src/testutils/testasserts.cpp

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2014, by the GROMACS development team, led by
   5  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   6  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   7  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
   8  *
   9  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  11  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  12  * of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with GROMACS; if not, see
  21  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  22  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  23  *
  24  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  25  * consider that scientific software is very special. Version
  26  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  27  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  28  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  29  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  30  * official version at http://www.gromacs.org.
  31  *
  32  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  33  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  34  */
  35 /*! \internal \file
  36  * \brief
  37  * Implements floating-point comparison routines from testasserts.h.
  38  *
  39  * \author Teemu Murtola <teemu.murtola@gmail.com>
  40  * \ingroup module_testutils
  41  */
  42 #include "gmxpre.h"
  43
  44 #include "testasserts.h"
  45
  46 #include <cmath>
  47
  48 #include <limits>
  49
  50 #include <gtest/gtest.h>
  51
  52 #include "gromacs/utility/basedefinitions.h"
  53 #include "gromacs/utility/stringutil.h"
  54
  55 namespace gmx
  56 {
  57
  58 namespace test
  59 {
  60
  61 namespace
  62 {
  63
  64 using ::testing::internal::FloatingPoint;
  65
  66 //! \internal \addtogroup module_testutils
  67 //! \{
  68
  69 /*! \name Helper functions for computing floating-point differences
  70  *
  71  * These routines are used to initialize FloatingPointDifference.
  72  * They peek into some internal types from Google Test (gtest-internal.h),
  73  * and duplicate some other functionality from there, but that is likely
  74  * a better alternative than just copying all that code here.
  75  */
  76 //! \{
  77
  78 /*! \brief
  79  * Computes biased integer representation for a floating-point value.
  80  *
  81  * This moves the integer representation from a sign-and-magnitude
  82  * representation to a biased representation where the 0x8000... represents
  83  * zero, and the order of the integer values matches the order of the
  84  * floating-point values.
  85  */
  86 template <typename FloatType>
  87 typename FloatingPoint<FloatType>::Bits
  88 floatingPointToBiasedInteger(const FloatingPoint<FloatType> &value)
  89 {
  90     if (value.sign_bit())
  91     {
  92         return ~value.bits() + 1;
  93     }
  94     else
  95     {
  96         return value.bits() | FloatingPoint<FloatType>::kSignBitMask;
  97     }
  98 }
  99
 100 /*! \brief
 101  * Computes difference in ULPs between two numbers, treating also values of
 102  * different sign.
 103  */
 104 template <typename FloatType>
 105 gmx_uint64_t calculateUlpDifference(const FloatingPoint<FloatType> &value1,
 106                                     const FloatingPoint<FloatType> &value2)
 107 {
 108     typename FloatingPoint<FloatType>::Bits biased1
 109         = floatingPointToBiasedInteger(value1);
 110     typename FloatingPoint<FloatType>::Bits biased2
 111         = floatingPointToBiasedInteger(value2);
 112     return biased1 > biased2 ? biased1 - biased2 : biased2 - biased1;
 113 }
 114
 115 /*! \brief
 116  * Helper to implement the constructors for FloatingPointDifference.
 117  */
 118 template <typename FloatType>
 119 void initDifference(FloatType raw1, FloatType raw2, double *absoluteDifference,
 120                     gmx_uint64_t *ulpDifference, bool *bSignDifference)
 121 {
 122     FloatingPoint<FloatType> value1(raw1);
 123     FloatingPoint<FloatType> value2(raw2);
 124
 125     if (value1.is_nan() || value2.is_nan())
 126     {
 127         *absoluteDifference = std::numeric_limits<double>::quiet_NaN();
 128         *bSignDifference    = false;
 129         *ulpDifference      = 0;
 130         return;
 131     }
 132     *absoluteDifference = std::fabs(raw1 - raw2);
 133     *bSignDifference    = (value1.sign_bit() != value2.sign_bit());
 134     *ulpDifference      = calculateUlpDifference(value1, value2);
 135 }
 136
 137 //! \}
 138 //! \}
 139
 140 }       // namespace
 141
 142 /********************************************************************
 143  * FloatingPointDifference
 144  */
 145
 146 FloatingPointDifference::FloatingPointDifference(float value1, float value2)
 147 {
 148     initDifference(value1, value2,
 149                    &absoluteDifference_, &ulpDifference_, &bSignDifference_);
 150     bDouble_ = false;
 151 }
 152
 153 FloatingPointDifference::FloatingPointDifference(double value1, double value2)
 154 {
 155     initDifference(value1, value2,
 156                    &absoluteDifference_, &ulpDifference_, &bSignDifference_);
 157     bDouble_ = true;
 158 }
 159
 160 bool FloatingPointDifference::isNaN() const
 161 {
 162     return FloatingPoint<double>(absoluteDifference_).is_nan();
 163 }
 164
 165 std::string FloatingPointDifference::toString() const
 166 {
 167     return formatString("%g (%" GMX_PRIu64 " %s-prec. ULPs)%s",
 168                         absoluteDifference_, ulpDifference_,
 169                         bDouble_ ? "double" : "single",
 170                         bSignDifference_ ? ", signs differ" : "");
 171 }
 172
 173 /********************************************************************
 174  * FloatingPointTolerance
 175  */
 176
 177 bool FloatingPointTolerance::isWithin(
 178         const FloatingPointDifference &difference) const
 179 {
 180     if (difference.isNaN())
 181     {
 182         return false;
 183     }
 184
 185     if (bSignMustMatch_ && difference.signsDiffer())
 186     {
 187         return false;
 188     }
 189
 190     if (difference.asAbsolute() < absoluteTolerance_)
 191     {
 192         return true;
 193     }
 194
 195     if (ulpTolerance_ >= 0
 196         && difference.asUlps() <= static_cast<gmx_uint64_t>(ulpTolerance_))
 197     {
 198         return true;
 199     }
 200     return false;
 201 }
 202
 203 std::string FloatingPointTolerance::toString() const
 204 {
 205     std::string result;
 206     if (absoluteTolerance_ > 0.0)
 207     {
 208         result.append(formatString("abs. %g", absoluteTolerance_));
 209     }
 210     if (ulpTolerance_ >= 0)
 211     {
 212         if (!result.empty())
 213         {
 214             result.append(", ");
 215         }
 216         result.append(formatString("%d ULPs", ulpTolerance_));
 217     }
 218     if (bSignMustMatch_)
 219     {
 220         if (!result.empty())
 221         {
 222             result.append(", ");
 223         }
 224         result.append("sign must match");
 225     }
 226     return result;
 227 }
 228
 229 } // namespace test
 230 } // namespace gmx