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Import version 3.2.0
[FreeBSD/FreeBSD.git] / manuals / bc.1.md.in
1 <!---
2
3 SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause
4
5 Copyright (c) 2018-2020 Gavin D. Howard and contributors.
6
7 Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8 modification, are permitted provided that the following conditions are met:
9
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13 * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright notice,
14   this list of conditions and the following disclaimer in the documentation
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26 ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
27 POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
28
29 -->
30
31 # NAME
32
33 bc - arbitrary-precision decimal arithmetic language and calculator
34
35 # SYNOPSIS
36
37 **bc** [**-ghilPqsvVw**] [**--global-stacks**] [**--help**] [**--interactive**] [**--mathlib**] [**--no-prompt**] [**--quiet**] [**--standard**] [**--warn**] [**--version**] [**-e** *expr*] [**--expression**=*expr*...] [**-f** *file*...] [**-file**=*file*...]
38 [*file*...]
39
40 # DESCRIPTION
41
42 bc(1) is an interactive processor for a language first standardized in 1991 by
43 POSIX. (The current standard is [here][1].) The language provides unlimited
44 precision decimal arithmetic and is somewhat C-like, but there are differences.
45 Such differences will be noted in this document.
46
47 After parsing and handling options, this bc(1) reads any files given on the
48 command line and executes them before reading from **stdin**.
49
50 {{ A N P NP }}
51 This bc(1) is a drop-in replacement for *any* bc(1), including (and
52 especially) the GNU bc(1). It also has many extensions and extra features beyond
53 other implementations.
54 {{ end }}
55 {{ E EN EP ENP }}
56 This bc(1) is a drop-in replacement for *any* bc(1), including (and
57 especially) the GNU bc(1).
58 {{ end }}
59
60 # OPTIONS
61
62 The following are the options that bc(1) accepts.
63
64 **-g**, **--global-stacks**
65
66 {{ A H N P HN HP NP HNP }}
67 :   Turns the globals **ibase**, **obase**, **scale**, and **seed** into stacks.
68
69     This has the effect that a copy of the current value of all four are pushed
70 {{ end }}
71 {{ E EH EN EP EHN EHP ENP EHNP }}
72     Turns the globals **ibase**, **obase**, and **scale** into stacks.
73
74     This has the effect that a copy of the current value of all three are pushed
75 {{ end }}
76     onto a stack for every function call, as well as popped when every function
77     returns. This means that functions can assign to any and all of those
78     globals without worrying that the change will affect other functions.
79     Thus, a hypothetical function named **output(x,b)** that simply printed
80     **x** in base **b** could be written like this:
81
82         define void output(x, b) {
83             obase=b
84             x
85         }
86
87     instead of like this:
88
89         define void output(x, b) {
90             auto c
91             c=obase
92             obase=b
93             x
94             obase=c
95         }
96
97     This makes writing functions much easier.
98
99 {{ A H N P HN HP NP HNP }}
100     (**Note**: the function **output(x,b)** exists in the extended math library.
101      See the **LIBRARY** section.)
102
103     However, since using this flag means that functions cannot set **ibase**,
104     **obase**, **scale**, or **seed** globally, functions that are made to do so
105     cannot work anymore. There are two possible use cases for that, and each has
106     a solution.
107 {{ end }}
108 {{ E EH EN EP EHN EHP ENP EHNP }}
109     However, since using this flag means that functions cannot set **ibase**,
110     **obase**, or **scale** globally, functions that are made to do so cannot
111     work anymore. There are two possible use cases for that, and each has a
112     solution.
113 {{ end }}
114
115     First, if a function is called on startup to turn bc(1) into a number
116     converter, it is possible to replace that capability with various shell
117     aliases. Examples:
118
119         alias d2o="bc -e ibase=A -e obase=8"
120         alias h2b="bc -e ibase=G -e obase=2"
121
122 {{ A H N P HN HP NP HNP }}
123     Second, if the purpose of a function is to set **ibase**, **obase**,
124     **scale**, or **seed** globally for any other purpose, it could be split
125     into one to four functions (based on how many globals it sets) and each of
126     those functions could return the desired value for a global.
127
128     For functions that set **seed**, the value assigned to **seed** is not
129     propagated to parent functions. This means that the sequence of
130     pseudo-random numbers that they see will not be the same sequence of
131     pseudo-random numbers that any parent sees. This is only the case once
132     **seed** has been set.
133
134     If a function desires to not affect the sequence of pseudo-random numbers
135     of its parents, but wants to use the same **seed**, it can use the following
136     line:
137
138         seed = seed
139 {{ end }}
140 {{ E EH EN EP EHN EHP ENP EHNP }}
141     Second, if the purpose of a function is to set **ibase**, **obase**, or
142     **scale** globally for any other purpose, it could be split into one to
143     three functions (based on how many globals it sets) and each of those
144     functions could return the desired value for a global.
145 {{ end }}
146
147     If the behavior of this option is desired for every run of bc(1), then users
148     could make sure to define **BC_ENV_ARGS** and include this option (see the
149     **ENVIRONMENT VARIABLES** section for more details).
150
151     If **-s**, **-w**, or any equivalents are used, this option is ignored.
152
153     This is a **non-portable extension**.
154
155 **-h**, **--help**
156
157 :   Prints a usage message and quits.
158
159 **-i**, **--interactive**
160
161 :   Forces interactive mode. (See the **INTERACTIVE MODE** section.)
162
163     This is a **non-portable extension**.
164
165 **-l**, **--mathlib**
166
167 :   Sets **scale** (see the **SYNTAX** section) to **20** and loads the included
168 {{ A H N P HN HP NP HNP }}
169     math library and the extended math library before running any code,
170     including any expressions or files specified on the command line.
171
172     To learn what is in the libraries, see the **LIBRARY** section.
173 {{ end }}
174 {{ E EH EN EP EHN EHP ENP EHNP }}
175     math library before running any code, including any expressions or files
176     specified on the command line.
177
178     To learn what is in the library, see the **LIBRARY** section.
179 {{ end }}
180
181 **-P**, **--no-prompt**
182
183 {{ A E H N EH EN HN EHN }}
184 :   Disables the prompt in TTY mode. (The prompt is only enabled in TTY mode.
185     See the **TTY MODE** section) This is mostly for those users that do not
186     want a prompt or are not used to having them in bc(1). Most of those users
187     would want to put this option in **BC_ENV_ARGS** (see the
188     **ENVIRONMENT VARIABLES** section).
189 {{ end }}
190 {{ P EP HP NP EHP ENP HNP EHNP }}
191 :   This option is a no-op.
192 {{ end }}
193
194     This is a **non-portable extension**.
195
196 **-q**, **--quiet**
197
198 :   This option is for compatibility with the [GNU bc(1)][2]; it is a no-op.
199     Without this option, GNU bc(1) prints a copyright header. This bc(1) only
200     prints the copyright header if one or more of the **-v**, **-V**, or
201     **--version** options are given.
202
203     This is a **non-portable extension**.
204
205 **-s**, **--standard**
206
207 :   Process exactly the language defined by the [standard][1] and error if any
208     extensions are used.
209
210     This is a **non-portable extension**.
211
212 **-v**, **-V**, **--version**
213
214 :   Print the version information (copyright header) and exit.
215
216     This is a **non-portable extension**.
217
218 **-w**, **--warn**
219
220 :   Like **-s** and **--standard**, except that warnings (and not errors) are
221     printed for non-standard extensions and execution continues normally.
222
223     This is a **non-portable extension**.
224
225 **-e** *expr*, **--expression**=*expr*
226
227 :   Evaluates *expr*. If multiple expressions are given, they are evaluated in
228     order. If files are given as well (see below), the expressions and files are
229     evaluated in the order given. This means that if a file is given before an
230     expression, the file is read in and evaluated first.
231
232     After processing all expressions and files, bc(1) will exit, unless **-**
233     (**stdin**) was given as an argument at least once to **-f** or **--file**.
234     However, if any other **-e**, **--expression**, **-f**, or **--file**
235     arguments are given after that, bc(1) will give a fatal error and exit.
236
237     This is a **non-portable extension**.
238
239 **-f** *file*, **--file**=*file*
240
241 :   Reads in *file* and evaluates it, line by line, as though it were read
242     through **stdin**. If expressions are also given (see above), the
243     expressions are evaluated in the order given.
