chiark - git - mdw - catacomb/blob - mp-arith.c

   1 /* -*-c-*-
   2  *
   3  * $Id: mp-arith.c,v 1.12 2002/10/09 00:36:03 mdw Exp $
   4  *
   5  * Basic arithmetic on multiprecision integers
   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: mp-arith.c,v $
  33  * Revision 1.12  2002/10/09 00:36:03  mdw
  34  * Fix bounds on workspace for Karatsuba operations.
  35  *
  36  * Revision 1.11  2002/10/06 22:52:50  mdw
  37  * Pile of changes for supporting two's complement properly.
  38  *
  39  * Revision 1.10  2001/04/03 19:36:05  mdw
  40  * Add some simple bitwise operations so that Perl can use them.
  41  *
  42  * Revision 1.9  2000/10/08 15:48:35  mdw
  43  * Rename Karatsuba constants now that we have @gfx_kmul@ too.
  44  *
  45  * Revision 1.8  2000/10/08 12:02:21  mdw
  46  * Use @MP_EQ@ instead of @MP_CMP@.
  47  *
  48  * Revision 1.7  2000/06/22 19:02:53  mdw
  49  * New function @mp_odd@ to extract powers of two from an integer.  This is
  50  * common code from the Rabin-Miller test, RSA key recovery and modular
  51  * square-root extraction.
  52  *
  53  * Revision 1.6  2000/06/17 11:45:09  mdw
  54  * Major memory management overhaul.  Added arena support.  Use the secure
  55  * arena for secret integers.  Replace and improve the MP management macros
  56  * (e.g., replace MP_MODIFY by MP_DEST).
  57  *
  58  * Revision 1.5  1999/12/22 15:54:41  mdw
  59  * Adjust Karatsuba parameters.  Calculate destination size better.
  60  *
  61  * Revision 1.4  1999/12/13 15:35:16  mdw
  62  * Slightly different rules on memory allocation.
  63  *
  64  * Revision 1.3  1999/12/11 10:57:43  mdw
  65  * Karatsuba squaring algorithm.
  66  *
  67  * Revision 1.2  1999/12/10 23:18:39  mdw
  68  * Change interface for suggested destinations.
  69  *
  70  * Revision 1.1  1999/11/17 18:02:16  mdw
  71  * New multiprecision integer arithmetic suite.
  72  *
  73  */
  74
  75 /*----- Header files ------------------------------------------------------*/
  76
  77 #include "mp.h"
  78
  79 /*----- Macros ------------------------------------------------------------*/
  80
  81 #define MAX(x, y) ((x) >= (y) ? (x) : (y))
  82
  83 /*----- Main code ---------------------------------------------------------*/
  84
  85 /* --- @mp_lsl@, @mp_lsr@ --- *
  86  *
  87  * Arguments:   @mp *d@ = destination
  88  *              @mp *a@ = source
  89  *              @size_t n@ = number of bits to move
  90  *
  91  * Returns:     Result, @a@ shifted left or right by @n@.
  92  */
  93
  94 mp *mp_lsl(mp *d, mp *a, size_t n)
  95 {
  96   MP_DEST(d, MP_LEN(a) + (n + MPW_BITS - 1) / MPW_BITS, a->f);
  97   mpx_lsl(d->v, d->vl, a->v, a->vl, n);
  98   d->f = a->f & (MP_NEG | MP_BURN);
  99   MP_SHRINK(d);
 100   return (d);
 101 }
 102
 103 mp *mp_lsr(mp *d, mp *a, size_t n)
 104 {
 105   MP_DEST(d, MP_LEN(a), a->f);
 106   mpx_lsr(d->v, d->vl, a->v, a->vl, n);
 107   d->f = a->f & (MP_NEG | MP_BURN);
 108   MP_SHRINK(d);
 109   return (d);
 110 }
 111
 112 /* --- @mp_lsl2c@, @mp_lsr2c@ --- *
 113  *
 114  * Arguments:   @mp *d@ = destination
 115  *              @mp *a@ = source
 116  *              @size_t n@ = number of bits to move
 117  *
 118  * Returns:     Result, @a@ shifted left or right by @n@.  Handles the
 119  *              pretence of sign-extension for negative numbers.
