chiark - git - mdw - catacomb/blob - math/mpx.c

   1 /* -*-c-*-
   2  *
   3  * Low-level multiprecision arithmetic
   4  *
   5  * (c) 1999 Straylight/Edgeware
   6  */
   7
   8 /*----- Licensing notice --------------------------------------------------*
   9  *
  10  * This file is part of Catacomb.
  11  *
  12  * Catacomb is free software; you can redistribute it and/or modify
  13  * it under the terms of the GNU Library General Public License as
  14  * published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
  15  * License, or (at your option) any later version.
  16  *
  17  * Catacomb is distributed in the hope that it will be useful,
  18  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  19  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  20  * GNU Library General Public License for more details.
  21  *
  22  * You should have received a copy of the GNU Library General Public
  23  * License along with Catacomb; if not, write to the Free
  24  * Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston,
  25  * MA 02111-1307, USA.
  26  */
  27
  28 /*----- Header files ------------------------------------------------------*/
  29
  30 #include <assert.h>
  31 #include <stdio.h>
  32 #include <stdlib.h>
  33 #include <string.h>
  34
  35 #include <mLib/bits.h>
  36 #include <mLib/macros.h>
  37
  38 #include "mptypes.h"
  39 #include "mpx.h"
  40 #include "bitops.h"
  41
  42 /*----- Loading and storing -----------------------------------------------*/
  43
  44 /* --- These are all variations on a theme --- *
  45  *
  46  * Essentially we want to feed bits into a shift register, @ibits@ bits at a
  47  * time, and extract them @obits@ bits at a time whenever there are enough.
  48  * Of course, @i@ and @o@ will, in general, be different sizes, and we don't
  49  * necessarily know which is larger.
  50  *
  51  * During an operation, we have a shift register @w@ and a most-recent input
  52  * @t@.  Together, these hold @bits@ significant bits of input.  We arrange
  53  * that @bits < ibits + obits <= 2*MPW_BITS@, so we can get away with using
  54  * an @mpw@ for both of these quantitities.
  55  */
  56
  57 /* --- @MPX_GETBITS@ --- *
  58  *
  59  * Arguments:   @ibits@ = width of input units, in bits
  60  *              @obits@ = width of output units, in bits
  61  *              @iavail@ = condition expression: is input data available?
  62  *              @getbits@ = function or macro: set argument to next input
  63  *
  64  * Use:         Read an input unit into @t@ and update the necessary
  65  *              variables.
  66  *
  67  *              It is assumed on entry that @bits < obits@.  On exit, we have
  68  *              @bits < ibits + obits@, and @t@ is live.
  69  */
  70
  71 #define MPX_GETBITS(ibits, obits, iavail, getbits) do {                 \
  72   if (!iavail) goto flush;                                              \
  73   if (bits >= ibits) w |= t << (bits - ibits);                          \
  74   getbits(t);                                                           \
  75   bits += ibits;                                                        \
  76 } while (0)
  77
  78 /* --- @MPX_PUTBITS@ --- *
  79  *
  80  * Arguments:   @ibits@ = width of input units, in bits
  81  *              @obits@ = width of output units, in bits
  82  *              @oavail@ = condition expression: is output space available?
  83  *              @putbits@ = function or macro: write its argument to output
  84  *
  85  * Use:         Emit an output unit, and update the necessary variables.  If
  86  *              the output buffer is full, then force an immediate return.
  87  *
  88  *              We assume that @bits < ibits + obits@, and that @t@ is only
  89  *              relevant if @bits >= ibits@.  (The @MPX_GETBITS@ macro
  90  *              ensures that this is true.)
  91  */
  92
  93 #define SHRW(w, b) ((b) < MPW_BITS ? (w) >> (b) : 0)
  94
  95 #define MPX_PUTBITS(ibits, obits, oavail, putbits) do {                 \
  96   if (!oavail) return;                                                  \
  97   if (bits < ibits) {                                                   \
  98     putbits(w);                                                         \
  99     bits -= obits;                                                      \
 100     w = SHRW(w, obits);                                                 \
 101   } else {                                                              \
 102     putbits(w | (t << (bits - ibits)));                                 \
 103     bits -= obits;                                                      \
 104     if (bits >= ibits) w = SHRW(w, obits) | (t << (bits - ibits));      \
 105     else w = SHRW(w, obits) | (t >> (ibits - bits));                    \
 106     t = 0;                                                              \
 107   }                                                                     \
 108 } while (0)
 109
 110 /* --- @MPX_LOADSTORE@ --- *
 111  *
 112  * Arguments:   @name@ = name of function to create, without @mpx_@ prefix
 113  *              @wconst@ = qualifiers for @mpw *@ arguments
 114  *              @oconst@ = qualifiers for octet pointers
 115  *              @decls@ = additional declarations needed
 116  *              @ibits@ = width of input units, in bits
 117  *              @iavail@ = condition expression: is input data available?
 118  *              @getbits@ = function or macro: set argument to next input
 119  *              @obits@ = width of output units, in bits
 120  *              @oavail@ = condition expression: is output space available?
 121  *              @putbits@ = function or macro: write its argument to output
 122  *              @clear@ = statements to clear remainder of output
 123  *
 124  * Use:         Generates a function to convert between a sequence of
 125  *              multiprecision words and a vector of octets.
 126  *
 127  *              The arguments @ibits@, @iavail@ and @getbits@ are passed on
 128  *              to @MPX_GETBITS@; similarly, @obits@, @oavail@, and @putbits@
 129  *              are passed on to @MPX_PUTBITS@.
 130  *
 131  *              The following variables are in scope: @v@ and @vl are the
 132  *              current base and limit of the word vector; @p@ and @q@ are
 133  *              the base and limit of the octet vector; @w@ and @t@ form the
 134  *              shift register used during the conversion (see commentary
 135  *              above); and @bits@ tracks the number of live bits in the
 136  *              shift register.
 137  */
 138
 139 #define MPX_LOADSTORE(name, wconst, oconst, decls,                      \
 140                       ibits, iavail, getbits, obits, oavail, putbits,   \
 141                       clear)                                            \
 142                                                                         \
 143 void mpx_##name(wconst mpw *v, wconst mpw *vl,                          \
 144                 oconst void *pp, size_t sz)                             \
 145 {                                                                       \
 146   mpw t = 0, w = 0;                                                     \
 147   oconst octet *p = pp, *q = p + sz;                                    \
 148   int bits = 0;                                                         \
 149   decls                                                                 \
 150                                                                         \
 151   for (;;) {                                                            \
 152     while (bits < obits) MPX_GETBITS(ibits, obits, iavail, getbits);    \
 153     while (bits >= obits) MPX_PUTBITS(ibits, obits, oavail, putbits);   \
 154   }                                                                     \
 155                                                                         \
 156 flush:                                                                  \
 157   while (bits > 0) MPX_PUTBITS(ibits, obits, oavail, putbits);          \
 158   clear;                                                                \
 159 }
 160
 161 #define EMPTY
 162
 163 /* --- Macros for @getbits@ and @putbits@ --- */
 164
 165 #define GETMPW(t) do { t = *v++; } while (0)
 166 #define PUTMPW(x) do { *v++ = MPW(x); } while (0)
 167
 168 #define GETOCTETI(t) do { t = *p++; } while (0)
 169 #define PUTOCTETD(x) do { *--q = U8(x); } while (0)
 170
 171 #define PUTOCTETI(x) do { *p++ = U8(x); } while (0)
 172 #define GETOCTETD(t) do { t = *--q; } while (0)
 173
 174 /* --- Machinery for two's complement I/O --- */
 175
 176 #define DECL_2CN                                                        \
 177   unsigned c = 1;
 178
 179 #define GETMPW_2CN(t) do {                                              \
 180   t = MPW(~*v++ + c);                                                   \
 181   c = c && !t;                                                          \
 182 } while (0)
 183
 184 #define PUTMPW_2CN(t) do {                                              \
 185   mpw _t = MPW(~(t) + c);                                               \
 186   c = c && !_t;                                                         \
 187   *v++ = _t;                                                            \
 188 } while (0)
 189
 190 #define FLUSHW_2CN do {                                                 \
 191   if (c) MPX_ONE(v, vl);                                                \
 192   else MPX_ZERO(v, vl);                                                 \
 193 } while (0)
 194
 195 #define FLUSHO_2CN do {                                                 \
 196   memset(p, c ? 0xff : 0, q - p);                                       \
 197 } while (0)
 198
 199 /* --- @mpx_storel@ --- *
 200  *
 201  * Arguments:   @const mpw *v, *vl@ = base and limit of source vector
 202  *              @void *pp@ = pointer to octet array
 203  *              @size_t sz@ = size of octet array
 204  *
 205  * Returns:     ---
 206  *
 207  * Use:         Stores an MP in an octet array, least significant octet
 208  *              first.  High-end octets are silently discarded if there
 209  *              isn't enough space for them.