244
245     After processing all expressions and files, bc(1) will exit, unless **-**
246     (**stdin**) was given as an argument at least once to **-f** or **--file**.
247
248     This is a **non-portable extension**.
249
250 All long options are **non-portable extensions**.
251
252 # STDOUT
253
254 Any non-error output is written to **stdout**.
255
256 **Note**: Unlike other bc(1) implementations, this bc(1) will issue a fatal
257 error (see the **EXIT STATUS** section) if it cannot write to **stdout**, so if
258 **stdout** is closed, as in **bc <file> >&-**, it will quit with an error. This
259 is done so that bc(1) can report problems when **stdout** is redirected to a
260 file.
261
262 If there are scripts that depend on the behavior of other bc(1) implementations,
263 it is recommended that those scripts be changed to redirect **stdout** to
264 **/dev/null**.
265
266 # STDERR
267
268 Any error output is written to **stderr**.
269
270 **Note**: Unlike other bc(1) implementations, this bc(1) will issue a fatal
271 error (see the **EXIT STATUS** section) if it cannot write to **stderr**, so if
272 **stderr** is closed, as in **bc <file> 2>&-**, it will quit with an error. This
273 is done so that bc(1) can exit with an error code when **stderr** is redirected
274 to a file.
275
276 If there are scripts that depend on the behavior of other bc(1) implementations,
277 it is recommended that those scripts be changed to redirect **stderr** to
278 **/dev/null**.
279
280 # SYNTAX
281
282 The syntax for bc(1) programs is mostly C-like, with some differences. This
283 bc(1) follows the [POSIX standard][1], which is a much more thorough resource
284 for the language this bc(1) accepts. This section is meant to be a summary and a
285 listing of all the extensions to the standard.
286
287 In the sections below, **E** means expression, **S** means statement, and **I**
288 means identifier.
289
290 Identifiers (**I**) start with a lowercase letter and can be followed by any
291 number (up to **BC_NAME_MAX-1**) of lowercase letters (**a-z**), digits
292 (**0-9**), and underscores (**\_**). The regex is **\[a-z\]\[a-z0-9\_\]\***.
293 Identifiers with more than one character (letter) are a
294 **non-portable extension**.
295
296 **ibase** is a global variable determining how to interpret constant numbers. It
297 is the "input" base, or the number base used for interpreting input numbers.
298 **ibase** is initially **10**. If the **-s** (**--standard**) and **-w**
299 (**--warn**) flags were not given on the command line, the max allowable value
300 for **ibase** is **36**. Otherwise, it is **16**. The min allowable value for
301 **ibase** is **2**. The max allowable value for **ibase** can be queried in
302 bc(1) programs with the **maxibase()** built-in function.
303
304 **obase** is a global variable determining how to output results. It is the
305 "output" base, or the number base used for outputting numbers. **obase** is
306 initially **10**. The max allowable value for **obase** is **BC_BASE_MAX** and
307 can be queried in bc(1) programs with the **maxobase()** built-in function. The
308 {{ A H N P HN HP NP HNP }}
309 min allowable value for **obase** is **0**. If **obase** is **0**, values are
310 output in scientific notation, and if **obase** is **1**, values are output in
311 engineering notation. Otherwise, values are output in the specified base.
312
313 Outputting in scientific and engineering notations are **non-portable
314 extensions**.
315 {{ end }}
316 {{ E EH EN EP EHN EHP ENP EHNP }}
317 min allowable value for **obase** is **2**. Values are output in the specified
318 base.
319 {{ end }}
320
321 The *scale* of an expression is the number of digits in the result of the
322 expression right of the decimal point, and **scale** is a global variable that
323 sets the precision of any operations, with exceptions. **scale** is initially
324 **0**. **scale** cannot be negative. The max allowable value for **scale** is
325 **BC_SCALE_MAX** and can be queried in bc(1) programs with the **maxscale()**
326 built-in function.
327
328 bc(1) has both *global* variables and *local* variables. All *local*
329 variables are local to the function; they are parameters or are introduced in
330 the **auto** list of a function (see the **FUNCTIONS** section). If a variable
331 is accessed which is not a parameter or in the **auto** list, it is assumed to
332 be *global*. If a parent function has a *local* variable version of a variable
333 that a child function considers *global*, the value of that *global* variable in
334 the child function is the value of the variable in the parent function, not the
335 value of the actual *global* variable.
336
337 All of the above applies to arrays as well.
338
339 The value of a statement that is an expression (i.e., any of the named
340 expressions or operands) is printed unless the lowest precedence operator is an
341 assignment operator *and* the expression is notsurrounded by parentheses.
342
343 The value that is printed is also assigned to the special variable **last**. A
344 single dot (**.**) may also be used as a synonym for **last**. These are
345 **non-portable extensions**.
346
347 Either semicolons or newlines may separate statements.
348
349 ## Comments
350
351 There are two kinds of comments:
352
353 1.      Block comments are enclosed in **/\*** and **\*/**.
354 2.      Line comments go from **#** until, and not including, the next newline. This
355         is a **non-portable extension**.
356
357 ## Named Expressions
358
359 The following are named expressions in bc(1):
360
361 1.      Variables: **I**
362 2.      Array Elements: **I[E]**
363 3.      **ibase**
364 4.      **obase**
365 5.      **scale**
366 {{ A H N P HN HP NP HNP }}
367 6.      **seed**
368 7.      **last** or a single dot (**.**)
369
370 Numbers 6 and 7 are **non-portable extensions**.
371
372 The meaning of **seed** is dependent on the current pseudo-random number
373 generator but is guaranteed to not change except for new major versions.
374
375 The *scale* and sign of the value may be significant.
376
377 If a previously used **seed** value is assigned to **seed** and used again, the
378 pseudo-random number generator is guaranteed to produce the same sequence of
379 pseudo-random numbers as it did when the **seed** value was previously used.
380
381 The exact value assigned to **seed** is not guaranteed to be returned if
382 **seed** is queried again immediately. However, if **seed** *does* return a
383 different value, both values, when assigned to **seed**, are guaranteed to
384 produce the same sequence of pseudo-random numbers. This means that certain
385 values assigned to **seed** will *not* produce unique sequences of pseudo-random
386 numbers. The value of **seed** will change after any use of the **rand()** and
387 **irand(E)** operands (see the *Operands* subsection below), except if the
388 parameter passed to **irand(E)** is **0**, **1**, or negative.
389
390 There is no limit to the length (number of significant decimal digits) or
391 *scale* of the value that can be assigned to **seed**.
392 {{ end }}
393 {{ E EH EN EP EHN EHP ENP EHNP }}
394 6.      **last** or a single dot (**.**)
395
396 Number 6 is a **non-portable extension**.
397 {{ end }}
398
399 Variables and arrays do not interfere; users can have arrays named the same as
400 variables. This also applies to functions (see the **FUNCTIONS** section), so a
401 user can have a variable, array, and function that all have the same name, and
402 they will not shadow each other, whether inside of functions or not.
403
404 Named expressions are required as the operand of **increment**/**decrement**
405 operators  and as the left side of **assignment** operators (see the *Operators*
406 subsection).
407
408 ## Operands
409
410 The following are valid operands in bc(1):
411
412 1.      Numbers (see the *Numbers* subsection below).
413 2.      Array indices (**I[E]**).
414 3.      **(E)**: The value of **E** (used to change precedence).
415 4.      **sqrt(E)**: The square root of **E**. **E** must be non-negative.
416 5.      **length(E)**: The number of significant decimal digits in **E**.
417 6.      **length(I[])**: The number of elements in the array **I**. This is a
418         **non-portable extension**.
419 7.      **scale(E)**: The *scale* of **E**.
420 8.      **abs(E)**: The absolute value of **E**. This is a **non-portable
421         extension**.
422 9.      **I()**, **I(E)**, **I(E, E)**, and so on, where **I** is an identifier for
423         a non-**void** function (see the *Void Functions* subsection of the
424         **FUNCTIONS** section). The **E** argument(s) may also be arrays of the form
425         **I[]**, which will automatically be turned into array references (see the
426         *Array References* subsection of the **FUNCTIONS** section) if the
427         corresponding parameter in the function definition is an array reference.
428 10.     **read()**: Reads a line from **stdin** and uses that as an expression. The
429         result of that expression is the result of the **read()** operand. This is a
430         **non-portable extension**.