 120  */
 121
 122 mp *mp_lsl2c(mp *d, mp *a, size_t n)
 123 {
 124   if (!(a->f & MP_NEG))
 125     return (mp_lsl(d, a, n));
 126   d = mp_not2c(d, a);
 127   d = mp_lsl(d, d, n);
 128   d = mp_not2c(d, d);
 129   return (d);
 130 }
 131
 132 mp *mp_lsr2c(mp *d, mp *a, size_t n)
 133 {
 134   if (!(a->f & MP_NEG))
 135     return (mp_lsr(d, a, n));
 136   d = mp_not2c(d, a);
 137   d = mp_lsr(d, d, n);
 138   d = mp_not2c(d, d);
 139   return (d);
 140 }
 141
 142 /* --- @mp_testbit@ --- *
 143  *
 144  * Arguments:   @mp *x@ = a large integer
 145  *              @size_t n@ = which bit to test
 146  *
 147  * Returns:     Nonzero if the bit is set, zero if not.
 148  */
 149
 150 int mp_testbit(mp *x, size_t n)
 151 {
 152   size_t o;
 153   if (n > MPW_BITS * MP_LEN(x))
 154     return (0);
 155   o = n / MPW_BITS;
 156   n %= MPW_BITS;
 157   return ((x->v[o] >> n) & 1);
 158 }
 159
 160 /* --- @mp_testbit2c@ --- *
 161  *
 162  * Arguments:   @mp *x@ = a large integer
 163  *              @size_t n@ = which bit to test
 164  *
 165  * Returns:     Nonzero if the bit is set, zero if not.  Fakes up two's
 166  *              complement representation.
 167  */
 168
 169 int mp_testbit2c(mp *x, size_t n)
 170 {
 171   int r;
 172   if (x->f & MP_NEG)
 173     return (mp_testbit(x, n));
 174   x = mp_not2c(MP_NEW, x);
 175   r = !mp_testbit(x, n);
 176   MP_DROP(x);
 177   return (r);
 178 }
 179
 180 /* --- @mp_eq@ --- *
 181  *
 182  * Arguments:   @const mp *a, *b@ = two numbers
 183  *
 184  * Returns:     Nonzero if the numbers are equal.
 185  */
 186
 187 int mp_eq(const mp *a, const mp *b) { return (MP_EQ(a, b)); }
 188
 189 /* --- @mp_cmp@ --- *
 190  *
 191  * Arguments:   @const mp *a, *b@ = two numbers
 192  *
 193  * Returns:     Less than, equal to or greater than zero, according to
 194  *              whether @a@ is less than, equal to or greater than @b@.
 195  */
 196
 197 int mp_cmp(const mp *a, const mp *b)
 198 {
 199   if (!((a->f ^ b->f) & MP_NEG))
 200     return (mpx_ucmp(a->v, a->vl, b->v, b->vl));
 201   else if (a->f & MP_NEG)
 202     return (-1);
 203   else
 204     return (+1);
 205 }
 206
 207 /* --- @mp_bitop@ --- *
 208  *
 209  * Arguments:   @mp *d@ = destination
 210  *              @mp *a, *b@ = sources
 211  *
 212  * Returns:     The result of the given bitwise operation.  These functions
 213  *              don't handle negative numbers at all sensibly.  For that, use
 214  *              the @...2c@ variants.  The functions are named after the
 215  *              truth tables they generate:
 216  *
 217  *                      a:      0011
 218  *                      b:      0101
 219  *                      @mpx_bitXXXX@
 220  */
 221
 222 #define MP_BITBINOP(string)                                             \
 223                                                                         \
 224 mp *mp_bit##string(mp *d, mp *a, mp *b)                                 \
 225 {                                                                       \
 226   MP_DEST(d, MAX(MP_LEN(a), MP_LEN(b)), a->f | b->f);                   \
 227   mpx_bit##string(d->v, d->vl, a->v, a->vl, b->v, b->vl);               \
 228   d->f = (a->f | b->f) & MP_BURN;                                       \
 229   MP_SHRINK(d);                                                         \
 230   return (d);                                                           \
 231 }
 232
 233 MPX_DOBIN(MP_BITBINOP)
 234
 235 /* --- @mp_not@ --- *
 236  *
 237  * Arguments:   @mp *d@ = destination
 238  *              @mp *a@ = source
 239  *
 240  * Returns:     The bitwise complement of the source.
