Branch data Line data Source code
1 : : /*-------------------------------------------------------------------------
2 : : *
3 : : * test_int128.c
4 : : * Testbed for roll-our-own 128-bit integer arithmetic.
5 : : *
6 : : * This is a standalone test program that compares the behavior of an
7 : : * implementation in int128.h to an (assumed correct) int128 native type.
8 : : *
9 : : * Copyright (c) 2017-2026, PostgreSQL Global Development Group
10 : : *
11 : : *
12 : : * IDENTIFICATION
13 : : * src/test/modules/test_int128/test_int128.c
14 : : *
15 : : *-------------------------------------------------------------------------
16 : : */
17 : :
18 : : #include "postgres_fe.h"
19 : :
20 : : #include <time.h>
21 : :
22 : : /* Require a native int128 type */
23 : : #ifdef HAVE_INT128
24 : :
25 : : /*
26 : : * By default, we test the non-native implementation in int128.h; but
27 : : * by predefining USE_NATIVE_INT128 to 1, you can test the native
28 : : * implementation, just to be sure.
29 : : */
30 : : #ifndef USE_NATIVE_INT128
31 : : #define USE_NATIVE_INT128 0
32 : : #endif
33 : :
34 : : #include "common/int128.h"
35 : : #include "common/pg_prng.h"
36 : :
37 : : /*
38 : : * We assume the parts of this union are laid out compatibly.
39 : : */
40 : : typedef union
41 : : {
42 : : int128 i128;
43 : : INT128 I128;
44 : : struct
45 : : {
46 : : #ifdef WORDS_BIGENDIAN
47 : : int64 hi;
48 : : uint64 lo;
49 : : #else
50 : : uint64 lo;
51 : : int64 hi;
52 : : #endif
53 : : } hl;
54 : : } test128;
55 : :
56 : : #define INT128_HEX_FORMAT "%016" PRIx64 "%016" PRIx64
57 : :
58 : : /*
59 : : * Control version of comparator.
60 : : */
61 : : static inline int
62 : 2000000 : my_int128_compare(int128 x, int128 y)
63 : : {
64 [ + + ]: 2000000 : if (x < y)
65 : 1000488 : return -1;
66 [ + - ]: 999512 : if (x > y)
67 : 999512 : return 1;
68 : 0 : return 0;
69 : : }
70 : :
71 : : /*
72 : : * Main program.
73 : : *
74 : : * Generates a lot of random numbers and tests the implementation for each.
75 : : * The results should be reproducible, since we use a fixed PRNG seed.
76 : : *
77 : : * You can give a loop count if you don't like the default 1B iterations.
78 : : */
79 : : int
80 : 1 : main(int argc, char **argv)
81 : : {
82 : : long count;
83 : :
84 : 1 : pg_prng_seed(&pg_global_prng_state, (uint64) time(NULL));
85 : :
86 [ + - ]: 1 : if (argc >= 2)
87 : 1 : count = strtol(argv[1], NULL, 0);
88 : : else
89 : 0 : count = 1000000000;
90 : :
91 [ + + ]: 1000001 : while (count-- > 0)
92 : : {
93 : 1000000 : int64 x = pg_prng_int64(&pg_global_prng_state);
94 : 1000000 : int64 y = pg_prng_int64(&pg_global_prng_state);
95 : 1000000 : int64 z = pg_prng_int64(&pg_global_prng_state);
96 : 1000000 : int64 w = pg_prng_int64(&pg_global_prng_state);
97 : 1000000 : int32 z32 = pg_prng_int32(&pg_global_prng_state);
98 : : test128 t1;
99 : : test128 t2;
100 : : test128 t3;
101 : : int32 r1;
102 : : int32 r2;
103 : :
104 : : /* prevent division by zero in the 128/32-bit division test */
105 [ - + ]: 1000000 : while (z32 == 0)
106 : 0 : z32 = pg_prng_int32(&pg_global_prng_state);
107 : :
108 : : /* check unsigned addition */
109 : 1000000 : t1.hl.hi = x;
110 : 1000000 : t1.hl.lo = y;
111 : 1000000 : t2 = t1;