431 11.     **maxibase()**: The max allowable **ibase**. This is a **non-portable
432         extension**.
433 12.     **maxobase()**: The max allowable **obase**. This is a **non-portable
434         extension**.
435 13.     **maxscale()**: The max allowable **scale**. This is a **non-portable
436         extension**.
437 {{ A H N P HN HP NP HNP }}
438 14.     **rand()**: A pseudo-random integer between **0** (inclusive) and
439         **BC_RAND_MAX** (inclusive). Using this operand will change the value of
440         **seed**. This is a **non-portable extension**.
441 15.     **irand(E)**: A pseudo-random integer between **0** (inclusive) and the
442         value of **E** (exclusive). If **E** is negative or is a non-integer
443         (**E**'s *scale* is not **0**), an error is raised, and bc(1) resets (see
444         the **RESET** section) while **seed** remains unchanged. If **E** is larger
445         than **BC_RAND_MAX**, the higher bound is honored by generating several
446         pseudo-random integers, multiplying them by appropriate powers of
447         **BC_RAND_MAX+1**, and adding them together. Thus, the size of integer that
448         can be generated with this operand is unbounded. Using this operand will
449         change the value of **seed**, unless the value of **E** is **0** or **1**.
450         In that case, **0** is returned, and **seed** is *not* changed. This is a
451         **non-portable extension**.
452 16.     **maxrand()**: The max integer returned by **rand()**. This is a
453         **non-portable extension**.
454
455 The integers generated by **rand()** and **irand(E)** are guaranteed to be as
456 unbiased as possible, subject to the limitations of the pseudo-random number
457 generator.
458
459 **Note**: The values returned by the pseudo-random number generator with
460 **rand()** and **irand(E)** are guaranteed to *NOT* be cryptographically secure.
461 This is a consequence of using a seeded pseudo-random number generator. However,
462 they *are* guaranteed to be reproducible with identical **seed** values.
463 {{ end }}
464
465 ## Numbers
466
467 Numbers are strings made up of digits, uppercase letters, and at most **1**
468 period for a radix. Numbers can have up to **BC_NUM_MAX** digits. Uppercase
469 letters are equal to **9** + their position in the alphabet (i.e., **A** equals
470 **10**, or **9+1**). If a digit or letter makes no sense with the current value
471 of **ibase**, they are set to the value of the highest valid digit in **ibase**.
472
473 Single-character numbers (i.e., **A** alone) take the value that they would have
474 if they were valid digits, regardless of the value of **ibase**. This means that
475 **A** alone always equals decimal **10** and **Z** alone always equals decimal
476 **35**.
477
478 {{ A H N P HN HP NP HNP }}
479 In addition, bc(1) accepts numbers in scientific notation. These have the form
480 **\<number\>e\<integer\>**. The exponent (the portion after the **e**) must be
481 an integer. An example is **1.89237e9**, which is equal to **1892370000**.
482 Negative exponents are also allowed, so **4.2890e-3** is equal to **0.0042890**.
483
484 Using scientific notation is an error or warning if the **-s** or **-w**,
485 respectively, command-line options (or equivalents) are given.
486
487 **WARNING**: Both the number and the exponent in scientific notation are
488 interpreted according to the current **ibase**, but the number is still
489 multiplied by **10\^exponent** regardless of the current **ibase**. For example,
490 if **ibase** is **16** and bc(1) is given the number string **FFeA**, the
491 resulting decimal number will be **2550000000000**, and if bc(1) is given the
492 number string **10e-4**, the resulting decimal number will be **0.0016**.
493
494 Accepting input as scientific notation is a **non-portable extension**.
495 {{ end }}
496
497 ## Operators
498
499 The following arithmetic and logical operators can be used. They are listed in
500 order of decreasing precedence. Operators in the same group have the same
501 precedence.
502
503 **++** **--**
504
505 :   Type: Prefix and Postfix
506
507     Associativity: None
508
509     Description: **increment**, **decrement**
510
511 **-** **!**
512
513 :   Type: Prefix
514
515     Associativity: None
516
517     Description: **negation**, **boolean not**
518
519 {{ A H N P HN HP NP HNP }}
520 **\$**
521
522 :   Type: Postfix
523
524     Associativity: None
525
526     Description: **truncation**
527
528 **\@**
529
530 :   Type: Binary
531
532     Associativity: Right
533
534     Description: **set precision**
535 {{ end }}
536
537 **\^**
538
539 :   Type: Binary
540
541     Associativity: Right
542
543     Description: **power**
544
545 **\*** **/** **%**
546
547 :   Type: Binary
548
549     Associativity: Left
550
551     Description: **multiply**, **divide**, **modulus**
552
553 **+** **-**
554
555 :   Type: Binary
556
557     Associativity: Left
558
559     Description: **add**, **subtract**
560
561 {{ A H N P HN HP NP HNP }}
562 **\<\<** **\>\>**
563
564 :   Type: Binary
565
566     Associativity: Left
567
568     Description: **shift left**, **shift right**
569
570 **=** **\<\<=** **\>\>=** **+=** **-=** **\*=** **/=** **%=** **\^=** **\@=**
571 {{ end }}
572 {{ E EH EN EP EHN EHP ENP EHNP }}
573 **=** **+=** **-=** **\*=** **/=** **%=** **\^=**
574 {{ end }}
575
576 :   Type: Binary
577
578     Associativity: Right
579
580     Description: **assignment**
581
582 **==** **\<=** **\>=** **!=** **\<** **\>**
583
584 :   Type: Binary
585
586     Associativity: Left
587
588     Description: **relational**
589
590 **&&**
591
592 :   Type: Binary
593
594     Associativity: Left
595
596     Description: **boolean and**
597
598 **||**
599
600 :   Type: Binary
601
602     Associativity: Left
603
604     Description: **boolean or**
605
606 The operators will be described in more detail below.
607
608 **++** **--**
609
610 :   The prefix and postfix **increment** and **decrement** operators behave
611     exactly like they would in C. They require a named expression (see the
612     *Named Expressions* subsection) as an operand.
613
614     The prefix versions of these operators are more efficient; use them where
615     possible.
616
617 **-**
618
619 :   The **negation** operator returns **0** if a user attempts to negate any
620     expression with the value **0**. Otherwise, a copy of the expression with
621     its sign flipped is returned.
622
623 **!**
624
625 :   The **boolean not** operator returns **1** if the expression is **0**, or
626     **0** otherwise.
627
628     This is a **non-portable extension**.
629
630 {{ A H N P HN HP NP HNP }}
631 **\$**
632
633 :   The **truncation** operator returns a copy of the given expression with all
634     of its *scale* removed.
635
636     This is a **non-portable extension**.
637
638 **\@**
639
640 :   The **set precision** operator takes two expressions and returns a copy of
641     the first with its *scale* equal to the value of the second expression. That
642     could either mean that the number is returned without change (if the
643     *scale* of the first expression matches the value of the second
644     expression), extended (if it is less), or truncated (if it is more).
645
646     The second expression must be an integer (no *scale*) and non-negative.
647
648     This is a **non-portable extension**.
649 {{ end }}
650
651 **\^**
652
653 :   The **power** operator (not the **exclusive or** operator, as it would be in
654     C) takes two expressions and raises the first to the power of the value of
655     the second. The *scale* of the result is equal to **scale**.
656
657     The second expression must be an integer (no *scale*), and if it is
658     negative, the first value must be non-zero.
659
660 **\***
661
662 :   The **multiply** operator takes two expressions, multiplies them, and
663     returns the product. If **a** is the *scale* of the first expression and
664     **b** is the *scale* of the second expression, the *scale* of the result is
665     equal to **min(a+b,max(scale,a,b))** where **min()** and **max()** return
666     the obvious values.
667
668 **/**
669
670 :   The **divide** operator takes two expressions, divides them, and returns the
671     quotient. The *scale* of the result shall be the value of **scale**.
672
673     The second expression must be non-zero.
674
675 **%**
676
677 :   The **modulus** operator takes two expressions, **a** and **b**, and
678     evaluates them by 1) Computing **a/b** to current **scale** and 2) Using the
679     result of step 1 to calculate **a-(a/b)\*b** to *scale*
680     **max(scale+scale(b),scale(a))**.
