Quelle  gmp.texi   Sprache: unbekannt

\input texinfo    @c -*-texinfo-*-
@c %**start of header
@setfilename gmp.info
@documentencoding ISO-8859-1
@include version.texi
@settitle GNU MP @value{VERSION}
@synindex tp fn
@iftex
@afourpaper
@end iftex
@comment %**end of header

@copying
This manual describes how to install and use the GNU multiple precision
arithmetic library, version @value{VERSION}.

Copyright 1991, 1993-2016, 2018-2020 Free Software Foundation, Inc.

Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document under
the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.3 or any later
version published by the Free Software Foundation; with no Invariant Sections,
with the Front-Cover Texts being ``A GNU Manual'', and with the Back-Cover
Texts being ``You have freedom to copy and modify this GNU Manual, like GNU
software''.  A copy of the license is included in
@ref{GNU Free Documentation License}.
@end copying
@c  Note the @ref above must be on one line, a line break in an @ref within
@c  @copying will bomb in recent texinfo.tex (e.g. 2004-04-07.08 which comes
@c  with texinfo 4.7), with messages about missing @endcsname.


@c  Texinfo version 4.2 or up will be needed to process this file.
@c
@c  The version number and edition number are taken from version.texi provided
@c  by automake (note that it's regenerated only if you configure with
@c  --enable-maintainer-mode).
@c
@c  Notes discussing the present version number of GMP in relation to previous
@c  ones (for instance in the "Compatibility" section) must be updated at
@c  manually though.
@c
@c  @cindex entries have been made for function categories and programming
@c  topics.  The "mpn" section is not included in this, because a beginner
@c  looking for "GCD" or something is only going to be confused by pointers to
@c  low level routines.
@c
@c  @cindex entries are present for processors and systems when there's
@c  particular notes concerning them, but not just for everything GMP
@c  supports.
@c
@c  Index entries for files use @code rather than @file, @samp or @option,
@c  since the latter come out with quotes in TeX, which are nice in the text
@c  but don't look so good in index columns.
@c
@c  Tex:
@c
@c  A suitable texinfo.tex is supplied, a newer one should work equally well.
@c
@c  HTML:
@c
@c  Nothing special is done for links to external manuals, they just come out
@c  in the usual makeinfo style, e.g. "../libc/Locales.html".  If you have
@c  local copies of such manuals then this is a good thing, if not then you
@c  may want to search-and-replace to some online source.
@c

@dircategory GNU libraries
@direntry
* gmp: (gmp).                   GNU Multiple Precision Arithmetic Library.
@end direntry

@c  html <meta name="description" content="...">
@documentdescription
How to install and use the GNU multiple precision arithmetic library, version @value{VERSION}.
@end documentdescription

@c smallbook
@finalout
@setchapternewpage on

@ifnottex
@node Top, Copying, (dir), (dir)
@top GNU MP
@end ifnottex

@iftex
@titlepage
@title GNU MP
@subtitle The GNU Multiple Precision Arithmetic Library
@subtitle Edition @value{EDITION}
@subtitle @value{UPDATED}

@author by Torbj@"orn Granlund and the GMP development team
@c @email{tg@@gmplib.org}

@c Include the Distribution inside the titlepage so
@c that headings are turned off.

@tex
\global\parindent=0pt
\global\parskip=8pt
\global\baselineskip=13pt
@end tex

@page
@vskip 0pt plus 1filll
@end iftex

@insertcopying
@ifnottex
@sp 1
@end ifnottex

@iftex
@end titlepage
@headings double
@end iftex

@c  Don't bother with contents for html, the menus seem adequate.
@ifnothtml
@contents
@end ifnothtml

@menu
* Copying::                    GMP Copying Conditions (LGPL).
* Introduction to GMP::        Brief introduction to GNU MP.
* Installing GMP::             How to configure and compile the GMP library.
* GMP Basics::                 What every GMP user should know.
* Reporting Bugs::             How to usefully report bugs.
* Integer Functions::          Functions for arithmetic on signed integers.
* Rational Number Functions::  Functions for arithmetic on rational numbers.
* Floating-point Functions::   Functions for arithmetic on floats.
* Low-level Functions::        Fast functions for natural numbers.
* Random Number Functions::    Functions for generating random numbers.
* Formatted Output::           @code{printf} style output.
* Formatted Input::            @code{scanf} style input.
* C++ Class Interface::        Class wrappers around GMP types.
* Custom Allocation::          How to customize the internal allocation.
* Language Bindings::          Using GMP from other languages.
* Algorithms::                 What happens behind the scenes.
* Internals::                  How values are represented behind the scenes.

* Contributors::               Who brings you this library?
* References::                 Some useful papers and books to read.
* GNU Free Documentation License::
* Concept Index::
* Function Index::
@end menu


@c  @m{T,N} is $T$ in tex or @math{N} otherwise.  Commas in N or T don't work,
@c  but @C{} can be used instead.
@iftex
@macro m {T,N}
@tex$\T\$@end tex
@end macro
@end iftex
@ifnottex
@macro m {T,N}
@math{\N\}
@end macro
@end ifnottex

@c  @mm{T,N} is $T$ tex and html and @math{N} in info.  Commas in N or T don't
@c  work, but @C{} can be used instead.
@iftex
@macro mm {T,N}
@tex$\T\$@end tex
@end macro
@end iftex

@ifhtml
@macro mm {T,N}
@math{\T\}
@end macro
@end ifhtml

@ifinfo
@macro mm {T,N}
@math{\N\}
@end macro
@end ifinfo


@macro C {}
,
@end macro

@c  @ms{V,N} is $V_N$ in tex or just vn otherwise.  This suits simple
@c  subscripts like @ms{x,0}.
@iftex
@macro ms {V,N}
@tex$\V\_{\N\}$@end tex
@end macro
@end iftex
@ifnottex
@macro ms {V,N}
\V\\N\
@end macro
@end ifnottex

@c  @nicode{S} is plain S in info, or @code{S} elsewhere.  This can be used
@c  when the quotes that @code{} gives in info aren't wanted, but the
@c  fontification in tex or html is wanted.  Doesn't work as @nicode{'\\0'}
@c  though (gives two backslashes in tex).
@ifinfo
@macro nicode {S}
\S\
@end macro
@end ifinfo
@ifnotinfo
@macro nicode {S}
@code{\S\}
@end macro
@end ifnotinfo

@c  @nisamp{S} is plain S in info, or @samp{S} elsewhere.  This can be used
@c  when the quotes that @samp{} gives in info aren't wanted, but the
@c  fontification in tex or html is wanted.
@ifinfo
@macro nisamp {S}
\S\
@end macro
@end ifinfo
@ifnotinfo
@macro nisamp {S}
@samp{\S\}
@end macro
@end ifnotinfo

@c  Usage: @GMPtimes{}
@c  Give either \times or the word "times".
@tex
\gdef\GMPtimes{\times}
@end tex
@ifnottex
@macro GMPtimes
times
@end macro
@end ifnottex

@c  Usage: @GMPmultiply{}
@c  Give * in info, or nothing in tex.
@tex
\gdef\GMPmultiply{}
@end tex
@ifnottex
@macro GMPmultiply
*
@end macro
@end ifnottex

@c  Usage: @GMPabs{x}
@c  Give either |x| in tex, or abs(x) in info or html.
@tex
\gdef\GMPabs#1{|#1|}
@end tex
@ifnottex
@macro GMPabs {X}
@abs{}(\X\)
@end macro
@end ifnottex

@c  Usage: @GMPfloor{x}
@c  Give either \lfloor x\rfloor in tex, or floor(x) in info or html.
@tex
\gdef\GMPfloor#1{\lfloor #1\rfloor}
@end tex
@ifnottex
@macro GMPfloor {X}
floor(\X\)
@end macro
@end ifnottex

@c  Usage: @GMPceil{x}
@c  Give either \lceil x\rceil in tex, or ceil(x) in info or html.
@tex
\gdef\GMPceil#1{\lceil #1 \rceil}
@end tex
@ifnottex
@macro GMPceil {X}
ceil(\X\)
@end macro
@end ifnottex

@c  Math operators already available in tex, made available in info too.
@c  For example @bmod{} can be used in both tex and info.
@ifnottex
@macro bmod
mod
@end macro
@macro gcd
gcd
@end macro
@macro ge
>=
@end macro
@macro le
<=
@end macro
@macro log
log
@end macro
@macro min
min
@end macro
@macro leftarrow
<-
@end macro
@macro rightarrow
->
@end macro
@end ifnottex

