Fix typos in docstrings and function names.
[sbcl.git] / src / code / numbers.lisp
index 6e1b0ce..40706af 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-;;;; numeric things needed within the cross-compiler
+;;;; This file contains the definitions of most number functions.
 
 ;;;; This software is part of the SBCL system. See the README file for
 ;;;; more information.
 ;;;; files for more information.
 
 (in-package "SB!KERNEL")
+\f
+;;;; the NUMBER-DISPATCH macro
 
-;;; FIXME: This probably belongs in SB-INT instead of SB-KERNEL.
-;;; And couldn't it be limited to FIXNUM arguments?
-(defun positive-primep (x)
-  #!+sb-doc
-  "Returns T iff X is a positive prime integer."
-  (declare (integer x))
-  (if (<= x 5)
-      (and (>= x 2) (/= x 4))
-      (and (not (evenp x))
-          (not (zerop (rem x 3)))
-          (do ((q 6)
-               (r 1)
-               (inc 2 (logxor inc 6)) ;; 2,4,2,4...
-               (d 5 (+ d inc)))
-              ((or (= r 0) (> d q)) (/= r 0))
-            (declare (fixnum inc))
-            (multiple-value-setq (q r) (truncate x d))))))
+(eval-when (:compile-toplevel :load-toplevel :execute)
+
+;;; Grovel an individual case to NUMBER-DISPATCH, augmenting RESULT
+;;; with the type dispatches and bodies. Result is a tree built of
+;;; alists representing the dispatching off each arg (in order). The
+;;; leaf is the body to be executed in that case.
+(defun parse-number-dispatch (vars result types var-types body)
+  (cond ((null vars)
+         (unless (null types) (error "More types than vars."))
+         (when (cdr result)
+           (error "Duplicate case: ~S." body))
+         (setf (cdr result)
+               (sublis var-types body :test #'equal)))
+        ((null types)
+         (error "More vars than types."))
+        (t
+         (flet ((frob (var type)
+                  (parse-number-dispatch
+                   (rest vars)
+                   (or (assoc type (cdr result) :test #'equal)
+                       (car (setf (cdr result)
+                                  (acons type nil (cdr result)))))
+                   (rest types)
+                   (acons `(dispatch-type ,var) type var-types)
+                   body)))
+           (let ((type (first types))
+                 (var (first vars)))
+             (if (and (consp type) (eq (first type) 'foreach))
+                 (dolist (type (rest type))
+                   (frob var type))
+                 (frob var type)))))))
+
+;;; our guess for the preferred order in which to do type tests
+;;; (cheaper and/or more probable first.)
+(defparameter *type-test-ordering*
+  '(fixnum single-float double-float integer #!+long-float long-float bignum
+    complex ratio))
+
+;;; Should TYPE1 be tested before TYPE2?
+(defun type-test-order (type1 type2)
+  (let ((o1 (position type1 *type-test-ordering*))
+        (o2 (position type2 *type-test-ordering*)))
+    (cond ((not o1) nil)
+          ((not o2) t)
+          (t
+           (< o1 o2)))))
+
+;;; Return an ETYPECASE form that does the type dispatch, ordering the
+;;; cases for efficiency.
+;;; Check for some simple to detect problematic cases where the caller
+;;; used types that are not disjoint and where this may lead to
+;;; unexpected behaviour of the generated form, for example making
+;;; a clause unreachable, and throw an error if such a case is found.
+;;; An example:
+;;;   (number-dispatch ((var1 integer) (var2 float))
+;;;     ((fixnum single-float) a)
+;;;     ((integer float) b))
+;;; Even though the types are not reordered here, the generated form,
+;;; basically
+;;;   (etypecase var1
+;;;     (fixnum (etypecase var2
+;;;               (single-float a)))
+;;;     (integer (etypecase var2
+;;;                (float b))))
+;;; would fail at runtime if given var1 fixnum and var2 double-float,
+;;; even though the second clause matches this signature. To catch
+;;; this earlier than runtime we throw an error already here.
+(defun generate-number-dispatch (vars error-tags cases)
+  (if vars
+      (let ((var (first vars))
+            (cases (sort cases #'type-test-order :key #'car)))
+        (flet ((error-if-sub-or-supertype (type1 type2)
+                 (when (or (subtypep type1 type2)
+                           (subtypep type2 type1))
+                   (error "Types not disjoint: ~S ~S." type1 type2)))
+               (error-if-supertype (type1 type2)
+                 (when (subtypep type2 type1)
+                   (error "Type ~S ordered before subtype ~S."
+                          type1 type2)))
+               (test-type-pairs (fun)
+                 ;; Apply FUN to all (ordered) pairs of types from the
+                 ;; cases.
+                 (mapl (lambda (cases)
+                         (when (cdr cases)
+                           (let ((type1 (caar cases)))
+                             (dolist (case (cdr cases))
+                               (funcall fun type1 (car case))))))
+                       cases)))
+          ;; For the last variable throw an error if a type is followed
+          ;; by a subtype, for all other variables additionally if a
+          ;; type is followed by a supertype.
+          (test-type-pairs (if (cdr vars)
+                               #'error-if-sub-or-supertype
+                               #'error-if-supertype)))
+        `((typecase ,var
+            ,@(mapcar (lambda (case)
+                        `(,(first case)
+                          ,@(generate-number-dispatch (rest vars)
+                                                      (rest error-tags)
+                                                      (cdr case))))
+                      cases)
+            (t (go ,(first error-tags))))))
+      cases))
+
+) ; EVAL-WHEN
+
+;;; This is a vaguely case-like macro that does number cross-product
+;;; dispatches. The Vars are the variables we are dispatching off of.
+;;; The Type paired with each Var is used in the error message when no
+;;; case matches. Each case specifies a Type for each var, and is
+;;; executed when that signature holds. A type may be a list
+;;; (FOREACH Each-Type*), causing that case to be repeatedly
+;;; instantiated for every Each-Type. In the body of each case, any
+;;; list of the form (DISPATCH-TYPE Var-Name) is substituted with the
+;;; type of that var in that instance of the case.
+;;;
+;;; As an alternate to a case spec, there may be a form whose CAR is a
+;;; symbol. In this case, we apply the CAR of the form to the CDR and
+;;; treat the result of the call as a list of cases. This process is
+;;; not applied recursively.
+;;;
+;;; Be careful when using non-disjoint types in different cases for the
+;;; same variable. Some uses will behave as intended, others not, as the
+;;; variables are dispatched off sequentially and clauses are reordered
+;;; for efficiency. Some, but not all, problematic cases are detected
+;;; and lead to a compile time error; see GENERATE-NUMBER-DISPATCH above
+;;; for an example.
+(defmacro number-dispatch (var-specs &body cases)
+  (let ((res (list nil))
+        (vars (mapcar #'car var-specs))
+        (block (gensym)))
+    (dolist (case cases)
+      (if (symbolp (first case))
+          (let ((cases (apply (symbol-function (first case)) (rest case))))
+            (dolist (case cases)
+              (parse-number-dispatch vars res (first case) nil (rest case))))
+          (parse-number-dispatch vars res (first case) nil (rest case))))
+
+    (collect ((errors)
+              (error-tags))
+      (dolist (spec var-specs)
+        (let ((var (first spec))
+              (type (second spec))
+              (tag (gensym)))
+          (error-tags tag)
+          (errors tag)
+          (errors `(return-from
+                    ,block
+                    (error 'simple-type-error :datum ,var
+                           :expected-type ',type
+                           :format-control
+                           "~@<Argument ~A is not a ~S: ~2I~_~S~:>"
+                           :format-arguments
+                           (list ',var ',type ,var))))))
+
+      `(block ,block
+         (tagbody
+           (return-from ,block
+                        ,@(generate-number-dispatch vars (error-tags)
+                                                    (cdr res)))
+           ,@(errors))))))
+\f
+;;;; binary operation dispatching utilities
+
+(eval-when (:compile-toplevel :execute)
+
+;;; Return NUMBER-DISPATCH forms for rational X float.
