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

   1 /* -*-c-*-
   2  *
   3  * $Id: mpx.c,v 1.18 2004/04/01 12:50:09 mdw Exp $
   4  *
   5  * Low-level multiprecision arithmetic
   6  *
   7  * (c) 1999 Straylight/Edgeware
   8  */
   9
  10 /*----- Licensing notice --------------------------------------------------*
  11  *
  12  * This file is part of Catacomb.
  13  *
  14  * Catacomb is free software; you can redistribute it and/or modify
  15  * it under the terms of the GNU Library General Public License as
  16  * published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
  17  * License, or (at your option) any later version.
  18  *
  19  * Catacomb is distributed in the hope that it will be useful,
  20  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  21  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  22  * GNU Library General Public License for more details.
  23  *
  24  * You should have received a copy of the GNU Library General Public
  25  * License along with Catacomb; if not, write to the Free
  26  * Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston,
  27  * MA 02111-1307, USA.
  28  */
  29
  30 /*----- Revision history --------------------------------------------------*
  31  *
  32  * $Log: mpx.c,v $
  33  * Revision 1.18  2004/04/01 12:50:09  mdw
  34  * Add cyclic group abstraction, with test code.  Separate off exponentation
  35  * functions for better static linking.  Fix a buttload of bugs on the way.
  36  * Generally ensure that negative exponents do inversion correctly.  Add
  37  * table of standard prime-field subgroups.  (Binary field subgroups are
  38  * currently unimplemented but easy to add if anyone ever finds a good one.)
  39  *
  40  * Revision 1.17  2004/03/27 00:04:46  mdw
  41  * Implement efficient reduction for pleasant-looking primes.
  42  *
  43  * Revision 1.16  2003/05/16 09:09:24  mdw
  44  * Fix @mp_lsl2c@.  Turns out to be surprisingly tricky.
  45  *
  46  * Revision 1.15  2002/10/20 01:12:31  mdw
  47  * Two's complement I/O fixes.
  48  *
  49  * Revision 1.14  2002/10/19 18:55:08  mdw
  50  * Fix overflows in shift primitives.
  51  *
  52  * Revision 1.13  2002/10/19 17:56:50  mdw
  53  * Fix bit operations.  Test them (a bit) better.
  54  *
  55  * Revision 1.12  2002/10/06 22:52:50  mdw
  56  * Pile of changes for supporting two's complement properly.
  57  *
  58  * Revision 1.11  2001/04/03 19:36:05  mdw
  59  * Add some simple bitwise operations so that Perl can use them.
  60  *
  61  * Revision 1.10  2000/10/08 12:06:12  mdw
  62  * Provide @mpx_ueq@ for rapidly testing equality of two integers.
  63  *
  64  * Revision 1.9  2000/06/26 07:52:50  mdw
  65  * Portability fix for the bug fix.
  66  *
  67  * Revision 1.8  2000/06/25 12:59:02  mdw
  68  * (mpx_udiv): Fix bug in quotient digit estimation.
  69  *
  70  * Revision 1.7  1999/12/22 15:49:07  mdw
  71  * New function for division by a small integer.
  72  *
  73  * Revision 1.6  1999/11/20 22:43:44  mdw
  74  * Integrate testing for MPX routines.
  75  *
  76  * Revision 1.5  1999/11/20 22:23:27  mdw
  77  * Add function versions of some low-level macros with wider use.
  78  *
  79  * Revision 1.4  1999/11/17 18:04:09  mdw
  80  * Add two's-complement functionality.  Improve mpx_udiv a little by
  81  * performing the multiplication of the divisor by q with the subtraction
  82  * from r.
  83  *
  84  * Revision 1.3  1999/11/13 01:57:31  mdw
  85  * Remove stray debugging code.
  86  *
  87  * Revision 1.2  1999/11/13 01:50:59  mdw
  88  * Multiprecision routines finished and tested.
  89  *
  90  * Revision 1.1  1999/09/03 08:41:12  mdw
  91  * Initial import.
  92  *
  93  */
  94
  95 /*----- Header files ------------------------------------------------------*/
  96
  97 #include <assert.h>
  98 #include <stdio.h>
  99 #include <stdlib.h>
 100 #include <string.h>
 101
 102 #include <mLib/bits.h>
 103
 104 #include "mptypes.h"
 105 #include "mpx.h"
 106 #include "bitops.h"
 107
 108 /*----- Loading and storing -----------------------------------------------*/
 109
 110 /* --- @mpx_storel@ --- *
 111  *
 112  * Arguments:   @const mpw *v, *vl@ = base and limit of source vector
 113  *              @void *pp@ = pointer to octet array
 114  *              @size_t sz@ = size of octet array
 115  *
 116  * Returns:     ---
 117  *
 118  * Use:         Stores an MP in an octet array, least significant octet
 119  *              first.  High-end octets are silently discarded if there
 120  *              isn't enough space for them.
 121  */
 122
 123 void mpx_storel(const mpw *v, const mpw *vl, void *pp, size_t sz)
 124 {
 125   mpw n, w = 0;
 126   octet *p = pp, *q = p + sz;
 127   unsigned bits = 0;
 128
 129   while (p < q) {
 130     if (bits < 8) {
 131       if (v >= vl) {
 132         *p++ = U8(w);
 133         break;
 134       }
 135       n = *v++;
 136       *p++ = U8(w | n << bits);
 137       w = n >> (8 - bits);
 138       bits += MPW_BITS - 8;
 139     } else {
 140       *p++ = U8(w);
 141       w >>= 8;
 142       bits -= 8;
 143     }
 144   }
 145   memset(p, 0, q - p);
 146 }
 147
 148 /* --- @mpx_loadl@ --- *
 149  *
 150  * Arguments:   @mpw *v, *vl@ = base and limit of destination vector
 151  *              @const void *pp@ = pointer to octet array
 152  *              @size_t sz@ = size of octet array
 153  *
 154  * Returns:     ---
 155  *
 156  * Use:         Loads an MP in an octet array, least significant octet
 157  *              first.  High-end octets are ignored if there isn't enough
 158  *              space for them.
 159  */
 160
 161 void mpx_loadl(mpw *v, mpw *vl, const void *pp, size_t sz)
 162 {
 163   unsigned n;
 164   mpw w = 0;
 165   const octet *p = pp, *q = p + sz;
 166   unsigned bits = 0;
 167
 168   if (v >= vl)
 169     return;
 170   while (p < q) {
 171     n = U8(*p++);
 172     w |= n << bits;
 173     bits += 8;
 174     if (bits >= MPW_BITS) {
 175       *v++ = MPW(w);
 176       w = n >> (MPW_BITS - bits + 8);
 177       bits -= MPW_BITS;
 178       if (v >= vl)
 179         return;
 180     }
 181   }
 182   *v++ = w;
 183   MPX_ZERO(v, vl);
 184 }
 185
 186 /* --- @mpx_storeb@ --- *
 187  *
 188  * Arguments:   @const mpw *v, *vl@ = base and limit of source vector
 189  *              @void *pp@ = pointer to octet array
 190  *              @size_t sz@ = size of octet array
 191  *
 192  * Returns:     ---
 193  *
 194  * Use:         Stores an MP in an octet array, most significant octet
 195  *              first.  High-end octets are silently discarded if there
 196  *              isn't enough space for them.