@c  New math operators.
@c  @abs{} can be used in both tex and info, or just \abs in tex.
@tex
\gdef\abs{\mathop{\rm abs}}
@end tex
@ifnottex
@macro abs
abs
@end macro
@end ifnottex

@c  @cross{} is a \times symbol in tex, or an "x" in info.  In tex it works
@c  inside or outside $ $.
@tex
\gdef\cross{\ifmmode\times\else$\times$\fi}
@end tex
@ifnottex
@macro cross
x
@end macro
@end ifnottex

@c  @times{} made available as a "*" in info and html (already works in tex).
@ifnottex
@macro times
*
@end macro
@end ifnottex

@c  Usage: @W{text}
@c  Like @w{} but working in math mode too.
@tex
\gdef\W#1{\ifmmode{#1}\else\w{#1}\fi}
@end tex
@ifnottex
@macro W {S}
@w{\S\}
@end macro
@end ifnottex

@c  Usage: \GMPdisplay{text}
@c  Put the given text in an @display style indent, but without turning off
@c  paragraph reflow etc.
@tex
\gdef\GMPdisplay#1{%
\noindent
\advance\leftskip by \lispnarrowing
#1\par}
@end tex

@c  Usage: \GMPhat
@c  A new \hat that will work in math mode, unlike the texinfo redefined
@c  version.
@tex
\gdef\GMPhat{\mathaccent"705E}
@end tex

@c  Usage: \GMPraise{text}
@c  For use in a $ $ math expression as an alternative to "^".  This is good
@c  for @code{} in an exponent, since there seems to be no superscript font
@c  for that.
@tex
\gdef\GMPraise#1{\mskip0.5\thinmuskip\hbox{\raise0.8ex\hbox{#1}}}
@end tex

@c  Usage: @texlinebreak{}
@c  A line break as per @*, but only in tex.
@iftex
@macro texlinebreak
@*
@end macro
@end iftex
@ifnottex
@macro texlinebreak
@end macro
@end ifnottex

@c  Usage: @maybepagebreak
@c  Allow tex to insert a page break, if it feels the urge.
@c  Normally blocks of @deftypefun/funx are kept together, which can lead to
@c  some poor page break positioning if it's a big block, like the sets of
@c  division functions etc.
@tex
\gdef\maybepagebreak{\penalty0}
@end tex
@ifnottex
@macro maybepagebreak
@end macro
@end ifnottex

@c  Usage: @GMPreftop{info,title}
@c  Usage: @GMPpxreftop{info,title}
@c
@c  Like @ref{} and @pxref{}, but designed for a reference to the top of a
@c  document, not a particular section.  The TeX output for plain @ref insists
@c  on printing a particular section, GMPreftop gives just the title.
@c
@c  The texinfo manual recommends putting a likely section name in references
@c  like this, e.g. "Introduction", but it seems better to just give the title.
@c
@iftex
@macro GMPreftop{info,title}
@i{\title\}
@end macro
@macro GMPpxreftop{info,title}
see @i{\title\}
@end macro
@end iftex
@c
@ifnottex
@macro GMPreftop{info,title}
@ref{Top,\title\,\title\,\info\,\title\}
@end macro
@macro GMPpxreftop{info,title}
@pxref{Top,\title\,\title\,\info\,\title\}
@end macro
@end ifnottex


@node Copying, Introduction to GMP, Top, Top
@comment  node-name, next, previous,  up
@unnumbered GNU MP Copying Conditions
@cindex Copying conditions
@cindex Conditions for copying GNU MP
@cindex License conditions

This library is @dfn{free}; this means that everyone is free to use it and
free to redistribute it on a free basis.  The library is not in the public
domain; it is copyrighted and there are restrictions on its distribution, but
these restrictions are designed to permit everything that a good cooperating
citizen would want to do.  What is not allowed is to try to prevent others
from further sharing any version of this library that they might get from
you.@refill

Specifically, we want to make sure that you have the right to give away copies
of the library, that you receive source code or else can get it if you want
it, that you can change this library or use pieces of it in new free programs,
and that you know you can do these things.@refill

To make sure that everyone has such rights, we have to forbid you to deprive
anyone else of these rights.  For example, if you distribute copies of the GNU
MP library, you must give the recipients all the rights that you have.  You
must make sure that they, too, receive or can get the source code.  And you
must tell them their rights.@refill

Also, for our own protection, we must make certain that everyone finds out
that there is no warranty for the GNU MP library.  If it is modified by
someone else and passed on, we want their recipients to know that what they
have is not what we distributed, so that any problems introduced by others
will not reflect on our reputation.@refill

More precisely, the GNU MP library is dual licensed, under the conditions of
the GNU Lesser General Public License version 3 (see
@file{COPYING.LESSERv3}), or the GNU General Public License version 2 (see
@file{COPYINGv2}). This is the recipient's choice, and the recipient also has
the additional option of applying later versions of these licenses. (The
reason for this dual licensing is to make it possible to use the library with
programs which are licensed under GPL version 2, but which for historical or
other reasons do not allow use under later versions of the GPL.)

Programs which are not part of the library itself, such as demonstration
programs and the GMP testsuite, are licensed under the terms of the GNU
General Public License version 3 (see @file{COPYINGv3}), or any later
version.


@node Introduction to GMP, Installing GMP, Copying, Top
@comment  node-name,  next,  previous,  up
@chapter Introduction to GNU MP
@cindex Introduction

GNU MP is a portable library written in C for arbitrary precision arithmetic
on integers, rational numbers, and floating-point numbers.  It aims to provide
the fastest possible arithmetic for all applications that need higher
precision than is directly supported by the basic C types.

Many applications use just a few hundred bits of precision; but some
applications may need thousands or even millions of bits.  GMP is designed to
give good performance for both, by choosing algorithms based on the sizes of
the operands, and by carefully keeping the overhead at a minimum.

The speed of GMP is achieved by using fullwords as the basic arithmetic type,
by using sophisticated algorithms, by including carefully optimized assembly
code for the most common inner loops for many different CPUs, and by a general
emphasis on speed (as opposed to simplicity or elegance).

There is assembly code for these CPUs:
@cindex CPU types
ARM Cortex-A9, Cortex-A15, and generic ARM,
DEC Alpha 21064, 21164, and 21264,
AMD K8 and K10 (sold under many brands, e.g. Athlon64, Phenom, Opteron),
Bulldozer, and Bobcat,
Intel Pentium, Pentium Pro/II/III, Pentium 4, Core2, Nehalem, Sandy bridge, Haswell, generic x86,
Intel IA-64,
Motorola/IBM PowerPC 32 and 64 such as POWER970, POWER5, POWER6, and POWER7,
MIPS 32-bit and 64-bit,
SPARC 32-bit and 64-bit with special support for all UltraSPARC models.
There is also assembly code for many obsolete CPUs.


@cindex Home page
@cindex Web page
@noindent
For up-to-date information on GMP, please see the GMP web pages at

@display
@uref{https://gmplib.org/}
@end display

@cindex Latest version of GMP
@cindex Anonymous FTP of latest version
@cindex FTP of latest version
@noindent
The latest version of the library is available at

@display
@uref{https://ftp.gnu.org/gnu/gmp/}
@end display

Many sites around the world mirror @samp{ftp.gnu.org}, please use a mirror
near you, see @uref{https://www.gnu.org/order/ftp.html} for a full list.

@cindex Mailing lists
There are three public mailing lists of interest.  One for release
announcements, one for general questions and discussions about usage of the GMP
library and one for bug reports.  For more information, see

@display
@uref{https://gmplib.org/mailman/listinfo/}.
@end display

The proper place for bug reports is @email{gmp-bugs@@gmplib.org}.  See
@ref{Reporting Bugs} for information about reporting bugs.

@sp 1
@section How to use this Manual
@cindex About this manual

Everyone should read @ref{GMP Basics}.  If you need to install the library
yourself, then read @ref{Installing GMP}.  If you have a system with multiple
ABIs, then read @ref{ABI and ISA}, for the compiler options that must be used
on applications.

The rest of the manual can be used for later reference, although it is
probably a good idea to glance through it.


