                                              scm_product (SCM_FRACTION_NUMERATOR (y), SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x))),
+                              scm_product (SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x), SCM_FRACTION_DENOMINATOR (y)));
       else
        SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_difference, x, y, SCM_ARGn, s_difference);
     }
@@ -3512,6 +4266,9 @@ scm_product (SCM x, SCM y)
       else if (SCM_COMPLEXP (y))
        return scm_make_complex (xx * SCM_COMPLEX_REAL (y),
                                 xx * SCM_COMPLEX_IMAG (y));
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+       return scm_make_ratio (scm_product (x, SCM_FRACTION_NUMERATOR (y)),
+                              SCM_FRACTION_DENOMINATOR (y));
       else
        SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_product, x, y, SCM_ARGn, s_product);
     }
@@ -3544,6 +4301,9 @@ scm_product (SCM x, SCM y)
          return scm_make_complex (z * SCM_COMPLEX_REAL (y),
                                   z * SCM_COMPLEX_IMAG (y));
        }
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+       return scm_make_ratio (scm_product (x, SCM_FRACTION_NUMERATOR (y)),
+                              SCM_FRACTION_DENOMINATOR (y));
       else
        SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_product, x, y, SCM_ARGn, s_product);
     }
@@ -3562,6 +4322,8 @@ scm_product (SCM x, SCM y)
       else if (SCM_COMPLEXP (y))
        return scm_make_complex (SCM_REAL_VALUE (x) * SCM_COMPLEX_REAL (y),
                                 SCM_REAL_VALUE (x) * SCM_COMPLEX_IMAG (y));
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+       return scm_make_real (SCM_REAL_VALUE (x) * scm_i_fraction2double (y));
       else
        SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_product, x, y, SCM_ARGn, s_product);
     }
@@ -3587,6 +4349,37 @@ scm_product (SCM x, SCM y)
                                   SCM_COMPLEX_REAL (x) * SCM_COMPLEX_IMAG (y)
                                   + SCM_COMPLEX_IMAG (x) * SCM_COMPLEX_REAL (y));
        }
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+       {
+         double yy = scm_i_fraction2double (y);
+         return scm_make_complex (yy * SCM_COMPLEX_REAL (x),
+                                  yy * SCM_COMPLEX_IMAG (x));
+       }
+      else
+       SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_product, x, y, SCM_ARGn, s_product);
+    }
+  else if (SCM_FRACTIONP (x))
+    {
+      if (SCM_INUMP (y))
+       return scm_make_ratio (scm_product (y, SCM_FRACTION_NUMERATOR (x)),
+                              SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x));
+      else if (SCM_BIGP (y))
+       return scm_make_ratio (scm_product (y, SCM_FRACTION_NUMERATOR (x)),
+                              SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x));
+      else if (SCM_REALP (y))
+       return scm_make_real (scm_i_fraction2double (x) * SCM_REAL_VALUE (y));
+      else if (SCM_COMPLEXP (y))
+       {
+         double xx = scm_i_fraction2double (x);
+         return scm_make_complex (xx * SCM_COMPLEX_REAL (y),
+                                  xx * SCM_COMPLEX_IMAG (y));
+       }
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+       /* a/b * c/d = ac / bd */
+       return scm_make_ratio (scm_product (SCM_FRACTION_NUMERATOR (x),
+                                           SCM_FRACTION_NUMERATOR (y)),
+                              scm_product (SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x),
+                                           SCM_FRACTION_DENOMINATOR (y)));
       else
        SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_product, x, y, SCM_ARGn, s_product);