+(defun float-contagion (op x y &optional (rat-types '(fixnum bignum ratio)))
+  `(((single-float single-float) (,op ,x ,y))
+    (((foreach ,@rat-types)
+      (foreach single-float double-float #!+long-float long-float))
+     (,op (coerce ,x '(dispatch-type ,y)) ,y))
+    (((foreach single-float double-float #!+long-float long-float)
+      (foreach ,@rat-types))
+     (,op ,x (coerce ,y '(dispatch-type ,x))))
+    #!+long-float
+    (((foreach single-float double-float long-float) long-float)
+     (,op (coerce ,x 'long-float) ,y))
+    #!+long-float
+    ((long-float (foreach single-float double-float))
+     (,op ,x (coerce ,y 'long-float)))
+    (((foreach single-float double-float) double-float)
+     (,op (coerce ,x 'double-float) ,y))
+    ((double-float single-float)
+     (,op ,x (coerce ,y 'double-float)))))
+
+;;; Return NUMBER-DISPATCH forms for bignum X fixnum.
+(defun bignum-cross-fixnum (fix-op big-op)
+  `(((fixnum fixnum) (,fix-op x y))
+    ((fixnum bignum)
+     (,big-op (make-small-bignum x) y))
+    ((bignum fixnum)
+     (,big-op x (make-small-bignum y)))
+    ((bignum bignum)
+     (,big-op x y))))
+
+) ; EVAL-WHEN
+\f
+;;;; canonicalization utilities
+
+;;; If IMAGPART is 0, return REALPART, otherwise make a complex. This is
+;;; used when we know that REALPART and IMAGPART are the same type, but
+;;; rational canonicalization might still need to be done.
+#!-sb-fluid (declaim (inline canonical-complex))
+(defun canonical-complex (realpart imagpart)
+  (if (eql imagpart 0)
+      realpart
+      (cond #!+long-float
+            ((and (typep realpart 'long-float)
+                  (typep imagpart 'long-float))
+             (truly-the (complex long-float) (complex realpart imagpart)))
+            ((and (typep realpart 'double-float)
+                  (typep imagpart 'double-float))
+             (truly-the (complex double-float) (complex realpart imagpart)))
+            ((and (typep realpart 'single-float)
+                  (typep imagpart 'single-float))
+             (truly-the (complex single-float) (complex realpart imagpart)))
+            (t
+             (%make-complex realpart imagpart)))))
+
+;;; Given a numerator and denominator with the GCD already divided
+;;; out, make a canonical rational. We make the denominator positive,
+;;; and check whether it is 1.
+#!-sb-fluid (declaim (inline build-ratio))
+(defun build-ratio (num den)
+  (multiple-value-bind (num den)
+      (if (minusp den)
+          (values (- num) (- den))
+          (values num den))
+    (cond
+      ((eql den 0)
+       (error 'division-by-zero
+              :operands (list num den)
+              :operation 'build-ratio))
+      ((eql den 1) num)
+      (t (%make-ratio num den)))))
+
+;;; Truncate X and Y, but bum the case where Y is 1.
+#!-sb-fluid (declaim (inline maybe-truncate))
+(defun maybe-truncate (x y)
+  (if (eql y 1)
+      x
+      (truncate x y)))
+\f
+;;;; COMPLEXes
+
+(defun complex (realpart &optional (imagpart 0))
+  #!+sb-doc
+  "Return a complex number with the specified real and imaginary components."
+  (flet ((%%make-complex (realpart imagpart)
+           (cond #!+long-float
+                 ((and (typep realpart 'long-float)
+                       (typep imagpart 'long-float))
+                  (truly-the (complex long-float)
+                             (complex realpart imagpart)))
+                 ((and (typep realpart 'double-float)
+                       (typep imagpart 'double-float))
+                  (truly-the (complex double-float)
+                             (complex realpart imagpart)))
+                 ((and (typep realpart 'single-float)
+                       (typep imagpart 'single-float))
+                  (truly-the (complex single-float)
+                             (complex realpart imagpart)))
+                 (t
+                  (%make-complex realpart imagpart)))))
+  (number-dispatch ((realpart real) (imagpart real))
+    ((rational rational)
+     (canonical-complex realpart imagpart))
+    (float-contagion %%make-complex realpart imagpart (rational)))))
+
+(defun realpart (number)
+  #!+sb-doc
+  "Extract the real part of a number."
+  (etypecase number
+    #!+long-float
+    ((complex long-float)
+     (truly-the long-float (realpart number)))
+    ((complex double-float)
+     (truly-the double-float (realpart number)))
+    ((complex single-float)
+     (truly-the single-float (realpart number)))
+    ((complex rational)
+     (sb!kernel:%realpart number))
+    (number
+     number)))
+
+(defun imagpart (number)
+  #!+sb-doc
+  "Extract the imaginary part of a number."
+  (etypecase number
+    #!+long-float
+    ((complex long-float)
+     (truly-the long-float (imagpart number)))
+    ((complex double-float)
+     (truly-the double-float (imagpart number)))
+    ((complex single-float)
+     (truly-the single-float (imagpart number)))
+    ((complex rational)
+     (sb!kernel:%imagpart number))
+    (float
+     (* 0 number))
+    (number
+     0)))
+
+(defun conjugate (number)
+  #!+sb-doc
+  "Return the complex conjugate of NUMBER. For non-complex numbers, this is
+  an identity."
+  (declare (type number number))
+  (if (complexp number)
+      (complex (realpart number) (- (imagpart number)))
+      number))
+
+(defun signum (number)
+  #!+sb-doc
+  "If NUMBER is zero, return NUMBER, else return (/ NUMBER (ABS NUMBER))."
+  (if (zerop number)
+      number
+      (if (rationalp number)
+          (if (plusp number) 1 -1)
+          (/ number (abs number)))))
+\f
+;;;; ratios
+
+(defun numerator (number)
+  #!+sb-doc
+  "Return the numerator of NUMBER, which must be rational."
+  (numerator number))
+
+(defun denominator (number)
+  #!+sb-doc
+  "Return the denominator of NUMBER, which must be rational."
+  (denominator number))
+\f
+;;;; arithmetic operations
+;;;;
+;;;; IMPORTANT NOTE: Accessing &REST arguments with NTH is actually extremely
+;;;; efficient in SBCL, as is taking their LENGTH -- so this code is very
+;;;; clever instead of being charmingly naive. Please check that "obvious"
+;;;; improvements don't actually ruin performance.
+;;;;
+;;;; (Granted that the difference between very clever and charmingly naivve
+;;;; can sometimes be sliced exceedingly thing...)
+
+(macrolet ((define-arith (op init doc)
+             #!-sb-doc (declare (ignore doc))
+             `(defun ,op (&rest numbers)
+                #!+sb-doc
+                ,doc
+                (if numbers
+                    (do ((result (nth 0 numbers) (,op result (nth i numbers)))
+                         (i 1 (1+ i)))
+                        ((>= i (length numbers))
+                         result)
+                      (declare (number result)))
+                    ,init))))
+  (define-arith + 0
+    "Return the sum of its arguments. With no args, returns 0.")
+  (define-arith * 1
+    "Return the product of its arguments. With no args, returns 1."))
+
+(defun - (number &rest more-numbers)
+  #!+sb-doc
+  "Subtract the second and all subsequent arguments from the first;
+  or with one argument, negate the first argument."
+  (if more-numbers
+      (let ((result number))
+        (dotimes (i (length more-numbers) result)
+          (setf result (- result (nth i more-numbers)))))
+      (- number)))
+
+(defun / (number &rest more-numbers)
+  #!+sb-doc
+  "Divide the first argument by each of the following arguments, in turn.
+  With one argument, return reciprocal."
+  (if more-numbers
+      (let ((result number))
+        (dotimes (i (length more-numbers) result)
+          (setf result (/ result (nth i more-numbers)))))
+      (/ number)))
+
+(defun 1+ (number)
+  #!+sb-doc
+  "Return NUMBER + 1."