 197  */
 198
 199 void mpx_storeb(const mpw *v, const mpw *vl, void *pp, size_t sz)
 200 {
 201   mpw n, w = 0;
 202   octet *p = pp, *q = p + sz;
 203   unsigned bits = 0;
 204
 205   while (q > p) {
 206     if (bits < 8) {
 207       if (v >= vl) {
 208         *--q = U8(w);
 209         break;
 210       }
 211       n = *v++;
 212       *--q = U8(w | n << bits);
 213       w = n >> (8 - bits);
 214       bits += MPW_BITS - 8;
 215     } else {
 216       *--q = U8(w);
 217       w >>= 8;
 218       bits -= 8;
 219     }
 220   }
 221   memset(p, 0, q - p);
 222 }
 223
 224 /* --- @mpx_loadb@ --- *
 225  *
 226  * Arguments:   @mpw *v, *vl@ = base and limit of destination vector
 227  *              @const void *pp@ = pointer to octet array
 228  *              @size_t sz@ = size of octet array
 229  *
 230  * Returns:     ---
 231  *
 232  * Use:         Loads an MP in an octet array, most significant octet
 233  *              first.  High-end octets are ignored if there isn't enough
 234  *              space for them.
 235  */
 236
 237 void mpx_loadb(mpw *v, mpw *vl, const void *pp, size_t sz)
 238 {
 239   unsigned n;
 240   mpw w = 0;
 241   const octet *p = pp, *q = p + sz;
 242   unsigned bits = 0;
 243
 244   if (v >= vl)
 245     return;
 246   while (q > p) {
 247     n = U8(*--q);
 248     w |= n << bits;
 249     bits += 8;
 250     if (bits >= MPW_BITS) {
 251       *v++ = MPW(w);
 252       w = n >> (MPW_BITS - bits + 8);
 253       bits -= MPW_BITS;
 254       if (v >= vl)
 255         return;
 256     }
 257   }
 258   *v++ = w;
 259   MPX_ZERO(v, vl);
 260 }
 261
 262 /* --- @mpx_storel2cn@ --- *
 263  *
 264  * Arguments:   @const mpw *v, *vl@ = base and limit of source vector
 265  *              @void *pp@ = pointer to octet array
 266  *              @size_t sz@ = size of octet array
 267  *
 268  * Returns:     ---
 269  *
 270  * Use:         Stores a negative MP in an octet array, least significant
 271  *              octet first, as two's complement.  High-end octets are
 272  *              silently discarded if there isn't enough space for them.
 273  *              This obviously makes the output bad.
 274  */
 275
 276 void mpx_storel2cn(const mpw *v, const mpw *vl, void *pp, size_t sz)
 277 {
 278   unsigned c = 1;
 279   unsigned b = 0;
 280   mpw n, w = 0;
 281   octet *p = pp, *q = p + sz;
 282   unsigned bits = 0;
 283
 284   while (p < q) {
 285     if (bits < 8) {
 286       if (v >= vl) {
 287         b = w;
 288         break;
 289       }
 290       n = *v++;
 291       b = w | n << bits;
 292       w = n >> (8 - bits);
 293       bits += MPW_BITS - 8;
 294     } else {
 295       b = w;
 296       w >>= 8;
 297       bits -= 8;
 298     }
 299     b = U8(~b + c);
 300     c = c && !b;
 301     *p++ = b;
 302   }
 303   while (p < q) {
 304     b = U8(~b + c);
 305     c = c && !b;
 306     *p++ = b;
 307     b = 0;
 308   }
 309 }
 310
 311 /* --- @mpx_loadl2cn@ --- *
 312  *
 313  * Arguments:   @mpw *v, *vl@ = base and limit of destination vector
 314  *              @const void *pp@ = pointer to octet array
 315  *              @size_t sz@ = size of octet array
 316  *
 317  * Returns:     ---
 318  *
 319  * Use:         Loads a negative MP in an octet array, least significant
 320  *              octet first, as two's complement.  High-end octets are
 321  *              ignored if there isn't enough space for them.  This probably
 322  *              means you made the wrong choice coming here.
 323  */
 324
 325 void mpx_loadl2cn(mpw *v, mpw *vl, const void *pp, size_t sz)
 326 {
 327   unsigned n;
 328   unsigned c = 1;
 329   mpw w = 0;
 330   const octet *p = pp, *q = p + sz;
 331   unsigned bits = 0;
 332
 333   if (v >= vl)
 334     return;
 335   while (p < q) {
 336     n = U8(~(*p++) + c);
 337     c = c && !n;
 338     w |= n << bits;
 339     bits += 8;
 340     if (bits >= MPW_BITS) {
 341       *v++ = MPW(w);
 342       w = n >> (MPW_BITS - bits + 8);
 343       bits -= MPW_BITS;
 344       if (v >= vl)
 345         return;
 346     }
 347   }
 348   *v++ = w;
 349   MPX_ZERO(v, vl);
 350 }
 351
 352 /* --- @mpx_storeb2cn@ --- *
 353  *
 354  * Arguments:   @const mpw *v, *vl@ = base and limit of source vector
 355  *              @void *pp@ = pointer to octet array
 356  *              @size_t sz@ = size of octet array
 357  *
 358  * Returns:     ---
 359  *
 360  * Use:         Stores a negative MP in an octet array, most significant
 361  *              octet first, as two's complement.  High-end octets are
 362  *              silently discarded if there isn't enough space for them,
 363  *              which probably isn't what you meant.
 364  */
 365
 366 void mpx_storeb2cn(const mpw *v, const mpw *vl, void *pp, size_t sz)
 367 {
 368   mpw n, w = 0;
 369   unsigned b = 0;
 370   unsigned c = 1;
 371   octet *p = pp, *q = p + sz;
 372   unsigned bits = 0;
 373
 374   while (q > p) {
 375     if (bits < 8) {
 376       if (v >= vl) {
 377         b = w;
 378         break;
 379       }
 380       n = *v++;
 381       b = w | n << bits;
 382       w = n >> (8 - bits);
 383       bits += MPW_BITS - 8;
 384     } else {
 385       b = w;
 386       w >>= 8;
 387       bits -= 8;
 388     }
 389     b = U8(~b + c);
 390     c = c && !b;
 391     *--q = b;
 392   }
 393   while (q > p) {
 394     b = ~b + c;
 395     c = c && !(b & 0xff);
 396     *--q = b;
 397     b = 0;
 398   }
 399 }
 400
 401 /* --- @mpx_loadb2cn@ --- *
 402  *
 403  * Arguments:   @mpw *v, *vl@ = base and limit of destination vector
 404  *              @const void *pp@ = pointer to octet array
 405  *              @size_t sz@ = size of octet array
 406  *
 407  * Returns:     ---
 408  *
 409  * Use:         Loads a negative MP in an octet array, most significant octet
 410  *              first as two's complement.  High-end octets are ignored if
 411  *              there isn't enough space for them.  This probably means you
 412  *              chose this function wrongly.
 413  */
 414
 415 void mpx_loadb2cn(mpw *v, mpw *vl, const void *pp, size_t sz)
 416 {
 417   unsigned n;
 418   unsigned c = 1;
 419   mpw w = 0;
 420   const octet *p = pp, *q = p + sz;
 421   unsigned bits = 0;
 422
 423   if (v >= vl)
 424     return;
 425   while (q > p) {
 426     n = U8(~(*--q) + c);
 427     c = c && !n;
 428     w |= n << bits;
 429     bits += 8;
 430     if (bits >= MPW_BITS) {
 431       *v++ = MPW(w);
 432       w = n >> (MPW_BITS - bits + 8);
 433       bits -= MPW_BITS;
 434       if (v >= vl)
 435         return;
 436     }
 437   }
 438   *v++ = w;
 439   MPX_ZERO(v, vl);
 440 }
 441
 442 /*----- Logical shifting --------------------------------------------------*/
 443
 444 /* --- @mpx_lsl@ --- *
 445  *
 446  * Arguments:   @mpw *dv, *dvl@ = destination vector base and limit
 447  *              @const mpw *av, *avl@ = source vector base and limit
 448  *              @size_t n@ = number of bit positions to shift by
 449  *
 450  * Returns:     ---
 451  *
 452  * Use:         Performs a logical shift left operation on an integer.