     }
@@ -3608,6 +4401,8 @@ scm_num2dbl (SCM a, const char *why)
     }
   else if (SCM_REALP (a))
     return (SCM_REAL_VALUE (a));
+  else if (SCM_FRACTIONP (a))
+    return scm_i_fraction2double (a);
   else
     SCM_WRONG_TYPE_ARG (SCM_ARGn, a);
 }
@@ -3651,8 +4446,8 @@ SCM_GPROC1 (s_divide, "/", scm_tc7_asubr, scm_divide, g_divide);
    arguments.  If called with one argument @var{z1}, 1/@var{z1} is
    returned.  */
 #define FUNC_NAME s_divide
-SCM
-scm_divide (SCM x, SCM y)
+static SCM
+scm_i_divide (SCM x, SCM y, int inexact)
 {
   double a;
 
@@ -3670,10 +4465,18 @@ scm_divide (SCM x, SCM y)
            scm_num_overflow (s_divide);
 #endif
          else
-           return scm_make_real (1.0 / (double) xx);
+           {
+             if (inexact)
+               return scm_make_real (1.0 / (double) xx);
+             else return scm_make_ratio (SCM_MAKINUM(1), x);
+           }
        }
       else if (SCM_BIGP (x))
-       return scm_make_real (1.0 / scm_i_big2dbl (x));
+       {
+         if (inexact)
+           return scm_make_real (1.0 / scm_i_big2dbl (x));
+         else return scm_make_ratio (SCM_MAKINUM(1), x);
+       }
       else if (SCM_REALP (x))
        {
          double xx = SCM_REAL_VALUE (x);
@@ -3701,6 +4504,9 @@ scm_divide (SCM x, SCM y)
              return scm_make_complex (1.0 / d, -t / d);
            }
        }
+      else if (SCM_FRACTIONP (x))
+       return scm_make_ratio (SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x),
+                              SCM_FRACTION_NUMERATOR (x));
       else
        SCM_WTA_DISPATCH_1 (g_divide, x, SCM_ARG1, s_divide);
     }
@@ -3720,7 +4526,11 @@ scm_divide (SCM x, SCM y)
 #endif
            }
          else if (xx % yy != 0)
-           return scm_make_real ((double) xx / (double) yy);
+           {
+             if (inexact)
+               return scm_make_real ((double) xx / (double) yy);
+             else return scm_make_ratio (x, y);
+           }
          else
            {
              long z = xx / yy;
@@ -3731,7 +4541,11 @@ scm_divide (SCM x, SCM y)
            }
        }
       else if (SCM_BIGP (y))
-       return scm_make_real ((double) xx / scm_i_big2dbl (y));
+       {
+         if (inexact)
+           return scm_make_real ((double) xx / scm_i_big2dbl (y));
+         else return scm_make_ratio (x, y);
+       }
       else if (SCM_REALP (y))
        {
          double yy = SCM_REAL_VALUE (y);
@@ -3763,6 +4577,10 @@ scm_divide (SCM x, SCM y)
              }
          }
        }
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+       /* a / b/c = ac / b */
+       return scm_make_ratio (scm_product (x, SCM_FRACTION_DENOMINATOR (y)),
+                              SCM_FRACTION_NUMERATOR (y));
       else
        SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_divide, x, y, SCM_ARGn, s_divide);
     }
@@ -3806,7 +4624,11 @@ scm_divide (SCM x, SCM y)
                  return scm_i_normbig (result);
                }
              else
-               return scm_make_real (scm_i_big2dbl (x) / (double) yy);
+               {
+                 if (inexact)
+                   return scm_make_real (scm_i_big2dbl (x) / (double) yy);
+                 else return scm_make_ratio (x, y);
+               }
            }
        }
       else if (SCM_BIGP (y))
@@ -3838,10 +4660,14 @@ scm_divide (SCM x, SCM y)
                }
              else
                {
-                 double dbx = mpz_get_d (SCM_I_BIG_MPZ (x));
-                 double dby = mpz_get_d (SCM_I_BIG_MPZ (y));
-                 scm_remember_upto_here_2 (x, y);
-                 return scm_make_real (dbx / dby);
+                 if (inexact)
+                   {
+                     double dbx = mpz_get_d (SCM_I_BIG_MPZ (x));