112 : 1000000 : t1.i128 += (int128) (uint64) z;
113 : 1000000 : int128_add_uint64(&t2.I128, (uint64) z);
114 : :
115 [ + - - + ]: 1000000 : if (t1.hl.hi != t2.hl.hi || t1.hl.lo != t2.hl.lo)
116 : : {
117 : 0 : printf(INT128_HEX_FORMAT " + unsigned %016" PRIx64 "\n", x, y, z);
118 : 0 : printf("native = " INT128_HEX_FORMAT "\n", t1.hl.hi, t1.hl.lo);
119 : 0 : printf("result = " INT128_HEX_FORMAT "\n", t2.hl.hi, t2.hl.lo);
120 : 0 : return 1;
121 : : }
122 : :
123 : : /* check signed addition */
124 : 1000000 : t1.hl.hi = x;
125 : 1000000 : t1.hl.lo = y;
126 : 1000000 : t2 = t1;
127 : 1000000 : t1.i128 += (int128) z;
128 : 1000000 : int128_add_int64(&t2.I128, z);
129 : :
130 [ + - - + ]: 1000000 : if (t1.hl.hi != t2.hl.hi || t1.hl.lo != t2.hl.lo)
131 : : {
132 : 0 : printf(INT128_HEX_FORMAT " + signed %016" PRIx64 "\n", x, y, z);
133 : 0 : printf("native = " INT128_HEX_FORMAT "\n", t1.hl.hi, t1.hl.lo);
134 : 0 : printf("result = " INT128_HEX_FORMAT "\n", t2.hl.hi, t2.hl.lo);
135 : 0 : return 1;
136 : : }
137 : :
138 : : /* check 128-bit signed addition */
139 : 1000000 : t1.hl.hi = x;
140 : 1000000 : t1.hl.lo = y;
141 : 1000000 : t2 = t1;
142 : 1000000 : t3.hl.hi = z;
143 : 1000000 : t3.hl.lo = w;
144 : 1000000 : t1.i128 += t3.i128;
145 : 1000000 : int128_add_int128(&t2.I128, t3.I128);
146 : :
147 [ + - - + ]: 1000000 : if (t1.hl.hi != t2.hl.hi || t1.hl.lo != t2.hl.lo)
148 : : {
149 : 0 : printf(INT128_HEX_FORMAT " + " INT128_HEX_FORMAT "\n", x, y, z, w);
150 : 0 : printf("native = " INT128_HEX_FORMAT "\n", t1.hl.hi, t1.hl.lo);
151 : 0 : printf("result = " INT128_HEX_FORMAT "\n", t2.hl.hi, t2.hl.lo);
152 : 0 : return 1;
153 : : }
154 : :
155 : : /* check unsigned subtraction */
156 : 1000000 : t1.hl.hi = x;
157 : 1000000 : t1.hl.lo = y;
158 : 1000000 : t2 = t1;
159 : 1000000 : t1.i128 -= (int128) (uint64) z;
160 : 1000000 : int128_sub_uint64(&t2.I128, (uint64) z);
161 : :
162 [ + - - + ]: 1000000 : if (t1.hl.hi != t2.hl.hi || t1.hl.lo != t2.hl.lo)
163 : : {
164 : 0 : printf(INT128_HEX_FORMAT " - unsigned %016" PRIx64 "\n", x, y, z);
165 : 0 : printf("native = " INT128_HEX_FORMAT "\n", t1.hl.hi, t1.hl.lo);
166 : 0 : printf("result = " INT128_HEX_FORMAT "\n", t2.hl.hi, t2.hl.lo);
167 : 0 : return 1;
168 : : }
169 : :
170 : : /* check signed subtraction */
171 : 1000000 : t1.hl.hi = x;
172 : 1000000 : t1.hl.lo = y;
173 : 1000000 : t2 = t1;
174 : 1000000 : t1.i128 -= (int128) z;
175 : 1000000 : int128_sub_int64(&t2.I128, z);
176 : :
177 [ + - - + ]: 1000000 : if (t1.hl.hi != t2.hl.hi || t1.hl.lo != t2.hl.lo)
178 : : {
179 : 0 : printf(INT128_HEX_FORMAT " - signed %016" PRIx64 "\n", x, y, z);
180 : 0 : printf("native = " INT128_HEX_FORMAT "\n", t1.hl.hi, t1.hl.lo);
181 : 0 : printf("result = " INT128_HEX_FORMAT "\n", t2.hl.hi, t2.hl.lo);
182 : 0 : return 1;
183 : : }
184 : :
185 : : /* check 64x64-bit multiply-add */
186 : 1000000 : t1.hl.hi = x;
187 : 1000000 : t1.hl.lo = y;
188 : 1000000 : t2 = t1;
189 : 1000000 : t1.i128 += (int128) z * (int128) w;
190 : 1000000 : int128_add_int64_mul_int64(&t2.I128, z, w);
191 : :
192 [ + - - + ]: 1000000 : if (t1.hl.hi != t2.hl.hi || t1.hl.lo != t2.hl.lo)
193 : : {
194 : 0 : printf(INT128_HEX_FORMAT " + %016" PRIx64 " * %016" PRIx64 "\n", x, y, z, w);