 453  */
 454
 455 void mpx_lsl(mpw *dv, mpw *dvl, const mpw *av, const mpw *avl, size_t n)
 456 {
 457   size_t nw;
 458   unsigned nb;
 459
 460   /* --- Trivial special case --- */
 461
 462   if (n == 0)
 463     MPX_COPY(dv, dvl, av, avl);
 464
 465   /* --- Single bit shifting --- */
 466
 467   else if (n == 1) {
 468     mpw w = 0;
 469     while (av < avl) {
 470       mpw t;
 471       if (dv >= dvl)
 472         goto done;
 473       t = *av++;
 474       *dv++ = MPW((t << 1) | w);
 475       w = t >> (MPW_BITS - 1);
 476     }
 477     if (dv >= dvl)
 478       goto done;
 479     *dv++ = MPW(w);
 480     MPX_ZERO(dv, dvl);
 481     goto done;
 482   }
 483
 484   /* --- Break out word and bit shifts for more sophisticated work --- */
 485
 486   nw = n / MPW_BITS;
 487   nb = n % MPW_BITS;
 488
 489   /* --- Handle a shift by a multiple of the word size --- */
 490
 491   if (nb == 0) {
 492     if (nw >= dvl - dv)
 493       MPX_ZERO(dv, dvl);
 494     else {
 495       MPX_COPY(dv + nw, dvl, av, avl);
 496       memset(dv, 0, MPWS(nw));
 497     }
 498   }
 499
 500   /* --- And finally the difficult case --- *
 501    *
 502    * This is a little convoluted, because I have to start from the end and
 503    * work backwards to avoid overwriting the source, if they're both the same
 504    * block of memory.
 505    */
 506
 507   else {
 508     mpw w;
 509     size_t nr = MPW_BITS - nb;
 510     size_t dvn = dvl - dv;
 511     size_t avn = avl - av;
 512
 513     if (dvn <= nw) {
 514       MPX_ZERO(dv, dvl);
 515       goto done;
 516     }
 517
 518     if (dvn > avn + nw) {
 519       size_t off = avn + nw + 1;
 520       MPX_ZERO(dv + off, dvl);
 521       dvl = dv + off;
 522       w = 0;
 523     } else {
 524       avl = av + dvn - nw;
 525       w = *--avl << nb;
 526     }
 527
 528     while (avl > av) {
 529       mpw t = *--avl;
 530       *--dvl = (t >> nr) | w;
 531       w = t << nb;
 532     }
 533
 534     *--dvl = w;
 535     MPX_ZERO(dv, dvl);
 536   }
 537
 538 done:;
 539 }
 540
 541 /* --- @mpx_lslc@ --- *
 542  *
 543  * Arguments:   @mpw *dv, *dvl@ = destination vector base and limit
 544  *              @const mpw *av, *avl@ = source vector base and limit
 545  *              @size_t n@ = number of bit positions to shift by
 546  *
 547  * Returns:     ---
 548  *
 549  * Use:         Performs a logical shift left operation on an integer, only
 550  *              it fills in the bits with ones instead of zeroes.
 551  */
 552
 553 void mpx_lslc(mpw *dv, mpw *dvl, const mpw *av, const mpw *avl, size_t n)
 554 {
 555   size_t nw;
 556   unsigned nb;
 557
 558   /* --- Trivial special case --- */
 559
 560   if (n == 0)
 561     MPX_COPY(dv, dvl, av, avl);
 562
 563   /* --- Single bit shifting --- */
 564
 565   else if (n == 1) {
 566     mpw w = 1;
 567     while (av < avl) {
 568       mpw t;
 569       if (dv >= dvl)
 570         goto done;
 571       t = *av++;
 572       *dv++ = MPW((t << 1) | w);
 573       w = t >> (MPW_BITS - 1);
 574     }
 575     if (dv >= dvl)
 576       goto done;
 577     *dv++ = MPW(w);
 578     MPX_ZERO(dv, dvl);
 579     goto done;
 580   }
 581
 582   /* --- Break out word and bit shifts for more sophisticated work --- */
 583
 584   nw = n / MPW_BITS;
 585   nb = n % MPW_BITS;
 586
 587   /* --- Handle a shift by a multiple of the word size --- */
 588
 589   if (nb == 0) {
 590     if (nw >= dvl - dv)
 591       MPX_ONE(dv, dvl);
 592     else {
 593       MPX_COPY(dv + nw, dvl, av, avl);
 594       MPX_ONE(dv, dv + nw);
 595     }
 596   }
 597
 598   /* --- And finally the difficult case --- *
 599    *
 600    * This is a little convoluted, because I have to start from the end and
 601    * work backwards to avoid overwriting the source, if they're both the same
 602    * block of memory.
 603    */
 604
 605   else {
 606     mpw w;
 607     size_t nr = MPW_BITS - nb;
 608     size_t dvn = dvl - dv;
 609     size_t avn = avl - av;
 610
 611     if (dvn <= nw) {
 612       MPX_ONE(dv, dvl);
 613       goto done;
 614     }
 615
 616     if (dvn > avn + nw) {
 617       size_t off = avn + nw + 1;
 618       MPX_ZERO(dv + off, dvl);
 619       dvl = dv + off;
 620       w = 0;
 621     } else {
 622       avl = av + dvn - nw;
 623       w = *--avl << nb;
 624     }
 625
 626     while (avl > av) {
 627       mpw t = *--avl;
 628       *--dvl = (t >> nr) | w;
 629       w = t << nb;
 630     }
 631
 632     *--dvl = (MPW_MAX >> nr) | w;
 633     MPX_ONE(dv, dvl);
 634   }
 635
 636 done:;
 637 }
 638
 639 /* --- @mpx_lsr@ --- *
 640  *
 641  * Arguments:   @mpw *dv, *dvl@ = destination vector base and limit
 642  *              @const mpw *av, *avl@ = source vector base and limit
 643  *              @size_t n@ = number of bit positions to shift by
 644  *
 645  * Returns:     ---
 646  *
 647  * Use:         Performs a logical shift right operation on an integer.
 648  */
 649
 650 void mpx_lsr(mpw *dv, mpw *dvl, const mpw *av, const mpw *avl, size_t n)
 651 {
 652   size_t nw;
 653   unsigned nb;
 654
 655   /* --- Trivial special case --- */
 656
 657   if (n == 0)
 658     MPX_COPY(dv, dvl, av, avl);
 659
 660   /* --- Single bit shifting --- */
 661
 662   else if (n == 1) {
 663     mpw w = *av++ >> 1;
 664     while (av < avl) {
 665       mpw t;
 666       if (dv >= dvl)
 667         goto done;
 668       t = *av++;
 669       *dv++ = MPW((t << (MPW_BITS - 1)) | w);
 670       w = t >> 1;
 671     }
 672     if (dv >= dvl)
 673       goto done;
 674     *dv++ = MPW(w);
 675     MPX_ZERO(dv, dvl);
 676     goto done;
 677   }
 678
 679   /* --- Break out word and bit shifts for more sophisticated work --- */
 680
 681   nw = n / MPW_BITS;
 682   nb = n % MPW_BITS;
 683
 684   /* --- Handle a shift by a multiple of the word size --- */
 685
 686   if (nb == 0) {
 687     if (nw >= avl - av)
 688       MPX_ZERO(dv, dvl);
 689     else
 690       MPX_COPY(dv, dvl, av + nw, avl);
 691   }
 692
 693   /* --- And finally the difficult case --- */
 694
 695   else {
 696     mpw w;
 697     size_t nr = MPW_BITS - nb;
 698
 699     av += nw;
 700     w = av < avl ? *av++ : 0;
 701     while (av < avl) {
 702       mpw t;
 703       if (dv >= dvl)
 704         goto done;
 705       t = *av++;
 706       *dv++ = MPW((w >> nb) | (t << nr));
 707       w = t;
 708     }
 709     if (dv < dvl) {
 710       *dv++ = MPW(w >> nb);
 711       MPX_ZERO(dv, dvl);
 712     }
 713   }
 714
 715 done:;
 716 }
 717
 718 /*----- Bitwise operations ------------------------------------------------*/
 719
 720 /* --- @mpx_bitop@ --- *
 721  *
 722  * Arguments:   @mpw *dv, *dvl@ = destination vector
 723  *              @const mpw *av, *avl@ = first source vector
 724  *              @const mpw *bv, *bvl@ = second source vector
 725  *
 726  * Returns:     ---
 727  *
 728  * Use;         Provides the dyadic boolean functions.