+                     double dby = mpz_get_d (SCM_I_BIG_MPZ (y));
+                     scm_remember_upto_here_2 (x, y);
+                     return scm_make_real (dbx / dby);
+                   }
+                 else return scm_make_ratio (x, y);
                }
            }
        }
@@ -3860,6 +4686,9 @@ scm_divide (SCM x, SCM y)
          a = scm_i_big2dbl (x);
          goto complex_div;
        }
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+       return scm_make_ratio (scm_product (x, SCM_FRACTION_DENOMINATOR (y)),
+                              SCM_FRACTION_NUMERATOR (y));
       else
        SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_divide, x, y, SCM_ARGn, s_divide);
     }
@@ -3897,6 +4726,8 @@ scm_divide (SCM x, SCM y)
          a = rx;
          goto complex_div;
        }
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+       return scm_make_real (rx / scm_i_fraction2double (y));
       else
        SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_divide, x, y, SCM_ARGn, s_divide);
     }
@@ -3950,12 +4781,67 @@ scm_divide (SCM x, SCM y)
              return scm_make_complex ((rx + ix * t) / d, (ix - rx * t) / d);
            }
        }
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+       {
+         double yy = scm_i_fraction2double (y);
+         return scm_make_complex (rx / yy, ix / yy);
+       }
       else
        SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_divide, x, y, SCM_ARGn, s_divide);
     }
+  else if (SCM_FRACTIONP (x))
+    {
+      if (SCM_INUMP (y)) 
+       {
+         long int yy = SCM_INUM (y);
+#ifndef ALLOW_DIVIDE_BY_EXACT_ZERO
+         if (yy == 0)
+           scm_num_overflow (s_divide);
+         else
+#endif
+           return scm_make_ratio (SCM_FRACTION_NUMERATOR (x),
+                                  scm_product (SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x), y));
+       } 
+      else if (SCM_BIGP (y)) 
+       {
+         return scm_make_ratio (SCM_FRACTION_NUMERATOR (x),
+                                scm_product (SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x), y));
+       } 
+      else if (SCM_REALP (y)) 
+       {
+         double yy = SCM_REAL_VALUE (y);
+#ifndef ALLOW_DIVIDE_BY_ZERO
+         if (yy == 0.0)
+           scm_num_overflow (s_divide);
+         else
+#endif
+           return scm_make_real (scm_i_fraction2double (x) / yy);
+       }
+      else if (SCM_COMPLEXP (y)) 
+       {
+         a = scm_i_fraction2double (x);
+         goto complex_div;
+       } 
+      else if (SCM_FRACTIONP (y))
+       return scm_make_ratio (scm_product (SCM_FRACTION_NUMERATOR (x), SCM_FRACTION_DENOMINATOR (y)),
+                              scm_product (SCM_FRACTION_NUMERATOR (y), SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x)));
+      else 
+       SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_divide, x, y, SCM_ARGn, s_divide);
+    }
   else
     SCM_WTA_DISPATCH_2 (g_divide, x, y, SCM_ARG1, s_divide);
 }
+
+SCM
+scm_divide (SCM x, SCM y)
+{
+  return scm_i_divide (x, y, 0);
+}
+
+static SCM scm_divide2real (SCM x, SCM y)
+{
+  return scm_i_divide (x, y, 1);
+}
 #undef FUNC_NAME
 
 
@@ -4004,6 +4890,11 @@ SCM_GPROC1 (s_atanh, "$atanh", scm_tc7_dsubr, (SCM (*)()) atanh, g_atanh);
  */
 
 
+/* XXX - eventually, we should remove this definition of scm_round and
+   rename scm_round_number to scm_round.  Likewise for scm_truncate
+   and scm_truncate_number.
+ */
+
 double
 scm_truncate (double x)
 {
@@ -4016,15 +4907,7 @@ scm_truncate (double x)
   return floor (x);
 #endif
 }
-SCM_GPROC1 (s_truncate, "truncate", scm_tc7_dsubr, (SCM (*)()) trunc, g_truncate);
-/* "Round the inexact number @var{x} towards zero."