681
682     The second expression must be non-zero.
683
684 **+**
685
686 :   The **add** operator takes two expressions, **a** and **b**, and returns the
687     sum, with a *scale* equal to the max of the *scale*s of **a** and **b**.
688
689 **-**
690
691 :   The **subtract** operator takes two expressions, **a** and **b**, and
692     returns the difference, with a *scale* equal to the max of the *scale*s of
693     **a** and **b**.
694
695 {{ A H N P HN HP NP HNP }}
696 **\<\<**
697
698 :   The **left shift** operator takes two expressions, **a** and **b**, and
699     returns a copy of the value of **a** with its decimal point moved **b**
700     places to the right.
701
702     The second expression must be an integer (no *scale*) and non-negative.
703
704     This is a **non-portable extension**.
705
706 **\>\>**
707
708 :   The **right shift** operator takes two expressions, **a** and **b**, and
709     returns a copy of the value of **a** with its decimal point moved **b**
710     places to the left.
711
712     The second expression must be an integer (no *scale*) and non-negative.
713
714     This is a **non-portable extension**.
715 {{ end }}
716
717 {{ A H N P HN HP NP HNP }}
718 **=** **\<\<=** **\>\>=** **+=** **-=** **\*=** **/=** **%=** **\^=** **\@=**
719 {{ end }}
720 {{ E EH EN EP EHN EHP ENP EHNP }}
721 **=** **+=** **-=** **\*=** **/=** **%=** **\^=**
722 {{ end }}
723
724 :   The **assignment** operators take two expressions, **a** and **b** where
725     **a** is a named expression (see the *Named Expressions* subsection).
726
727     For **=**, **b** is copied and the result is assigned to **a**. For all
728     others, **a** and **b** are applied as operands to the corresponding
729     arithmetic operator and the result is assigned to **a**.
730
731 {{ A H N P HN HP NP HNP }}
732     The **assignment** operators that correspond to operators that are
733     extensions are themselves **non-portable extensions**.
734 {{ end }}
735
736 **==** **\<=** **\>=** **!=** **\<** **\>**
737
738 :   The **relational** operators compare two expressions, **a** and **b**, and
739     if the relation holds, according to C language semantics, the result is
740     **1**. Otherwise, it is **0**.
741
742     Note that unlike in C, these operators have a lower precedence than the
743     **assignment** operators, which means that **a=b\>c** is interpreted as
744     **(a=b)\>c**.
745
746     Also, unlike the [standard][1] requires, these operators can appear anywhere
747     any other expressions can be used. This allowance is a
748     **non-portable extension**.
749
750 **&&**
751
752 :   The **boolean and** operator takes two expressions and returns **1** if both
753     expressions are non-zero, **0** otherwise.
754
755     This is *not* a short-circuit operator.
756
757     This is a **non-portable extension**.
758
759 **||**
760
761 :   The **boolean or** operator takes two expressions and returns **1** if one
762     of the expressions is non-zero, **0** otherwise.
763
764     This is *not* a short-circuit operator.
765
766     This is a **non-portable extension**.
767
768 ## Statements
769
770 The following items are statements:
771
772 1.      **E**
773 2.      **{** **S** **;** ... **;** **S** **}**
774 3.      **if** **(** **E** **)** **S**
775 4.      **if** **(** **E** **)** **S** **else** **S**
776 5.      **while** **(** **E** **)** **S**
777 6.      **for** **(** **E** **;** **E** **;** **E** **)** **S**
778 7.      An empty statement
779 8.      **break**
780 9.      **continue**
781 10.     **quit**
782 11.     **halt**
783 12.     **limits**
784 13.     A string of characters, enclosed in double quotes
785 14.     **print** **E** **,** ... **,** **E**
786 15.     **I()**, **I(E)**, **I(E, E)**, and so on, where **I** is an identifier for
787         a **void** function (see the *Void Functions* subsection of the
788         **FUNCTIONS** section). The **E** argument(s) may also be arrays of the form
789         **I[]**, which will automatically be turned into array references (see the
790         *Array References* subsection of the **FUNCTIONS** section) if the
791         corresponding parameter in the function definition is an array reference.
792
793 Numbers 4, 9, 11, 12, 14, and 15 are **non-portable extensions**.
794
795 Also, as a **non-portable extension**, any or all of the expressions in the
796 header of a for loop may be omitted. If the condition (second expression) is
797 omitted, it is assumed to be a constant **1**.
798
799 The **break** statement causes a loop to stop iterating and resume execution
800 immediately following a loop. This is only allowed in loops.
801
802 The **continue** statement causes a loop iteration to stop early and returns to
803 the start of the loop, including testing the loop condition. This is only
804 allowed in loops.
805
806 The **if** **else** statement does the same thing as in C.
807
808 The **quit** statement causes bc(1) to quit, even if it is on a branch that will
809 not be executed (it is a compile-time command).
810
811 The **halt** statement causes bc(1) to quit, if it is executed. (Unlike **quit**
812 if it is on a branch of an **if** statement that is not executed, bc(1) does not
813 quit.)
814
815 The **limits** statement prints the limits that this bc(1) is subject to. This
816 is like the **quit** statement in that it is a compile-time command.
817
818 An expression by itself is evaluated and printed, followed by a newline.
819
820 {{ A H N P HN HP NP HNP }}
821 Both scientific notation and engineering notation are available for printing the
822 results of expressions. Scientific notation is activated by assigning **0** to
823 **obase**, and engineering notation is activated by assigning **1** to
824 **obase**. To deactivate them, just assign a different value to **obase**.
825
826 Scientific notation and engineering notation are disabled if bc(1) is run with
827 either the **-s** or **-w** command-line options (or equivalents).
828
829 Printing numbers in scientific notation and/or engineering notation is a
830 **non-portable extension**.
831 {{ end }}
832
833 ## Print Statement
834
835 The "expressions" in a **print** statement may also be strings. If they are, there
836 are backslash escape sequences that are interpreted specially. What those
837 sequences are, and what they cause to be printed, are shown below:
838
839 -------- -------
840 **\\a**  **\\a**
841 **\\b**  **\\b**
842 **\\\\** **\\**
843 **\\e**  **\\**
844 **\\f**  **\\f**
845 **\\n**  **\\n**
846 **\\q**  **"**
847 **\\r**  **\\r**
848 **\\t**  **\\t**
849 -------- -------
850
851 Any other character following a backslash causes the backslash and character to
852 be printed as-is.
853
854 Any non-string expression in a print statement shall be assigned to **last**,
855 like any other expression that is printed.
856
857 ## Order of Evaluation
858
859 All expressions in a statment are evaluated left to right, except as necessary
860 to maintain order of operations. This means, for example, assuming that **i** is
861 equal to **0**, in the expression
862
863     a[i++] = i++
864
865 the first (or 0th) element of **a** is set to **1**, and **i** is equal to **2**
866 at the end of the expression.
867
868 This includes function arguments. Thus, assuming **i** is equal to **0**, this
869 means that in the expression
870
871     x(i++, i++)
872
873 the first argument passed to **x()** is **0**, and the second argument is **1**,
874 while **i** is equal to **2** before the function starts executing.
875
876 # FUNCTIONS
877
878 Function definitions are as follows:
879
880 ```
881 define I(I,...,I){
882         auto I,...,I
883         S;...;S
884         return(E)
885 }
886 ```
887
888 Any **I** in the parameter list or **auto** list may be replaced with **I[]** to
889 make a parameter or **auto** var an array, and any **I** in the parameter list
890 may be replaced with **\*I[]** to make a parameter an array reference. Callers
891 of functions that take array references should not put an asterisk in the call;
892 they must be called with just **I[]** like normal array parameters and will be
893 automatically converted into references.
894
895 As a **non-portable extension**, the opening brace of a **define** statement may
896 appear on the next line.
897
898 As a **non-portable extension**, the return statement may also be in one of the
899 following forms:
900
901 1.      **return**
902 2.      **return** **(** **)**
903 3.      **return** **E**
904
905 The first two, or not specifying a **return** statement, is equivalent to
906 **return (0)**, unless the function is a **void** function (see the *Void
907 Functions* subsection below).
908
909 ## Void Functions
910
911 Functions can also be **void** functions, defined as follows:
912
913 ```
914 define void I(I,...,I){
915         auto I,...,I
916         S;...;S
917         return
918 }
919 ```
920
921 They can only be used as standalone expressions, where such an expression would
922 be printed alone, except in a print statement.