 210  */
 211
 212 MPX_LOADSTORE(storel, const, EMPTY, EMPTY,
 213               MPW_BITS, (v < vl), GETMPW,
 214               8, (p < q), PUTOCTETI,
 215               { memset(p, 0, q - p); })
 216
 217 /* --- @mpx_loadl@ --- *
 218  *
 219  * Arguments:   @mpw *v, *vl@ = base and limit of destination vector
 220  *              @const void *pp@ = pointer to octet array
 221  *              @size_t sz@ = size of octet array
 222  *
 223  * Returns:     ---
 224  *
 225  * Use:         Loads an MP in an octet array, least significant octet
 226  *              first.  High-end octets are ignored if there isn't enough
 227  *              space for them.
 228  */
 229
 230 MPX_LOADSTORE(loadl, EMPTY, const, EMPTY,
 231               8, (p < q), GETOCTETI,
 232               MPW_BITS, (v < vl), PUTMPW,
 233               { MPX_ZERO(v, vl); })
 234
 235
 236 /* --- @mpx_storeb@ --- *
 237  *
 238  * Arguments:   @const mpw *v, *vl@ = base and limit of source vector
 239  *              @void *pp@ = pointer to octet array
 240  *              @size_t sz@ = size of octet array
 241  *
 242  * Returns:     ---
 243  *
 244  * Use:         Stores an MP in an octet array, most significant octet
 245  *              first.  High-end octets are silently discarded if there
 246  *              isn't enough space for them.
 247  */
 248
 249 MPX_LOADSTORE(storeb, const, EMPTY, EMPTY,
 250               MPW_BITS, (v < vl), GETMPW,
 251               8, (p < q), PUTOCTETD,
 252               { memset(p, 0, q - p); })
 253
 254 /* --- @mpx_loadb@ --- *
 255  *
 256  * Arguments:   @mpw *v, *vl@ = base and limit of destination vector
 257  *              @const void *pp@ = pointer to octet array
 258  *              @size_t sz@ = size of octet array
 259  *
 260  * Returns:     ---
 261  *
 262  * Use:         Loads an MP in an octet array, most significant octet
 263  *              first.  High-end octets are ignored if there isn't enough
 264  *              space for them.
 265  */
 266
 267 MPX_LOADSTORE(loadb, EMPTY, const, EMPTY,
 268               8, (p < q), GETOCTETD,
 269               MPW_BITS, (v < vl), PUTMPW,
 270               { MPX_ZERO(v, vl); })
 271
 272 /* --- @mpx_storel2cn@ --- *
 273  *
 274  * Arguments:   @const mpw *v, *vl@ = base and limit of source vector
 275  *              @void *pp@ = pointer to octet array
 276  *              @size_t sz@ = size of octet array
 277  *
 278  * Returns:     ---
 279  *
 280  * Use:         Stores a negative MP in an octet array, least significant
 281  *              octet first, as two's complement.  High-end octets are
 282  *              silently discarded if there isn't enough space for them.
 283  *              This obviously makes the output bad.
 284  */
 285
 286 MPX_LOADSTORE(storel2cn, const, EMPTY, DECL_2CN,
 287               MPW_BITS, (v < vl), GETMPW_2CN,
 288               8, (p < q), PUTOCTETI,
 289               { FLUSHO_2CN; })
 290
 291 /* --- @mpx_loadl2cn@ --- *
 292  *
 293  * Arguments:   @mpw *v, *vl@ = base and limit of destination vector
 294  *              @const void *pp@ = pointer to octet array
 295  *              @size_t sz@ = size of octet array
 296  *
 297  * Returns:     ---
 298  *
 299  * Use:         Loads a negative MP in an octet array, least significant
 300  *              octet first, as two's complement.  High-end octets are
 301  *              ignored if there isn't enough space for them.  This probably
 302  *              means you made the wrong choice coming here.
 303  */
 304
 305 MPX_LOADSTORE(loadl2cn, EMPTY, const, DECL_2CN,
 306               8, (p < q), GETOCTETI,
 307               MPW_BITS, (v < vl), PUTMPW_2CN,
 308               { FLUSHW_2CN; })
 309
 310 /* --- @mpx_storeb2cn@ --- *
 311  *
 312  * Arguments:   @const mpw *v, *vl@ = base and limit of source vector
 313  *              @void *pp@ = pointer to octet array
 314  *              @size_t sz@ = size of octet array
 315  *
 316  * Returns:     ---
 317  *
 318  * Use:         Stores a negative MP in an octet array, most significant
 319  *              octet first, as two's complement.  High-end octets are
 320  *              silently discarded if there isn't enough space for them,
 321  *              which probably isn't what you meant.
 322  */
 323
 324 MPX_LOADSTORE(storeb2cn, const, EMPTY, DECL_2CN,
 325               MPW_BITS, (v < vl), GETMPW_2CN,
 326               8, (p < q), PUTOCTETD,
 327               { FLUSHO_2CN; })
 328
 329 /* --- @mpx_loadb2cn@ --- *
 330  *
 331  * Arguments:   @mpw *v, *vl@ = base and limit of destination vector
 332  *              @const void *pp@ = pointer to octet array
 333  *              @size_t sz@ = size of octet array
 334  *
 335  * Returns:     ---
 336  *
 337  * Use:         Loads a negative MP in an octet array, most significant octet
 338  *              first as two's complement.  High-end octets are ignored if
 339  *              there isn't enough space for them.  This probably means you
 340  *              chose this function wrongly.
 341  */
 342
 343 MPX_LOADSTORE(loadb2cn, EMPTY, const, DECL_2CN,
 344               8, (p < q), GETOCTETD,
 345               MPW_BITS, (v < vl), PUTMPW_2CN,
 346               { FLUSHW_2CN; })
 347
 348 /*----- Logical shifting --------------------------------------------------*/
 349
 350 /* --- @MPX_SHIFT1@ --- *
 351  *
 352  * Arguments:   @init@ = initial accumulator value
 353  *              @out@ = expression to store in each output word
 354  *              @next@ = expression for next accumulator value
 355  *
 356  * Use:         Performs a single-position shift.  The input is scanned
 357  *              right-to-left.  In the expressions @out@ and @next@, the
 358  *              accumulator is available in @w@ and the current input word is
 359  *              in @t@.
 360  *
 361  *              This macro is intended to be used in the @shift1@ argument of
 362  *              @MPX_SHIFTOP@, and expects variables describing the operation
 363  *              to be set up accordingly.