@node Installing GMP, GMP Basics, Introduction to GMP, Top
@comment  node-name,  next,  previous,  up
@chapter Installing GMP
@cindex Installing GMP
@cindex Configuring GMP
@cindex Building GMP

GMP has an autoconf/automake/libtool based configuration system.  On a
Unix-like system a basic build can be done with

@example
./configure
make
@end example

@noindent
Some self-tests can be run with

@example
make check
@end example

@noindent
And you can install (under @file{/usr/local} by default) with

@example
make install
@end example

If you experience problems, please report them to @email{gmp-bugs@@gmplib.org}.
See @ref{Reporting Bugs}, for information on what to include in useful bug
reports.

@menu
* Build Options::
* ABI and ISA::
* Notes for Package Builds::
* Notes for Particular Systems::
* Known Build Problems::
* Performance optimization::
@end menu


@node Build Options, ABI and ISA, Installing GMP, Installing GMP
@section Build Options
@cindex Build options

All the usual autoconf configure options are available, run @samp{./configure
--help} for a summary.  The file @file{INSTALL.autoconf} has some generic
installation information too.

@table @asis
@item Tools
@cindex Non-Unix systems
@samp{configure} requires various Unix-like tools.  See @ref{Notes for
Particular Systems}, for some options on non-Unix systems.

It might be possible to build without the help of @samp{configure}, certainly
all the code is there, but unfortunately you'll be on your own.

@item Build Directory
@cindex Build directory
To compile in a separate build directory, @command{cd} to that directory, and
prefix the configure command with the path to the GMP source directory.  For
example

@example
cd /my/build/dir
/my/sources/gmp-@value{VERSION}/configure
@end example

Not all @samp{make} programs have the necessary features (@code{VPATH}) to
support this.  In particular, SunOS and Slowaris @command{make} have bugs that
make them unable to build in a separate directory.  Use GNU @command{make}
instead.

@item @option{--prefix} and @option{--exec-prefix}
@cindex Prefix
@cindex Exec prefix
@cindex Install prefix
@cindex @code{--prefix}
@cindex @code{--exec-prefix}
The @option{--prefix} option can be used in the normal way to direct GMP to
install under a particular tree.  The default is @samp{/usr/local}.

@option{--exec-prefix} can be used to direct architecture-dependent files like
@file{libgmp.a} to a different location.  This can be used to share
architecture-independent parts like the documentation, but separate the
dependent parts.  Note however that @file{gmp.h} is
architecture-dependent since it encodes certain aspects of @file{libgmp}, so
it will be necessary to ensure both @file{$prefix/include} and
@file{$exec_prefix/include} are available to the compiler.

@item @option{--disable-shared}, @option{--disable-static}
@cindex @code{--disable-shared}
@cindex @code{--disable-static}
By default both shared and static libraries are built (where possible), but
one or other can be disabled.  Shared libraries result in smaller executables
and permit code sharing between separate running processes, but on some CPUs
are slightly slower, having a small cost on each function call.

@item Native Compilation, @option{--build=CPU-VENDOR-OS}
@cindex Native compilation
@cindex Build system
@cindex @code{--build}
For normal native compilation, the system can be specified with
@samp{--build}.  By default @samp{./configure} uses the output from running
@samp{./config.guess}.  On some systems @samp{./config.guess} can determine
the exact CPU type, on others it will be necessary to give it explicitly.  For
example,

@example
./configure --build=ultrasparc-sun-solaris2.7
@end example

In all cases the @samp{OS} part is important, since it controls how libtool
generates shared libraries.  Running @samp{./config.guess} is the simplest way
to see what it should be, if you don't know already.

@item Cross Compilation, @option{--host=CPU-VENDOR-OS}
@cindex Cross compiling
@cindex Host system
@cindex @code{--host}
When cross-compiling, the system used for compiling is given by @samp{--build}
and the system where the library will run is given by @samp{--host}.  For
example when using a FreeBSD Athlon system to build GNU/Linux m68k binaries,

@example
./configure --build=athlon-pc-freebsd3.5 --host=m68k-mac-linux-gnu
@end example

Compiler tools are sought first with the host system type as a prefix.  For
example @command{m68k-mac-linux-gnu-ranlib} is tried, then plain
@command{ranlib}.  This makes it possible for a set of cross-compiling tools
to co-exist with native tools.  The prefix is the argument to @samp{--host},
and this can be an alias, such as @samp{m68k-linux}.  But note that tools
don't have to be set up this way, it's enough to just have a @env{PATH} with a
suitable cross-compiling @command{cc} etc.

Compiling for a different CPU in the same family as the build system is a form
of cross-compilation, though very possibly this would merely be special
options on a native compiler.  In any case @samp{./configure} avoids depending
on being able to run code on the build system, which is important when
creating binaries for a newer CPU since they very possibly won't run on the
build system.

In all cases the compiler must be able to produce an executable (of whatever
format) from a standard C @code{main}.  Although only object files will go to
make up @file{libgmp}, @samp{./configure} uses linking tests for various
purposes, such as determining what functions are available on the host system.

Currently a warning is given unless an explicit @samp{--build} is used when
cross-compiling, because it may not be possible to correctly guess the build
system type if the @env{PATH} has only a cross-compiling @command{cc}.

Note that the @samp{--target} option is not appropriate for GMP@.  It's for use
when building compiler tools, with @samp{--host} being where they will run,
and @samp{--target} what they'll produce code for.  Ordinary programs or
libraries like GMP are only interested in the @samp{--host} part, being where
they'll run.  (Some past versions of GMP used @samp{--target} incorrectly.)

@item CPU types
@cindex CPU types
In general, if you want a library that runs as fast as possible, you should
configure GMP for the exact CPU type your system uses.  However, this may mean
the binaries won't run on older members of the family, and might run slower on
other members, older or newer.  The best idea is always to build GMP for the
exact machine type you intend to run it on.

The following CPUs have specific support.  See @file{configure.ac} for details
of what code and compiler options they select.

@itemize @bullet

@c Keep this formatting, it's easy to read and it can be grepped to
@c automatically test that CPUs listed get through ./config.sub

@item
Alpha:
@nisamp{alpha},
@nisamp{alphaev5},
@nisamp{alphaev56},
@nisamp{alphapca56},
@nisamp{alphapca57},
@nisamp{alphaev6},
@nisamp{alphaev67},
@nisamp{alphaev68},
@nisamp{alphaev7}

@item
Cray:
@nisamp{c90},
@nisamp{j90},
@nisamp{t90},
@nisamp{sv1}

@item
HPPA:
@nisamp{hppa1.0},
@nisamp{hppa1.1},
@nisamp{hppa2.0},
@nisamp{hppa2.0n},
@nisamp{hppa2.0w},
@nisamp{hppa64}

@item
IA-64:
@nisamp{ia64},
@nisamp{itanium},
@nisamp{itanium2}

@item
MIPS:
@nisamp{mips},
@nisamp{mips3},
@nisamp{mips64}

@item
Motorola:
@nisamp{m68k},
@nisamp{m68000},
@nisamp{m68010},
@nisamp{m68020},
@nisamp{m68030},
@nisamp{m68040},
@nisamp{m68060},
@nisamp{m68302},
@nisamp{m68360},
@nisamp{m88k},
@nisamp{m88110}

@item
POWER:
@nisamp{power},
@nisamp{power1},
@nisamp{power2},
@nisamp{power2sc}

@item
PowerPC:
@nisamp{powerpc},
@nisamp{powerpc64},
@nisamp{powerpc401},
@nisamp{powerpc403},
@nisamp{powerpc405},
@nisamp{powerpc505},
@nisamp{powerpc601},
@nisamp{powerpc602},
@nisamp{powerpc603},
@nisamp{powerpc603e},
@nisamp{powerpc604},
@nisamp{powerpc604e},
@nisamp{powerpc620},
@nisamp{powerpc630},
@nisamp{powerpc740},
@nisamp{powerpc7400},
@nisamp{powerpc7450},
@nisamp{powerpc750},
@nisamp{powerpc801},
@nisamp{powerpc821},
@nisamp{powerpc823},
@nisamp{powerpc860},
@nisamp{powerpc970}

@item
SPARC:
@nisamp{sparc},
@nisamp{sparcv8},
@nisamp{microsparc},
@nisamp{supersparc},
@nisamp{sparcv9},
@nisamp{ultrasparc},
@nisamp{ultrasparc2},
@nisamp{ultrasparc2i},
@nisamp{ultrasparc3},
@nisamp{sparc64}

@item
x86 family:
@nisamp{i386},
@nisamp{i486},
@nisamp{i586},
@nisamp{pentium},
@nisamp{pentiummmx},
@nisamp{pentiumpro},
@nisamp{pentium2},
@nisamp{pentium3},
@nisamp{pentium4},
@nisamp{k6},
@nisamp{k62},
@nisamp{k63},
@nisamp{athlon},
@nisamp{amd64},
@nisamp{viac3},
@nisamp{viac32}

@item
Other:
@nisamp{arm},
@nisamp{sh},
@nisamp{sh2},
@nisamp{vax},
@end itemize

CPUs not listed will use generic C code.