195 : 0 : printf("native = " INT128_HEX_FORMAT "\n", t1.hl.hi, t1.hl.lo);
196 : 0 : printf("result = " INT128_HEX_FORMAT "\n", t2.hl.hi, t2.hl.lo);
197 : 0 : return 1;
198 : : }
199 : :
200 : : /* check 64x64-bit multiply-subtract */
201 : 1000000 : t1.hl.hi = x;
202 : 1000000 : t1.hl.lo = y;
203 : 1000000 : t2 = t1;
204 : 1000000 : t1.i128 -= (int128) z * (int128) w;
205 : 1000000 : int128_sub_int64_mul_int64(&t2.I128, z, w);
206 : :
207 [ + - - + ]: 1000000 : if (t1.hl.hi != t2.hl.hi || t1.hl.lo != t2.hl.lo)
208 : : {
209 : 0 : printf(INT128_HEX_FORMAT " - %016" PRIx64 " * %016" PRIx64 "\n", x, y, z, w);
210 : 0 : printf("native = " INT128_HEX_FORMAT "\n", t1.hl.hi, t1.hl.lo);
211 : 0 : printf("result = " INT128_HEX_FORMAT "\n", t2.hl.hi, t2.hl.lo);
212 : 0 : return 1;
213 : : }
214 : :
215 : : /* check 128/32-bit division */
216 : 1000000 : t3.hl.hi = x;
217 : 1000000 : t3.hl.lo = y;
218 : 1000000 : t1.i128 = t3.i128 / z32;
219 : 1000000 : r1 = (int32) (t3.i128 % z32);
220 : 1000000 : t2 = t3;
221 : 1000000 : int128_div_mod_int32(&t2.I128, z32, &r2);
222 : :
223 [ + - - + ]: 1000000 : if (t1.hl.hi != t2.hl.hi || t1.hl.lo != t2.hl.lo)
224 : : {
225 : 0 : printf(INT128_HEX_FORMAT " / signed %08X\n", t3.hl.hi, t3.hl.lo, z32);
226 : 0 : printf("native = " INT128_HEX_FORMAT "\n", t1.hl.hi, t1.hl.lo);
227 : 0 : printf("result = " INT128_HEX_FORMAT "\n", t2.hl.hi, t2.hl.lo);
228 : 0 : return 1;
229 : : }
230 [ - + ]: 1000000 : if (r1 != r2)
231 : : {
232 : 0 : printf(INT128_HEX_FORMAT " %% signed %08X\n", t3.hl.hi, t3.hl.lo, z32);
233 : 0 : printf("native = %08X\n", r1);
234 : 0 : printf("result = %08X\n", r2);
235 : 0 : return 1;
236 : : }
237 : :
238 : : /* check comparison */
239 : 1000000 : t1.hl.hi = x;
240 : 1000000 : t1.hl.lo = y;
241 : 1000000 : t2.hl.hi = z;
242 : 1000000 : t2.hl.lo = w;
243 : :
244 [ - + ]: 2000000 : if (my_int128_compare(t1.i128, t2.i128) !=
245 : 1000000 : int128_compare(t1.I128, t2.I128))
246 : : {
247 : 0 : printf("comparison failure: %d vs %d\n",
248 : : my_int128_compare(t1.i128, t2.i128),
249 : : int128_compare(t1.I128, t2.I128));
250 : 0 : printf("arg1 = " INT128_HEX_FORMAT "\n", t1.hl.hi, t1.hl.lo);
251 : 0 : printf("arg2 = " INT128_HEX_FORMAT "\n", t2.hl.hi, t2.hl.lo);
252 : 0 : return 1;
253 : : }
254 : :
255 : : /* check case with identical hi parts; above will hardly ever hit it */
256 : 1000000 : t2.hl.hi = x;
257 : :
258 [ - + ]: 2000000 : if (my_int128_compare(t1.i128, t2.i128) !=
259 : 1000000 : int128_compare(t1.I128, t2.I128))
260 : : {
261 : 0 : printf("comparison failure: %d vs %d\n",
262 : : my_int128_compare(t1.i128, t2.i128),
263 : : int128_compare(t1.I128, t2.I128));
264 : 0 : printf("arg1 = " INT128_HEX_FORMAT "\n", t1.hl.hi, t1.hl.lo);
265 : 0 : printf("arg2 = " INT128_HEX_FORMAT "\n", t2.hl.hi, t2.hl.lo);
266 : 0 : return 1;
267 : : }
268 : : }
269 : :
270 : 1 : return 0;
271 : : }
272 : :
273 : : #else /* ! HAVE_INT128 */
274 : :
275 : : /*
276 : : * For now, do nothing if we don't have a native int128 type.
277 : : */
278 : : int
279 : : main(int argc, char **argv)
280 : : {
281 : : printf("skipping tests: no native int128 type\n");
282 : : return 0;
283 : : }
284 : :
285 : : #endif
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