 364  */
 365
 366 #define MPX_SHIFT1(init, out, next) do {                                \
 367   mpw t, w = (init);                                                    \
 368   while (av < avl) {                                                    \
 369     if (dv >= dvl) break;                                               \
 370     t = MPW(*av++);                                                     \
 371     *dv++ = (out);                                                      \
 372     w = (next);                                                         \
 373   }                                                                     \
 374   if (dv < dvl) { *dv++ = MPW(w); MPX_ZERO(dv, dvl); }                  \
 375 } while (0)
 376
 377 /* --- @MPX_SHIFTW@ --- *
 378  *
 379  * Arguments:   @max@ = the maximum shift (in words) which is nontrivial
 380  *              @clear@ = function (or macro) to clear low-order output words
 381  *              @copy@ = statement to copy words from input to output
 382  *
 383  * Use:         Performs a shift by a whole number of words.  If the shift
 384  *              amount is @max@ or more words, then the destination is
 385  *              @clear@ed entirely; otherwise, @copy@ is executed.
 386  *
 387  *              This macro is intended to be used in the @shiftw@ argument of
 388  *              @MPX_SHIFTOP@, and expects variables describing the operation
 389  *              to be set up accordingly.
 390  */
 391
 392 #define MPX_SHIFTW(max, clear, copy) do {                               \
 393   if (nw >= (max)) clear(dv, dvl);                                      \
 394   else copy                                                             \
 395 } while (0)
 396
 397 /* --- @MPX_SHIFTOP@ --- *
 398  *
 399  * Arguments:   @name@ = name of function to define (without `@mpx_@' prefix)
 400  *              @shift1@ = statement to shift by a single bit
 401  *              @shiftw@ = statement to shift by a whole number of words
 402  *              @shift@ = statement to perform a general shift
 403  *
 404  * Use:         Emits a shift operation.  The input is @av@..@avl@; the
 405  *              output is @dv@..@dvl@; and the shift amount (in bits) is
 406  *              @n@.  In @shiftw@ and @shift@, @nw@ and @nb@ are set up such
 407  *              that @n = nw*MPW_BITS + nb@ and @nb < MPW_BITS@.
 408  */
 409
 410 #define MPX_SHIFTOP(name, shift1, shiftw, shift)                        \
 411                                                                         \
 412 void mpx_##name(mpw *dv, mpw *dvl,                                      \
 413                 const mpw *av, const mpw *avl,                          \
 414                 size_t n)                                               \
 415 {                                                                       \
 416                                                                         \
 417   if (n == 0)                                                           \
 418     MPX_COPY(dv, dvl, av, avl);                                         \
 419   else if (n == 1)                                                      \
 420     do shift1 while (0);                                                \
 421   else {                                                                \
 422     size_t nw = n/MPW_BITS;                                             \
 423     unsigned nb = n%MPW_BITS;                                           \
 424     if (!nb) do shiftw while (0);                                       \
 425     else do shift while (0);                                            \
 426   }                                                                     \
 427 }
 428
 429 /* --- @MPX_SHIFT_LEFT@ --- *
 430  *
 431  * Arguments:   @name@ = name of function to define (without `@mpx_@' prefix)
 432  *              @init1@ = initializer for single-bit shift accumulator
 433  *              @clear@ = function (or macro) to clear low-order output words
 434  *              @flush@ = expression for low-order nontrivial output word
 435  *
 436  * Use:         Emits a left-shift operation.  This expands to a call on
 437  *              @MPX_SHIFTOP@, but implements the complicated @shift@
 438  *              statement.
 439  *
 440  *              The @init1@ argument is as for @MPX_SHIFT1@, and @clear@ is
 441  *              as for @MPX_SHIFTW@ (though is used elsewhere).  In a general
 442  *              shift, @nw@ whole low-order output words are set using
 443  *              @clear@; high-order words are zeroed; and the remaining words
 444  *              set with a left-to-right pass across the input; at the end of
 445  *              the operation, the least significant output word above those
 446  *              @clear@ed is set using @flush@, which may use the accumulator
 447  *              @w@ = @av[0] << nb@.
 448  */
 449
 450 #define MPX_SHIFT_LEFT(name, init1, clear, flush)                       \
 451 MPX_SHIFTOP(name, {                                                     \
 452   MPX_SHIFT1(init1,                                                     \
 453              w | (t << 1),                                              \
 454              t >> (MPW_BITS - 1));                                      \
 455 }, {                                                                    \
 456   MPX_SHIFTW(dvl - dv, clear, {                                         \
 457     MPX_COPY(dv + nw, dvl, av, avl);                                    \
 458     clear(dv, dv + nw);                                                 \
 459   });                                                                   \
 460 }, {                                                                    \
 461   size_t nr = MPW_BITS - nb;                                            \
 462   size_t dvn = dvl - dv;                                                \
 463   size_t avn = avl - av;                                                \
 464   mpw w;                                                                \
 465                                                                         \
 466   if (dvn <= nw) {                                                      \
 467     clear(dv, dvl);                                                     \
 468     break;                                                              \
 469   }                                                                     \
 470                                                                         \
 471   if (dvn <= avn + nw) {                                                \
 472     avl = av + dvn - nw;                                                \
 473     w = *--avl << nb;                                                   \
 474   } else {                                                              \
 475     size_t off = avn + nw + 1;                                          \
 476     MPX_ZERO(dv + off, dvl);                                            \
 477     dvl = dv + off;                                                     \
 478     w = 0;                                                              \
 479   }                                                                     \
 480                                                                         \
 481   while (avl > av) {                                                    \
 482     mpw t = *--avl;                                                     \
 483     *--dvl = MPW(w | (t >> nr));                                        \
 484     w = t << nb;                                                        \
 485   }                                                                     \
 486                                                                         \
 487   *--dvl = MPW(flush);                                                  \
 488   clear(dv, dvl);                                                       \
 489 })
 490
 491 /* --- @mpx_lsl@ --- *
 492  *
 493  * Arguments:   @mpw *dv, *dvl@ = destination vector base and limit
 494  *              @const mpw *av, *avl@ = source vector base and limit
 495  *              @size_t n@ = number of bit positions to shift by
 496  *
 497  * Returns:     ---
 498  *
 499  * Use:         Performs a logical shift left operation on an integer.
 500  */
 501
 502 MPX_SHIFT_LEFT(lsl, 0, MPX_ZERO, w)
 503
 504 /* --- @mpx_lslc@ --- *
 505  *
 506  * Arguments:   @mpw *dv, *dvl@ = destination vector base and limit
 507  *              @const mpw *av, *avl@ = source vector base and limit
 508  *              @size_t n@ = number of bit positions to shift by
 509  *
 510  * Returns:     ---
 511  *
 512  * Use:         Performs a logical shift left operation on an integer, only
 513  *              it fills in the bits with ones instead of zeroes.
 514  */
 515
 516 MPX_SHIFT_LEFT(lslc, 1, MPX_ONE, w | (MPW_MAX >> nr))
 517
 518 /* --- @mpx_lsr@ --- *
 519  *
 520  * Arguments:   @mpw *dv, *dvl@ = destination vector base and limit
 521  *              @const mpw *av, *avl@ = source vector base and limit
 522  *              @size_t n@ = number of bit positions to shift by
 523  *
 524  * Returns:     ---
 525  *
 526  * Use:         Performs a logical shift right operation on an integer.
 527  */
 528
 529 MPX_SHIFTOP(lsr, {
 530   MPX_SHIFT1(av < avl ? *av++ >> 1 : 0,
 531              w | (t << (MPW_BITS - 1)),
 532              t >> 1);
 533 }, {
 534   MPX_SHIFTW(avl - av, MPX_ZERO,
 535              { MPX_COPY(dv, dvl, av + nw, avl); });
 536 }, {
 537   size_t nr = MPW_BITS - nb;
 538   mpw w;
 539
 540   av += nw;
 541   w = av < avl ? *av++ : 0;
 542   while (av < avl) {
 543     mpw t;
 544     if (dv >= dvl) goto done;
 545     t = *av++;
 546     *dv++ = MPW((w >> nb) | (t << nr));
 547     w = t;
 548   }
 549   if (dv < dvl) {
 550     *dv++ = MPW(w >> nb);
 551     MPX_ZERO(dv, dvl);
 552   }
 553 done:;
 554 })
 555
 556 /*----- Bitwise operations ------------------------------------------------*/
 557
 558 /* --- @mpx_bitop@ --- *
 559  *
 560  * Arguments:   @mpw *dv, *dvl@ = destination vector
 561  *              @const mpw *av, *avl@ = first source vector
 562  *              @const mpw *bv, *bvl@ = second source vector
 563  *
 564  * Returns:     ---
 565  *
 566  * Use;         Provides the dyadic boolean functions.