- */
-
 
-SCM_GPROC1 (s_round, "round", scm_tc7_dsubr, (SCM (*)()) scm_round, g_round);
-/* "Round the inexact number @var{x}. If @var{x} is halfway between two\n"
- * "numbers, round towards even."
- */
 double
 scm_round (double x)
 {
@@ -4036,13 +4919,100 @@ scm_round (double x)
          : result);
 }
 
+SCM_DEFINE (scm_truncate_number, "truncate", 1, 0, 0,
+           (SCM x),
+           "Round the number @var{x} towards zero.")
+#define FUNC_NAME s_scm_truncate_number
+{
+  if (SCM_FALSEP (scm_negative_p (x)))
+    return scm_floor (x);
+  else
+    return scm_ceiling (x);
+}
+#undef FUNC_NAME
+
+static SCM exactly_one_half;
+
+SCM_DEFINE (scm_round_number, "round", 1, 0, 0,
+           (SCM x),
+           "Round the number @var{x} towards the nearest integer. "
+           "When it is exactly halfway between two integers, "
+           "round towards the even one.")
+#define FUNC_NAME s_scm_round_number
+{
+  SCM plus_half = scm_sum (x, exactly_one_half);
+  SCM result = scm_floor (plus_half);
+  /* Adjust so that the scm_round is towards even.  */
+  if (!SCM_FALSEP (scm_num_eq_p (plus_half, result))
+      && !SCM_FALSEP (scm_odd_p (result)))
+    return scm_difference (result, SCM_MAKINUM (1));
+  else
+    return result;
+}
+#undef FUNC_NAME
+
+SCM_PRIMITIVE_GENERIC (scm_floor, "floor", 1, 0, 0,
+                      (SCM x),
+                      "Round the number @var{x} towards minus infinity.")
+#define FUNC_NAME s_scm_floor
+{
+  if (SCM_INUMP (x) || SCM_BIGP (x))
+    return x;
+  else if (SCM_REALP (x))
+    return scm_make_real (floor (SCM_REAL_VALUE (x)));
+  else if (SCM_FRACTIONP (x))
+    {
+      SCM q = scm_quotient (SCM_FRACTION_NUMERATOR (x),
+                           SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x));
+      if (SCM_FALSEP (scm_negative_p (x)))
+       {
+         /* For positive x, rounding towards zero is correct. */
+         return q;
+       }
+      else
+       {
+         /* For negative x, we need to return q-1 unless x is an
+            integer.  But fractions are never integer, per our
+            assumptions. */
+         return scm_difference (q, SCM_MAKINUM (1));
+       }
+    }
+  else
+    SCM_WTA_DISPATCH_1 (g_scm_floor, x, 1, s_scm_floor);
+}  
+#undef FUNC_NAME
+
+SCM_PRIMITIVE_GENERIC (scm_ceiling, "ceiling", 1, 0, 0,
+                      (SCM x),
+                      "Round the number @var{x} towards infinity.")
+#define FUNC_NAME s_scm_ceiling
+{
+  if (SCM_INUMP (x) || SCM_BIGP (x))
+    return x;
+  else if (SCM_REALP (x))
+    return scm_make_real (ceil (SCM_REAL_VALUE (x)));
+  else if (SCM_FRACTIONP (x))
+    {
+      SCM q = scm_quotient (SCM_FRACTION_NUMERATOR (x),
+                           SCM_FRACTION_DENOMINATOR (x));
+      if (SCM_FALSEP (scm_positive_p (x)))
+       {
+         /* For negative x, rounding towards zero is correct. */
+         return q;
+       }
+      else
+       {
+         /* For positive x, we need to return q+1 unless x is an
+            integer.  But fractions are never integer, per our
+            assumptions. */
+         return scm_sum (q, SCM_MAKINUM (1));
+       }
+    }
+  else
+    SCM_WTA_DISPATCH_1 (g_scm_ceiling, x, 1, s_scm_ceiling);
+}
+#undef FUNC_NAME
 
-SCM_GPROC1 (s_i_floor, "floor", scm_tc7_dsubr, (SCM (*)()) floor, g_i_floor);
-/* "Round the number @var{x} towards minus infinity."