+  (1+ number))
+
+(defun 1- (number)
+  #!+sb-doc
+  "Return NUMBER - 1."
+  (1- number))
+
+(eval-when (:compile-toplevel)
+
+(sb!xc:defmacro two-arg-+/- (name op big-op)
+  `(defun ,name (x y)
+     (number-dispatch ((x number) (y number))
+       (bignum-cross-fixnum ,op ,big-op)
+       (float-contagion ,op x y)
+
+       ((complex complex)
+        (canonical-complex (,op (realpart x) (realpart y))
+                           (,op (imagpart x) (imagpart y))))
+       (((foreach bignum fixnum ratio single-float double-float
+                  #!+long-float long-float) complex)
+        (complex (,op x (realpart y)) (,op 0 (imagpart y))))
+       ((complex (or rational float))
+        (complex (,op (realpart x) y) (,op (imagpart x) 0)))
+
+       (((foreach fixnum bignum) ratio)
+        (let* ((dy (denominator y))
+               (n (,op (* x dy) (numerator y))))
+          (%make-ratio n dy)))
+       ((ratio integer)
+        (let* ((dx (denominator x))
+               (n (,op (numerator x) (* y dx))))
+          (%make-ratio n dx)))
+       ((ratio ratio)
+        (let* ((nx (numerator x))
+               (dx (denominator x))
+               (ny (numerator y))
+               (dy (denominator y))
+               (g1 (gcd dx dy)))
+          (if (eql g1 1)
+              (%make-ratio (,op (* nx dy) (* dx ny)) (* dx dy))
+              (let* ((t1 (,op (* nx (truncate dy g1)) (* (truncate dx g1) ny)))
+                     (g2 (gcd t1 g1))
+                     (t2 (truncate dx g1)))
+                (cond ((eql t1 0) 0)
+                      ((eql g2 1)
+                       (%make-ratio t1 (* t2 dy)))
+                      (t (let* ((nn (truncate t1 g2))
+                                (t3 (truncate dy g2))
+                                (nd (if (eql t2 1) t3 (* t2 t3))))
+                           (if (eql nd 1) nn (%make-ratio nn nd))))))))))))
+
+) ; EVAL-WHEN
+
+(two-arg-+/- two-arg-+ + add-bignums)
+(two-arg-+/- two-arg-- - subtract-bignum)
+
+(defun two-arg-* (x y)
+  (flet ((integer*ratio (x y)
+           (if (eql x 0) 0
+               (let* ((ny (numerator y))
+                      (dy (denominator y))
+                      (gcd (gcd x dy)))
+                 (if (eql gcd 1)
+                     (%make-ratio (* x ny) dy)
+                     (let ((nn (* (truncate x gcd) ny))
+                           (nd (truncate dy gcd)))
+                       (if (eql nd 1)
+                           nn
+                           (%make-ratio nn nd)))))))
+         (complex*real (x y)
+           (canonical-complex (* (realpart x) y) (* (imagpart x) y))))
+    (number-dispatch ((x number) (y number))
+      (float-contagion * x y)
+
+      ((fixnum fixnum) (multiply-fixnums x y))
+      ((bignum fixnum) (multiply-bignum-and-fixnum x y))
+      ((fixnum bignum) (multiply-bignum-and-fixnum y x))
+      ((bignum bignum) (multiply-bignums x y))
+
+      ((complex complex)
+       (let* ((rx (realpart x))
+              (ix (imagpart x))
+              (ry (realpart y))
+              (iy (imagpart y)))
+         (canonical-complex (- (* rx ry) (* ix iy)) (+ (* rx iy) (* ix ry)))))
+      (((foreach bignum fixnum ratio single-float double-float
+                 #!+long-float long-float)
+        complex)
+       (complex*real y x))
+      ((complex (or rational float))
+       (complex*real x y))
+
+      (((foreach bignum fixnum) ratio) (integer*ratio x y))
+      ((ratio integer) (integer*ratio y x))
+      ((ratio ratio)
+       (let* ((nx (numerator x))
+              (dx (denominator x))
+              (ny (numerator y))
+              (dy (denominator y))
+              (g1 (gcd nx dy))
+              (g2 (gcd dx ny)))
+         (build-ratio (* (maybe-truncate nx g1)
+                         (maybe-truncate ny g2))
+                      (* (maybe-truncate dx g2)
+                         (maybe-truncate dy g1))))))))
+
+;;; Divide two integers, producing a canonical rational. If a fixnum,
+;;; we see whether they divide evenly before trying the GCD. In the
+;;; bignum case, we don't bother, since bignum division is expensive,
+;;; and the test is not very likely to succeed.
+(defun integer-/-integer (x y)
+  (if (and (typep x 'fixnum) (typep y 'fixnum))
+      (multiple-value-bind (quo rem) (truncate x y)
+        (if (zerop rem)
+            quo
+            (let ((gcd (gcd x y)))
+              (declare (fixnum gcd))
+              (if (eql gcd 1)
+                  (build-ratio x y)
+                  (build-ratio (truncate x gcd) (truncate y gcd))))))
+      (let ((gcd (gcd x y)))
+        (if (eql gcd 1)
+            (build-ratio x y)
+            (build-ratio (truncate x gcd) (truncate y gcd))))))
+
+(defun two-arg-/ (x y)
+  (number-dispatch ((x number) (y number))
+    (float-contagion / x y (ratio integer))
+
+    ((complex complex)
+     (let* ((rx (realpart x))
+            (ix (imagpart x))
+            (ry (realpart y))
+            (iy (imagpart y)))
+       (if (> (abs ry) (abs iy))
+           (let* ((r (/ iy ry))
+                  (dn (* ry (+ 1 (* r r)))))
+             (canonical-complex (/ (+ rx (* ix r)) dn)
+                                (/ (- ix (* rx r)) dn)))
+           (let* ((r (/ ry iy))
+                  (dn (* iy (+ 1 (* r r)))))
+             (canonical-complex (/ (+ (* rx r) ix) dn)
+                                (/ (- (* ix r) rx) dn))))))
+    (((foreach integer ratio single-float double-float) complex)
+     (let* ((ry (realpart y))
+            (iy (imagpart y)))
+       (if (> (abs ry) (abs iy))
+           (let* ((r (/ iy ry))
+                  (dn (* ry (+ 1 (* r r)))))
+             (canonical-complex (/ x dn)
+                                (/ (- (* x r)) dn)))
+           (let* ((r (/ ry iy))
+                  (dn (* iy (+ 1 (* r r)))))
+             (canonical-complex (/ (* x r) dn)
+                                (/ (- x) dn))))))
+    ((complex (or rational float))
+     (canonical-complex (/ (realpart x) y)
+                        (/ (imagpart x) y)))
+
+    ((ratio ratio)
+     (let* ((nx (numerator x))
+            (dx (denominator x))
+            (ny (numerator y))
+            (dy (denominator y))
+            (g1 (gcd nx ny))
+            (g2 (gcd dx dy)))
+       (build-ratio (* (maybe-truncate nx g1) (maybe-truncate dy g2))
+                    (* (maybe-truncate dx g2) (maybe-truncate ny g1)))))
+
+    ((integer integer)
+     (integer-/-integer x y))
+
+    ((integer ratio)
+     (if (zerop x)
+         0
+         (let* ((ny (numerator y))
+                (dy (denominator y))
+                (gcd (gcd x ny)))
+           (build-ratio (* (maybe-truncate x gcd) dy)
+                        (maybe-truncate ny gcd)))))
+
+    ((ratio integer)
+     (let* ((nx (numerator x))
+            (gcd (gcd nx y)))
+       (build-ratio (maybe-truncate nx gcd)
+                    (* (maybe-truncate y gcd) (denominator x)))))))
+
+(defun %negate (n)
+  (number-dispatch ((n number))
+    (((foreach fixnum single-float double-float #!+long-float long-float))
+     (%negate n))
+    ((bignum)
+     (negate-bignum n))
+    ((ratio)
+     (%make-ratio (- (numerator n)) (denominator n)))
+    ((complex)
+     (complex (- (realpart n)) (- (imagpart n))))))
+\f
+;;;; TRUNCATE and friends
+
+(defun truncate (number &optional (divisor 1))
+  #!+sb-doc
+  "Return number (or number/divisor) as an integer, rounded toward 0.