@item Generic C Build
@cindex Generic C
If some of the assembly code causes problems, or if otherwise desired, the
generic C code can be selected with the configure @option{--disable-assembly}.

Note that this will run quite slowly, but it should be portable and should at
least make it possible to get something running if all else fails.

@item Fat binary, @option{--enable-fat}
@cindex Fat binary
@cindex @code{--enable-fat}
Using @option{--enable-fat} selects a ``fat binary'' build on x86, where
optimized low level subroutines are chosen at runtime according to the CPU
detected.  This means more code, but gives good performance on all x86 chips.
(This option might become available for more architectures in the future.)

@item @option{ABI}
@cindex ABI
On some systems GMP supports multiple ABIs (application binary interfaces),
meaning data type sizes and calling conventions.  By default GMP chooses the
best ABI available, but a particular ABI can be selected.  For example

@example
./configure --host=mips64-sgi-irix6 ABI=n32
@end example

See @ref{ABI and ISA}, for the available choices on relevant CPUs, and what
applications need to do.

@item @option{CC}, @option{CFLAGS}
@cindex C compiler
@cindex @code{CC}
@cindex @code{CFLAGS}
By default the C compiler used is chosen from among some likely candidates,
with @command{gcc} normally preferred if it's present.  The usual
@samp{CC=whatever} can be passed to @samp{./configure} to choose something
different.

For various systems, default compiler flags are set based on the CPU and
compiler.  The usual @samp{CFLAGS="-whatever"} can be passed to
@samp{./configure} to use something different or to set good flags for systems
GMP doesn't otherwise know.

The @samp{CC} and @samp{CFLAGS} used are printed during @samp{./configure},
and can be found in each generated @file{Makefile}.  This is the easiest way
to check the defaults when considering changing or adding something.

Note that when @samp{CC} and @samp{CFLAGS} are specified on a system
supporting multiple ABIs it's important to give an explicit
@samp{ABI=whatever}, since GMP can't determine the ABI just from the flags and
won't be able to select the correct assembly code.

If just @samp{CC} is selected then normal default @samp{CFLAGS} for that
compiler will be used (if GMP recognises it).  For example @samp{CC=gcc} can
be used to force the use of GCC, with default flags (and default ABI).

@item @option{CPPFLAGS}
@cindex @code{CPPFLAGS}
Any flags like @samp{-D} defines or @samp{-I} includes required by the
preprocessor should be set in @samp{CPPFLAGS} rather than @samp{CFLAGS}.
Compiling is done with both @samp{CPPFLAGS} and @samp{CFLAGS}, but
preprocessing uses just @samp{CPPFLAGS}.  This distinction is because most
preprocessors won't accept all the flags the compiler does.  Preprocessing is
done separately in some configure tests.

@item @option{CC_FOR_BUILD}
@cindex @code{CC_FOR_BUILD}
Some build-time programs are compiled and run to generate host-specific data
tables.  @samp{CC_FOR_BUILD} is the compiler used for this.  It doesn't need
to be in any particular ABI or mode, it merely needs to generate executables
that can run.  The default is to try the selected @samp{CC} and some likely
candidates such as @samp{cc} and @samp{gcc}, looking for something that works.

No flags are used with @samp{CC_FOR_BUILD} because a simple invocation like
@samp{cc foo.c} should be enough.  If some particular options are required
they can be included as for instance @samp{CC_FOR_BUILD="cc -whatever"}.

@item C++ Support, @option{--enable-cxx}
@cindex C++ support
@cindex @code{--enable-cxx}
C++ support in GMP can be enabled with @samp{--enable-cxx}, in which case a
C++ compiler will be required.  As a convenience @samp{--enable-cxx=detect}
can be used to enable C++ support only if a compiler can be found.  The C++
support consists of a library @file{libgmpxx.la} and header file
@file{gmpxx.h} (@pxref{Headers and Libraries}).

A separate @file{libgmpxx.la} has been adopted rather than having C++ objects
within @file{libgmp.la} in order to ensure dynamic linked C programs aren't
bloated by a dependency on the C++ standard library, and to avoid any chance
that the C++ compiler could be required when linking plain C programs.

@file{libgmpxx.la} will use certain internals from @file{libgmp.la} and can
only be expected to work with @file{libgmp.la} from the same GMP version.
Future changes to the relevant internals will be accompanied by renaming, so a
mismatch will cause unresolved symbols rather than perhaps mysterious
misbehaviour.

In general @file{libgmpxx.la} will be usable only with the C++ compiler that
built it, since name mangling and runtime support are usually incompatible
between different compilers.

@item @option{CXX}, @option{CXXFLAGS}
@cindex C++ compiler
@cindex @code{CXX}
@cindex @code{CXXFLAGS}
When C++ support is enabled, the C++ compiler and its flags can be set with
variables @samp{CXX} and @samp{CXXFLAGS} in the usual way.  The default for
@samp{CXX} is the first compiler that works from a list of likely candidates,
with @command{g++} normally preferred when available.  The default for
@samp{CXXFLAGS} is to try @samp{CFLAGS}, @samp{CFLAGS} without @samp{-g}, then
for @command{g++} either @samp{-g -O2} or @samp{-O2}, or for other compilers
@samp{-g} or nothing.  Trying @samp{CFLAGS} this way is convenient when using
@samp{gcc} and @samp{g++} together, since the flags for @samp{gcc} will
usually suit @samp{g++}.

It's important that the C and C++ compilers match, meaning their startup and
runtime support routines are compatible and that they generate code in the
same ABI (if there's a choice of ABIs on the system).  @samp{./configure}
isn't currently able to check these things very well itself, so for that
reason @samp{--disable-cxx} is the default, to avoid a build failure due to a
compiler mismatch.  Perhaps this will change in the future.

Incidentally, it's normally not good enough to set @samp{CXX} to the same as
@samp{CC}.  Although @command{gcc} for instance recognises @file{foo.cc} as
C++ code, only @command{g++} will invoke the linker the right way when
building an executable or shared library from C++ object files.

@item Temporary Memory, @option{--enable-alloca=<choice>}
@cindex Temporary memory
@cindex Stack overflow
@cindex @code{alloca}
@cindex @code{--enable-alloca}
GMP allocates temporary workspace using one of the following three methods,
which can be selected with for instance
@samp{--enable-alloca=malloc-reentrant}.

@itemize @bullet
@item
@samp{alloca} - C library or compiler builtin.
@item
@samp{malloc-reentrant} - the heap, in a re-entrant fashion.
@item
@samp{malloc-notreentrant} - the heap, with global variables.
@end itemize

For convenience, the following choices are also available.
@samp{--disable-alloca} is the same as @samp{no}.

@itemize @bullet
@item
@samp{yes} - a synonym for @samp{alloca}.
@item
@samp{no} - a synonym for @samp{malloc-reentrant}.
@item
@samp{reentrant} - @code{alloca} if available, otherwise
@samp{malloc-reentrant}.  This is the default.
@item
@samp{notreentrant} - @code{alloca} if available, otherwise
@samp{malloc-notreentrant}.
@end itemize

@code{alloca} is reentrant and fast, and is recommended.  It actually allocates
just small blocks on the stack; larger ones use malloc-reentrant.

@samp{malloc-reentrant} is, as the name suggests, reentrant and thread safe,
but @samp{malloc-notreentrant} is faster and should be used if reentrancy is
not required.

The two malloc methods in fact use the memory allocation functions selected by
@code{mp_set_memory_functions}, these being @code{malloc} and friends by
default.  @xref{Custom Allocation}.

An additional choice @samp{--enable-alloca=debug} is available, to help when
debugging memory related problems (@pxref{Debugging}).