- */
-SCM_GPROC1 (s_i_ceil, "ceiling", scm_tc7_dsubr, (SCM (*)()) ceil, g_i_ceil);
-/* "Round the number @var{x} towards infinity."
- */
 SCM_GPROC1 (s_i_sqrt, "$sqrt", scm_tc7_dsubr, (SCM (*)()) sqrt, g_i_sqrt);
 /* "Return the square root of the real number @var{x}."
  */
@@ -4102,6 +5072,8 @@ scm_two_doubles (SCM x, SCM y, const char *sstring, struct dpair *xy)
     xy->x = scm_i_big2dbl (x);
   else if (SCM_REALP (x))
     xy->x = SCM_REAL_VALUE (x);
+  else if (SCM_FRACTIONP (x))
+    xy->x = scm_i_fraction2double (x);
   else
     scm_wrong_type_arg (sstring, SCM_ARG1, x);
 
@@ -4111,6 +5083,8 @@ scm_two_doubles (SCM x, SCM y, const char *sstring, struct dpair *xy)
     xy->y = scm_i_big2dbl (y);
   else if (SCM_REALP (y))
     xy->y = SCM_REAL_VALUE (y);
+  else if (SCM_FRACTIONP (y))
+    xy->y = scm_i_fraction2double (y);
   else
     scm_wrong_type_arg (sstring, SCM_ARG2, y);
 }
@@ -4192,6 +5166,8 @@ scm_real_part (SCM z)
     return z;
   else if (SCM_COMPLEXP (z))
     return scm_make_real (SCM_COMPLEX_REAL (z));
+  else if (SCM_FRACTIONP (z))
+    return z;
   else
     SCM_WTA_DISPATCH_1 (g_real_part, z, SCM_ARG1, s_real_part);
 }
@@ -4211,10 +5187,54 @@ scm_imag_part (SCM z)
     return scm_flo0;
   else if (SCM_COMPLEXP (z))
     return scm_make_real (SCM_COMPLEX_IMAG (z));
+  else if (SCM_FRACTIONP (z))
+    return SCM_INUM0;
   else
     SCM_WTA_DISPATCH_1 (g_imag_part, z, SCM_ARG1, s_imag_part);
 }
 
+SCM_GPROC (s_numerator, "numerator", 1, 0, 0, scm_numerator, g_numerator);
+/* "Return the numerator of the number @var{z}."
+ */
+SCM
+scm_numerator (SCM z)
+{
+  if (SCM_INUMP (z))
+    return z;
+  else if (SCM_BIGP (z))
+    return z;
+  else if (SCM_FRACTIONP (z))
+    {
+      scm_i_fraction_reduce (z);
+      return SCM_FRACTION_NUMERATOR (z);
+    }
+  else if (SCM_REALP (z))
+    return scm_exact_to_inexact (scm_numerator (scm_inexact_to_exact (z)));
+  else
+    SCM_WTA_DISPATCH_1 (g_numerator, z, SCM_ARG1, s_numerator);
+}
+
+
+SCM_GPROC (s_denominator, "denominator", 1, 0, 0, scm_denominator, g_denominator);
+/* "Return the denominator of the number @var{z}."