923
924 Void functions can only use the first two **return** statements listed above.
925 They can also omit the return statement entirely.
926
927 The word "void" is not treated as a keyword; it is still possible to have
928 variables, arrays, and functions named **void**. The word "void" is only
929 treated specially right after the **define** keyword.
930
931 This is a **non-portable extension**.
932
933 ## Array References
934
935 For any array in the parameter list, if the array is declared in the form
936
937 ```
938 *I[]
939 ```
940
941 it is a **reference**. Any changes to the array in the function are reflected,
942 when the function returns, to the array that was passed in.
943
944 Other than this, all function arguments are passed by value.
945
946 This is a **non-portable extension**.
947
948 # LIBRARY
949
950 {{ A H N P HN HP NP HNP }}
951 All of the functions below, including the functions in the extended math
952 library (see the *Extended Library* subsection below), are available when the
953 **-l** or **--mathlib** command-line flags are given, except that the extended
954 math library is not available when the **-s** option, the **-w** option, or
955 equivalents are given.
956 {{ end }}
957 {{ E EH EN EP EHN EHP ENP EHNP }}
958 All of the functions below  are available when the **-l** or **--mathlib**
959 command-line flags are given.
960 {{ end }}
961
962 ## Standard Library
963
964 The [standard][1] defines the following functions for the math library:
965
966 **s(x)**
967
968 :   Returns the sine of **x**, which is assumed to be in radians.
969
970     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
971     subsection below).
972
973 **c(x)**
974
975 :   Returns the cosine of **x**, which is assumed to be in radians.
976
977     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
978     subsection below).
979
980 **a(x)**
981
982 :   Returns the arctangent of **x**, in radians.
983
984     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
985     subsection below).
986
987 **l(x)**
988
989 :   Returns the natural logarithm of **x**.
990
991     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
992     subsection below).
993
994 **e(x)**
995
996 :   Returns the mathematical constant **e** raised to the power of **x**.
997
998     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
999     subsection below).
1000
1001 **j(x, n)**
1002
1003 :   Returns the bessel integer order **n** (truncated) of **x**.
1004
1005     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
1006     subsection below).
1007
1008 {{ A H N P HN HP NP HNP }}
1009 ## Extended Library
1010
1011 The extended library is *not* loaded when the **-s**/**--standard** or
1012 **-w**/**--warn** options are given since they are not part of the library
1013 defined by the [standard][1].
1014
1015 The extended library is a **non-portable extension**.
1016
1017 **p(x, y)**
1018
1019 :   Calculates **x** to the power of **y**, even if **y** is not an integer, and
1020     returns the result to the current **scale**.
1021
1022     It is an error if **y** is negative and **x** is **0**.
1023
1024     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
1025     subsection below).
1026
1027 **r(x, p)**
1028
1029 :   Returns **x** rounded to **p** decimal places according to the rounding mode
1030     [round half away from **0**][3].
1031
1032 **ceil(x, p)**
1033
1034 :   Returns **x** rounded to **p** decimal places according to the rounding mode
1035     [round away from **0**][6].
1036
1037 **f(x)**
1038
1039 :   Returns the factorial of the truncated absolute value of **x**.
1040
1041 **perm(n, k)**
1042
1043 :   Returns the permutation of the truncated absolute value of **n** of the
1044     truncated absolute value of **k**, if **k \<= n**. If not, it returns **0**.
1045
1046 **comb(n, k)**
1047
1048 :   Returns the combination of the truncated absolute value of **n** of the
1049     truncated absolute value of **k**, if **k \<= n**. If not, it returns **0**.
1050
1051 **l2(x)**
1052
1053 :   Returns the logarithm base **2** of **x**.
1054
1055     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
1056     subsection below).
1057
1058 **l10(x)**
1059
1060 :   Returns the logarithm base **10** of **x**.
1061
1062     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
1063     subsection below).
1064
1065 **log(x, b)**
1066
1067 :   Returns the logarithm base **b** of **x**.
1068
1069     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
1070     subsection below).
1071
1072 **cbrt(x)**
1073
1074 :   Returns the cube root of **x**.
1075
1076 **root(x, n)**
1077
1078 :   Calculates the truncated value of **n**, **r**, and returns the **r**th root
1079     of **x** to the current **scale**.
1080
1081     If **r** is **0** or negative, this raises an error and causes bc(1) to
1082     reset (see the **RESET** section). It also raises an error and causes bc(1)
1083     to reset if **r** is even and **x** is negative.
1084
1085 **pi(p)**
1086
1087 :   Returns **pi** to **p** decimal places.
1088
1089     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
1090     subsection below).
1091
1092 **t(x)**
1093
1094 :   Returns the tangent of **x**, which is assumed to be in radians.
1095
1096     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
1097     subsection below).
1098
1099 **a2(y, x)**
1100
1101 :   Returns the arctangent of **y/x**, in radians. If both **y** and **x** are
1102     equal to **0**, it raises an error and causes bc(1) to reset (see the
1103     **RESET** section). Otherwise, if **x** is greater than **0**, it returns
1104     **a(y/x)**. If **x** is less than **0**, and **y** is greater than or equal
1105     to **0**, it returns **a(y/x)+pi**. If **x** is less than **0**, and **y**
1106     is less than **0**, it returns **a(y/x)-pi**. If **x** is equal to **0**,
1107     and **y** is greater than **0**, it returns **pi/2**. If **x** is equal to
1108     **0**, and **y** is less than **0**, it returns **-pi/2**.
1109
1110     This function is the same as the **atan2()** function in many programming
1111     languages.
1112
1113     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
1114     subsection below).
1115
1116 **sin(x)**
1117
1118 :   Returns the sine of **x**, which is assumed to be in radians.
1119
1120     This is an alias of **s(x)**.
1121
1122     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
1123     subsection below).
1124
1125 **cos(x)**
1126
1127 :   Returns the cosine of **x**, which is assumed to be in radians.
1128
1129     This is an alias of **c(x)**.
1130
1131     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
1132     subsection below).
1133
1134 **tan(x)**
1135
1136 :   Returns the tangent of **x**, which is assumed to be in radians.
1137
1138     If **x** is equal to **1** or **-1**, this raises an error and causes bc(1)
1139     to reset (see the **RESET** section).
1140
1141     This is an alias of **t(x)**.
1142
1143     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
1144     subsection below).
1145
1146 **atan(x)**
1147
1148 :   Returns the arctangent of **x**, in radians.
1149
1150     This is an alias of **a(x)**.
1151
1152     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
1153     subsection below).
1154
1155 **atan2(y, x)**
1156
1157 :   Returns the arctangent of **y/x**, in radians. If both **y** and **x** are
1158     equal to **0**, it raises an error and causes bc(1) to reset (see the
1159     **RESET** section). Otherwise, if **x** is greater than **0**, it returns
1160     **a(y/x)**. If **x** is less than **0**, and **y** is greater than or equal
1161     to **0**, it returns **a(y/x)+pi**. If **x** is less than **0**, and **y**
1162     is less than **0**, it returns **a(y/x)-pi**. If **x** is equal to **0**,
1163     and **y** is greater than **0**, it returns **pi/2**. If **x** is equal to
1164     **0**, and **y** is less than **0**, it returns **-pi/2**.
1165
1166     This function is the same as the **atan2()** function in many programming
1167     languages.
1168
1169     This is an alias of **a2(y, x)**.
1170
1171     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
1172     subsection below).
1173
1174 **r2d(x)**
1175
1176 :   Converts **x** from radians to degrees and returns the result.
1177
1178     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
1179     subsection below).
1180
1181 **d2r(x)**
1182
1183 :   Converts **x** from degrees to radians and returns the result.
1184
1185     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
1186     subsection below).
1187
1188 **frand(p)**
1189
1190 :   Generates a pseudo-random number between **0** (inclusive) and **1**
1191     (exclusive) with the number of decimal digits after the decimal point equal
1192     to the truncated absolute value of **p**. If **p** is not **0**, then
1193     calling this function will change the value of **seed**. If **p** is **0**,
1194     then **0** is returned, and **seed** is *not* changed.