@item FFT Multiplication, @option{--disable-fft}
@cindex FFT multiplication
@cindex @code{--disable-fft}
By default multiplications are done using Karatsuba, 3-way Toom, higher degree
Toom, and Fermat FFT@.  The FFT is only used on large to very large operands
and can be disabled to save code size if desired.

@item Assertion Checking, @option{--enable-assert}
@cindex Assertion checking
@cindex @code{--enable-assert}
This option enables some consistency checking within the library.  This can be
of use while debugging, @pxref{Debugging}.

@item Execution Profiling, @option{--enable-profiling=prof/gprof/instrument}
@cindex Execution profiling
@cindex @code{--enable-profiling}
Enable profiling support, in one of various styles, @pxref{Profiling}.

@item @option{MPN_PATH}
@cindex @code{MPN_PATH}
Various assembly versions of each mpn subroutines are provided.  For a given
CPU, a search is made through a path to choose a version of each.  For example
@samp{sparcv8} has

@example
MPN_PATH="sparc32/v8 sparc32 generic"
@end example

which means look first for v8 code, then plain sparc32 (which is v7), and
finally fall back on generic C@.  Knowledgeable users with special requirements
can specify a different path.  Normally this is completely unnecessary.

@item Documentation
@cindex Documentation formats
@cindex Texinfo
The source for the document you're now reading is @file{doc/gmp.texi}, in
Texinfo format, see @GMPreftop{texinfo, Texinfo}.

@cindex Postscript
@cindex DVI
@cindex PDF
Info format @samp{doc/gmp.info} is included in the distribution.  The usual
automake targets are available to make PostScript, DVI, PDF and HTML (these
will require various @TeX{} and Texinfo tools).

@cindex DocBook
@cindex XML
DocBook and XML can be generated by the Texinfo @command{makeinfo} program
too, see @ref{makeinfo options,, Options for @command{makeinfo}, texinfo,
Texinfo}.

Some supplementary notes can also be found in the @file{doc} subdirectory.

@end table


@need 2000
@node ABI and ISA, Notes for Package Builds, Build Options, Installing GMP
@section ABI and ISA
@cindex ABI
@cindex Application Binary Interface
@cindex ISA
@cindex Instruction Set Architecture

ABI (Application Binary Interface) refers to the calling conventions between
functions, meaning what registers are used and what sizes the various C data
types are.  ISA (Instruction Set Architecture) refers to the instructions and
registers a CPU has available.

Some 64-bit ISA CPUs have both a 64-bit ABI and a 32-bit ABI defined, the
latter for compatibility with older CPUs in the family.  GMP supports some
CPUs like this in both ABIs.  In fact within GMP @samp{ABI} means a
combination of chip ABI, plus how GMP chooses to use it.  For example in some
32-bit ABIs, GMP may support a limb as either a 32-bit @code{long} or a 64-bit
@code{long long}.

By default GMP chooses the best ABI available for a given system, and this
generally gives significantly greater speed.  But an ABI can be chosen
explicitly to make GMP compatible with other libraries, or particular
application requirements.  For example,

@example
./configure ABI=32
@end example

In all cases it's vital that all object code used in a given program is
compiled for the same ABI.

Usually a limb is implemented as a @code{long}.  When a @code{long long} limb
is used this is encoded in the generated @file{gmp.h}.  This is convenient for
applications, but it does mean that @file{gmp.h} will vary, and can't be just
copied around.  @file{gmp.h} remains compiler independent though, since all
compilers for a particular ABI will be expected to use the same limb type.

Currently no attempt is made to follow whatever conventions a system has for
installing library or header files built for a particular ABI@.  This will
probably only matter when installing multiple builds of GMP, and it might be
as simple as configuring with a special @samp{libdir}, or it might require
more than that.  Note that builds for different ABIs need to be done separately,
with a fresh @command{./configure} and @command{make} each.

@sp 1
@table @asis
@need 1000
@item AMD64 (@samp{x86_64})
@cindex AMD64
On AMD64 systems supporting both 32-bit and 64-bit modes for applications, the
following ABI choices are available.

@table @asis
@item @samp{ABI=64}
The 64-bit ABI uses 64-bit limbs and pointers and makes full use of the chip
architecture.  This is the default.  Applications will usually not need
special compiler flags, but for reference the option is

@example
gcc  -m64
@end example

@item @samp{ABI=32}
The 32-bit ABI is the usual i386 conventions.  This will be slower, and is not
recommended except for inter-operating with other code not yet 64-bit capable.
Applications must be compiled with

@example
gcc  -m32
@end example

(In GCC 2.95 and earlier there's no @samp{-m32} option, it's the only mode.)

@item @samp{ABI=x32}
The x32 ABI uses 64-bit limbs but 32-bit pointers.  Like the 64-bit ABI, it
makes full use of the chip's arithmetic capabilities.  This ABI is not
supported by all operating systems.

@example
gcc  -mx32
@end example

@end table

@sp 1
@need 1000
@item HPPA 2.0 (@samp{hppa2.0*}, @samp{hppa64})
@cindex HPPA
@cindex HP-UX
@table @asis
@item @samp{ABI=2.0w}
The 2.0w ABI uses 64-bit limbs and pointers and is available on HP-UX 11 or
up.  Applications must be compiled with

@example
gcc [built for 2.0w]
cc  +DD64
@end example

@item @samp{ABI=2.0n}
The 2.0n ABI means the 32-bit HPPA 1.0 ABI and all its normal calling
conventions, but with 64-bit instructions permitted within functions.  GMP
uses a 64-bit @code{long long} for a limb.  This ABI is available on hppa64
GNU/Linux and on HP-UX 10 or higher.  Applications must be compiled with

@example
gcc [built for 2.0n]
cc  +DA2.0 +e
@end example

Note that current versions of GCC (e.g.@: 3.2) don't generate 64-bit
instructions for @code{long long} operations and so may be slower than for
2.0w.  (The GMP assembly code is the same though.)

@item @samp{ABI=1.0}
HPPA 2.0 CPUs can run all HPPA 1.0 and 1.1 code in the 32-bit HPPA 1.0 ABI@.
No special compiler options are needed for applications.
@end table

All three ABIs are available for CPU types @samp{hppa2.0w}, @samp{hppa2.0} and
@samp{hppa64}, but for CPU type @samp{hppa2.0n} only 2.0n or 1.0 are
considered.

Note that GCC on HP-UX has no options to choose between 2.0n and 2.0w modes,
unlike HP @command{cc}.  Instead it must be built for one or the other ABI@.
GMP will detect how it was built, and skip to the corresponding @samp{ABI}.

@sp 1
@need 1500
@item IA-64 under HP-UX (@samp{ia64*-*-hpux*}, @samp{itanium*-*-hpux*})
@cindex IA-64
@cindex HP-UX
HP-UX supports two ABIs for IA-64.  GMP performance is the same in both.

@table @asis
@item @samp{ABI=32}
In the 32-bit ABI, pointers, @code{int}s and @code{long}s are 32 bits and GMP
uses a 64 bit @code{long long} for a limb.  Applications can be compiled
without any special flags since this ABI is the default in both HP C and GCC,
but for reference the flags are

@example
gcc  -milp32
cc   +DD32
@end example

@item @samp{ABI=64}
In the 64-bit ABI, @code{long}s and pointers are 64 bits and GMP uses a
@code{long} for a limb.  Applications must be compiled with

@example
gcc  -mlp64
cc   +DD64
@end example
@end table

On other IA-64 systems, GNU/Linux for instance, @samp{ABI=64} is the only
choice.

@sp 1
@need 1000
@item MIPS under IRIX 6 (@samp{mips*-*-irix[6789]})
@cindex MIPS
@cindex IRIX
IRIX 6 always has a 64-bit MIPS 3 or better CPU, and supports ABIs o32, n32,
and 64.  n32 or 64 are recommended, and GMP performance will be the same in
each.  The default is n32.