+ */
+SCM
+scm_denominator (SCM z)
+{
+  if (SCM_INUMP (z))
+    return SCM_MAKINUM (1);
+  else if (SCM_BIGP (z)) 
+    return SCM_MAKINUM (1);
+  else if (SCM_FRACTIONP (z))
+    {
+      scm_i_fraction_reduce (z);
+      return SCM_FRACTION_DENOMINATOR (z);
+    }
+  else if (SCM_REALP (z))
+    return scm_exact_to_inexact (scm_denominator (scm_inexact_to_exact (z)));
+  else
+    SCM_WTA_DISPATCH_1 (g_denominator, z, SCM_ARG1, s_denominator);
+}
 
 SCM_GPROC (s_magnitude, "magnitude", 1, 0, 0, scm_magnitude, g_magnitude);
 /* "Return the magnitude of the number @var{z}. This is the same as\n"
@@ -4246,6 +5266,13 @@ scm_magnitude (SCM z)
     return scm_make_real (fabs (SCM_REAL_VALUE (z)));
   else if (SCM_COMPLEXP (z))
     return scm_make_real (hypot (SCM_COMPLEX_REAL (z), SCM_COMPLEX_IMAG (z)));
+  else if (SCM_FRACTIONP (z))
+    {
+      if (SCM_FALSEP (scm_negative_p (SCM_FRACTION_NUMERATOR (z))))
+       return z;
+      return scm_make_ratio (scm_difference (SCM_FRACTION_NUMERATOR (z), SCM_UNDEFINED),
+                            SCM_FRACTION_DENOMINATOR (z));
+    }
   else
     SCM_WTA_DISPATCH_1 (g_magnitude, z, SCM_ARG1, s_magnitude);
 }
@@ -4286,6 +5313,12 @@ scm_angle (SCM z)
     }
   else if (SCM_COMPLEXP (z))
     return scm_make_real (atan2 (SCM_COMPLEX_IMAG (z), SCM_COMPLEX_REAL (z)));
+  else if (SCM_FRACTIONP (z))
+    {
+      if (SCM_FALSEP (scm_negative_p (SCM_FRACTION_NUMERATOR (z))))
+       return scm_flo0;
+      else return scm_make_real (atan2 (0.0, -1.0));
+    }
   else
     SCM_WTA_DISPATCH_1 (g_angle, z, SCM_ARG1, s_angle);
 }
@@ -4301,6 +5334,8 @@ scm_exact_to_inexact (SCM z)
     return scm_make_real ((double) SCM_INUM (z));
   else if (SCM_BIGP (z))
     return scm_make_real (scm_i_big2dbl (z));
+  else if (SCM_FRACTIONP (z))
+    return scm_make_real (scm_i_fraction2double (z));
   else if (SCM_INEXACTP (z))
     return z;
   else
@@ -4319,20 +5354,98 @@ SCM_DEFINE (scm_inexact_to_exact, "inexact->exact", 1, 0, 0,
     return z;
   else if (SCM_REALP (z))
     {
-      double u = floor (SCM_REAL_VALUE (z) + 0.5);
-      long lu = (long) u;
-      if (SCM_FIXABLE (lu))
-       return SCM_MAKINUM (lu);
-      else if (!xisinf (u) && !xisnan (u))
-       return scm_i_dbl2big (u);
+      if (xisinf (SCM_REAL_VALUE (z)) || xisnan (SCM_REAL_VALUE (z)))
+       SCM_OUT_OF_RANGE (1, z);
       else
-       scm_num_overflow (s_scm_inexact_to_exact);
+       {
+         mpq_t frac;
+         SCM q;
+         
+         mpq_init (frac);
+         mpq_set_d (frac, SCM_REAL_VALUE (z));
+         q = scm_make_ratio (scm_i_mpz2num (mpq_numref (frac)),
+                             scm_i_mpz2num (mpq_denref (frac)));
+
+         /* When scm_make_ratio throws, we leak the memory allocated
+            for frac...
+          */
+         mpq_clear (frac);
+         return q;
+       }
     }
+  else if (SCM_FRACTIONP (z))
+    return z;
   else
     SCM_WRONG_TYPE_ARG (1, z);
 }
 #undef FUNC_NAME
 
+SCM_DEFINE (scm_rationalize, "rationalize", 2, 0, 0, 
+            (SCM x, SCM err),
+           "Return an exact number that is within @var{err} of @var{x}.")