 567  */
 568
 569 #define MPX_BITBINOP(string)                                            \
 570                                                                         \
 571 void mpx_bit##string(mpw *dv, mpw *dvl, const mpw *av, const mpw *avl,  \
 572                      const mpw *bv, const mpw *bvl)                     \
 573 {                                                                       \
 574   MPX_SHRINK(av, avl);                                                  \
 575   MPX_SHRINK(bv, bvl);                                                  \
 576                                                                         \
 577   while (dv < dvl) {                                                    \
 578     mpw a, b;                                                           \
 579     a = (av < avl) ? *av++ : 0;                                         \
 580     b = (bv < bvl) ? *bv++ : 0;                                         \
 581     *dv++ = B##string(a, b);                                            \
 582     IGNORE(a); IGNORE(b);                                               \
 583   }                                                                     \
 584 }
 585
 586 MPX_DOBIN(MPX_BITBINOP)
 587
 588 void mpx_not(mpw *dv, mpw *dvl, const mpw *av, const mpw *avl)
 589 {
 590   MPX_SHRINK(av, avl);
 591
 592   while (dv < dvl) {
 593     mpw a;
 594     a = (av < avl) ? *av++ : 0;
 595     *dv++ = ~a;
 596   }
 597 }
 598
 599 /*----- Unsigned arithmetic -----------------------------------------------*/
 600
 601 /* --- @mpx_2c@ --- *
 602  *
 603  * Arguments:   @mpw *dv, *dvl@ = destination vector
 604  *              @const mpw *v, *vl@ = source vector
 605  *
 606  * Returns:     ---
 607  *
 608  * Use:         Calculates the two's complement of @v@.
 609  */
 610
 611 void mpx_2c(mpw *dv, mpw *dvl, const mpw *v, const mpw *vl)
 612 {
 613   mpw c = 0;
 614   while (dv < dvl && v < vl)
 615     *dv++ = c = MPW(~*v++);
 616   if (dv < dvl) {
 617     if (c > MPW_MAX / 2)
 618       c = MPW(~0);
 619     while (dv < dvl)
 620       *dv++ = c;
 621   }
 622   MPX_UADDN(dv, dvl, 1);
 623 }
 624
 625 /* --- @mpx_ueq@ --- *
 626  *
 627  * Arguments:   @const mpw *av, *avl@ = first argument vector base and limit
 628  *              @const mpw *bv, *bvl@ = second argument vector base and limit
 629  *
 630  * Returns:     Nonzero if the two vectors are equal.
 631  *
 632  * Use:         Performs an unsigned integer test for equality.
 633  */
 634
 635 int mpx_ueq(const mpw *av, const mpw *avl, const mpw *bv, const mpw *bvl)
 636 {
 637   MPX_SHRINK(av, avl);
 638   MPX_SHRINK(bv, bvl);
 639   if (avl - av != bvl - bv)
 640     return (0);
 641   while (av < avl) {
 642     if (*av++ != *bv++)
 643       return (0);
 644   }
 645   return (1);
 646 }
 647
 648 /* --- @mpx_ucmp@ --- *
 649  *
 650  * Arguments:   @const mpw *av, *avl@ = first argument vector base and limit
 651  *              @const mpw *bv, *bvl@ = second argument vector base and limit
 652  *
 653  * Returns:     Less than, equal to, or greater than zero depending on
 654  *              whether @a@ is less than, equal to or greater than @b@,
 655  *              respectively.
 656  *
 657  * Use:         Performs an unsigned integer comparison.
 658  */
 659
 660 int mpx_ucmp(const mpw *av, const mpw *avl, const mpw *bv, const mpw *bvl)
 661 {
 662   MPX_SHRINK(av, avl);
 663   MPX_SHRINK(bv, bvl);
 664
 665   if (avl - av > bvl - bv)
 666     return (+1);
 667   else if (avl - av < bvl - bv)
 668     return (-1);
 669   else while (avl > av) {
 670     mpw a = *--avl, b = *--bvl;
 671     if (a > b)
 672       return (+1);
 673     else if (a < b)
 674       return (-1);
 675   }
 676   return (0);
 677 }
 678
 679 /* --- @mpx_uadd@ --- *
 680  *
 681  * Arguments:   @mpw *dv, *dvl@ = destination vector base and limit
 682  *              @const mpw *av, *avl@ = first addend vector base and limit
 683  *              @const mpw *bv, *bvl@ = second addend vector base and limit
 684  *
 685  * Returns:     ---
 686  *
 687  * Use:         Performs unsigned integer addition.  If the result overflows
 688  *              the destination vector, high-order bits are discarded.  This
 689  *              means that two's complement addition happens more or less for
 690  *              free, although that's more a side-effect than anything else.
 691  *              The result vector may be equal to either or both source
 692  *              vectors, but may not otherwise overlap them.
 693  */
 694
 695 void mpx_uadd(mpw *dv, mpw *dvl, const mpw *av, const mpw *avl,
 696               const mpw *bv, const mpw *bvl)
 697 {
 698   mpw c = 0;
 699
 700   while (av < avl || bv < bvl) {
 701     mpw a, b;
 702     mpd x;
 703     if (dv >= dvl)
 704       return;
 705     a = (av < avl) ? *av++ : 0;
 706     b = (bv < bvl) ? *bv++ : 0;
 707     x = (mpd)a + (mpd)b + c;
 708     *dv++ = MPW(x);
 709     c = x >> MPW_BITS;
 710   }
 711   if (dv < dvl) {
 712     *dv++ = c;
 713     MPX_ZERO(dv, dvl);
 714   }
 715 }
 716
 717 /* --- @mpx_uaddn@ --- *
 718  *
 719  * Arguments:   @mpw *dv, *dvl@ = source and destination base and limit
 720  *              @mpw n@ = other addend
 721  *
 722  * Returns:     ---
 723  *
 724  * Use:         Adds a small integer to a multiprecision number.
 725  */
 726
 727 void mpx_uaddn(mpw *dv, mpw *dvl, mpw n) { MPX_UADDN(dv, dvl, n); }
 728
 729 /* --- @mpx_uaddnlsl@ --- *
 730  *
 731  * Arguments:   @mpw *dv, *dvl@ = destination and first argument vector
 732  *              @mpw a@ = second argument
 733  *              @unsigned o@ = offset in bits
 734  *
 735  * Returns:     ---
 736  *
 737  * Use:         Computes %$d + 2^o a$%.  If the result overflows then
 738  *              high-order bits are discarded, as usual.  We must have
 739  *              @0 < o < MPW_BITS@.
 740  */
 741
 742 void mpx_uaddnlsl(mpw *dv, mpw *dvl, mpw a, unsigned o)
 743 {
 744   mpd x = (mpd)a << o;
 745
 746   while (x && dv < dvl) {
 747     x += *dv;
 748     *dv++ = MPW(x);
 749     x >>= MPW_BITS;
 750   }
 751 }
 752
 753 /* --- @mpx_usub@ --- *
 754  *
 755  * Arguments:   @mpw *dv, *dvl@ = destination vector base and limit
 756  *              @const mpw *av, *avl@ = first argument vector base and limit
 757  *              @const mpw *bv, *bvl@ = second argument vector base and limit
 758  *
 759  * Returns:     ---
 760  *
 761  * Use:         Performs unsigned integer subtraction.  If the result
 762  *              overflows the destination vector, high-order bits are
 763  *              discarded.  This means that two's complement subtraction
 764  *              happens more or less for free, althuogh that's more a side-
 765  *              effect than anything else.  The result vector may be equal to
 766  *              either or both source vectors, but may not otherwise overlap
 767  *              them.