 729  */
 730
 731 #define MPX_BITBINOP(string)                                            \
 732                                                                         \
 733 void mpx_bit##string(mpw *dv, mpw *dvl, const mpw *av, const mpw *avl,  \
 734                      const mpw *bv, const mpw *bvl)                     \
 735 {                                                                       \
 736   MPX_SHRINK(av, avl);                                                  \
 737   MPX_SHRINK(bv, bvl);                                                  \
 738                                                                         \
 739   while (dv < dvl) {                                                    \
 740     mpw a, b;                                                           \
 741     a = (av < avl) ? *av++ : 0;                                         \
 742     b = (bv < bvl) ? *bv++ : 0;                                         \
 743     *dv++ = B##string(a, b);                                            \
 744   }                                                                     \
 745 }
 746
 747 MPX_DOBIN(MPX_BITBINOP)
 748
 749 void mpx_not(mpw *dv, mpw *dvl, const mpw *av, const mpw *avl)
 750 {
 751   MPX_SHRINK(av, avl);
 752
 753   while (dv < dvl) {
 754     mpw a;
 755     a = (av < avl) ? *av++ : 0;
 756     *dv++ = ~a;
 757   }
 758 }
 759
 760 /*----- Unsigned arithmetic -----------------------------------------------*/
 761
 762 /* --- @mpx_2c@ --- *
 763  *
 764  * Arguments:   @mpw *dv, *dvl@ = destination vector
 765  *              @const mpw *v, *vl@ = source vector
 766  *
 767  * Returns:     ---
 768  *
 769  * Use:         Calculates the two's complement of @v@.
 770  */
 771
 772 void mpx_2c(mpw *dv, mpw *dvl, const mpw *v, const mpw *vl)
 773 {
 774   mpw c = 0;
 775   while (dv < dvl && v < vl)
 776     *dv++ = c = MPW(~*v++);
 777   if (dv < dvl) {
 778     if (c > MPW_MAX / 2)
 779       c = MPW(~0);
 780     while (dv < dvl)
 781       *dv++ = c;
 782   }
 783   MPX_UADDN(dv, dvl, 1);
 784 }
 785
 786 /* --- @mpx_ueq@ --- *
 787  *
 788  * Arguments:   @const mpw *av, *avl@ = first argument vector base and limit
 789  *              @const mpw *bv, *bvl@ = second argument vector base and limit
 790  *
 791  * Returns:     Nonzero if the two vectors are equal.
 792  *
 793  * Use:         Performs an unsigned integer test for equality.
 794  */
 795
 796 int mpx_ueq(const mpw *av, const mpw *avl, const mpw *bv, const mpw *bvl)
 797 {
 798   MPX_SHRINK(av, avl);
 799   MPX_SHRINK(bv, bvl);
 800   if (avl - av != bvl - bv)
 801     return (0);
 802   while (av < avl) {
 803     if (*av++ != *bv++)
 804       return (0);
 805   }
 806   return (1);
 807 }
 808
 809 /* --- @mpx_ucmp@ --- *
 810  *
 811  * Arguments:   @const mpw *av, *avl@ = first argument vector base and limit
 812  *              @const mpw *bv, *bvl@ = second argument vector base and limit
 813  *
 814  * Returns:     Less than, equal to, or greater than zero depending on
 815  *              whether @a@ is less than, equal to or greater than @b@,
 816  *              respectively.
 817  *
 818  * Use:         Performs an unsigned integer comparison.
 819  */
 820
 821 int mpx_ucmp(const mpw *av, const mpw *avl, const mpw *bv, const mpw *bvl)
 822 {
 823   MPX_SHRINK(av, avl);
 824   MPX_SHRINK(bv, bvl);
 825
 826   if (avl - av > bvl - bv)
 827     return (+1);
 828   else if (avl - av < bvl - bv)
 829     return (-1);
 830   else while (avl > av) {
 831     mpw a = *--avl, b = *--bvl;
 832     if (a > b)
 833       return (+1);
 834     else if (a < b)
 835       return (-1);
 836   }
 837   return (0);
 838 }
 839
 840 /* --- @mpx_uadd@ --- *
 841  *
 842  * Arguments:   @mpw *dv, *dvl@ = destination vector base and limit
 843  *              @const mpw *av, *avl@ = first addend vector base and limit
 844  *              @const mpw *bv, *bvl@ = second addend vector base and limit
 845  *
 846  * Returns:     ---
 847  *
 848  * Use:         Performs unsigned integer addition.  If the result overflows
 849  *              the destination vector, high-order bits are discarded.  This
 850  *              means that two's complement addition happens more or less for
 851  *              free, although that's more a side-effect than anything else.
 852  *              The result vector may be equal to either or both source
 853  *              vectors, but may not otherwise overlap them.
 854  */
 855
 856 void mpx_uadd(mpw *dv, mpw *dvl, const mpw *av, const mpw *avl,
 857               const mpw *bv, const mpw *bvl)
 858 {
 859   mpw c = 0;
 860
 861   while (av < avl || bv < bvl) {
 862     mpw a, b;
 863     mpd x;
 864     if (dv >= dvl)
 865       return;
 866     a = (av < avl) ? *av++ : 0;
 867     b = (bv < bvl) ? *bv++ : 0;
 868     x = (mpd)a + (mpd)b + c;
 869     *dv++ = MPW(x);
 870     c = x >> MPW_BITS;
 871   }
 872   if (dv < dvl) {
 873     *dv++ = c;
 874     MPX_ZERO(dv, dvl);
 875   }
 876 }
 877
 878 /* --- @mpx_uaddn@ --- *
 879  *
 880  * Arguments:   @mpw *dv, *dvl@ = source and destination base and limit
 881  *              @mpw n@ = other addend
 882  *
 883  * Returns:     ---
 884  *
 885  * Use:         Adds a small integer to a multiprecision number.
 886  */
 887
 888 void mpx_uaddn(mpw *dv, mpw *dvl, mpw n) { MPX_UADDN(dv, dvl, n); }
 889
 890 /* --- @mpx_uaddnlsl@ --- *
 891  *
 892  * Arguments:   @mpw *dv, *dvl@ = destination and first argument vector
 893  *              @mpw a@ = second argument
 894  *              @unsigned o@ = offset in bits
 895  *
 896  * Returns:     ---
 897  *
 898  * Use:         Computes %$d + 2^o a$%.  If the result overflows then
 899  *              high-order bits are discarded, as usual.  We must have
 900  *              @0 < o < MPW_BITS@.
 901  */
 902
 903 void mpx_uaddnlsl(mpw *dv, mpw *dvl, mpw a, unsigned o)
 904 {
 905   mpd x = (mpd)a << o;
 906
 907   while (x && dv < dvl) {
 908     x += *dv;
 909     *dv++ = MPW(x);
 910     x >>= MPW_BITS;
 911   }
 912 }
 913
 914 /* --- @mpx_usub@ --- *
 915  *
 916  * Arguments:   @mpw *dv, *dvl@ = destination vector base and limit
 917  *              @const mpw *av, *avl@ = first argument vector base and limit
 918  *              @const mpw *bv, *bvl@ = second argument vector base and limit
 919  *
 920  * Returns:     ---
 921  *
 922  * Use:         Performs unsigned integer subtraction.  If the result
 923  *              overflows the destination vector, high-order bits are
 924  *              discarded.  This means that two's complement subtraction
 925  *              happens more or less for free, althuogh that's more a side-
 926  *              effect than anything else.  The result vector may be equal to
 927  *              either or both source vectors, but may not otherwise overlap
 928  *              them.