@table @asis
@item @samp{ABI=o32}
The o32 ABI is 32-bit pointers and integers, and no 64-bit operations.  GMP
will be slower than in n32 or 64, this option only exists to support old
compilers, e.g.@: GCC 2.7.2.  Applications can be compiled with no special
flags on an old compiler, or on a newer compiler with

@example
gcc  -mabi=32
cc   -32
@end example

@item @samp{ABI=n32}
The n32 ABI is 32-bit pointers and integers, but with a 64-bit limb using a
@code{long long}.  Applications must be compiled with

@example
gcc  -mabi=n32
cc   -n32
@end example

@item @samp{ABI=64}
The 64-bit ABI is 64-bit pointers and integers.  Applications must be compiled
with

@example
gcc  -mabi=64
cc   -64
@end example
@end table

Note that MIPS GNU/Linux, as of kernel version 2.2, doesn't have the necessary
support for n32 or 64 and so only gets a 32-bit limb and the MIPS 2 code.

@sp 1
@need 1000
@item PowerPC 64 (@samp{powerpc64}, @samp{powerpc620}, @samp{powerpc630}, @samp{powerpc970}, @samp{power4}, @samp{power5})
@cindex PowerPC
@table @asis
@item @samp{ABI=mode64}
@cindex AIX
The AIX 64 ABI uses 64-bit limbs and pointers and is the default on PowerPC 64
@samp{*-*-aix*} systems.  Applications must be compiled with

@example
gcc  -maix64
xlc  -q64
@end example

On 64-bit GNU/Linux, BSD, and Mac OS X/Darwin systems, the applications must
be compiled with

@example
gcc  -m64
@end example

@item @samp{ABI=mode32}
The @samp{mode32} ABI uses a 64-bit @code{long long} limb but with the chip
still in 32-bit mode and using 32-bit calling conventions.  This is the default
for systems where the true 64-bit ABI is unavailable.  No special compiler
options are typically needed for applications.  This ABI is not available under
AIX.

@item @samp{ABI=32}
This is the basic 32-bit PowerPC ABI, with a 32-bit limb.  No special compiler
options are needed for applications.
@end table

GMP's speed is greatest for the @samp{mode64} ABI, the @samp{mode32} ABI is 2nd
best.  In @samp{ABI=32} only the 32-bit ISA is used and this doesn't make full
use of a 64-bit chip.

@sp 1
@need 1000
@item Sparc V9 (@samp{sparc64}, @samp{sparcv9}, @samp{ultrasparc*})
@cindex Sparc V9
@cindex Solaris
@cindex Sun
@table @asis
@item @samp{ABI=64}
The 64-bit V9 ABI is available on the various BSD sparc64 ports, recent
versions of Sparc64 GNU/Linux, and Solaris 2.7 and up (when the kernel is in
64-bit mode).  GCC 3.2 or higher, or Sun @command{cc} is required.  On
GNU/Linux, depending on the default @command{gcc} mode, applications must be
compiled with

@example
gcc  -m64
@end example

On Solaris applications must be compiled with

@example
gcc  -m64 -mptr64 -Wa,-xarch=v9 -mcpu=v9
cc   -xarch=v9
@end example

On the BSD sparc64 systems no special options are required, since 64-bits is
the only ABI available.

@item @samp{ABI=32}
For the basic 32-bit ABI, GMP still uses as much of the V9 ISA as it can.  In
the Sun documentation this combination is known as ``v8plus''.  On GNU/Linux,
depending on the default @command{gcc} mode, applications may need to be
compiled with

@example
gcc  -m32
@end example

On Solaris, no special compiler options are required for applications, though
using something like the following is recommended.  (@command{gcc} 2.8 and
earlier only support @samp{-mv8} though.)

@example
gcc  -mv8plus
cc   -xarch=v8plus
@end example
@end table

GMP speed is greatest in @samp{ABI=64}, so it's the default where available.
The speed is partly because there are extra registers available and partly
because 64-bits is considered the more important case and has therefore had
better code written for it.

Don't be confused by the names of the @samp{-m} and @samp{-x} compiler
options, they're called @samp{arch} but effectively control both ABI and ISA@.

On Solaris 2.6 and earlier, only @samp{ABI=32} is available since the kernel
doesn't save all registers.

On Solaris 2.7 with the kernel in 32-bit mode, a normal native build will
reject @samp{ABI=64} because the resulting executables won't run.
@samp{ABI=64} can still be built if desired by making it look like a
cross-compile, for example

@example
./configure --build=none --host=sparcv9-sun-solaris2.7 ABI=64
@end example
@end table


@need 2000
@node Notes for Package Builds, Notes for Particular Systems, ABI and ISA, Installing GMP
@section Notes for Package Builds
@cindex Build notes for binary packaging
@cindex Packaged builds

GMP should present no great difficulties for packaging in a binary
distribution.

@cindex Libtool versioning
@cindex Shared library versioning
Libtool is used to build the library and @samp{-version-info} is set
appropriately, having started from @samp{3:0:0} in GMP 3.0 (@pxref{Versioning,
Library interface versions, Library interface versions, libtool, GNU
Libtool}).

The GMP 4 series will be upwardly binary compatible in each release and will
be upwardly binary compatible with all of the GMP 3 series.  Additional
function interfaces may be added in each release, so on systems where libtool
versioning is not fully checked by the loader an auxiliary mechanism may be
needed to express that a dynamic linked application depends on a new enough
GMP.

An auxiliary mechanism may also be needed to express that @file{libgmpxx.la}
(from @option{--enable-cxx}, @pxref{Build Options}) requires @file{libgmp.la}
from the same GMP version, since this is not done by the libtool versioning,
nor otherwise.  A mismatch will result in unresolved symbols from the linker,
or perhaps the loader.

When building a package for a CPU family, care should be taken to use
@samp{--host} (or @samp{--build}) to choose the least common denominator among
the CPUs which might use the package.  For example this might mean plain
@samp{sparc} (meaning V7) for SPARCs.

For x86s, @option{--enable-fat} sets things up for a fat binary build, making a
runtime selection of optimized low level routines.  This is a good choice for
packaging to run on a range of x86 chips.

Users who care about speed will want GMP built for their exact CPU type, to
make best use of the available optimizations.  Providing a way to suitably
rebuild a package may be useful.  This could be as simple as making it
possible for a user to omit @samp{--build} (and @samp{--host}) so
@samp{./config.guess} will detect the CPU@.  But a way to manually specify a
@samp{--build} will be wanted for systems where @samp{./config.guess} is
inexact.

On systems with multiple ABIs, a packaged build will need to decide which
among the choices is to be provided, see @ref{ABI and ISA}.  A given run of
@samp{./configure} etc will only build one ABI@.  If a second ABI is also
required then a second run of @samp{./configure} etc must be made, starting
from a clean directory tree (@samp{make distclean}).

As noted under ``ABI and ISA'', currently no attempt is made to follow system
conventions for install locations that vary with ABI, such as
@file{/usr/lib/sparcv9} for @samp{ABI=64} as opposed to @file{/usr/lib} for
@samp{ABI=32}.  A package build can override @samp{libdir} and other standard
variables as necessary.

Note that @file{gmp.h} is a generated file, and will be architecture and ABI
dependent.  When attempting to install two ABIs simultaneously it will be
important that an application compile gets the correct @file{gmp.h} for its
desired ABI@.  If compiler include paths don't vary with ABI options then it
might be necessary to create a @file{/usr/include/gmp.h} which tests
preprocessor symbols and chooses the correct actual @file{gmp.h}.


@need 2000
@node Notes for Particular Systems, Known Build Problems, Notes for Package Builds, Installing GMP
@section Notes for Particular Systems
@cindex Build notes for particular systems
@cindex Particular systems
@cindex Systems
@table @asis

@c This section is more or less meant for notes about performance or about
@c build problems that have been worked around but might leave a user
@c scratching their head.  Fun with different ABIs on a system belongs in the
@c above section.

@item AIX 3 and 4
@cindex AIX
On systems @samp{*-*-aix[34]*} shared libraries are disabled by default, since
some versions of the native @command{ar} fail on the convenience libraries
used.  A shared build can be attempted with

@example
./configure --enable-shared --disable-static
@end example

Note that the @samp{--disable-static} is necessary because in a shared build
libtool makes @file{libgmp.a} a symlink to @file{libgmp.so}, apparently for
the benefit of old versions of @command{ld} which only recognise @file{.a},
but unfortunately this is done even if a fully functional @command{ld} is
available.

@item ARM
@cindex ARM
On systems @samp{arm*-*-*}, versions of GCC up to and including 2.95.3 have a
bug in unsigned division, giving wrong results for some operands.  GMP
@samp{./configure} will demand GCC 2.95.4 or later.