1195
1196 **ifrand(i, p)**
1197
1198 :   Generates a pseudo-random number that is between **0** (inclusive) and the
1199     truncated absolute value of **i** (exclusive) with the number of decimal
1200     digits after the decimal point equal to the truncated absolute value of
1201     **p**. If the absolute value of **i** is greater than or equal to **2**, and
1202     **p** is not **0**, then calling this function will change the value of
1203     **seed**; otherwise, **0** is returned and **seed** is not changed.
1204
1205 **srand(x)**
1206
1207 :   Returns **x** with its sign flipped with probability **0.5**. In other
1208     words, it randomizes the sign of **x**.
1209
1210 **brand()**
1211
1212 :   Returns a random boolean value (either **0** or **1**).
1213
1214 **ubytes(x)**
1215
1216 :   Returns the numbers of unsigned integer bytes required to hold the truncated
1217     absolute value of **x**.
1218
1219 **sbytes(x)**
1220
1221 :   Returns the numbers of signed, two's-complement integer bytes required to
1222     hold the truncated value of **x**.
1223
1224 **hex(x)**
1225
1226 :   Outputs the hexadecimal (base **16**) representation of **x**.
1227
1228     This is a **void** function (see the *Void Functions* subsection of the
1229     **FUNCTIONS** section).
1230
1231 **binary(x)**
1232
1233 :   Outputs the binary (base **2**) representation of **x**.
1234
1235     This is a **void** function (see the *Void Functions* subsection of the
1236     **FUNCTIONS** section).
1237
1238 **output(x, b)**
1239
1240 :   Outputs the base **b** representation of **x**.
1241
1242     This is a **void** function (see the *Void Functions* subsection of the
1243     **FUNCTIONS** section).
1244
1245 **uint(x)**
1246
1247 :   Outputs the representation, in binary and hexadecimal, of **x** as an
1248     unsigned integer in as few power of two bytes as possible. Both outputs are
1249     split into bytes separated by spaces.
1250
1251     If **x** is not an integer or is negative, an error message is printed
1252     instead, but bc(1) is not reset (see the **RESET** section).
1253
1254     This is a **void** function (see the *Void Functions* subsection of the
1255     **FUNCTIONS** section).
1256
1257 **int(x)**
1258
1259 :   Outputs the representation, in binary and hexadecimal, of **x** as a signed,
1260     two's-complement integer in as few power of two bytes as possible. Both
1261     outputs are split into bytes separated by spaces.
1262
1263     If **x** is not an integer, an error message is printed instead, but bc(1)
1264     is not reset (see the **RESET** section).
1265
1266     This is a **void** function (see the *Void Functions* subsection of the
1267     **FUNCTIONS** section).
1268
1269 **uintn(x, n)**
1270
1271 :   Outputs the representation, in binary and hexadecimal, of **x** as an
1272     unsigned integer in **n** bytes. Both outputs are split into bytes separated
1273     by spaces.
1274
1275     If **x** is not an integer, is negative, or cannot fit into **n** bytes, an
1276     error message is printed instead, but bc(1) is not reset (see the **RESET**
1277     section).
1278
1279     This is a **void** function (see the *Void Functions* subsection of the
1280     **FUNCTIONS** section).
1281
1282 **intn(x, n)**
1283
1284 :   Outputs the representation, in binary and hexadecimal, of **x** as a signed,
1285     two's-complement integer in **n** bytes. Both outputs are split into bytes
1286     separated by spaces.
1287
1288     If **x** is not an integer or cannot fit into **n** bytes, an error message
1289     is printed instead, but bc(1) is not reset (see the **RESET** section).
1290
1291     This is a **void** function (see the *Void Functions* subsection of the
1292     **FUNCTIONS** section).
1293
1294 **uint8(x)**
1295
1296 :   Outputs the representation, in binary and hexadecimal, of **x** as an
1297     unsigned integer in **1** byte. Both outputs are split into bytes separated
1298     by spaces.
1299
1300     If **x** is not an integer, is negative, or cannot fit into **1** byte, an
1301     error message is printed instead, but bc(1) is not reset (see the **RESET**
1302     section).
1303
1304     This is a **void** function (see the *Void Functions* subsection of the
1305     **FUNCTIONS** section).
1306
1307 **int8(x)**
1308
1309 :   Outputs the representation, in binary and hexadecimal, of **x** as a signed,
1310     two's-complement integer in **1** byte. Both outputs are split into bytes
1311     separated by spaces.
1312
1313     If **x** is not an integer or cannot fit into **1** byte, an error message
1314     is printed instead, but bc(1) is not reset (see the **RESET** section).
1315
1316     This is a **void** function (see the *Void Functions* subsection of the
1317     **FUNCTIONS** section).
1318
1319 **uint16(x)**
1320
1321 :   Outputs the representation, in binary and hexadecimal, of **x** as an
1322     unsigned integer in **2** bytes. Both outputs are split into bytes separated
1323     by spaces.
1324
1325     If **x** is not an integer, is negative, or cannot fit into **2** bytes, an
1326     error message is printed instead, but bc(1) is not reset (see the **RESET**
1327     section).
1328
1329     This is a **void** function (see the *Void Functions* subsection of the
1330     **FUNCTIONS** section).
1331
1332 **int16(x)**
1333
1334 :   Outputs the representation, in binary and hexadecimal, of **x** as a signed,
1335     two's-complement integer in **2** bytes. Both outputs are split into bytes
1336     separated by spaces.
1337
1338     If **x** is not an integer or cannot fit into **2** bytes, an error message
1339     is printed instead, but bc(1) is not reset (see the **RESET** section).
1340
1341     This is a **void** function (see the *Void Functions* subsection of the
1342     **FUNCTIONS** section).
1343
1344 **uint32(x)**
1345
1346 :   Outputs the representation, in binary and hexadecimal, of **x** as an
1347     unsigned integer in **4** bytes. Both outputs are split into bytes separated
1348     by spaces.
1349
1350     If **x** is not an integer, is negative, or cannot fit into **4** bytes, an
1351     error message is printed instead, but bc(1) is not reset (see the **RESET**
1352     section).
1353
1354     This is a **void** function (see the *Void Functions* subsection of the
1355     **FUNCTIONS** section).
1356
1357 **int32(x)**
1358
1359 :   Outputs the representation, in binary and hexadecimal, of **x** as a signed,
1360     two's-complement integer in **4** bytes. Both outputs are split into bytes
1361     separated by spaces.
1362
1363     If **x** is not an integer or cannot fit into **4** bytes, an error message
1364     is printed instead, but bc(1) is not reset (see the **RESET** section).
1365
1366     This is a **void** function (see the *Void Functions* subsection of the
1367     **FUNCTIONS** section).
1368
1369 **uint64(x)**
1370
1371 :   Outputs the representation, in binary and hexadecimal, of **x** as an
1372     unsigned integer in **8** bytes. Both outputs are split into bytes separated
1373     by spaces.
1374
1375     If **x** is not an integer, is negative, or cannot fit into **8** bytes, an
1376     error message is printed instead, but bc(1) is not reset (see the **RESET**
1377     section).
1378
1379     This is a **void** function (see the *Void Functions* subsection of the
1380     **FUNCTIONS** section).
1381
1382 **int64(x)**
1383
1384 :   Outputs the representation, in binary and hexadecimal, of **x** as a signed,
1385     two's-complement integer in **8** bytes. Both outputs are split into bytes
1386     separated by spaces.
1387
1388     If **x** is not an integer or cannot fit into **8** bytes, an error message
1389     is printed instead, but bc(1) is not reset (see the **RESET** section).
1390
1391     This is a **void** function (see the *Void Functions* subsection of the
1392     **FUNCTIONS** section).
1393
1394 **hex_uint(x, n)**
1395
1396 :   Outputs the representation of the truncated absolute value of **x** as an
1397     unsigned integer in hexadecimal using **n** bytes. Not all of the value will
1398     be output if **n** is too small.
1399
1400     This is a **void** function (see the *Void Functions* subsection of the
1401     **FUNCTIONS** section).
1402
1403 **binary_uint(x, n)**
1404
1405 :   Outputs the representation of the truncated absolute value of **x** as an
1406     unsigned integer in binary using **n** bytes. Not all of the value will be
1407     output if **n** is too small.
1408
1409     This is a **void** function (see the *Void Functions* subsection of the
1410     **FUNCTIONS** section).