+  The second returned value is the remainder."
+  (macrolet ((truncate-float (rtype)
+               `(let* ((float-div (coerce divisor ',rtype))
+                       (res (%unary-truncate (/ number float-div))))
+                  (values res
+                          (- number
+                             (* (coerce res ',rtype) float-div))))))
+    (number-dispatch ((number real) (divisor real))
+      ((fixnum fixnum) (truncate number divisor))
+      (((foreach fixnum bignum) ratio)
+       (let ((q (truncate (* number (denominator divisor))
+                          (numerator divisor))))
+         (values q (- number (* q divisor)))))
+      ((fixnum bignum)
+       (bignum-truncate (make-small-bignum number) divisor))
+      ((ratio (or float rational))
+       (let ((q (truncate (numerator number)
+                          (* (denominator number) divisor))))
+         (values q (- number (* q divisor)))))
+      ((bignum fixnum)
+       (bignum-truncate number (make-small-bignum divisor)))
+      ((bignum bignum)
+       (bignum-truncate number divisor))
+
+      (((foreach single-float double-float #!+long-float long-float)
+        (or rational single-float))
+       (if (eql divisor 1)
+           (let ((res (%unary-truncate number)))
+             (values res (- number (coerce res '(dispatch-type number)))))
+           (truncate-float (dispatch-type number))))
+      #!+long-float
+      ((long-float (or single-float double-float long-float))
+       (truncate-float long-float))
+      #!+long-float
+      (((foreach double-float single-float) long-float)
+       (truncate-float long-float))
+      ((double-float (or single-float double-float))
+       (truncate-float double-float))
+      ((single-float double-float)
+       (truncate-float double-float))
+      (((foreach fixnum bignum ratio)
+        (foreach single-float double-float #!+long-float long-float))
+       (truncate-float (dispatch-type divisor))))))
+
+;; Only inline when no VOP exists
+#!-multiply-high-vops (declaim (inline %multiply-high))
+(defun %multiply-high (x y)
+  (declare (type word x y))
+  #!-multiply-high-vops
+  (values (sb!bignum:%multiply x y))
+  #!+multiply-high-vops
+  (%multiply-high x y))
+
+;;; Declare these guys inline to let them get optimized a little.
+;;; ROUND and FROUND are not declared inline since they seem too
+;;; obscure and too big to inline-expand by default. Also, this gives
+;;; the compiler a chance to pick off the unary float case.
+;;;
+;;; CEILING and FLOOR are implemented in terms of %CEILING and %FLOOR
+;;; if no better transform can be found: they aren't inline directly,
+;;; since we want to try a transform specific to them before letting
+;;; the transform for TRUNCATE pick up the slack.
+#!-sb-fluid (declaim (inline rem mod fceiling ffloor ftruncate %floor %ceiling))
+(defun %floor (number divisor)
+  ;; If the numbers do not divide exactly and the result of
+  ;; (/ NUMBER DIVISOR) would be negative then decrement the quotient
+  ;; and augment the remainder by the divisor.
+  (multiple-value-bind (tru rem) (truncate number divisor)
+    (if (and (not (zerop rem))
+             (if (minusp divisor)
+                 (plusp number)
+                 (minusp number)))
+        (values (1- tru) (+ rem divisor))
+        (values tru rem))))
+
+(defun floor (number &optional (divisor 1))
+  #!+sb-doc
+  "Return the greatest integer not greater than number, or number/divisor.
+  The second returned value is (mod number divisor)."
+  (%floor number divisor))
+
+(defun %ceiling (number divisor)
+  ;; If the numbers do not divide exactly and the result of
+  ;; (/ NUMBER DIVISOR) would be positive then increment the quotient
+  ;; and decrement the remainder by the divisor.
+  (multiple-value-bind (tru rem) (truncate number divisor)
+    (if (and (not (zerop rem))
+             (if (minusp divisor)
+                 (minusp number)
+                 (plusp number)))
+        (values (+ tru 1) (- rem divisor))
+        (values tru rem))))
+
+(defun ceiling (number &optional (divisor 1))
+  #!+sb-doc
+  "Return the smallest integer not less than number, or number/divisor.
+  The second returned value is the remainder."
+  (%ceiling number divisor))
+
+(defun round (number &optional (divisor 1))
+  #!+sb-doc
+  "Rounds number (or number/divisor) to nearest integer.
+  The second returned value is the remainder."
+  (if (eql divisor 1)
+      (round number)
+      (multiple-value-bind (tru rem) (truncate number divisor)
+        (if (zerop rem)
+            (values tru rem)
+            (let ((thresh (/ (abs divisor) 2)))
+              (cond ((or (> rem thresh)
+                         (and (= rem thresh) (oddp tru)))
+                     (if (minusp divisor)
+                         (values (- tru 1) (+ rem divisor))
+                         (values (+ tru 1) (- rem divisor))))
+                    ((let ((-thresh (- thresh)))
+                       (or (< rem -thresh)
+                           (and (= rem -thresh) (oddp tru))))
+                     (if (minusp divisor)
+                         (values (+ tru 1) (- rem divisor))
+                         (values (- tru 1) (+ rem divisor))))
+                    (t (values tru rem))))))))
+
+(defun rem (number divisor)
+  #!+sb-doc
+  "Return second result of TRUNCATE."
+  (multiple-value-bind (tru rem) (truncate number divisor)
+    (declare (ignore tru))
+    rem))
+
+(defun mod (number divisor)
+  #!+sb-doc
+  "Return second result of FLOOR."
+  (let ((rem (rem number divisor)))
+    (if (and (not (zerop rem))
+             (if (minusp divisor)
+                 (plusp number)
+                 (minusp number)))
+        (+ rem divisor)
+        rem)))
+
+(defmacro !define-float-rounding-function (name op doc)
+  `(defun ,name (number &optional (divisor 1))
+    ,doc
+    (multiple-value-bind (res rem) (,op number divisor)
+      (values (float res (if (floatp rem) rem 1.0)) rem))))
+
+(defun ftruncate (number &optional (divisor 1))
+  #!+sb-doc
+  "Same as TRUNCATE, but returns first value as a float."
+  (macrolet ((ftruncate-float (rtype)
+               `(let* ((float-div (coerce divisor ',rtype))
+                       (res (%unary-ftruncate (/ number float-div))))
+                  (values res
+                          (- number
+                             (* (coerce res ',rtype) float-div))))))
+    (number-dispatch ((number real) (divisor real))
+      (((foreach fixnum bignum ratio) (or fixnum bignum ratio))
+       (multiple-value-bind (q r)
+           (truncate number divisor)
+         (values (float q) r)))
+      (((foreach single-float double-float #!+long-float long-float)
+        (or rational single-float))
+       (if (eql divisor 1)
+           (let ((res (%unary-ftruncate number)))
+             (values res (- number (coerce res '(dispatch-type number)))))
+           (ftruncate-float (dispatch-type number))))
+      #!+long-float
+      ((long-float (or single-float double-float long-float))
+       (ftruncate-float long-float))
+      #!+long-float
+      (((foreach double-float single-float) long-float)
+       (ftruncate-float long-float))
+      ((double-float (or single-float double-float))
+       (ftruncate-float double-float))
+      ((single-float double-float)
+       (ftruncate-float double-float))
+      (((foreach fixnum bignum ratio)
+        (foreach single-float double-float #!+long-float long-float))
+       (ftruncate-float (dispatch-type divisor))))))
+
+(defun ffloor (number &optional (divisor 1))
+  "Same as FLOOR, but returns first value as a float."
+  (multiple-value-bind (tru rem) (ftruncate number divisor)
+    (if (and (not (zerop rem))
+             (if (minusp divisor)
+                 (plusp number)
+                 (minusp number)))
+        (values (1- tru) (+ rem divisor))
+        (values tru rem))))
+
+(defun fceiling (number &optional (divisor 1))
+  "Same as CEILING, but returns first value as a float."