@item Compaq C++
@cindex Compaq C++
Compaq C++ on OSF 5.1 has two flavours of @code{iostream}, a standard one and
an old pre-standard one (see @samp{man iostream_intro}).  GMP can only use the
standard one, which unfortunately is not the default but must be selected by
defining @code{__USE_STD_IOSTREAM}.  Configure with for instance

@example
./configure --enable-cxx CPPFLAGS=-D__USE_STD_IOSTREAM
@end example

@item Floating Point Mode
@cindex Floating point mode
@cindex Hardware floating point mode
@cindex Precision of hardware floating point
@cindex x87
On some systems, the hardware floating point has a control mode which can set
all operations to be done in a particular precision, for instance single,
double or extended on x86 systems (x87 floating point).  The GMP functions
involving a @code{double} cannot be expected to operate to their full
precision when the hardware is in single precision mode.  Of course this
affects all code, including application code, not just GMP.

@item FreeBSD 7.x, 8.x, 9.0, 9.1, 9.2
@cindex FreeBSD
@command{m4} in these releases of FreeBSD has an eval function which ignores
its 2nd and 3rd arguments, which makes it unsuitable for @file{.asm} file
processing.  @samp{./configure} will detect the problem and either abort or
choose another m4 in the @env{PATH}.  The bug is fixed in FreeBSD 9.3 and 10.0,
so either upgrade or use GNU m4.  Note that the FreeBSD package system installs
GNU m4 under the name @samp{gm4}, which GMP cannot guess.

@item FreeBSD 7.x, 8.x, 9.x
@cindex FreeBSD
GMP releases starting with 6.0 do not support @samp{ABI=32} on FreeBSD/amd64
prior to release 10.0 of the system.  The cause is a broken @code{limits.h},
which GMP no longer works around.

@item MS-DOS and MS Windows
@cindex MS-DOS
@cindex MS Windows
@cindex Windows
@cindex Cygwin
@cindex DJGPP
@cindex MINGW
On an MS-DOS system DJGPP can be used to build GMP, and on an MS Windows
system Cygwin, DJGPP and MINGW can be used.  All three are excellent ports of
GCC and the various GNU tools.

@display
@uref{https://www.cygwin.com/}
@uref{http://www.delorie.com/djgpp/}
@uref{http://www.mingw.org/}
@end display

@cindex Interix
@cindex Services for Unix
Microsoft also publishes an Interix ``Services for Unix'' which can be used to
build GMP on Windows (with a normal @samp{./configure}), but it's not free
software.

@item MS Windows DLLs
@cindex DLLs
@cindex MS Windows
@cindex Windows
On systems @samp{*-*-cygwin*}, @samp{*-*-mingw*} and @samp{*-*-pw32*} by
default GMP builds only a static library, but a DLL can be built instead using

@example
./configure --disable-static --enable-shared
@end example

Static and DLL libraries can't both be built, since certain export directives
in @file{gmp.h} must be different.

A MINGW DLL build of GMP can be used with Microsoft C@.  Libtool doesn't
install a @file{.lib} format import library, but it can be created with MS
@command{lib} as follows, and copied to the install directory.  Similarly for
@file{libmp} and @file{libgmpxx}.

@example
cd .libs
lib /def:libgmp-3.dll.def /out:libgmp-3.lib
@end example

MINGW uses the C runtime library @samp{msvcrt.dll} for I/O, so applications
wanting to use the GMP I/O routines must be compiled with @samp{cl /MD} to do
the same.  If one of the other C runtime library choices provided by MS C is
desired then the suggestion is to use the GMP string functions and confine I/O
to the application.

@item Motorola 68k CPU Types
@cindex 68000
@samp{m68k} is taken to mean 68000.  @samp{m68020} or higher will give a
performance boost on applicable CPUs.  @samp{m68360} can be used for CPU32
series chips.  @samp{m68302} can be used for ``Dragonball'' series chips,
though this is merely a synonym for @samp{m68000}.

@item NetBSD 5.x
@cindex NetBSD
@command{m4} in these releases of NetBSD has an eval function which ignores its
2nd and 3rd arguments, which makes it unsuitable for @file{.asm} file
processing.  @samp{./configure} will detect the problem and either abort or
choose another m4 in the @env{PATH}.  The bug is fixed in NetBSD 6, so either
upgrade or use GNU m4.  Note that the NetBSD package system installs GNU m4
under the name @samp{gm4}, which GMP cannot guess.

@item OpenBSD 2.6
@cindex OpenBSD
@command{m4} in this release of OpenBSD has a bug in @code{eval} that makes it
unsuitable for @file{.asm} file processing.  @samp{./configure} will detect
the problem and either abort or choose another m4 in the @env{PATH}.  The bug
is fixed in OpenBSD 2.7, so either upgrade or use GNU m4.

@item Power CPU Types
@cindex Power/PowerPC
In GMP, CPU types @samp{power*} and @samp{powerpc*} will each use instructions
not available on the other, so it's important to choose the right one for the
CPU that will be used.  Currently GMP has no assembly code support for using
just the common instruction subset.  To get executables that run on both, the
current suggestion is to use the generic C code (@option{--disable-assembly}),
possibly with appropriate compiler options (like @samp{-mcpu=common} for
@command{gcc}).  CPU @samp{rs6000} (which is not a CPU but a family of
workstations) is accepted by @file{config.sub}, but is currently equivalent to
@option{--disable-assembly}.

@item Sparc CPU Types
@cindex Sparc
@samp{sparcv8} or @samp{supersparc} on relevant systems will give a
significant performance increase over the V7 code selected by plain
@samp{sparc}.

@item Sparc App Regs
@cindex Sparc
The GMP assembly code for both 32-bit and 64-bit Sparc clobbers the
``application registers'' @code{g2}, @code{g3} and @code{g4}, the same way
that the GCC default @samp{-mapp-regs} does (@pxref{SPARC Options,, SPARC
Options, gcc, Using the GNU Compiler Collection (GCC)}).

This makes that code unsuitable for use with the special V9
@samp{-mcmodel=embmedany} (which uses @code{g4} as a data segment pointer), and
for applications wanting to use those registers for special purposes.  In these
cases the only suggestion currently is to build GMP with
@option{--disable-assembly} to avoid the assembly code.

@item SunOS 4
@cindex SunOS
@command{/usr/bin/m4} lacks various features needed to process @file{.asm}
files, and instead @samp{./configure} will automatically use
@command{/usr/5bin/m4}, which we believe is always available (if not then use
GNU m4).

@item x86 CPU Types
@cindex x86
@cindex 80x86
@cindex i386
@samp{i586}, @samp{pentium} or @samp{pentiummmx} code is good for its intended
P5 Pentium chips, but quite slow when run on Intel P6 class chips (PPro, P-II,
P-III)@.  @samp{i386} is a better choice when making binaries that must run on
both.

@item x86 MMX and SSE2 Code
@cindex MMX
@cindex SSE2
If the CPU selected has MMX code but the assembler doesn't support it, a
warning is given and non-MMX code is used instead.  This will be an inferior
build, since the MMX code that's present is there because it's faster than the
corresponding plain integer code.  The same applies to SSE2.

Old versions of @samp{gas} don't support MMX instructions, in particular
version 1.92.3 that comes with FreeBSD 2.2.8 or the more recent OpenBSD 3.1
doesn't.

Solaris 2.6 and 2.7 @command{as} generate incorrect object code for register
to register @code{movq} instructions, and so can't be used for MMX code.
Install a recent @command{gas} if MMX code is wanted on these systems.
@end table


@need 2000
@node Known Build Problems, Performance optimization, Notes for Particular Systems, Installing GMP
@section Known Build Problems
@cindex Build problems known

@c This section is more or less meant for known build problems that are not
@c otherwise worked around and require some sort of manual intervention.

You might find more up-to-date information at @uref{https://gmplib.org/}.

@table @asis
@item Compiler link options
The version of libtool currently in use rather aggressively strips compiler
options when linking a shared library.  This will hopefully be relaxed in the
future, but for now if this is a problem the suggestion is to create a little
script to hide them, and for instance configure with

@example
./configure CC=gcc-with-my-options
@end example

@item DJGPP (@samp{*-*-msdosdjgpp*})
@cindex DJGPP
The DJGPP port of @command{bash} 2.03 is unable to run the @samp{configure}
script, it exits silently, having died writing a preamble to
@file{config.log}.  Use @command{bash} 2.04 or higher.