 768  */
 769
 770 void mpx_usub(mpw *dv, mpw *dvl, const mpw *av, const mpw *avl,
 771               const mpw *bv, const mpw *bvl)
 772 {
 773   mpw c = 0;
 774
 775   while (av < avl || bv < bvl) {
 776     mpw a, b;
 777     mpd x;
 778     if (dv >= dvl)
 779       return;
 780     a = (av < avl) ? *av++ : 0;
 781     b = (bv < bvl) ? *bv++ : 0;
 782     x = (mpd)a - (mpd)b - c;
 783     *dv++ = MPW(x);
 784     if (x >> MPW_BITS)
 785       c = 1;
 786     else
 787       c = 0;
 788   }
 789   if (c)
 790     c = MPW_MAX;
 791   while (dv < dvl)
 792     *dv++ = c;
 793 }
 794
 795 /* --- @mpx_usubn@ --- *
 796  *
 797  * Arguments:   @mpw *dv, *dvl@ = source and destination base and limit
 798  *              @n@ = subtrahend
 799  *
 800  * Returns:     ---
 801  *
 802  * Use:         Subtracts a small integer from a multiprecision number.
 803  */
 804
 805 void mpx_usubn(mpw *dv, mpw *dvl, mpw n) { MPX_USUBN(dv, dvl, n); }
 806
 807 /* --- @mpx_uaddnlsl@ --- *
 808  *
 809  * Arguments:   @mpw *dv, *dvl@ = destination and first argument vector
 810  *              @mpw a@ = second argument
 811  *              @unsigned o@ = offset in bits
 812  *
 813  * Returns:     ---
 814  *
 815  * Use:         Computes %$d + 2^o a$%.  If the result overflows then
 816  *              high-order bits are discarded, as usual.  We must have
 817  *              @0 < o < MPW_BITS@.
 818  */
 819
 820 void mpx_usubnlsl(mpw *dv, mpw *dvl, mpw a, unsigned o)
 821 {
 822   mpw b = a >> (MPW_BITS - o);
 823   a <<= o;
 824
 825   if (dv < dvl) {
 826     mpd x = (mpd)*dv - MPW(a);
 827     *dv++ = MPW(x);
 828     if (x >> MPW_BITS)
 829       b++;
 830     MPX_USUBN(dv, dvl, b);
 831   }
 832 }
 833
 834 /* --- @mpx_umul@ --- *
 835  *
 836  * Arguments:   @mpw *dv, *dvl@ = destination vector base and limit
 837  *              @const mpw *av, *avl@ = multiplicand vector base and limit
 838  *              @const mpw *bv, *bvl@ = multiplier vector base and limit
 839  *
 840  * Returns:     ---
 841  *
 842  * Use:         Performs unsigned integer multiplication.  If the result
 843  *              overflows the desination vector, high-order bits are
 844  *              discarded.  The result vector may not overlap the argument
 845  *              vectors in any way.
 846  */
 847
 848 void mpx_umul(mpw *dv, mpw *dvl, const mpw *av, const mpw *avl,
 849               const mpw *bv, const mpw *bvl)
 850 {
 851   /* --- This is probably worthwhile on a multiply --- */
 852
 853   MPX_SHRINK(av, avl);
 854   MPX_SHRINK(bv, bvl);
 855
 856   /* --- Deal with a multiply by zero --- */
 857
 858   if (bv == bvl) {
 859     MPX_ZERO(dv, dvl);
 860     return;
 861   }
 862
 863   /* --- Do the initial multiply and initialize the accumulator --- */
 864
 865   MPX_UMULN(dv, dvl, av, avl, *bv++);
 866
 867   /* --- Do the remaining multiply/accumulates --- */
 868
 869   while (dv < dvl && bv < bvl) {
 870     mpw m = *bv++;
 871     mpw c = 0;
 872     const mpw *avv = av;
 873     mpw *dvv = ++dv;
 874
 875     while (avv < avl) {
 876       mpd x;
 877       if (dvv >= dvl)
 878         goto next;
 879       x = (mpd)*dvv + (mpd)m * (mpd)*avv++ + c;
 880       *dvv++ = MPW(x);
 881       c = x >> MPW_BITS;
 882     }
 883     MPX_UADDN(dvv, dvl, c);
 884   next:;
 885   }
 886 }
 887
 888 /* --- @mpx_umuln@ --- *
 889  *
 890  * Arguments:   @mpw *dv, *dvl@ = destination vector base and limit
 891  *              @const mpw *av, *avl@ = multiplicand vector base and limit
 892  *              @mpw m@ = multiplier
 893  *
 894  * Returns:     ---
 895  *
 896  * Use:         Multiplies a multiprecision integer by a single-word value.
 897  *              The destination and source may be equal.  The destination
 898  *              is completely cleared after use.
 899  */
 900
 901 void mpx_umuln(mpw *dv, mpw *dvl, const mpw *av, const mpw *avl, mpw m)
 902   { MPX_UMULN(dv, dvl, av, avl, m); }
 903
 904 /* --- @mpx_umlan@ --- *
 905  *
 906  * Arguments:   @mpw *dv, *dvl@ = destination/accumulator base and limit
 907  *              @const mpw *av, *avl@ = multiplicand vector base and limit
 908  *              @mpw m@ = multiplier
 909  *
 910  * Returns:     ---
 911  *
 912  * Use:         Multiplies a multiprecision integer by a single-word value
 913  *              and adds the result to an accumulator.
 914  */
 915
 916 void mpx_umlan(mpw *dv, mpw *dvl, const mpw *av, const mpw *avl, mpw m)
 917   { MPX_UMLAN(dv, dvl, av, avl, m); }
 918
 919 /* --- @mpx_usqr@ --- *
 920  *
 921  * Arguments:   @mpw *dv, *dvl@ = destination vector base and limit
 922  *              @const mpw *av, *av@ = source vector base and limit
 923  *
 924  * Returns:     ---
 925  *
 926  * Use:         Performs unsigned integer squaring.  The result vector must
 927  *              not overlap the source vector in any way.
 928  */
 929
 930 void mpx_usqr(mpw *dv, mpw *dvl, const mpw *av, const mpw *avl)
 931 {
 932   MPX_ZERO(dv, dvl);
 933
 934   /* --- Main loop --- */
 935
 936   while (av < avl) {
 937     const mpw *avv = av;
 938     mpw *dvv = dv;
 939     mpw a = *av;
 940     mpd c;
 941
 942     /* --- Stop if I've run out of destination --- */
 943
 944     if (dvv >= dvl)
 945       break;
 946
 947     /* --- Work out the square at this point in the proceedings --- */
 948
 949     {
 950       mpd x = (mpd)a * (mpd)a + *dvv;
 951       *dvv++ = MPW(x);
 952       c = MPW(x >> MPW_BITS);
 953     }
 954
 955     /* --- Now fix up the rest of the vector upwards --- */
 956
 957     avv++;
 958     while (dvv < dvl && avv < avl) {
 959       mpd x = (mpd)a * (mpd)*avv++;
 960       mpd y = ((x << 1) & MPW_MAX) + c + *dvv;
 961       c = (x >> (MPW_BITS - 1)) + (y >> MPW_BITS);
 962       *dvv++ = MPW(y);
 963     }
 964     while (dvv < dvl && c) {
 965       mpd x = c + *dvv;
 966       *dvv++ = MPW(x);
 967       c = x >> MPW_BITS;
 968     }
 969
 970     /* --- Get ready for the next round --- */
 971
 972     av++;
 973     dv += 2;
 974   }
 975 }
 976
 977 /* --- @mpx_udiv@ --- *
 978  *
 979  * Arguments:   @mpw *qv, *qvl@ = quotient vector base and limit
 980  *              @mpw *rv, *rvl@ = dividend/remainder vector base and limit
 981  *              @const mpw *dv, *dvl@ = divisor vector base and limit
 982  *              @mpw *sv, *svl@ = scratch workspace
 983  *
 984  * Returns:     ---
 985  *
 986  * Use:         Performs unsigned integer division.  If the result overflows
 987  *              the quotient vector, high-order bits are discarded.  (Clearly
 988  *              the remainder vector can't overflow.)  The various vectors
 989  *              may not overlap in any way.  Yes, I know it's a bit odd
 990  *              requiring the dividend to be in the result position but it
 991  *              does make some sense really.  The remainder must have
 992  *              headroom for at least two extra words.  The scratch space
 993  *              must be at least one word larger than the divisor.