1411
1412 **output_uint(x, n)**
1413
1414 :   Outputs the representation of the truncated absolute value of **x** as an
1415     unsigned integer in the current **obase** (see the **SYNTAX** section) using
1416     **n** bytes. Not all of the value will be output if **n** is too small.
1417
1418     This is a **void** function (see the *Void Functions* subsection of the
1419     **FUNCTIONS** section).
1420
1421 **output_byte(x, i)**
1422
1423 :   Outputs byte **i** of the truncated absolute value of **x**, where **0** is
1424     the least significant byte and **number_of_bytes - 1** is the most
1425     significant byte.
1426
1427     This is a **void** function (see the *Void Functions* subsection of the
1428     **FUNCTIONS** section).
1429 {{ end }}
1430
1431 ## Transcendental Functions
1432
1433 All transcendental functions can return slightly inaccurate results (up to 1
1434 [ULP][4]). This is unavoidable, and [this article][5] explains why it is
1435 impossible and unnecessary to calculate exact results for the transcendental
1436 functions.
1437
1438 Because of the possible inaccuracy, I recommend that users call those functions
1439 with the precision (**scale**) set to at least 1 higher than is necessary. If
1440 exact results are *absolutely* required, users can double the precision
1441 (**scale**) and then truncate.
1442
1443 The transcendental functions in the standard math library are:
1444
1445 * **s(x)**
1446 * **c(x)**
1447 * **a(x)**
1448 * **l(x)**
1449 * **e(x)**
1450 * **j(x, n)**
1451
1452 {{ A H N P HN HP NP HNP }}
1453 The transcendental functions in the extended math library are:
1454
1455 * **l2(x)**
1456 * **l10(x)**
1457 * **log(x, b)**
1458 * **pi(p)**
1459 * **t(x)**
1460 * **a2(y, x)**
1461 * **sin(x)**
1462 * **cos(x)**
1463 * **tan(x)**
1464 * **atan(x)**
1465 * **atan2(y, x)**
1466 * **r2d(x)**
1467 * **d2r(x)**
1468 {{ end }}
1469
1470 # RESET
1471
1472 When bc(1) encounters an error or a signal that it has a non-default handler
1473 for, it resets. This means that several things happen.
1474
1475 First, any functions that are executing are stopped and popped off the stack.
1476 The behavior is not unlike that of exceptions in programming languages. Then
1477 the execution point is set so that any code waiting to execute (after all
1478 functions returned) is skipped.
1479
1480 Thus, when bc(1) resets, it skips any remaining code waiting to be executed.
1481 Then, if it is interactive mode, and the error was not a fatal error (see the
1482 **EXIT STATUS** section), it asks for more input; otherwise, it exits with the
1483 appropriate return code.
1484
1485 Note that this reset behavior is different from the GNU bc(1), which attempts to
1486 start executing the statement right after the one that caused an error.
1487
1488 # PERFORMANCE
1489
1490 Most bc(1) implementations use **char** types to calculate the value of **1**
1491 decimal digit at a time, but that can be slow. This bc(1) does something
1492 different.
1493
1494 It uses large integers to calculate more than **1** decimal digit at a time. If
1495 built in a environment where **BC_LONG_BIT** (see the **LIMITS** section) is
1496 **64**, then each integer has **9** decimal digits. If built in an environment
1497 where **BC_LONG_BIT** is **32** then each integer has **4** decimal digits. This
1498 value (the number of decimal digits per large integer) is called
1499 **BC_BASE_DIGS**.
1500
1501 The actual values of **BC_LONG_BIT** and **BC_BASE_DIGS** can be queried with
1502 the **limits** statement.
1503
1504 In addition, this bc(1) uses an even larger integer for overflow checking. This
1505 integer type depends on the value of **BC_LONG_BIT**, but is always at least
1506 twice as large as the integer type used to store digits.
1507
1508 # LIMITS
1509
1510 The following are the limits on bc(1):
1511
1512 **BC_LONG_BIT**
1513
1514 :   The number of bits in the **long** type in the environment where bc(1) was
1515     built. This determines how many decimal digits can be stored in a single
1516     large integer (see the **PERFORMANCE** section).
1517
1518 **BC_BASE_DIGS**
1519
1520 :   The number of decimal digits per large integer (see the **PERFORMANCE**
1521     section). Depends on **BC_LONG_BIT**.
1522
1523 **BC_BASE_POW**
1524
1525 :   The max decimal number that each large integer can store (see
1526     **BC_BASE_DIGS**) plus **1**. Depends on **BC_BASE_DIGS**.
1527
1528 **BC_OVERFLOW_MAX**
1529
1530 :   The max number that the overflow type (see the **PERFORMANCE** section) can
1531     hold. Depends on **BC_LONG_BIT**.
1532
1533 **BC_BASE_MAX**
1534
1535 :   The maximum output base. Set at **BC_BASE_POW**.
1536
1537 **BC_DIM_MAX**
1538
1539 :   The maximum size of arrays. Set at **SIZE_MAX-1**.
1540
1541 **BC_SCALE_MAX**
1542
1543 :   The maximum **scale**. Set at **BC_OVERFLOW_MAX-1**.
1544
1545 **BC_STRING_MAX**
1546
1547 :   The maximum length of strings. Set at **BC_OVERFLOW_MAX-1**.
1548
1549 **BC_NAME_MAX**
1550
1551 :   The maximum length of identifiers. Set at **BC_OVERFLOW_MAX-1**.
1552
1553 **BC_NUM_MAX**
1554
1555 :   The maximum length of a number (in decimal digits), which includes digits
1556     after the decimal point. Set at **BC_OVERFLOW_MAX-1**.
1557
1558 {{ A H N P HN HP NP HNP }}
1559 **BC_RAND_MAX**
1560
1561 :   The maximum integer (inclusive) returned by the **rand()** operand. Set at
1562     **2\^BC_LONG_BIT-1**.
1563 {{ end }}
1564
1565 Exponent
1566
1567 :   The maximum allowable exponent (positive or negative). Set at
1568     **BC_OVERFLOW_MAX**.
1569
1570 Number of vars
1571
1572 :   The maximum number of vars/arrays. Set at **SIZE_MAX-1**.
1573
1574 The actual values can be queried with the **limits** statement.
1575
1576 These limits are meant to be effectively non-existent; the limits are so large
1577 (at least on 64-bit machines) that there should not be any point at which they
1578 become a problem. In fact, memory should be exhausted before these limits should
1579 be hit.
1580
1581 # ENVIRONMENT VARIABLES
1582
1583 bc(1) recognizes the following environment variables:
1584
1585 **POSIXLY_CORRECT**
1586
1587 :   If this variable exists (no matter the contents), bc(1) behaves as if
1588     the **-s** option was given.
1589
1590 **BC_ENV_ARGS**
1591
1592 :   This is another way to give command-line arguments to bc(1). They should be
1593     in the same format as all other command-line arguments. These are always
1594     processed first, so any files given in **BC_ENV_ARGS** will be processed
1595     before arguments and files given on the command-line. This gives the user
1596     the ability to set up "standard" options and files to be used at every
1597     invocation. The most useful thing for such files to contain would be useful
1598     functions that the user might want every time bc(1) runs.
1599
1600     The code that parses **BC_ENV_ARGS** will correctly handle quoted arguments,
1601     but it does not understand escape sequences. For example, the string
1602     **"/home/gavin/some bc file.bc"** will be correctly parsed, but the string
1603     **"/home/gavin/some \"bc\" file.bc"** will include the backslashes.
1604
1605     The quote parsing will handle either kind of quotes, **'** or **"**. Thus,
1606     if you have a file with any number of single quotes in the name, you can use
1607     double quotes as the outside quotes, as in **"some 'bc' file.bc"**, and vice
1608     versa if you have a file with double quotes. However, handling a file with
1609     both kinds of quotes in **BC_ENV_ARGS** is not supported due to the
1610     complexity of the parsing, though such files are still supported on the
1611     command-line where the parsing is done by the shell.
1612
1613 **BC_LINE_LENGTH**
1614
1615 :   If this environment variable exists and contains an integer that is greater
1616     than **1** and is less than **UINT16_MAX** (**2\^16-1**), bc(1) will output
1617     lines to that length, including the backslash (**\\**). The default line
1618     length is **70**.