 929  */
 930
 931 void mpx_usub(mpw *dv, mpw *dvl, const mpw *av, const mpw *avl,
 932               const mpw *bv, const mpw *bvl)
 933 {
 934   mpw c = 0;
 935
 936   while (av < avl || bv < bvl) {
 937     mpw a, b;
 938     mpd x;
 939     if (dv >= dvl)
 940       return;
 941     a = (av < avl) ? *av++ : 0;
 942     b = (bv < bvl) ? *bv++ : 0;
 943     x = (mpd)a - (mpd)b - c;
 944     *dv++ = MPW(x);
 945     if (x >> MPW_BITS)
 946       c = 1;
 947     else
 948       c = 0;
 949   }
 950   if (c)
 951     c = MPW_MAX;
 952   while (dv < dvl)
 953     *dv++ = c;
 954 }
 955
 956 /* --- @mpx_usubn@ --- *
 957  *
 958  * Arguments:   @mpw *dv, *dvl@ = source and destination base and limit
 959  *              @n@ = subtrahend
 960  *
 961  * Returns:     ---
 962  *
 963  * Use:         Subtracts a small integer from a multiprecision number.
 964  */
 965
 966 void mpx_usubn(mpw *dv, mpw *dvl, mpw n) { MPX_USUBN(dv, dvl, n); }
 967
 968 /* --- @mpx_uaddnlsl@ --- *
 969  *
 970  * Arguments:   @mpw *dv, *dvl@ = destination and first argument vector
 971  *              @mpw a@ = second argument
 972  *              @unsigned o@ = offset in bits
 973  *
 974  * Returns:     ---
 975  *
 976  * Use:         Computes %$d + 2^o a$%.  If the result overflows then
 977  *              high-order bits are discarded, as usual.  We must have
 978  *              @0 < o < MPW_BITS@.
 979  */
 980
 981 void mpx_usubnlsl(mpw *dv, mpw *dvl, mpw a, unsigned o)
 982 {
 983   mpw b = a >> (MPW_BITS - o);
 984   a <<= o;
 985
 986   if (dv < dvl) {
 987     mpd x = (mpd)*dv - (mpd)a;
 988     *dv++ = MPW(x);
 989     if (x >> MPW_BITS)
 990       b++;
 991     MPX_USUBN(dv, dvl, b);
 992   }
 993 }
 994
 995 /* --- @mpx_umul@ --- *
 996  *
 997  * Arguments:   @mpw *dv, *dvl@ = destination vector base and limit
 998  *              @const mpw *av, *avl@ = multiplicand vector base and limit
 999  *              @const mpw *bv, *bvl@ = multiplier vector base and limit
1000  *
1001  * Returns:     ---
1002  *
1003  * Use:         Performs unsigned integer multiplication.  If the result
1004  *              overflows the desination vector, high-order bits are
1005  *              discarded.  The result vector may not overlap the argument
1006  *              vectors in any way.
1007  */
1008
1009 void mpx_umul(mpw *dv, mpw *dvl, const mpw *av, const mpw *avl,
1010               const mpw *bv, const mpw *bvl)
1011 {
1012   /* --- This is probably worthwhile on a multiply --- */
1013
1014   MPX_SHRINK(av, avl);
1015   MPX_SHRINK(bv, bvl);
1016
1017   /* --- Deal with a multiply by zero --- */
1018
1019   if (bv == bvl) {
1020     MPX_ZERO(dv, dvl);
1021     return;
1022   }
1023
1024   /* --- Do the initial multiply and initialize the accumulator --- */
1025
1026   MPX_UMULN(dv, dvl, av, avl, *bv++);
1027
1028   /* --- Do the remaining multiply/accumulates --- */
1029
1030   while (dv < dvl && bv < bvl) {
1031     mpw m = *bv++;
1032     mpw c = 0;
1033     const mpw *avv = av;
1034     mpw *dvv = ++dv;
1035
1036     while (avv < avl) {
1037       mpd x;
1038       if (dvv >= dvl)
1039         goto next;
1040       x = (mpd)*dvv + (mpd)m * (mpd)*avv++ + c;
1041       *dvv++ = MPW(x);
1042       c = x >> MPW_BITS;
1043     }
1044     MPX_UADDN(dvv, dvl, c);
1045   next:;
1046   }
1047 }
1048
1049 /* --- @mpx_umuln@ --- *
1050  *
1051  * Arguments:   @mpw *dv, *dvl@ = destination vector base and limit
1052  *              @const mpw *av, *avl@ = multiplicand vector base and limit
1053  *              @mpw m@ = multiplier
1054  *
1055  * Returns:     ---
1056  *
1057  * Use:         Multiplies a multiprecision integer by a single-word value.
1058  *              The destination and source may be equal.  The destination
1059  *              is completely cleared after use.
1060  */
1061
1062 void mpx_umuln(mpw *dv, mpw *dvl, const mpw *av, const mpw *avl, mpw m)
1063 {
1064   MPX_UMULN(dv, dvl, av, avl, m);
1065 }
1066
1067 /* --- @mpx_umlan@ --- *
1068  *
1069  * Arguments:   @mpw *dv, *dvl@ = destination/accumulator base and limit
1070  *              @const mpw *av, *avl@ = multiplicand vector base and limit
1071  *              @mpw m@ = multiplier
1072  *
1073  * Returns:     ---
1074  *
1075  * Use:         Multiplies a multiprecision integer by a single-word value
1076  *              and adds the result to an accumulator.
1077  */
1078
1079 void mpx_umlan(mpw *dv, mpw *dvl, const mpw *av, const mpw *avl, mpw m)
1080 {
1081   MPX_UMLAN(dv, dvl, av, avl, m);
1082 }
1083
1084 /* --- @mpx_usqr@ --- *
1085  *
1086  * Arguments:   @mpw *dv, *dvl@ = destination vector base and limit
1087  *              @const mpw *av, *av@ = source vector base and limit
1088  *
1089  * Returns:     ---
1090  *
1091  * Use:         Performs unsigned integer squaring.  The result vector must
1092  *              not overlap the source vector in any way.
1093  */
1094
1095 void mpx_usqr(mpw *dv, mpw *dvl, const mpw *av, const mpw *avl)
1096 {
1097   MPX_ZERO(dv, dvl);
1098
1099   /* --- Main loop --- */
1100
1101   while (av < avl) {
1102     const mpw *avv = av;
1103     mpw *dvv = dv;
1104     mpw a = *av;
1105     mpd c;
1106
1107     /* --- Stop if I've run out of destination --- */
1108
1109     if (dvv >= dvl)
1110       break;
1111
1112     /* --- Work out the square at this point in the proceedings --- */
1113
1114     {
1115       mpd x = (mpd)a * (mpd)a + *dvv;
1116       *dvv++ = MPW(x);
1117       c = MPW(x >> MPW_BITS);
1118     }
1119
1120     /* --- Now fix up the rest of the vector upwards --- */
1121
1122     avv++;
1123     while (dvv < dvl && avv < avl) {
1124       mpd x = (mpd)a * (mpd)*avv++;
1125       mpd y = ((x << 1) & MPW_MAX) + c + *dvv;
1126       c = (x >> (MPW_BITS - 1)) + (y >> MPW_BITS);
1127       *dvv++ = MPW(y);
1128     }
1129     while (dvv < dvl && c) {
1130       mpd x = c + *dvv;
1131       *dvv++ = MPW(x);
1132       c = x >> MPW_BITS;
1133     }
1134
1135     /* --- Get ready for the next round --- */
1136
1137     av++;
1138     dv += 2;
1139   }
1140 }
1141
1142 /* --- @mpx_udiv@ --- *
1143  *
1144  * Arguments:   @mpw *qv, *qvl@ = quotient vector base and limit
1145  *              @mpw *rv, *rvl@ = dividend/remainder vector base and limit
1146  *              @const mpw *dv, *dvl@ = divisor vector base and limit
1147  *              @mpw *sv, *svl@ = scratch workspace
1148  *
1149  * Returns:     ---
1150  *
1151  * Use:         Performs unsigned integer division.  If the result overflows
1152  *              the quotient vector, high-order bits are discarded.  (Clearly
1153  *              the remainder vector can't overflow.)  The various vectors
1154  *              may not overlap in any way.  Yes, I know it's a bit odd
1155  *              requiring the dividend to be in the result position but it
1156  *              does make some sense really.  The remainder must have
1157  *              headroom for at least two extra words.  The scratch space
1158  *              must be at least one word larger than the divisor.