 994  */
 995
 996 void mpx_udiv(mpw *qv, mpw *qvl, mpw *rv, mpw *rvl,
 997               const mpw *dv, const mpw *dvl,
 998               mpw *sv, mpw *svl)
 999 {
1000   unsigned norm = 0;
1001   size_t scale;
1002   mpw d, dd;
1003
1004   /* --- Initialize the quotient --- */
1005
1006   MPX_ZERO(qv, qvl);
1007
1008   /* --- Perform some sanity checks --- */
1009
1010   MPX_SHRINK(dv, dvl);
1011   assert(((void)"division by zero in mpx_udiv", dv < dvl));
1012
1013   /* --- Normalize the divisor --- *
1014    *
1015    * The algorithm requires that the divisor be at least two digits long.
1016    * This is easy to fix.
1017    */
1018
1019   {
1020     unsigned b;
1021
1022     d = dvl[-1];
1023     for (b = MPW_P2; b; b >>= 1) {
1024       if (d <= (MPW_MAX >> b)) {
1025         d <<= b;
1026         norm += b;
1027       }
1028     }
1029     if (dv + 1 == dvl)
1030       norm += MPW_BITS;
1031   }
1032
1033   /* --- Normalize the dividend/remainder to match --- */
1034
1035   if (norm) {
1036     mpx_lsl(rv, rvl, rv, rvl, norm);
1037     mpx_lsl(sv, svl, dv, dvl, norm);
1038     dv = sv;
1039     dvl = svl;
1040     MPX_SHRINK(dv, dvl);
1041   }
1042
1043   MPX_SHRINK(rv, rvl);
1044   d = dvl[-1];
1045   dd = dvl[-2];
1046
1047   /* --- Work out the relative scales --- */
1048
1049   {
1050     size_t rvn = rvl - rv;
1051     size_t dvn = dvl - dv;
1052
1053     /* --- If the divisor is clearly larger, notice this --- */
1054
1055     if (dvn > rvn) {
1056       mpx_lsr(rv, rvl, rv, rvl, norm);
1057       return;
1058     }
1059
1060     scale = rvn - dvn;
1061   }
1062
1063   /* --- Calculate the most significant quotient digit --- *
1064    *
1065    * Because the divisor has its top bit set, this can only happen once.  The
1066    * pointer arithmetic is a little contorted, to make sure that the
1067    * behaviour is defined.
1068    */
1069
1070   if (MPX_UCMP(rv + scale, rvl, >=, dv, dvl)) {
1071     mpx_usub(rv + scale, rvl, rv + scale, rvl, dv, dvl);
1072     if (qvl - qv > scale)
1073       qv[scale] = 1;
1074   }
1075
1076   /* --- Now for the main loop --- */
1077
1078   {
1079     mpw *rvv = rvl - 2;
1080
1081     while (scale) {
1082       mpw q;
1083       mpd rh;
1084
1085       /* --- Get an estimate for the next quotient digit --- */
1086
1087       mpw r = rvv[1];
1088       mpw rr = rvv[0];
1089       mpw rrr = *--rvv;
1090
1091       scale--;
1092       rh = ((mpd)r << MPW_BITS) | rr;
1093       if (r == d)
1094         q = MPW_MAX;
1095       else
1096         q = MPW(rh / d);
1097
1098       /* --- Refine the estimate --- */
1099
1100       {
1101         mpd yh = (mpd)d * q;
1102         mpd yy = (mpd)dd * q;
1103         mpw yl;
1104
1105         if (yy > MPW_MAX)
1106           yh += yy >> MPW_BITS;
1107         yl = MPW(yy);
1108
1109         while (yh > rh || (yh == rh && yl > rrr)) {
1110           q--;
1111           yh -= d;
1112           if (yl < dd)
1113             yh--;
1114           yl = MPW(yl - dd);
1115         }
1116       }
1117
1118       /* --- Remove a chunk from the dividend --- */
1119
1120       {
1121         mpw *svv;
1122         const mpw *dvv;
1123         mpw mc = 0, sc = 0;
1124
1125         /* --- Calculate the size of the chunk --- *
1126          *
1127          * This does the whole job of calculating @r >> scale - qd@.
1128          */
1129
1130         for (svv = rv + scale, dvv = dv;
1131              dvv < dvl && svv < rvl;
1132              svv++, dvv++) {
1133           mpd x = (mpd)*dvv * (mpd)q + mc;
1134           mc = x >> MPW_BITS;
1135           x = (mpd)*svv - MPW(x) - sc;
1136           *svv = MPW(x);
1137           if (x >> MPW_BITS)
1138             sc = 1;
1139           else
1140             sc = 0;
1141         }
1142
1143         if (svv < rvl) {
1144           mpd x = (mpd)*svv - mc - sc;
1145           *svv++ = MPW(x);
1146           if (x >> MPW_BITS)
1147             sc = MPW_MAX;
1148           else
1149             sc = 0;
1150           while (svv < rvl)
1151             *svv++ = sc;
1152         }
1153
1154         /* --- Fix if the quotient was too large --- *
1155          *
1156          * This doesn't seem to happen very often.
1157          */
1158
1159         if (rvl[-1] > MPW_MAX / 2) {
1160           mpx_uadd(rv + scale, rvl, rv + scale, rvl, dv, dvl);
1161           q--;
1162         }
1163       }
1164
1165       /* --- Done for another iteration --- */
1166
1167       if (qvl - qv > scale)
1168         qv[scale] = q;
1169       r = rr;
1170       rr = rrr;
1171     }
1172   }
1173
1174   /* --- Now fiddle with unnormalizing and things --- */
1175
1176   mpx_lsr(rv, rvl, rv, rvl, norm);
1177 }
1178
1179 /* --- @mpx_udivn@ --- *
1180  *
1181  * Arguments:   @mpw *qv, *qvl@ = storage for the quotient (may overlap
1182  *                      dividend)
1183  *              @const mpw *rv, *rvl@ = dividend
1184  *              @mpw d@ = single-precision divisor
1185  *
1186  * Returns:     Remainder after divison.
1187  *
1188  * Use:         Performs a single-precision division operation.