+  (multiple-value-bind (tru rem) (ftruncate number divisor)
+    (if (and (not (zerop rem))
+             (if (minusp divisor)
+                 (minusp number)
+                 (plusp number)))
+        (values (+ tru 1) (- rem divisor))
+        (values tru rem))))
+
+;;; FIXME: this probably needs treatment similar to the use of
+;;; %UNARY-FTRUNCATE for FTRUNCATE.
+(defun fround (number &optional (divisor 1))
+  "Same as ROUND, but returns first value as a float."
+  (multiple-value-bind (res rem)
+      (round number divisor)
+    (values (float res (if (floatp rem) rem 1.0)) rem)))
+\f
+;;;; comparisons
+
+(defun = (number &rest more-numbers)
+  #!+sb-doc
+  "Return T if all of its arguments are numerically equal, NIL otherwise."
+  (declare (number number))
+  (dotimes (i (length more-numbers) t)
+    (unless (= number (nth i more-numbers))
+      (return nil))))
+
+(defun /= (number &rest more-numbers)
+  #!+sb-doc
+  "Return T if no two of its arguments are numerically equal, NIL otherwise."
+  (declare (number number))
+  (if more-numbers
+      (do ((n number (nth i more-numbers))
+            (i 0 (1+ i)))
+          ((>= i (length more-numbers))
+           t)
+        (do ((j i (1+ j)))
+            ((>= j (length more-numbers)))
+          (when (= n (nth j more-numbers))
+            (return-from /= nil))))
+      t))
+
+(macrolet ((def (op doc)
+             #!-sb-doc (declare (ignore doc))
+             `(defun ,op (number &rest more-numbers)
+                #!+sb-doc ,doc
+                (let ((n number))
+                  (declare (number n))
+                  (dotimes (i (length more-numbers) t)
+                    (let ((arg (nth i more-numbers)))
+                      (if (,op n arg)
+                        (setf n arg)
+                        (return-from ,op nil))))))))
+  (def <  "Return T if its arguments are in strictly increasing order, NIL otherwise.")
+  (def >  "Return T if its arguments are in strictly decreasing order, NIL otherwise.")
+  (def <= "Return T if arguments are in strictly non-decreasing order, NIL otherwise.")
+  (def >= "Return T if arguments are in strictly non-increasing order, NIL otherwise."))
+
+(defun max (number &rest more-numbers)
+  #!+sb-doc
+  "Return the greatest of its arguments; among EQUALP greatest, return
+the first."
+  (let ((n number))
+    (declare (number n))
+    (dotimes (i (length more-numbers) n)
+      (let ((arg (nth i more-numbers)))
+        (when (> arg n)
+          (setf n arg))))))
+
+(defun min (number &rest more-numbers)
+  #!+sb-doc
+  "Return the least of its arguments; among EQUALP least, return
+the first."
+  (let ((n number))
+    (declare (number n))
+    (dotimes (i (length more-numbers) n)
+      (let ((arg (nth i more-numbers)))
+        (when (< arg n)
+          (setf n arg))))))
+
+(eval-when (:compile-toplevel :execute)
+
+;;; The INFINITE-X-FINITE-Y and INFINITE-Y-FINITE-X args tell us how
+;;; to handle the case when X or Y is a floating-point infinity and
+;;; the other arg is a rational. (Section 12.1.4.1 of the ANSI spec
+;;; says that comparisons are done by converting the float to a
+;;; rational when comparing with a rational, but infinities can't be
+;;; converted to a rational, so we show some initiative and do it this
+;;; way instead.)
+(defun basic-compare (op &key infinite-x-finite-y infinite-y-finite-x)
+  `(((fixnum fixnum) (,op x y))
+
+    ((single-float single-float) (,op x y))
+    #!+long-float
+    (((foreach single-float double-float long-float) long-float)
+     (,op (coerce x 'long-float) y))
+    #!+long-float
+    ((long-float (foreach single-float double-float))
+     (,op x (coerce y 'long-float)))
+    ((fixnum (foreach single-float double-float))
+     (if (float-infinity-p y)
+         ,infinite-y-finite-x
+         ;; If the fixnum has an exact float representation, do a
+         ;; float comparison. Otherwise do the slow float -> ratio
+         ;; conversion.
+         (multiple-value-bind (lo hi)
+             (case '(dispatch-type y)
+               (single-float
+                (values most-negative-exactly-single-float-fixnum
+                        most-positive-exactly-single-float-fixnum))
+               (double-float
+                (values most-negative-exactly-double-float-fixnum
+                        most-positive-exactly-double-float-fixnum)))
+           (if (<= lo y hi)
+               (,op (coerce x '(dispatch-type y)) y)
+               (,op x (rational y))))))
+    (((foreach single-float double-float) fixnum)
+     (if (eql y 0)
+         (,op x (coerce 0 '(dispatch-type x)))
+         (if (float-infinity-p x)
+             ,infinite-x-finite-y
+             ;; Likewise
+             (multiple-value-bind (lo hi)
+                 (case '(dispatch-type x)
+                   (single-float
+                    (values most-negative-exactly-single-float-fixnum
+                            most-positive-exactly-single-float-fixnum))
+                   (double-float
+                    (values most-negative-exactly-double-float-fixnum
+                            most-positive-exactly-double-float-fixnum)))
+               (if (<= lo y hi)
+                   (,op x (coerce y '(dispatch-type x)))
+                   (,op (rational x) y))))))
+    (((foreach single-float double-float) double-float)
+     (,op (coerce x 'double-float) y))
+    ((double-float single-float)
+     (,op x (coerce y 'double-float)))
+    (((foreach single-float double-float #!+long-float long-float) rational)
+     (if (eql y 0)
+         (,op x (coerce 0 '(dispatch-type x)))
+         (if (float-infinity-p x)
+             ,infinite-x-finite-y
+             (,op (rational x) y))))
+    (((foreach bignum fixnum ratio) float)
+     (if (float-infinity-p y)
+         ,infinite-y-finite-x
+         (,op x (rational y))))))
+) ; EVAL-WHEN
+
+(macrolet ((def-two-arg-</> (name op ratio-arg1 ratio-arg2 &rest cases)
+             `(defun ,name (x y)
+                (number-dispatch ((x real) (y real))
+                                 (basic-compare
+                                  ,op
+                                  :infinite-x-finite-y
+                                  (,op x (coerce 0 '(dispatch-type x)))
+                                  :infinite-y-finite-x
+                                  (,op (coerce 0 '(dispatch-type y)) y))
+                                 (((foreach fixnum bignum) ratio)
+                                  (,op x (,ratio-arg2 (numerator y)
+                                                      (denominator y))))
+                                 ((ratio integer)
+                                  (,op (,ratio-arg1 (numerator x)
+                                                    (denominator x))
+                                       y))
+                                 ((ratio ratio)
+                                  (,op (* (numerator   (truly-the ratio x))
+                                          (denominator (truly-the ratio y)))
+                                       (* (numerator   (truly-the ratio y))
+                                          (denominator (truly-the ratio x)))))
+                                 ,@cases))))
+  (def-two-arg-</> two-arg-< < floor ceiling
+    ((fixnum bignum)
+     (bignum-plus-p y))
+    ((bignum fixnum)
+     (not (bignum-plus-p x)))
+    ((bignum bignum)
+     (minusp (bignum-compare x y))))
+  (def-two-arg-</> two-arg-> > ceiling floor
+    ((fixnum bignum)
+     (not (bignum-plus-p y)))
+    ((bignum fixnum)
+     (bignum-plus-p x))
+    ((bignum bignum)
+     (plusp (bignum-compare x y)))))
+
+(defun two-arg-= (x y)
+  (number-dispatch ((x number) (y number))
+    (basic-compare =
+                   ;; An infinite value is never equal to a finite value.