1159  */
1160
1161 void mpx_udiv(mpw *qv, mpw *qvl, mpw *rv, mpw *rvl,
1162               const mpw *dv, const mpw *dvl,
1163               mpw *sv, mpw *svl)
1164 {
1165   unsigned norm = 0;
1166   size_t scale;
1167   mpw d, dd;
1168
1169   /* --- Initialize the quotient --- */
1170
1171   MPX_ZERO(qv, qvl);
1172
1173   /* --- Perform some sanity checks --- */
1174
1175   MPX_SHRINK(dv, dvl);
1176   assert(((void)"division by zero in mpx_udiv", dv < dvl));
1177
1178   /* --- Normalize the divisor --- *
1179    *
1180    * The algorithm requires that the divisor be at least two digits long.
1181    * This is easy to fix.
1182    */
1183
1184   {
1185     unsigned b;
1186
1187     d = dvl[-1];
1188     for (b = MPW_BITS / 2; b; b >>= 1) {
1189       if (d <= (MPW_MAX >> b)) {
1190         d <<= b;
1191         norm += b;
1192       }
1193     }
1194     if (dv + 1 == dvl)
1195       norm += MPW_BITS;
1196   }
1197
1198   /* --- Normalize the dividend/remainder to match --- */
1199
1200   if (norm) {
1201     mpx_lsl(rv, rvl, rv, rvl, norm);
1202     mpx_lsl(sv, svl, dv, dvl, norm);
1203     dv = sv;
1204     dvl = svl;
1205     MPX_SHRINK(dv, dvl);
1206   }
1207
1208   MPX_SHRINK(rv, rvl);
1209   d = dvl[-1];
1210   dd = dvl[-2];
1211
1212   /* --- Work out the relative scales --- */
1213
1214   {
1215     size_t rvn = rvl - rv;
1216     size_t dvn = dvl - dv;
1217
1218     /* --- If the divisor is clearly larger, notice this --- */
1219
1220     if (dvn > rvn) {
1221       mpx_lsr(rv, rvl, rv, rvl, norm);
1222       return;
1223     }
1224
1225     scale = rvn - dvn;
1226   }
1227
1228   /* --- Calculate the most significant quotient digit --- *
1229    *
1230    * Because the divisor has its top bit set, this can only happen once.  The
1231    * pointer arithmetic is a little contorted, to make sure that the
1232    * behaviour is defined.
1233    */
1234
1235   if (MPX_UCMP(rv + scale, rvl, >=, dv, dvl)) {
1236     mpx_usub(rv + scale, rvl, rv + scale, rvl, dv, dvl);
1237     if (qvl - qv > scale)
1238       qv[scale] = 1;
1239   }
1240
1241   /* --- Now for the main loop --- */
1242
1243   {
1244     mpw *rvv = rvl - 2;
1245
1246     while (scale) {
1247       mpw q;
1248       mpd rh;
1249
1250       /* --- Get an estimate for the next quotient digit --- */
1251
1252       mpw r = rvv[1];
1253       mpw rr = rvv[0];
1254       mpw rrr = *--rvv;
1255
1256       scale--;
1257       rh = ((mpd)r << MPW_BITS) | rr;
1258       if (r == d)
1259         q = MPW_MAX;
1260       else
1261         q = MPW(rh / d);
1262
1263       /* --- Refine the estimate --- */
1264
1265       {
1266         mpd yh = (mpd)d * q;
1267         mpd yy = (mpd)dd * q;
1268         mpw yl;
1269
1270         if (yy > MPW_MAX)
1271           yh += yy >> MPW_BITS;
1272         yl = MPW(yy);
1273
1274         while (yh > rh || (yh == rh && yl > rrr)) {
1275           q--;
1276           yh -= d;
1277           if (yl < dd)
1278             yh--;
1279           yl = MPW(yl - dd);
1280         }
1281       }
1282
1283       /* --- Remove a chunk from the dividend --- */
1284
1285       {
1286         mpw *svv;
1287         const mpw *dvv;
1288         mpw mc = 0, sc = 0;
1289
1290         /* --- Calculate the size of the chunk --- *
1291          *
1292          * This does the whole job of calculating @r >> scale - qd@.
1293          */
1294
1295         for (svv = rv + scale, dvv = dv;
1296              dvv < dvl && svv < rvl;
1297              svv++, dvv++) {
1298           mpd x = (mpd)*dvv * (mpd)q + mc;
1299           mc = x >> MPW_BITS;
1300           x = (mpd)*svv - MPW(x) - sc;
1301           *svv = MPW(x);
1302           if (x >> MPW_BITS)
1303             sc = 1;
1304           else
1305             sc = 0;
1306         }
1307
1308         if (svv < rvl) {
1309           mpd x = (mpd)*svv - mc - sc;
1310           *svv++ = MPW(x);
1311           if (x >> MPW_BITS)
1312             sc = MPW_MAX;
1313           else
1314             sc = 0;
1315           while (svv < rvl)
1316             *svv++ = sc;
1317         }
1318
1319         /* --- Fix if the quotient was too large --- *
1320          *
1321          * This doesn't seem to happen very often.
1322          */
1323
1324         if (rvl[-1] > MPW_MAX / 2) {
1325           mpx_uadd(rv + scale, rvl, rv + scale, rvl, dv, dvl);
1326           q--;
1327         }
1328       }
1329
1330       /* --- Done for another iteration --- */
1331
1332       if (qvl - qv > scale)
1333         qv[scale] = q;
1334       r = rr;
1335       rr = rrr;
1336     }
1337   }
1338
1339   /* --- Now fiddle with unnormalizing and things --- */
1340
1341   mpx_lsr(rv, rvl, rv, rvl, norm);
1342 }
1343
1344 /* --- @mpx_udivn@ --- *
1345  *
1346  * Arguments:   @mpw *qv, *qvl@ = storage for the quotient (may overlap
1347  *                      dividend)
1348  *              @const mpw *rv, *rvl@ = dividend
1349  *              @mpw d@ = single-precision divisor
1350  *
1351  * Returns:     Remainder after divison.
1352  *
1353  * Use:         Performs a single-precision division operation.