1189  */
1190
1191 mpw mpx_udivn(mpw *qv, mpw *qvl, const mpw *rv, const mpw *rvl, mpw d)
1192 {
1193   size_t i;
1194   size_t ql = qvl - qv;
1195   mpd r = 0;
1196
1197   i = rvl - rv;
1198   while (i > 0) {
1199     i--;
1200     r = (r << MPW_BITS) | rv[i];
1201     if (i < ql)
1202       qv[i] = r / d;
1203     r %= d;
1204   }
1205   return (MPW(r));
1206 }
1207
1208 /*----- Test rig ----------------------------------------------------------*/
1209
1210 #ifdef TEST_RIG
1211
1212 #include <mLib/alloc.h>
1213 #include <mLib/dstr.h>
1214 #include <mLib/quis.h>
1215 #include <mLib/testrig.h>
1216
1217 #include "mpscan.h"
1218
1219 #define ALLOC(v, vl, sz) do {                                           \
1220   size_t _sz = (sz);                                                    \
1221   mpw *_vv = xmalloc(MPWS(_sz));                                        \
1222   mpw *_vvl = _vv + _sz;                                                \
1223   (v) = _vv;                                                            \
1224   (vl) = _vvl;                                                          \
1225 } while (0)
1226
1227 #define LOAD(v, vl, d) do {                                             \
1228   const dstr *_d = (d);                                                 \
1229   mpw *_v, *_vl;                                                        \
1230   ALLOC(_v, _vl, MPW_RQ(_d->len));                                      \
1231   mpx_loadb(_v, _vl, _d->buf, _d->len);                                 \
1232   (v) = _v;                                                             \
1233   (vl) = _vl;                                                           \
1234 } while (0)
1235
1236 #define MAX(x, y) ((x) > (y) ? (x) : (y))
1237
1238 static void dumpbits(const char *msg, const void *pp, size_t sz)
1239 {
1240   const octet *p = pp;
1241   fputs(msg, stderr);
1242   for (; sz; sz--)
1243     fprintf(stderr, " %02x", *p++);
1244   fputc('\n', stderr);
1245 }
1246
1247 static void dumpmp(const char *msg, const mpw *v, const mpw *vl)
1248 {
1249   fputs(msg, stderr);
1250   MPX_SHRINK(v, vl);
1251   while (v < vl)
1252     fprintf(stderr, " %08lx", (unsigned long)*--vl);
1253   fputc('\n', stderr);
1254 }
1255
1256 static int chkscan(const mpw *v, const mpw *vl,
1257                    const void *pp, size_t sz, int step)
1258 {
1259   mpscan mps;
1260   const octet *p = pp;
1261   unsigned bit = 0;
1262   int ok = 1;
1263
1264   mpscan_initx(&mps, v, vl);
1265   while (sz) {
1266     unsigned x = *p;
1267     int i;
1268     p += step;
1269     for (i = 0; i < 8 && MPSCAN_STEP(&mps); i++) {
1270       if (MPSCAN_BIT(&mps) != (x & 1)) {
1271         fprintf(stderr,
1272                 "\n*** error, step %i, bit %u, expected %u, found %u\n",
1273                 step, bit, x & 1, MPSCAN_BIT(&mps));
1274         ok = 0;
1275       }
1276       x >>= 1;
1277       bit++;
1278     }
1279     sz--;
1280   }
1281
1282   return (ok);
1283 }
1284
1285 static int loadstore(dstr *v)
1286 {
1287   dstr d = DSTR_INIT;
1288   size_t sz = MPW_RQ(v->len) * 2, diff;
1289   mpw *m, *ml;
1290   int ok = 1;
1291
1292   dstr_ensure(&d, v->len);
1293   m = xmalloc(MPWS(sz));
1294
1295   for (diff = 0; diff < sz; diff += 5) {
1296     size_t oct;
1297
1298     ml = m + sz - diff;
1299
1300     mpx_loadl(m, ml, v->buf, v->len);
1301     if (!chkscan(m, ml, v->buf, v->len, +1))
1302       ok = 0;
1303     MPX_OCTETS(oct, m, ml);
1304     mpx_storel(m, ml, d.buf, d.sz);
1305     if (memcmp(d.buf, v->buf, oct) != 0) {
1306       dumpbits("\n*** storel failed", d.buf, d.sz);
1307       ok = 0;
1308     }
1309
1310     mpx_loadb(m, ml, v->buf, v->len);
1311     if (!chkscan(m, ml, v->buf + v->len - 1, v->len, -1))
1312       ok = 0;
1313     MPX_OCTETS(oct, m, ml);
1314     mpx_storeb(m, ml, d.buf, d.sz);
1315     if (memcmp(d.buf + d.sz - oct, v->buf + v->len - oct, oct) != 0) {
1316       dumpbits("\n*** storeb failed", d.buf, d.sz);
1317       ok = 0;
1318     }
1319   }
1320
1321   if (!ok)
1322     dumpbits("input data", v->buf, v->len);
1323
1324   xfree(m);
1325   dstr_destroy(&d);
1326   return (ok);
1327 }
1328
1329 static int twocl(dstr *v)
1330 {
1331   dstr d = DSTR_INIT;
1332   mpw *m, *ml;
1333   size_t sz;
1334   int ok = 1;
1335
1336   sz = v[0].len; if (v[1].len > sz) sz = v[1].len;
1337   dstr_ensure(&d, sz);
1338
1339   sz = MPW_RQ(sz);
1340   m = xmalloc(MPWS(sz));
1341   ml = m + sz;
1342
1343   mpx_loadl(m, ml, v[0].buf, v[0].len);
1344   mpx_storel2cn(m, ml, d.buf, v[1].len);
1345   if (memcmp(d.buf, v[1].buf, v[1].len)) {
1346     dumpbits("\n*** storel2cn failed", d.buf, v[1].len);
1347     ok = 0;
1348   }
1349
1350   mpx_loadl2cn(m, ml, v[1].buf, v[1].len);
1351   mpx_storel(m, ml, d.buf, v[0].len);
1352   if (memcmp(d.buf, v[0].buf, v[0].len)) {
1353     dumpbits("\n*** loadl2cn failed", d.buf, v[0].len);
1354     ok = 0;
1355   }
1356
1357   if (!ok) {
1358     dumpbits("pos", v[0].buf, v[0].len);
1359     dumpbits("neg", v[1].buf, v[1].len);
1360   }
1361
1362   xfree(m);
1363   dstr_destroy(&d);
1364
1365   return (ok);
1366 }
1367
1368 static int twocb(dstr *v)
1369 {
1370   dstr d = DSTR_INIT;
1371   mpw *m, *ml;
1372   size_t sz;
1373   int ok = 1;
1374
1375   sz = v[0].len; if (v[1].len > sz) sz = v[1].len;
1376   dstr_ensure(&d, sz);
1377
1378   sz = MPW_RQ(sz);
1379   m = xmalloc(MPWS(sz));
1380   ml = m + sz;
1381
1382   mpx_loadb(m, ml, v[0].buf, v[0].len);
1383   mpx_storeb2cn(m, ml, d.buf, v[1].len);
1384   if (memcmp(d.buf, v[1].buf, v[1].len)) {
1385     dumpbits("\n*** storeb2cn failed", d.buf, v[1].len);
1386     ok = 0;
1387   }
1388
1389   mpx_loadb2cn(m, ml, v[1].buf, v[1].len);
1390   mpx_storeb(m, ml, d.buf, v[0].len);
1391   if (memcmp(d.buf, v[0].buf, v[0].len)) {
1392     dumpbits("\n*** loadb2cn failed", d.buf, v[0].len);
1393     ok = 0;
1394   }
1395
1396   if (!ok) {
1397     dumpbits("pos", v[0].buf, v[0].len);
1398     dumpbits("neg", v[1].buf, v[1].len);
1399   }
1400
1401   xfree(m);
1402   dstr_destroy(&d);
1403
1404   return (ok);
1405 }
1406
1407 static int lsl(dstr *v)