+                   :infinite-x-finite-y nil
+                   :infinite-y-finite-x nil)
+    ((fixnum (or bignum ratio)) nil)
+
+    ((bignum (or fixnum ratio)) nil)
+    ((bignum bignum)
+     (zerop (bignum-compare x y)))
+
+    ((ratio integer) nil)
+    ((ratio ratio)
+     (and (eql (numerator x) (numerator y))
+          (eql (denominator x) (denominator y))))
+
+    ((complex complex)
+     (and (= (realpart x) (realpart y))
+          (= (imagpart x) (imagpart y))))
+    (((foreach fixnum bignum ratio single-float double-float
+               #!+long-float long-float) complex)
+     (and (= x (realpart y))
+          (zerop (imagpart y))))
+    ((complex (or float rational))
+     (and (= (realpart x) y)
+          (zerop (imagpart x))))))
+\f
+;;;; logicals
+
+(macrolet ((def (op init doc)
+             #!-sb-doc (declare (ignore doc))
+             `(defun ,op (&rest integers)
+                #!+sb-doc ,doc
+                (if integers
+                    (do ((result (nth 0 integers) (,op result (nth i integers)))
+                         (i 1 (1+ i)))
+                        ((>= i (length integers))
+                         result)
+                      (declare (integer result)))
+                    ,init))))
+  (def logior 0 "Return the bit-wise or of its arguments. Args must be integers.")
+  (def logxor 0 "Return the bit-wise exclusive or of its arguments. Args must be integers.")
+  (def logand -1 "Return the bit-wise and of its arguments. Args must be integers.")
+  (def logeqv -1 "Return the bit-wise equivalence of its arguments. Args must be integers."))
+
+(defun lognot (number)
+  #!+sb-doc
+  "Return the bit-wise logical not of integer."
+  (etypecase number
+    (fixnum (lognot (truly-the fixnum number)))
+    (bignum (bignum-logical-not number))))
+
+(macrolet ((def (name op big-op &optional doc)
+             `(defun ,name (integer1 integer2)
+                ,@(when doc
+                    (list doc))
+                (let ((x integer1)
+                      (y integer2))
+                  (number-dispatch ((x integer) (y integer))
+                    (bignum-cross-fixnum ,op ,big-op))))))
+  (def two-arg-and logand bignum-logical-and)
+  (def two-arg-ior logior bignum-logical-ior)
+  (def two-arg-xor logxor bignum-logical-xor)
+  ;; BIGNUM-LOGICAL-{AND,IOR,XOR} need not return a bignum, so must
+  ;; call the generic LOGNOT...
+  (def two-arg-eqv logeqv (lambda (x y) (lognot (bignum-logical-xor x y))))
+  (def lognand lognand
+       (lambda (x y) (lognot (bignum-logical-and x y)))
+       #!+sb-doc "Complement the logical AND of INTEGER1 and INTEGER2.")
+  (def lognor lognor
+       (lambda (x y) (lognot (bignum-logical-ior x y)))
+       #!+sb-doc "Complement the logical AND of INTEGER1 and INTEGER2.")
+  ;; ... but BIGNUM-LOGICAL-NOT on a bignum will always return a bignum
+  (def logandc1 logandc1
+       (lambda (x y) (bignum-logical-and (bignum-logical-not x) y))
+       #!+sb-doc "Bitwise AND (LOGNOT INTEGER1) with INTEGER2.")
+  (def logandc2 logandc2
+       (lambda (x y) (bignum-logical-and x (bignum-logical-not y)))
+       #!+sb-doc "Bitwise AND INTEGER1 with (LOGNOT INTEGER2).")
+  (def logorc1 logorc1
+       (lambda (x y) (bignum-logical-ior (bignum-logical-not x) y))
+       #!+sb-doc "Bitwise OR (LOGNOT INTEGER1) with INTEGER2.")
+  (def logorc2 logorc2
+       (lambda (x y) (bignum-logical-ior x (bignum-logical-not y)))
+       #!+sb-doc "Bitwise OR INTEGER1 with (LOGNOT INTEGER2)."))
+
+(defun logcount (integer)
+  #!+sb-doc
+  "Count the number of 1 bits if INTEGER is positive, and the number of 0 bits
+  if INTEGER is negative."
+  (etypecase integer
+    (fixnum
+     (logcount (truly-the (integer 0
+                                   #.(max sb!xc:most-positive-fixnum
+                                          (lognot sb!xc:most-negative-fixnum)))
+                          (if (minusp (truly-the fixnum integer))
+                              (lognot (truly-the fixnum integer))
+                              integer))))
+    (bignum
+     (bignum-logcount integer))))
+
+(defun logtest (integer1 integer2)
+  #!+sb-doc
+  "Predicate which returns T if logand of integer1 and integer2 is not zero."
+  (logtest integer1 integer2))
+
+(defun logbitp (index integer)
+  #!+sb-doc
+  "Predicate returns T if bit index of integer is a 1."
+  (number-dispatch ((index integer) (integer integer))
+    ((fixnum fixnum) (if (< index sb!vm:n-positive-fixnum-bits)
+                         (not (zerop (logand integer (ash 1 index))))
+                         (minusp integer)))
+    ((fixnum bignum) (bignum-logbitp index integer))
+    ((bignum (foreach fixnum bignum)) (minusp integer))))
+
+(defun ash (integer count)
+  #!+sb-doc
+  "Shifts integer left by count places preserving sign. - count shifts right."
+  (declare (integer integer count))
+  (etypecase integer
+    (fixnum
+     (cond ((zerop integer)
+            0)
+           ((fixnump count)
+            (let ((length (integer-length (truly-the fixnum integer)))
+                  (count (truly-the fixnum count)))
+              (declare (fixnum length count))
+              (cond ((and (plusp count)
+                          (> (+ length count)
+                             (integer-length most-positive-fixnum)))
+                     (bignum-ashift-left (make-small-bignum integer) count))
+                    (t
+                     (truly-the fixnum
+                                (ash (truly-the fixnum integer) count))))))
+           ((minusp count)
+            (if (minusp integer) -1 0))
+           (t
+            (bignum-ashift-left (make-small-bignum integer) count))))
+    (bignum
+     (if (plusp count)
+         (bignum-ashift-left integer count)
+         (bignum-ashift-right integer (- count))))))
+
+(defun integer-length (integer)
+  #!+sb-doc
+  "Return the number of non-sign bits in the twos-complement representation
+  of INTEGER."
+  (etypecase integer
+    (fixnum
+     (integer-length (truly-the fixnum integer)))
+    (bignum
+     (bignum-integer-length integer))))
+\f
+;;;; BYTE, bytespecs, and related operations
+
+(defun byte (size position)
+  #!+sb-doc
+  "Return a byte specifier which may be used by other byte functions
+  (e.g. LDB)."
+  (byte size position))
+
+(defun byte-size (bytespec)
+  #!+sb-doc
+  "Return the size part of the byte specifier bytespec."
+  (byte-size bytespec))
+
+(defun byte-position (bytespec)
+  #!+sb-doc
+  "Return the position part of the byte specifier bytespec."
+  (byte-position bytespec))
+
+(defun ldb (bytespec integer)
+  #!+sb-doc
+  "Extract the specified byte from integer, and right justify result."
+  (ldb bytespec integer))
+
+(defun ldb-test (bytespec integer)
+  #!+sb-doc
+  "Return T if any of the specified bits in integer are 1's."
+  (ldb-test bytespec integer))
+
+(defun mask-field (bytespec integer)
+  #!+sb-doc
+  "Extract the specified byte from integer,  but do not right justify result."
+  (mask-field bytespec integer))
+
+(defun dpb (newbyte bytespec integer)
+  #!+sb-doc
+  "Return new integer with newbyte in specified position, newbyte is right justified."
+  (dpb newbyte bytespec integer))
+
+(defun deposit-field (newbyte bytespec integer)
+  #!+sb-doc
+  "Return new integer with newbyte in specified position, newbyte is not right justified."