1619
1620 # EXIT STATUS
1621
1622 bc(1) returns the following exit statuses:
1623
1624 **0**
1625
1626 :   No error.
1627
1628 **1**
1629
1630 :   A math error occurred. This follows standard practice of using **1** for
1631     expected errors, since math errors will happen in the process of normal
1632     execution.
1633
1634 {{ A H N P HN HP NP HNP }}
1635     Math errors include divide by **0**, taking the square root of a negative
1636     number, using a negative number as a bound for the pseudo-random number
1637     generator, attempting to convert a negative number to a hardware integer,
1638     overflow when converting a number to a hardware integer, and attempting to
1639     use a non-integer where an integer is required.
1640
1641     Converting to a hardware integer happens for the second operand of the power
1642     (**\^**), places (**\@**), left shift (**\<\<**), and right shift (**\>\>**)
1643     operators and their corresponding assignment operators.
1644 {{ end }}
1645 {{ E EH EN EP EHN EHP ENP EHNP }}
1646     Math errors include divide by **0**, taking the square root of a negative
1647     number, attempting to convert a negative number to a hardware integer,
1648     overflow when converting a number to a hardware integer, and attempting to
1649     use a non-integer where an integer is required.
1650
1651     Converting to a hardware integer happens for the second operand of the power
1652     (**\^**) operator and the corresponding assignment operator.
1653 {{ end }}
1654
1655 **2**
1656
1657 :   A parse error occurred.
1658
1659     Parse errors include unexpected **EOF**, using an invalid character, failing
1660     to find the end of a string or comment, using a token where it is invalid,
1661     giving an invalid expression, giving an invalid print statement, giving an
1662     invalid function definition, attempting to assign to an expression that is
1663     not a named expression (see the *Named Expressions* subsection of the
1664     **SYNTAX** section), giving an invalid **auto** list, having a duplicate
1665     **auto**/function parameter, failing to find the end of a code block,
1666     attempting to return a value from a **void** function, attempting to use a
1667     variable as a reference, and using any extensions when the option **-s** or
1668     any equivalents were given.
1669
1670 **3**
1671
1672 :   A runtime error occurred.
1673
1674     Runtime errors include assigning an invalid number to **ibase**, **obase**,
1675     or **scale**; give a bad expression to a **read()** call, calling **read()**
1676     inside of a **read()** call, type errors, passing the wrong number of
1677     arguments to functions, attempting to call an undefined function, and
1678     attempting to use a **void** function call as a value in an expression.
1679
1680 **4**
1681
1682 :   A fatal error occurred.
1683
1684     Fatal errors include memory allocation errors, I/O errors, failing to open
1685     files, attempting to use files that do not have only ASCII characters (bc(1)
1686     only accepts ASCII characters), attempting to open a directory as a file,
1687     and giving invalid command-line options.
1688
1689 The exit status **4** is special; when a fatal error occurs, bc(1) always exits
1690 and returns **4**, no matter what mode bc(1) is in.
1691
1692 The other statuses will only be returned when bc(1) is not in interactive mode
1693 (see the **INTERACTIVE MODE** section), since bc(1) resets its state (see the
1694 **RESET** section) and accepts more input when one of those errors occurs in
1695 interactive mode. This is also the case when interactive mode is forced by the
1696 **-i** flag or **--interactive** option.
1697
1698 These exit statuses allow bc(1) to be used in shell scripting with error
1699 checking, and its normal behavior can be forced by using the **-i** flag or
1700 **--interactive** option.
1701
1702 # INTERACTIVE MODE
1703
1704 Per the [standard][1], bc(1) has an interactive mode and a non-interactive mode.
1705 Interactive mode is turned on automatically when both **stdin** and **stdout**
1706 are hooked to a terminal, but the **-i** flag and **--interactive** option can
1707 turn it on in other cases.
1708
1709 In interactive mode, bc(1) attempts to recover from errors (see the **RESET**
1710 section), and in normal execution, flushes **stdout** as soon as execution is
1711 done for the current input.
1712
1713 # TTY MODE
1714
1715 If **stdin**, **stdout**, and **stderr** are all connected to a TTY, bc(1) turns
1716 on "TTY mode."
1717
1718 {{ A E N P EN EP NP ENP }}
1719 TTY mode is required for history to be enabled (see the **COMMAND LINE HISTORY**
1720 section). It is also required to enable special handling for **SIGINT** signals.
1721 {{ end }}
1722
1723 {{ A E H N EH EN HN EHN }}
1724 The prompt is enabled in TTY mode.
1725 {{ end }}
1726
1727 TTY mode is different from interactive mode because interactive mode is required
1728 in the [bc(1) specification][1], and interactive mode requires only **stdin**
1729 and **stdout** to be connected to a terminal.
1730
1731 # SIGNAL HANDLING
1732
1733 Sending a **SIGINT** will cause bc(1) to stop execution of the current input. If
1734 bc(1) is in TTY mode (see the **TTY MODE** section), it will reset (see the
1735 **RESET** section). Otherwise, it will clean up and exit.
1736
1737 Note that "current input" can mean one of two things. If bc(1) is processing
1738 input from **stdin** in TTY mode, it will ask for more input. If bc(1) is
1739 processing input from a file in TTY mode, it will stop processing the file and
1740 start processing the next file, if one exists, or ask for input from **stdin**
1741 if no other file exists.
1742
1743 This means that if a **SIGINT** is sent to bc(1) as it is executing a file, it
1744 can seem as though bc(1) did not respond to the signal since it will immediately
1745 start executing the next file. This is by design; most files that users execute
1746 when interacting with bc(1) have function definitions, which are quick to parse.
1747 If a file takes a long time to execute, there may be a bug in that file. The
1748 rest of the files could still be executed without problem, allowing the user to
1749 continue.
1750
1751 **SIGTERM** and **SIGQUIT** cause bc(1) to clean up and exit, and it uses the
1752 {{ A E N P EN EP NP ENP }}
1753 default handler for all other signals. The one exception is **SIGHUP**; in that
1754 case, when bc(1) is in TTY mode, a **SIGHUP** will cause bc(1) to clean up and
1755 exit.
1756 {{ end }}
1757 {{ H EH HN HP EHN EHP HNP EHNP }}
1758 default handler for all other signals.
1759 {{ end }}
1760
1761 {{ A E N P EN EP NP ENP }}
1762 # COMMAND LINE HISTORY
1763
1764 bc(1) supports interactive command-line editing. If bc(1) is in TTY mode (see
1765 the **TTY MODE** section), history is enabled. Previous lines can be recalled
1766 and edited with the arrow keys.
1767
1768 **Note**: tabs are converted to 8 spaces.
1769 {{ end }}
1770
1771 {{ A E H P EH EP HP EHP }}
1772 # LOCALES
1773
1774 This bc(1) ships with support for adding error messages for different locales
1775 and thus, supports **LC_MESSAGES**.
1776 {{ end }}
1777
1778 # SEE ALSO
1779
1780 dc(1)
1781
1782 # STANDARDS
1783
1784 bc(1) is compliant with the [IEEE Std 1003.1-2017 (“POSIX.1-2017”)][1]
1785 specification. The flags **-efghiqsvVw**, all long options, and the extensions
1786 noted above are extensions to that specification.
1787
1788 Note that the specification explicitly says that bc(1) only accepts numbers that
1789 use a period (**.**) as a radix point, regardless of the value of
1790 **LC_NUMERIC**.
1791
1792 {{ A E H P EH EP HP EHP }}
1793 This bc(1) supports error messages for different locales, and thus, it supports
1794 **LC_MESSAGES**.
1795 {{ end }}
1796
1797 # BUGS
1798
1799 None are known. Report bugs at https://git.yzena.com/gavin/bc.
1800
1801 # AUTHORS
1802
1803 Gavin D. Howard <gavin@yzena.com> and contributors.
1804
1805 [1]: https://pubs.opengroup.org/onlinepubs/9699919799/utilities/bc.html
1806 [2]: https://www.gnu.org/software/bc/
1807 [3]: https://en.wikipedia.org/wiki/Rounding#Round_half_away_from_zero
1808 [4]: https://en.wikipedia.org/wiki/Unit_in_the_last_place
1809 [5]: https://people.eecs.berkeley.edu/~wkahan/LOG10HAF.TXT
1810 [6]: https://en.wikipedia.org/wiki/Rounding#Rounding_away_from_zero