1408 {
1409   mpw *a, *al;
1410   int n = *(int *)v[1].buf;
1411   mpw *c, *cl;
1412   mpw *d, *dl;
1413   int ok = 1;
1414
1415   LOAD(a, al, &v[0]);
1416   LOAD(c, cl, &v[2]);
1417   ALLOC(d, dl, al - a + (n + MPW_BITS - 1) / MPW_BITS);
1418
1419   mpx_lsl(d, dl, a, al, n);
1420   if (!mpx_ueq(d, dl, c, cl)) {
1421     fprintf(stderr, "\n*** lsl(%i) failed\n", n);
1422     dumpmp("       a", a, al);
1423     dumpmp("expected", c, cl);
1424     dumpmp("  result", d, dl);
1425     ok = 0;
1426   }
1427
1428   xfree(a); xfree(c); xfree(d);
1429   return (ok);
1430 }
1431
1432 static int lslc(dstr *v)
1433 {
1434   mpw *a, *al;
1435   int n = *(int *)v[1].buf;
1436   mpw *c, *cl;
1437   mpw *d, *dl;
1438   int ok = 1;
1439
1440   LOAD(a, al, &v[0]);
1441   LOAD(c, cl, &v[2]);
1442   ALLOC(d, dl, al - a + (n + MPW_BITS - 1) / MPW_BITS);
1443
1444   mpx_lslc(d, dl, a, al, n);
1445   if (!mpx_ueq(d, dl, c, cl)) {
1446     fprintf(stderr, "\n*** lslc(%i) failed\n", n);
1447     dumpmp("       a", a, al);
1448     dumpmp("expected", c, cl);
1449     dumpmp("  result", d, dl);
1450     ok = 0;
1451   }
1452
1453   xfree(a); xfree(c); xfree(d);
1454   return (ok);
1455 }
1456
1457 static int lsr(dstr *v)
1458 {
1459   mpw *a, *al;
1460   int n = *(int *)v[1].buf;
1461   mpw *c, *cl;
1462   mpw *d, *dl;
1463   int ok = 1;
1464
1465   LOAD(a, al, &v[0]);
1466   LOAD(c, cl, &v[2]);
1467   ALLOC(d, dl, al - a + (n + MPW_BITS - 1) / MPW_BITS + 1);
1468
1469   mpx_lsr(d, dl, a, al, n);
1470   if (!mpx_ueq(d, dl, c, cl)) {
1471     fprintf(stderr, "\n*** lsr(%i) failed\n", n);
1472     dumpmp("       a", a, al);
1473     dumpmp("expected", c, cl);
1474     dumpmp("  result", d, dl);
1475     ok = 0;
1476   }
1477
1478   xfree(a); xfree(c); xfree(d);
1479   return (ok);
1480 }
1481
1482 static int uadd(dstr *v)
1483 {
1484   mpw *a, *al;
1485   mpw *b, *bl;
1486   mpw *c, *cl;
1487   mpw *d, *dl;
1488   int ok = 1;
1489
1490   LOAD(a, al, &v[0]);
1491   LOAD(b, bl, &v[1]);
1492   LOAD(c, cl, &v[2]);
1493   ALLOC(d, dl, MAX(al - a, bl - b) + 1);
1494
1495   mpx_uadd(d, dl, a, al, b, bl);
1496   if (!mpx_ueq(d, dl, c, cl)) {
1497     fprintf(stderr, "\n*** uadd failed\n");
1498     dumpmp("       a", a, al);
1499     dumpmp("       b", b, bl);
1500     dumpmp("expected", c, cl);
1501     dumpmp("  result", d, dl);
1502     ok = 0;
1503   }
1504
1505   xfree(a); xfree(b); xfree(c); xfree(d);
1506   return (ok);
1507 }
1508
1509 static int usub(dstr *v)
1510 {
1511   mpw *a, *al;
1512   mpw *b, *bl;
1513   mpw *c, *cl;
1514   mpw *d, *dl;
1515   int ok = 1;
1516
1517   LOAD(a, al, &v[0]);
1518   LOAD(b, bl, &v[1]);
1519   LOAD(c, cl, &v[2]);
1520   ALLOC(d, dl, al - a);
1521
1522   mpx_usub(d, dl, a, al, b, bl);
1523   if (!mpx_ueq(d, dl, c, cl)) {
1524     fprintf(stderr, "\n*** usub failed\n");
1525     dumpmp("       a", a, al);
1526     dumpmp("       b", b, bl);
1527     dumpmp("expected", c, cl);
1528     dumpmp("  result", d, dl);
1529     ok = 0;
1530   }
1531
1532   xfree(a); xfree(b); xfree(c); xfree(d);
1533   return (ok);
1534 }
1535
1536 static int umul(dstr *v)
1537 {
1538   mpw *a, *al;
1539   mpw *b, *bl;
1540   mpw *c, *cl;
1541   mpw *d, *dl;
1542   int ok = 1;
1543
1544   LOAD(a, al, &v[0]);
1545   LOAD(b, bl, &v[1]);
1546   LOAD(c, cl, &v[2]);
1547   ALLOC(d, dl, (al - a) + (bl - b));
1548
1549   mpx_umul(d, dl, a, al, b, bl);
1550   if (!mpx_ueq(d, dl, c, cl)) {
1551     fprintf(stderr, "\n*** umul failed\n");
1552     dumpmp("       a", a, al);
1553     dumpmp("       b", b, bl);
1554     dumpmp("expected", c, cl);
1555     dumpmp("  result", d, dl);
1556     ok = 0;
1557   }
1558
1559   xfree(a); xfree(b); xfree(c); xfree(d);
1560   return (ok);
1561 }
1562
1563 static int usqr(dstr *v)
1564 {
1565   mpw *a, *al;
1566   mpw *c, *cl;
1567   mpw *d, *dl;
1568   int ok = 1;
1569
1570   LOAD(a, al, &v[0]);
1571   LOAD(c, cl, &v[1]);
1572   ALLOC(d, dl, 2 * (al - a));
1573
1574   mpx_usqr(d, dl, a, al);
1575   if (!mpx_ueq(d, dl, c, cl)) {
1576     fprintf(stderr, "\n*** usqr failed\n");
1577     dumpmp("       a", a, al);
1578     dumpmp("expected", c, cl);
1579     dumpmp("  result", d, dl);
1580     ok = 0;
1581   }
1582
1583   xfree(a); xfree(c); xfree(d);
1584   return (ok);
1585 }
1586
1587 static int udiv(dstr *v)
1588 {
1589   mpw *a, *al;
1590   mpw *b, *bl;
1591   mpw *q, *ql;
1592   mpw *r, *rl;
1593   mpw *qq, *qql;
1594   mpw *s, *sl;
1595   int ok = 1;
1596
1597   ALLOC(a, al, MPW_RQ(v[0].len) + 2); mpx_loadb(a, al, v[0].buf, v[0].len);
1598   LOAD(b, bl, &v[1]);
1599   LOAD(q, ql, &v[2]);
1600   LOAD(r, rl, &v[3]);
1601   ALLOC(qq, qql, al - a);
1602   ALLOC(s, sl, (bl - b) + 1);
1603
1604   mpx_udiv(qq, qql, a, al, b, bl, s, sl);
1605   if (!mpx_ueq(qq, qql, q, ql) ||
1606       !mpx_ueq(a, al, r, rl)) {
1607     fprintf(stderr, "\n*** udiv failed\n");
1608     dumpmp(" divisor", b, bl);
1609     dumpmp("expect r", r, rl);
1610     dumpmp("result r", a, al);
1611     dumpmp("expect q", q, ql);
1612     dumpmp("result q", qq, qql);
1613     ok = 0;
1614   }
1615
1616   xfree(a); xfree(b); xfree(r); xfree(q); xfree(s); xfree(qq);
1617   return (ok);
1618 }
1619
1620 static test_chunk defs[] = {
1621   { "load-store", loadstore, { &type_hex, 0 } },
1622   { "2cl", twocl, { &type_hex, &type_hex, } },
1623   { "2cb", twocb, { &type_hex, &type_hex, } },
1624   { "lsl", lsl, { &type_hex, &type_int, &type_hex, 0 } },
1625   { "lslc", lslc, { &type_hex, &type_int, &type_hex, 0 } },
1626   { "lsr", lsr, { &type_hex, &type_int, &type_hex, 0 } },
1627   { "uadd", uadd, { &type_hex, &type_hex, &type_hex, 0 } },
1628   { "usub", usub, { &type_hex, &type_hex, &type_hex, 0 } },
1629   { "umul", umul, { &type_hex, &type_hex, &type_hex, 0 } },
1630   { "usqr", usqr, { &type_hex, &type_hex, 0 } },
1631   { "udiv", udiv, { &type_hex, &type_hex, &type_hex, &type_hex, 0 } },
1632   { 0, 0, { 0 } }
1633 };
1634
1635 int main(int argc, char *argv[])
1636 {
1637   test_run(argc, argv, defs, SRCDIR"/t/mpx");
1638   return (0);
1639 }
1640
1641 #endif
1642
1643 /*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/