1354  */
1355
1356 mpw mpx_udivn(mpw *qv, mpw *qvl, const mpw *rv, const mpw *rvl, mpw d)
1357 {
1358   size_t i;
1359   size_t ql = qvl - qv;
1360   mpd r = 0;
1361
1362   i = rvl - rv;
1363   while (i > 0) {
1364     i--;
1365     r = (r << MPW_BITS) | rv[i];
1366     if (i < ql)
1367       qv[i] = r / d;
1368     r %= d;
1369   }
1370   return (MPW(r));
1371 }
1372
1373 /*----- Test rig ----------------------------------------------------------*/
1374
1375 #ifdef TEST_RIG
1376
1377 #include <mLib/alloc.h>
1378 #include <mLib/dstr.h>
1379 #include <mLib/quis.h>
1380 #include <mLib/testrig.h>
1381
1382 #include "mpscan.h"
1383
1384 #define ALLOC(v, vl, sz) do {                                           \
1385   size_t _sz = (sz);                                                    \
1386   mpw *_vv = xmalloc(MPWS(_sz));                                        \
1387   mpw *_vvl = _vv + _sz;                                                \
1388   (v) = _vv;                                                            \
1389   (vl) = _vvl;                                                          \
1390 } while (0)
1391
1392 #define LOAD(v, vl, d) do {                                             \
1393   const dstr *_d = (d);                                                 \
1394   mpw *_v, *_vl;                                                        \
1395   ALLOC(_v, _vl, MPW_RQ(_d->len));                                      \
1396   mpx_loadb(_v, _vl, _d->buf, _d->len);                                 \
1397   (v) = _v;                                                             \
1398   (vl) = _vl;                                                           \
1399 } while (0)
1400
1401 #define MAX(x, y) ((x) > (y) ? (x) : (y))
1402
1403 static void dumpbits(const char *msg, const void *pp, size_t sz)
1404 {
1405   const octet *p = pp;
1406   fputs(msg, stderr);
1407   for (; sz; sz--)
1408     fprintf(stderr, " %02x", *p++);
1409   fputc('\n', stderr);
1410 }
1411
1412 static void dumpmp(const char *msg, const mpw *v, const mpw *vl)
1413 {
1414   fputs(msg, stderr);
1415   MPX_SHRINK(v, vl);
1416   while (v < vl)
1417     fprintf(stderr, " %08lx", (unsigned long)*--vl);
1418   fputc('\n', stderr);
1419 }
1420
1421 static int chkscan(const mpw *v, const mpw *vl,
1422                    const void *pp, size_t sz, int step)
1423 {
1424   mpscan mps;
1425   const octet *p = pp;
1426   unsigned bit = 0;
1427   int ok = 1;
1428
1429   mpscan_initx(&mps, v, vl);
1430   while (sz) {
1431     unsigned x = *p;
1432     int i;
1433     p += step;
1434     for (i = 0; i < 8 && MPSCAN_STEP(&mps); i++) {
1435       if (MPSCAN_BIT(&mps) != (x & 1)) {
1436         fprintf(stderr,
1437                 "\n*** error, step %i, bit %u, expected %u, found %u\n",
1438                 step, bit, x & 1, MPSCAN_BIT(&mps));
1439         ok = 0;
1440       }
1441       x >>= 1;
1442       bit++;
1443     }
1444     sz--;
1445   }
1446
1447   return (ok);
1448 }
1449
1450 static int loadstore(dstr *v)
1451 {
1452   dstr d = DSTR_INIT;
1453   size_t sz = MPW_RQ(v->len) * 2, diff;
1454   mpw *m, *ml;
1455   int ok = 1;
1456
1457   dstr_ensure(&d, v->len);
1458   m = xmalloc(MPWS(sz));
1459
1460   for (diff = 0; diff < sz; diff += 5) {
1461     size_t oct;
1462
1463     ml = m + sz - diff;
1464
1465     mpx_loadl(m, ml, v->buf, v->len);
1466     if (!chkscan(m, ml, v->buf, v->len, +1))
1467       ok = 0;
1468     MPX_OCTETS(oct, m, ml);
1469     mpx_storel(m, ml, d.buf, d.sz);
1470     if (memcmp(d.buf, v->buf, oct) != 0) {
1471       dumpbits("\n*** storel failed", d.buf, d.sz);
1472       ok = 0;
1473     }
1474
1475     mpx_loadb(m, ml, v->buf, v->len);
1476     if (!chkscan(m, ml, v->buf + v->len - 1, v->len, -1))
1477       ok = 0;
1478     MPX_OCTETS(oct, m, ml);
1479     mpx_storeb(m, ml, d.buf, d.sz);
1480     if (memcmp(d.buf + d.sz - oct, v->buf + v->len - oct, oct) != 0) {
1481       dumpbits("\n*** storeb failed", d.buf, d.sz);
1482       ok = 0;
1483     }
1484   }
1485
1486   if (!ok)
1487     dumpbits("input data", v->buf, v->len);
1488
1489   free(m);
1490   dstr_destroy(&d);
1491   return (ok);
1492 }
1493
1494 static int twocl(dstr *v)
1495 {
1496   dstr d = DSTR_INIT;
1497   mpw *m, *ml;
1498   size_t sz;
1499   int ok = 1;
1500
1501   sz = v[0].len; if (v[1].len > sz) sz = v[1].len;
1502   dstr_ensure(&d, sz);
1503
1504   sz = MPW_RQ(sz);
1505   m = xmalloc(MPWS(sz));
1506   ml = m + sz;
1507
1508   mpx_loadl(m, ml, v[0].buf, v[0].len);
1509   mpx_storel2cn(m, ml, d.buf, v[1].len);
1510   if (memcmp(d.buf, v[1].buf, v[1].len)) {
1511     dumpbits("\n*** storel2cn failed", d.buf, v[1].len);
1512     ok = 0;
1513   }
1514
1515   mpx_loadl2cn(m, ml, v[1].buf, v[1].len);
1516   mpx_storel(m, ml, d.buf, v[0].len);
1517   if (memcmp(d.buf, v[0].buf, v[0].len)) {
1518     dumpbits("\n*** loadl2cn failed", d.buf, v[0].len);
1519     ok = 0;
1520   }
1521
1522   if (!ok) {
1523     dumpbits("pos", v[0].buf, v[0].len);
1524     dumpbits("neg", v[1].buf, v[1].len);
1525   }
1526
1527   free(m);
1528   dstr_destroy(&d);
1529
1530   return (ok);
1531 }
1532
1533 static int twocb(dstr *v)
1534 {
1535   dstr d = DSTR_INIT;
1536   mpw *m, *ml;
1537   size_t sz;
1538   int ok = 1;
1539
1540   sz = v[0].len; if (v[1].len > sz) sz = v[1].len;
1541   dstr_ensure(&d, sz);
1542
1543   sz = MPW_RQ(sz);
1544   m = xmalloc(MPWS(sz));
1545   ml = m + sz;
1546
1547   mpx_loadb(m, ml, v[0].buf, v[0].len);
1548   mpx_storeb2cn(m, ml, d.buf, v[1].len);
1549   if (memcmp(d.buf, v[1].buf, v[1].len)) {
1550     dumpbits("\n*** storeb2cn failed", d.buf, v[1].len);
1551     ok = 0;
1552   }
1553
1554   mpx_loadb2cn(m, ml, v[1].buf, v[1].len);
1555   mpx_storeb(m, ml, d.buf, v[0].len);
1556   if (memcmp(d.buf, v[0].buf, v[0].len)) {
1557     dumpbits("\n*** loadb2cn failed", d.buf, v[0].len);
1558     ok = 0;
1559   }
1560
1561   if (!ok) {
1562     dumpbits("pos", v[0].buf, v[0].len);
1563     dumpbits("neg", v[1].buf, v[1].len);
1564   }
1565
1566   free(m);
1567   dstr_destroy(&d);
1568
1569   return (ok);
1570 }
1571
1572 static int lsl(dstr *v)