+  (deposit-field newbyte bytespec integer))
+
+(defun %ldb (size posn integer)
+  (declare (type bit-index size posn))
+  (logand (ash integer (- posn))
+          (1- (ash 1 size))))
+
+(defun %mask-field (size posn integer)
+  (declare (type bit-index size posn))
+  (logand integer (ash (1- (ash 1 size)) posn)))
+
+(defun %dpb (newbyte size posn integer)
+  (declare (type bit-index size posn))
+  (let ((mask (1- (ash 1 size))))
+    (logior (logand integer (lognot (ash mask posn)))
+            (ash (logand newbyte mask) posn))))
+
+(defun %deposit-field (newbyte size posn integer)
+  (declare (type bit-index size posn))
+  (let ((mask (ash (ldb (byte size 0) -1) posn)))
+    (logior (logand newbyte mask)
+            (logand integer (lognot mask)))))
+
+(defun sb!c::mask-signed-field (size integer)
+  #!+sb-doc
+  "Extract SIZE lower bits from INTEGER, considering them as a
+2-complement SIZE-bits representation of a signed integer."
+  (cond ((zerop size)
+         0)
+        ((logbitp (1- size) integer)
+         (dpb integer (byte size 0) -1))
+        (t
+         (ldb (byte size 0) integer))))
+
+\f
+;;;; BOOLE
+
+;;; The boole function dispaches to any logic operation depending on
+;;;     the value of a variable. Presently, legal selector values are [0..15].
+;;;     boole is open coded for calls with a constant selector. or with calls
+;;;     using any of the constants declared below.
+
+(defconstant boole-clr 0
+  #!+sb-doc
+  "Boole function op, makes BOOLE return 0.")
+
+(defconstant boole-set 1
+  #!+sb-doc
+  "Boole function op, makes BOOLE return -1.")
+
+(defconstant boole-1   2
+  #!+sb-doc
+  "Boole function op, makes BOOLE return integer1.")
+
+(defconstant boole-2   3
+  #!+sb-doc
+  "Boole function op, makes BOOLE return integer2.")
+
+(defconstant boole-c1  4
+  #!+sb-doc
+  "Boole function op, makes BOOLE return complement of integer1.")
+
+(defconstant boole-c2  5
+  #!+sb-doc
+  "Boole function op, makes BOOLE return complement of integer2.")
+
+(defconstant boole-and 6
+  #!+sb-doc
+  "Boole function op, makes BOOLE return logand of integer1 and integer2.")
+
+(defconstant boole-ior 7
+  #!+sb-doc
+  "Boole function op, makes BOOLE return logior of integer1 and integer2.")
+
+(defconstant boole-xor 8
+  #!+sb-doc
+  "Boole function op, makes BOOLE return logxor of integer1 and integer2.")
+
+(defconstant boole-eqv 9
+  #!+sb-doc
+  "Boole function op, makes BOOLE return logeqv of integer1 and integer2.")
+
+(defconstant boole-nand  10
+  #!+sb-doc
+  "Boole function op, makes BOOLE return log nand of integer1 and integer2.")
+
+(defconstant boole-nor   11
+  #!+sb-doc
+  "Boole function op, makes BOOLE return lognor of integer1 and integer2.")
+
+(defconstant boole-andc1 12
+  #!+sb-doc
+  "Boole function op, makes BOOLE return logandc1 of integer1 and integer2.")
+
+(defconstant boole-andc2 13
+  #!+sb-doc
+  "Boole function op, makes BOOLE return logandc2 of integer1 and integer2.")
+
+(defconstant boole-orc1  14
+  #!+sb-doc
+  "Boole function op, makes BOOLE return logorc1 of integer1 and integer2.")
+
+(defconstant boole-orc2  15
+  #!+sb-doc
+  "Boole function op, makes BOOLE return logorc2 of integer1 and integer2.")
+
+(defun boole (op integer1 integer2)
+  #!+sb-doc
+  "Bit-wise boolean function on two integers. Function chosen by OP:
+        0       BOOLE-CLR
+        1       BOOLE-SET
+        2       BOOLE-1
+        3       BOOLE-2
+        4       BOOLE-C1
+        5       BOOLE-C2
+        6       BOOLE-AND
+        7       BOOLE-IOR
+        8       BOOLE-XOR
+        9       BOOLE-EQV
+        10      BOOLE-NAND
+        11      BOOLE-NOR
+        12      BOOLE-ANDC1
+        13      BOOLE-ANDC2
+        14      BOOLE-ORC1
+        15      BOOLE-ORC2"
+  (case op
+    (0 (boole 0 integer1 integer2))
+    (1 (boole 1 integer1 integer2))
+    (2 (boole 2 integer1 integer2))
+    (3 (boole 3 integer1 integer2))
+    (4 (boole 4 integer1 integer2))
+    (5 (boole 5 integer1 integer2))
+    (6 (boole 6 integer1 integer2))
+    (7 (boole 7 integer1 integer2))
+    (8 (boole 8 integer1 integer2))
+    (9 (boole 9 integer1 integer2))
+    (10 (boole 10 integer1 integer2))
+    (11 (boole 11 integer1 integer2))
+    (12 (boole 12 integer1 integer2))
+    (13 (boole 13 integer1 integer2))
+    (14 (boole 14 integer1 integer2))
+    (15 (boole 15 integer1 integer2))
+    (t (error 'type-error :datum op :expected-type '(mod 16)))))
+\f
+;;;; GCD and LCM
+
+(defun gcd (&rest integers)
+  #!+sb-doc
+  "Return the greatest common divisor of the arguments, which must be
+  integers. GCD with no arguments is defined to be 0."
+  (case (length integers)
+    (0 0)
+    (1 (abs (the integer (nth 0 integers))))
+    (otherwise
+     (do ((result (nth 0 integers)
+                  (gcd result (the integer (nth i integers))))
+          (i 1 (1+ i)))
+         ((>= i (length integers))
+          result)
+       (declare (integer result))))))
+
+(defun lcm (&rest integers)
+  #!+sb-doc
+  "Return the least common multiple of one or more integers. LCM of no
+  arguments is defined to be 1."
+  (case (length integers)
+    (0 1)
+    (1 (abs (the integer (nth 0 integers))))
+    (otherwise
+     (do ((result (nth 0 integers)
+                  (lcm result (the integer (nth i integers))))
+          (i 1 (1+ i)))
+         ((>= i (length integers))
+          result)
+       (declare (integer result))))))
+
+(defun two-arg-lcm (n m)
+  (declare (integer n m))
+  (if (or (zerop n) (zerop m))
+      0
+      ;; KLUDGE: I'm going to assume that it was written this way
+      ;; originally for a reason.  However, this is a somewhat
+      ;; complicated way of writing the algorithm in the CLHS page for
+      ;; LCM, and I don't know why.  To be investigated.  -- CSR,
+      ;; 2003-09-11
+      ;;
+      ;;    It seems to me that this is written this way to avoid
+      ;;    unnecessary bignumification of intermediate results.
+      ;;        -- TCR, 2008-03-05
+      (let ((m (abs m))
+            (n (abs n)))
+        (multiple-value-bind (max min)
+            (if (> m n)
+                (values m n)
+                (values n m))
+          (* (truncate max (gcd n m)) min)))))
+
+;;; Do the GCD of two integer arguments. With fixnum arguments, we use the
+;;; binary GCD algorithm from Knuth's seminumerical algorithms (slightly
+;;; structurified), otherwise we call BIGNUM-GCD. We pick off the special case
+;;; of 0 before the dispatch so that the bignum code doesn't have to worry
+;;; about "small bignum" zeros.