+#define FUNC_NAME s_scm_rationalize
+{
+  if (SCM_INUMP (x))
+    return x;
+  else if (SCM_BIGP (x))
+    return x;
+  else if ((SCM_REALP (x)) || SCM_FRACTIONP (x)) 
+    {
+      /* Use continued fractions to find closest ratio.  All
+        arithmetic is done with exact numbers.
+      */
+
+      SCM ex = scm_inexact_to_exact (x);
+      SCM int_part = scm_floor (ex);
+      SCM tt = SCM_MAKINUM (1);
+      SCM a1 = SCM_MAKINUM (0), a2 = SCM_MAKINUM (1), a = SCM_MAKINUM (0);
+      SCM b1 = SCM_MAKINUM (1), b2 = SCM_MAKINUM (0), b = SCM_MAKINUM (0);
+      SCM rx;
+      int i = 0;
+
+      if (!SCM_FALSEP (scm_num_eq_p (ex, int_part)))
+       return ex;
+      
+      ex = scm_difference (ex, int_part);            /* x = x-int_part */
+      rx = scm_divide (ex, SCM_UNDEFINED);            /* rx = 1/x */
+
+      /* We stop after a million iterations just to be absolutely sure
+        that we don't go into an infinite loop.  The process normally
+        converges after less than a dozen iterations.
+      */
+
+      err = scm_abs (err);
+      while (++i < 1000000)
+       {
+         a = scm_sum (scm_product (a1, tt), a2);    /* a = a1*tt + a2 */
+         b = scm_sum (scm_product (b1, tt), b2);    /* b = b1*tt + b2 */
+         if (SCM_FALSEP (scm_zero_p (b)) &&         /* b != 0 */
+             SCM_FALSEP 
+             (scm_gr_p (scm_abs (scm_difference (ex, scm_divide (a, b))),
+                        err)))                      /* abs(x-a/b) <= err */
+           {
+             SCM res = scm_sum (int_part, scm_divide (a, b));
+             if (SCM_FALSEP (scm_exact_p (x))
+                 || SCM_FALSEP (scm_exact_p (err)))
+               return scm_exact_to_inexact (res);
+             else
+               return res;
+           }
+         rx = scm_divide (scm_difference (rx, tt),  /* rx = 1/(rx - tt) */
+                          SCM_UNDEFINED);
+         tt = scm_floor (rx);                       /* tt = floor (rx) */
+         a2 = a1;
+         b2 = b1;
+         a1 = a;
+         b1 = b;
+       }
+      scm_num_overflow (s_scm_rationalize);
+    }
+  else
+    SCM_WRONG_TYPE_ARG (1, x);
+}
+#undef FUNC_NAME
+
 /* if you need to change this, change test-num2integral.c as well */
 #if SCM_SIZEOF_LONG_LONG != 0
 # ifndef LLONG_MAX
@@ -4587,9 +5700,6 @@ SCM_DEFINE (scm_sys_check_number_conversions, "%check-number-conversions", 0, 0,
 void
 scm_init_numbers ()
 {
-  abs_most_negative_fixnum = scm_i_long2big (- SCM_MOST_NEGATIVE_FIXNUM);
-  scm_permanent_object (abs_most_negative_fixnum);
-
   mpz_init_set_si (z_negative_one, -1);
 
   /* It may be possible to tune the performance of some algorithms by using
@@ -4627,7 +5737,9 @@ scm_init_numbers ()
 #ifdef GUILE_DEBUG
   check_sanity ();
 #endif
-  
+
+  exactly_one_half = scm_permanent_object (scm_divide (SCM_MAKINUM (1),
+                                                      SCM_MAKINUM (2)));
 #include "libguile/numbers.x"
 }