1573 {
1574   mpw *a, *al;
1575   int n = *(int *)v[1].buf;
1576   mpw *c, *cl;
1577   mpw *d, *dl;
1578   int ok = 1;
1579
1580   LOAD(a, al, &v[0]);
1581   LOAD(c, cl, &v[2]);
1582   ALLOC(d, dl, al - a + (n + MPW_BITS - 1) / MPW_BITS);
1583
1584   mpx_lsl(d, dl, a, al, n);
1585   if (!mpx_ueq(d, dl, c, cl)) {
1586     fprintf(stderr, "\n*** lsl(%i) failed\n", n);
1587     dumpmp("       a", a, al);
1588     dumpmp("expected", c, cl);
1589     dumpmp("  result", d, dl);
1590     ok = 0;
1591   }
1592
1593   free(a); free(c); free(d);
1594   return (ok);
1595 }
1596
1597 static int lslc(dstr *v)
1598 {
1599   mpw *a, *al;
1600   int n = *(int *)v[1].buf;
1601   mpw *c, *cl;
1602   mpw *d, *dl;
1603   int ok = 1;
1604
1605   LOAD(a, al, &v[0]);
1606   LOAD(c, cl, &v[2]);
1607   ALLOC(d, dl, al - a + (n + MPW_BITS - 1) / MPW_BITS);
1608
1609   mpx_lslc(d, dl, a, al, n);
1610   if (!mpx_ueq(d, dl, c, cl)) {
1611     fprintf(stderr, "\n*** lslc(%i) failed\n", n);
1612     dumpmp("       a", a, al);
1613     dumpmp("expected", c, cl);
1614     dumpmp("  result", d, dl);
1615     ok = 0;
1616   }
1617
1618   free(a); free(c); free(d);
1619   return (ok);
1620 }
1621
1622 static int lsr(dstr *v)
1623 {
1624   mpw *a, *al;
1625   int n = *(int *)v[1].buf;
1626   mpw *c, *cl;
1627   mpw *d, *dl;
1628   int ok = 1;
1629
1630   LOAD(a, al, &v[0]);
1631   LOAD(c, cl, &v[2]);
1632   ALLOC(d, dl, al - a + (n + MPW_BITS - 1) / MPW_BITS + 1);
1633
1634   mpx_lsr(d, dl, a, al, n);
1635   if (!mpx_ueq(d, dl, c, cl)) {
1636     fprintf(stderr, "\n*** lsr(%i) failed\n", n);
1637     dumpmp("       a", a, al);
1638     dumpmp("expected", c, cl);
1639     dumpmp("  result", d, dl);
1640     ok = 0;
1641   }
1642
1643   free(a); free(c); free(d);
1644   return (ok);
1645 }
1646
1647 static int uadd(dstr *v)
1648 {
1649   mpw *a, *al;
1650   mpw *b, *bl;
1651   mpw *c, *cl;
1652   mpw *d, *dl;
1653   int ok = 1;
1654
1655   LOAD(a, al, &v[0]);
1656   LOAD(b, bl, &v[1]);
1657   LOAD(c, cl, &v[2]);
1658   ALLOC(d, dl, MAX(al - a, bl - b) + 1);
1659
1660   mpx_uadd(d, dl, a, al, b, bl);
1661   if (!mpx_ueq(d, dl, c, cl)) {
1662     fprintf(stderr, "\n*** uadd failed\n");
1663     dumpmp("       a", a, al);
1664     dumpmp("       b", b, bl);
1665     dumpmp("expected", c, cl);
1666     dumpmp("  result", d, dl);
1667     ok = 0;
1668   }
1669
1670   free(a); free(b); free(c); free(d);
1671   return (ok);
1672 }
1673
1674 static int usub(dstr *v)
1675 {
1676   mpw *a, *al;
1677   mpw *b, *bl;
1678   mpw *c, *cl;
1679   mpw *d, *dl;
1680   int ok = 1;
1681
1682   LOAD(a, al, &v[0]);
1683   LOAD(b, bl, &v[1]);
1684   LOAD(c, cl, &v[2]);
1685   ALLOC(d, dl, al - a);
1686
1687   mpx_usub(d, dl, a, al, b, bl);
1688   if (!mpx_ueq(d, dl, c, cl)) {
1689     fprintf(stderr, "\n*** usub failed\n");
1690     dumpmp("       a", a, al);
1691     dumpmp("       b", b, bl);
1692     dumpmp("expected", c, cl);
1693     dumpmp("  result", d, dl);
1694     ok = 0;
1695   }
1696
1697   free(a); free(b); free(c); free(d);
1698   return (ok);
1699 }
1700
1701 static int umul(dstr *v)
1702 {
1703   mpw *a, *al;
1704   mpw *b, *bl;
1705   mpw *c, *cl;
1706   mpw *d, *dl;
1707   int ok = 1;
1708
1709   LOAD(a, al, &v[0]);
1710   LOAD(b, bl, &v[1]);
1711   LOAD(c, cl, &v[2]);
1712   ALLOC(d, dl, (al - a) + (bl - b));
1713
1714   mpx_umul(d, dl, a, al, b, bl);
1715   if (!mpx_ueq(d, dl, c, cl)) {
1716     fprintf(stderr, "\n*** umul failed\n");
1717     dumpmp("       a", a, al);
1718     dumpmp("       b", b, bl);
1719     dumpmp("expected", c, cl);
1720     dumpmp("  result", d, dl);
1721     ok = 0;
1722   }
1723
1724   free(a); free(b); free(c); free(d);
1725   return (ok);
1726 }
1727
1728 static int usqr(dstr *v)
1729 {
1730   mpw *a, *al;
1731   mpw *c, *cl;
1732   mpw *d, *dl;
1733   int ok = 1;
1734
1735   LOAD(a, al, &v[0]);
1736   LOAD(c, cl, &v[1]);
1737   ALLOC(d, dl, 2 * (al - a));
1738
1739   mpx_usqr(d, dl, a, al);
1740   if (!mpx_ueq(d, dl, c, cl)) {
1741     fprintf(stderr, "\n*** usqr failed\n");
1742     dumpmp("       a", a, al);
1743     dumpmp("expected", c, cl);
1744     dumpmp("  result", d, dl);
1745     ok = 0;
1746   }
1747
1748   free(a); free(c); free(d);
1749   return (ok);
1750 }
1751
1752 static int udiv(dstr *v)
1753 {
1754   mpw *a, *al;
1755   mpw *b, *bl;
1756   mpw *q, *ql;
1757   mpw *r, *rl;
1758   mpw *qq, *qql;
1759   mpw *s, *sl;
1760   int ok = 1;
1761
1762   ALLOC(a, al, MPW_RQ(v[0].len) + 2); mpx_loadb(a, al, v[0].buf, v[0].len);
1763   LOAD(b, bl, &v[1]);
1764   LOAD(q, ql, &v[2]);
1765   LOAD(r, rl, &v[3]);
1766   ALLOC(qq, qql, al - a);
1767   ALLOC(s, sl, (bl - b) + 1);
1768
1769   mpx_udiv(qq, qql, a, al, b, bl, s, sl);
1770   if (!mpx_ueq(qq, qql, q, ql) ||
1771       !mpx_ueq(a, al, r, rl)) {
1772     fprintf(stderr, "\n*** udiv failed\n");
1773     dumpmp(" divisor", b, bl);
1774     dumpmp("expect r", r, rl);
1775     dumpmp("result r", a, al);
1776     dumpmp("expect q", q, ql);
1777     dumpmp("result q", qq, qql);
1778     ok = 0;
1779   }
1780
1781   free(a); free(b); free(r); free(q); free(s); free(qq);
1782   return (ok);
1783 }
1784
1785 static test_chunk defs[] = {
1786   { "load-store", loadstore, { &type_hex, 0 } },
1787   { "2cl", twocl, { &type_hex, &type_hex, } },
1788   { "2cb", twocb, { &type_hex, &type_hex, } },
1789   { "lsl", lsl, { &type_hex, &type_int, &type_hex, 0 } },
1790   { "lslc", lslc, { &type_hex, &type_int, &type_hex, 0 } },
1791   { "lsr", lsr, { &type_hex, &type_int, &type_hex, 0 } },
1792   { "uadd", uadd, { &type_hex, &type_hex, &type_hex, 0 } },
1793   { "usub", usub, { &type_hex, &type_hex, &type_hex, 0 } },
1794   { "umul", umul, { &type_hex, &type_hex, &type_hex, 0 } },
1795   { "usqr", usqr, { &type_hex, &type_hex, 0 } },
1796   { "udiv", udiv, { &type_hex, &type_hex, &type_hex, &type_hex, 0 } },
1797   { 0, 0, { 0 } }
1798 };
1799
1800 int main(int argc, char *argv[])
1801 {
1802   test_run(argc, argv, defs, SRCDIR"/tests/mpx");
1803   return (0);
1804 }
1805
1806 #endif
1807
1808 /*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/