@samp{make all} was found to run out of memory during the final
@file{libgmp.la} link on one system tested, despite having 64MiB available.
Running @samp{make libgmp.la} directly helped, perhaps recursing into the
various subdirectories uses up memory.

@item GNU binutils @command{strip} prior to 2.12
@cindex Stripped libraries
@cindex Binutils @command{strip}
@cindex GNU @command{strip}
@command{strip} from GNU binutils 2.11 and earlier should not be used on the
static libraries @file{libgmp.a} and @file{libmp.a} since it will discard all
but the last of multiple archive members with the same name, like the three
versions of @file{init.o} in @file{libgmp.a}.  Binutils 2.12 or higher can be
used successfully.

The shared libraries @file{libgmp.so} and @file{libmp.so} are not affected by
this and any version of @command{strip} can be used on them.

@item @command{make} syntax error
@cindex SCO
@cindex IRIX
On certain versions of SCO OpenServer 5 and IRIX 6.5 the native @command{make}
is unable to handle the long dependencies list for @file{libgmp.la}.  The
symptom is a ``syntax error'' on the following line of the top-level
@file{Makefile}.

@example
libgmp.la: $(libgmp_la_OBJECTS) $(libgmp_la_DEPENDENCIES)
@end example

Either use GNU Make, or as a workaround remove
@code{$(libgmp_la_DEPENDENCIES)} from that line (which will make the initial
build work, but if any recompiling is done @file{libgmp.la} might not be
rebuilt).

@item MacOS X (@samp{*-*-darwin*})
@cindex MacOS X
@cindex Darwin
Libtool currently only knows how to create shared libraries on MacOS X using
the native @command{cc} (which is a modified GCC), not a plain GCC@.  A
static-only build should work though (@samp{--disable-shared}).

@item NeXT prior to 3.3
@cindex NeXT
The system compiler on old versions of NeXT was a massacred and old GCC, even
if it called itself @file{cc}.  This compiler cannot be used to build GMP, you
need to get a real GCC, and install that.  (NeXT may have fixed this in
release 3.3 of their system.)

@item POWER and PowerPC
@cindex Power/PowerPC
Bugs in GCC 2.7.2 (and 2.6.3) mean it can't be used to compile GMP on POWER or
PowerPC@.  If you want to use GCC for these machines, get GCC 2.7.2.1 (or
later).

@item Sequent Symmetry
@cindex Sequent Symmetry
Use the GNU assembler instead of the system assembler, since the latter has
serious bugs.

@item Solaris 2.6
@cindex Solaris
The system @command{sed} prints an error ``Output line too long'' when libtool
builds @file{libgmp.la}.  This doesn't seem to cause any obvious ill effects,
but GNU @command{sed} is recommended, to avoid any doubt.

@item Sparc Solaris 2.7 with gcc 2.95.2 in @samp{ABI=32}
@cindex Solaris
A shared library build of GMP seems to fail in this combination, it builds but
then fails the tests, apparently due to some incorrect data relocations within
@code{gmp_randinit_lc_2exp_size}.  The exact cause is unknown,
@samp{--disable-shared} is recommended.
@end table


@need 2000
@node Performance optimization, , Known Build Problems, Installing GMP
@section Performance optimization
@cindex Optimizing performance

@c At some point, this should perhaps move to a separate chapter on optimizing
@c performance.

For optimal performance, build GMP for the exact CPU type of the target
computer, see @ref{Build Options}.

Unlike what is the case for most other programs, the compiler typically
doesn't matter much, since GMP uses assembly language for the most critical
operation.

In particular for long-running GMP applications, and applications demanding
extremely large numbers, building and running the @code{tuneup} program in the
@file{tune} subdirectory can be important.  For example,

@example
cd tune
make tuneup
./tuneup
@end example

will generate better contents for the @file{gmp-mparam.h} parameter file.

To use the results, put the output in the file indicated in the
@samp{Parameters for ...} header.  Then recompile from scratch.

The @code{tuneup} program takes one useful parameter, @samp{-f NNN}, which
instructs the program how long to check FFT multiply parameters.  If you're
going to use GMP for extremely large numbers, you may want to run @code{tuneup}
with a large NNN value.


@node GMP Basics, Reporting Bugs, Installing GMP, Top
@comment  node-name,  next,  previous,  up
@chapter GMP Basics
@cindex Basics

@strong{Using functions, macros, data types, etc.@: not documented in this
manual is strongly discouraged.  If you do so your application is guaranteed
to be incompatible with future versions of GMP.}

@menu
* Headers and Libraries::
* Nomenclature and Types::
* Function Classes::
* Variable Conventions::
* Parameter Conventions::
* Memory Management::
* Reentrancy::
* Useful Macros and Constants::
* Compatibility with older versions::
* Demonstration Programs::
* Efficiency::
* Debugging::
* Profiling::
* Autoconf::
* Emacs::
@end menu

@node Headers and Libraries, Nomenclature and Types, GMP Basics, GMP Basics
@section Headers and Libraries
@cindex Headers

@cindex @file{gmp.h}
@cindex Include files
@cindex @code{#include}
All declarations needed to use GMP are collected in the include file
@file{gmp.h}, except for the @ref{C++ Class Interface} which comes with its
own separate header @file{gmpxx.h}.  @file{gmp.h} is designed to work with
both C and C++ compilers.

@example
#include <gmp.h>
@end example

@cindex @code{stdio.h}
Note however that prototypes for GMP functions with @code{FILE *} parameters
are only provided if @code{<stdio.h>} is included before.

@example
#include <stdio.h>
#include <gmp.h>
@end example

@cindex @code{stdarg.h}
Likewise @code{<stdarg.h>} is required for prototypes with @code{va_list}
parameters, such as @code{gmp_vprintf}.  And @code{<obstack.h>} for prototypes
with @code{struct obstack} parameters, such as @code{gmp_obstack_printf}, when
available.

@cindex Libraries
@cindex Linking
@cindex @code{libgmp}
All programs using GMP must link against the @file{libgmp} library.  On a
typical Unix-like system this can be done with @samp{-lgmp}, for example

@example
gcc myprogram.c -lgmp
@end example

@cindex @code{libgmpxx}
GMP C++ functions are in a separate @file{libgmpxx} library, including the
@ref{C++ Class Interface} but also @ref{C++ Formatted Output} for regular
GMP types.  This is built and installed if C++ support has been enabled
(@pxref{Build Options}).  For example,

@example
g++ mycxxprog.cc -lgmpxx -lgmp
@end example

@cindex Libtool
GMP is built using Libtool and an application can use that to link if desired,
@GMPpxreftop{libtool, GNU Libtool}.

If GMP has been installed to a non-standard location then it may be necessary
to use @samp{-I} and @samp{-L} compiler options to point to the right
directories, and some sort of run-time path for a shared library.


@node Nomenclature and Types, Function Classes, Headers and Libraries, GMP Basics
@section Nomenclature and Types
@cindex Nomenclature
@cindex Types

@cindex Integer
@tindex @code{mpz_t}
In this manual, @dfn{integer} usually means a multiple precision integer, as
defined by the GMP library.  The C data type for such integers is @code{mpz_t}.
Here are some examples of how to declare such integers:

@example
mpz_t sum;

struct foo @{ mpz_t x, y; @};

mpz_t vec[20];
@end example

@cindex Rational number
@tindex @code{mpq_t}
@dfn{Rational number} means a multiple precision fraction.  The C data type
for these fractions is @code{mpq_t}.  For example:

@example
mpq_t quotient;
@end example

@cindex Floating-point number
@tindex @code{mpf_t}
@dfn{Floating point number} or @dfn{Float} for short, is an arbitrary precision
mantissa with a limited precision exponent.  The C data type for such objects
is @code{mpf_t}.  For example:

@example
mpf_t fp;
@end example

@tindex @code{mp_exp_t}
The floating point functions accept and return exponents in the C type
@code{mp_exp_t}.  Currently this is usually a @code{long}, but on some systems
it's an @code{int} for efficiency.

@cindex Limb
@tindex @code{mp_limb_t}
A @dfn{limb} means the part of a multi-precision number that fits in a single
machine word.  (We chose this word because a limb of the human body is
--> --------------------

--> maximum size reached

--> --------------------