+(defun two-arg-gcd (u v)
+  (cond ((eql u 0) (abs v))
+        ((eql v 0) (abs u))
+        (t
+         (number-dispatch ((u integer) (v integer))
+           ((fixnum fixnum)
+            (locally
+                (declare (optimize (speed 3) (safety 0)))
+              (do ((k 0 (1+ k))
+                   (u (abs u) (ash u -1))
+                   (v (abs v) (ash v -1)))
+                  ((oddp (logior u v))
+                   (do ((temp (if (oddp u) (- v) (ash u -1))
+                              (ash temp -1)))
+                       (nil)
+                     (declare (fixnum temp))
+                     (when (oddp temp)
+                       (if (plusp temp)
+                           (setq u temp)
+                           (setq v (- temp)))
+                       (setq temp (- u v))
+                       (when (zerop temp)
+                         (let ((res (ash u k)))
+                           (declare (type sb!vm:signed-word res)
+                                    (optimize (inhibit-warnings 3)))
+                           (return res))))))
+                (declare (type (mod #.sb!vm:n-word-bits) k)
+                         (type sb!vm:signed-word u v)))))
+           ((bignum bignum)
+            (bignum-gcd u v))
+           ((bignum fixnum)
+            (bignum-gcd u (make-small-bignum v)))
+           ((fixnum bignum)
+            (bignum-gcd (make-small-bignum u) v))))))
+\f
+;;; from Robert Smith; changed not to cons unnecessarily, and tuned for
+;;; faster operation on fixnum inputs by compiling the central recursive
+;;; algorithm twice, once using generic and once fixnum arithmetic, and
+;;; dispatching on function entry into the applicable part. For maximum
+;;; speed, the fixnum part recurs into itself, thereby avoiding further
+;;; type dispatching. This pattern is not supported by NUMBER-DISPATCH
+;;; thus some special-purpose macrology is needed.
+(defun isqrt (n)
+  #!+sb-doc
+  "Return the greatest integer less than or equal to the square root of N."
+  (declare (type unsigned-byte n))
+  (macrolet
+      ((isqrt-recursion (arg recurse fixnum-p)
+         ;; Expands into code for the recursive step of the ISQRT
+         ;; calculation. ARG is the input variable and RECURSE the name
+         ;; of the function to recur into. If FIXNUM-P is true, some
+         ;; type declarations are added that, together with ARG being
+         ;; declared as a fixnum outside of here, make the resulting code
+         ;; compile into fixnum-specialized code without any calls to
+         ;; generic arithmetic. Else, the code works for bignums, too.
+         ;; The input must be at least 16 to ensure that RECURSE is called
+         ;; with a strictly smaller number and that the result is correct
+         ;; (provided that RECURSE correctly implements ISQRT, itself).
+         `(macrolet ((if-fixnum-p-truly-the (type expr)
+                       ,@(if fixnum-p
+                             '(`(truly-the ,type ,expr))
+                             '((declare (ignore type))
+                               expr))))
+            (let* ((fourth-size (ash (1- (integer-length ,arg)) -2))
+                   (significant-half (ash ,arg (- (ash fourth-size 1))))
+                   (significant-half-isqrt
+                    (if-fixnum-p-truly-the
+                     (integer 1 #.(isqrt sb!xc:most-positive-fixnum))
+                     (,recurse significant-half)))
+                   (zeroth-iteration (ash significant-half-isqrt
+                                          fourth-size)))
+              (multiple-value-bind (quot rem)
+                  (floor ,arg zeroth-iteration)
+                (let ((first-iteration (ash (+ zeroth-iteration quot) -1)))
+                  (cond ((oddp quot)
+                         first-iteration)
+                        ((> (if-fixnum-p-truly-the
+                             fixnum
+                             (expt (- first-iteration zeroth-iteration) 2))
+                            rem)
+                         (1- first-iteration))
+                        (t
+                         first-iteration))))))))
+    (typecase n
+      (fixnum (labels ((fixnum-isqrt (n)
+                         (declare (type fixnum n))
+                         (cond ((> n 24)
+                                (isqrt-recursion n fixnum-isqrt t))
+                               ((> n 15) 4)
+                               ((> n  8) 3)
+                               ((> n  3) 2)
+                               ((> n  0) 1)
+                               ((= n  0) 0))))
+                (fixnum-isqrt n)))
+      (bignum (isqrt-recursion n isqrt nil)))))
+\f
+;;;; miscellaneous number predicates
+
+(macrolet ((def (name doc)
+             `(defun ,name (number) ,doc (,name number))))
+  (def zerop "Is this number zero?")
+  (def plusp "Is this real number strictly positive?")
+  (def minusp "Is this real number strictly negative?")
+  (def oddp "Is this integer odd?")
+  (def evenp "Is this integer even?"))
+\f
+;;;; modular functions
+#.
+(collect ((forms))
+  (flet ((unsigned-definition (name lambda-list width)
+           (let ((pattern (1- (ash 1 width))))
+             `(defun ,name ,lambda-list
+               (flet ((prepare-argument (x)
+                        (declare (integer x))
+                        (etypecase x
+                          ((unsigned-byte ,width) x)
+                          (fixnum (logand x ,pattern))
+                          (bignum (logand x ,pattern)))))
+                 (,name ,@(loop for arg in lambda-list
+                                collect `(prepare-argument ,arg)))))))
+         (signed-definition (name lambda-list width)
+           `(defun ,name ,lambda-list
+              (flet ((prepare-argument (x)
+                       (declare (integer x))
+                       (etypecase x
+                         ((signed-byte ,width) x)
+                         (fixnum (sb!c::mask-signed-field ,width x))
+                         (bignum (sb!c::mask-signed-field ,width x)))))
+                (,name ,@(loop for arg in lambda-list
+                               collect `(prepare-argument ,arg)))))))
+    (flet ((do-mfuns (class)
+             (loop for infos being each hash-value of (sb!c::modular-class-funs class)
+                   ;; FIXME: We need to process only "toplevel" functions
+                   when (listp infos)
+                   do (loop for info in infos
+                            for name = (sb!c::modular-fun-info-name info)
+                            and width = (sb!c::modular-fun-info-width info)
+                            and signedp = (sb!c::modular-fun-info-signedp info)
+                            and lambda-list = (sb!c::modular-fun-info-lambda-list info)
+                            if signedp
+                            do (forms (signed-definition name lambda-list width))
+                            else
+                            do (forms (unsigned-definition name lambda-list width))))))
+      (do-mfuns sb!c::*untagged-unsigned-modular-class*)
+      (do-mfuns sb!c::*untagged-signed-modular-class*)
+      (do-mfuns sb!c::*tagged-modular-class*)))
+  `(progn ,@(sort (forms) #'string< :key #'cadr)))
+
+;;; KLUDGE: these out-of-line definitions can't use the modular
+;;; arithmetic, as that is only (currently) defined for constant
+;;; shifts.  See also the comment in (LOGAND OPTIMIZER) for more
+;;; discussion of this hack.  -- CSR, 2003-10-09
+#!+#.(cl:if (cl:= sb!vm:n-machine-word-bits 32) '(and) '(or))
+(defun sb!vm::ash-left-mod32 (integer amount)
+  (etypecase integer
+    ((unsigned-byte 32) (ldb (byte 32 0) (ash integer amount)))
+    (fixnum (ldb (byte 32 0) (ash (logand integer #xffffffff) amount)))
+    (bignum (ldb (byte 32 0) (ash (logand integer #xffffffff) amount)))))
+#!+#.(cl:if (cl:= sb!vm:n-machine-word-bits 64) '(and) '(or))
+(defun sb!vm::ash-left-mod64 (integer amount)
+  (etypecase integer
+    ((unsigned-byte 64) (ldb (byte 64 0) (ash integer amount)))
+    (fixnum (ldb (byte 64 0) (ash (logand integer #xffffffffffffffff) amount)))
+    (bignum (ldb (byte 64 0)
+                 (ash (logand integer #xffffffffffffffff) amount)))))
+
+#!+(or x86 x86-64)
+(defun sb!vm::ash-left-modfx (integer amount)
+  (let ((fixnum-width (- sb!vm:n-word-bits sb!vm:n-fixnum-tag-bits)))
+    (etypecase integer
+      (fixnum (sb!c::mask-signed-field fixnum-width (ash integer amount)))
+      (integer (sb!c::mask-signed-field fixnum-width (ash (sb!c::mask-signed-field fixnum-width integer) amount))))))