chiark / gitweb /
math/scaf.c: Fix trivial typo.
[catacomb] / math / f-niceprime.c
1 /* -*-c-*-
2  *
3  * Prime fields with efficient reduction for special-form primes
4  *
5  * (c) 2004 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 <mLib/sub.h>
31
32 #include "field.h"
33 #include "field-guts.h"
34 #include "mprand.h"
35
36 /*----- Main code ---------------------------------------------------------*/
37
38 /* --- Field operations --- */
39
40 static void fdestroy(field *ff) {
41   fctx_niceprime *f = (fctx_niceprime *)ff;
42   mpreduce_destroy(&f->r);
43   DESTROY(f);
44 }
45
46 static mp *frand(field *ff, mp *d, grand *r) {
47   fctx_niceprime *f = (fctx_niceprime *)ff;
48   return (mprand_range(d, f->r.p, r, 0));
49 }
50
51 static int fzerop(field *ff, mp *x) { return (MP_ZEROP(x)); }
52
53 static mp *fneg(field *ff, mp *d, mp *x) {
54   fctx_niceprime *f = (fctx_niceprime *)ff;
55   if (MP_ZEROP(x)) { if (d != x) mp_drop(d); return (MP_COPY(x)); }
56   else return (mp_sub(d, f->r.p, x));
57 }
58
59 static mp *fadd(field *ff, mp *d, mp *x, mp *y) {
60   fctx_niceprime *f = (fctx_niceprime *)ff; d = mp_add(d, x, y);
61   if (MP_NEGP(d)) d = mp_add(d, d, f->r.p);
62   else if (MP_CMP(d, >=, f->r.p)) d = mp_sub(d, d, f->r.p);
63   return (d);
64 }
65
66 static mp *fsub(field *ff, mp *d, mp *x, mp *y) {
67   fctx_niceprime *f = (fctx_niceprime *)ff; d = mp_sub(d, x, y);
68   if (MP_NEGP(d)) d = mp_add(d, d, f->r.p);
69   else if (MP_CMP(d, >=, f->r.p)) d = mp_sub(d, d, f->r.p);
70   return (d);
71 }
72
73 static mp *fmul(field *ff, mp *d, mp *x, mp *y) {
74   fctx_niceprime *f = (fctx_niceprime *)ff; d = mp_mul(d, x, y);
75   return (mpreduce_do(&f->r, d, d));
76 }
77
78 static mp *fsqr(field *ff, mp *d, mp *x) {
79   fctx_niceprime *f = (fctx_niceprime *)ff; d = mp_sqr(d, x);
80   return (mpreduce_do(&f->r, d, d));
81 }
82
83 static mp *finv(field *ff, mp *d, mp *x) {
84   fctx_niceprime *f = (fctx_niceprime *)ff;
85   d = mp_modinv(d, x, f->r.p);
86   return (d);
87 }
88
89 static mp *freduce(field *ff, mp *d, mp *x) {
90   fctx_niceprime *f = (fctx_niceprime *)ff;
91   return (mpreduce_do(&f->r, d, x));
92 }
93
94 static mp *fsqrt(field *ff, mp *d, mp *x) {
95   fctx_niceprime *f = (fctx_niceprime *)ff;
96   return (mp_modsqrt(d, x, f->r.p));
97 }
98
99 static mp *fdbl(field *ff, mp *d, mp *x) {
100   fctx_niceprime *f = (fctx_niceprime *)ff; d = mp_lsl(d, x, 1);
101   if (MP_CMP(d, >=, f->r.p)) d = mp_sub(d, d, f->r.p);
102   return (d);
103 }
104
105 static mp *ftpl(field *ff, mp *d, mp *x) {
106   fctx_niceprime *f = (fctx_niceprime *)ff; MP_DEST(d, MP_LEN(x) + 1, x->f);
107   MPX_UMULN(d->v, d->vl, x->v, x->vl, 3); d->f &= ~MP_UNDEF;
108   while (MP_CMP(d, >=, f->r.p)) d = mp_sub(d, d, f->r.p);
109   return (d);
110 }
111
112 static mp *fqdl(field *ff, mp *d, mp *x) {
113   fctx_niceprime *f = (fctx_niceprime *)ff; d = mp_lsl(d, x, 2);
114   while (MP_CMP(d, >=, f->r.p)) d = mp_sub(d, d, f->r.p);
115   return (d);
116 }
117
118 static mp *fhlv(field *ff, mp *d, mp *x) {
119   fctx_niceprime *f = (fctx_niceprime *)ff;
120   if (MP_ZEROP(x)) { MP_COPY(x); MP_DROP(d); return (x); }
121   if (x->v[0] & 1) { d = mp_add(d, x, f->r.p); x = d; }
122   return (mp_lsr(d, x, 1));
123 }
124
125 /* --- Field operations table --- */
126
127 static const field_ops fops = {
128   FTY_PRIME, "niceprime",
129   fdestroy, frand, field_stdsamep,
130   freduce, field_id,
131   fzerop, fneg, fadd, fsub, fmul, fsqr, finv, freduce, fsqrt,
132   0,
133   fdbl, ftpl, fqdl, fhlv
134 };
135
136 /* --- @field_niceprime@ --- *
137  *
138  * Arguments:   @mp *p@ = the characteristic of the field
139  *
140  * Returns:     A pointer to the field, or null.
141  *
142  * Use:         Creates a field structure for a prime field of size %$p$%,
143  *              using efficient reduction for nice primes.
144  */
145
146 field *field_niceprime(mp *p)
147 {
148   fctx_niceprime *f = CREATE(fctx_niceprime);
149   f->f.ops = &fops;
150   f->f.zero = MP_ZERO;
151   f->f.one = MP_ONE;
152   f->f.nbits = mp_bits(p);
153   f->f.noctets = (f->f.nbits + 7) >> 3;
154   if (mpreduce_create(&f->r, p)) {
155     DESTROY(f);
156     return (0);
157   }
158   f->f.m = f->r.p;
159   f->f.q = f->r.p;
160   return (&f->f);
161 }
162
163 /*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/