 241  */
 242
 243 mp *mp_not(mp *d, mp *a)
 244 {
 245   MP_DEST(d, MP_LEN(a), a->f);
 246   mpx_not(d->v, d->vl, a->v, a->vl);
 247   d->f = a->f & MP_BURN;
 248   MP_SHRINK(d);
 249   return (d);
 250 }
 251
 252 /* --- @mp_bitop2c@ --- *
 253  *
 254  * Arguments:   @mp *d@ = destination
 255  *              @mp *a, *b@ = sources
 256  *
 257  * Returns:     The result of the given bitwise operation.  Negative numbers
 258  *              are treated as two's complement, sign-extended infinitely to
 259  *              the left.  The functions are named after the truth tables
 260  *              they generate:
 261  *
 262  *                      a:      0011
 263  *                      b:      0101
 264  *                      @mpx_bitXXXX@
 265  */
 266
 267 /* --- How this actually works --- *
 268  *
 269  * The two arguments are inverted (with a sign-swap) if they're currently
 270  * negative.  This means that we end up using a different function (one which
 271  * reinverts as we go) for the main operation.  Also, if the sign would be
 272  * negative at the end, we preinvert the output and then invert again with a
 273  * sign-swap.
 274  *
 275  * Start with:                  wxyz      WXYZ
 276  * If @a@ negative:             yzwx  or  YZWX
 277  * If @b@ negative:             xwzy      XWZY
 278  * If both negative:            zyxw      ZYXW
 279  */
 280
 281 #define MP_BIT2CBINOP(n, base, an, bn, abn, p_base, p_an, p_bn, p_abn)  \
 282                                                                         \
 283 mp *mp_bit##n##2c(mp *d, mp *a, mp *b)                                  \
 284 {                                                                       \
 285   if (!((a->f | b->f) & MP_NEG)) {      /* Both positive */             \
 286     d = mp_bit##base(d, a, b);                                          \
 287     p_base                                                              \
 288   } else if (!(b->f & MP_NEG)) {        /* Only @b@ positive */         \
 289     MP_COPY(b);                                                         \
 290     d = mp_not2c(d, a);                                                 \
 291     d = mp_bit##an(d, d, b);                                            \
 292     MP_DROP(b);                                                         \
 293     p_an                                                                \
 294   } else if (!(a->f & MP_NEG)) {        /* Only @a@ positive */         \
 295     MP_COPY(a);                                                         \
 296     d = mp_not2c(d, b);                                                 \
 297     d = mp_bit##bn(d, a, d);                                            \
 298     MP_DROP(a);                                                         \
 299     p_bn                                                                \
 300   } else {                              /* Both negative */             \
 301     mp *t = mp_not2c(MP_NEW, a);                                        \
 302     mp *d = mp_not2c(d, b);                                             \
 303     d = mp_bit##abn(d, t, d);                                           \
 304     MP_DROP(t);                                                         \
 305     p_abn                                                               \
 306   }                                                                     \
 307   return (d);                                                           \
 308 }                                                                       \
 309
 310 #define NEG d = mp_not2c(d, d);
 311 #define POS
 312 MP_BIT2CBINOP(0000, 0000, 0000, 0000, 0000, POS, POS, POS, POS)
 313 MP_BIT2CBINOP(0001, 0001, 0100, 0010, 0111, POS, POS, POS, NEG)
 314 MP_BIT2CBINOP(0010, 0010, 0111, 0001, 0100, POS, NEG, POS, POS)
 315 MP_BIT2CBINOP(0011, 0011, 0011, 0011, 0011, POS, NEG, POS, NEG)
 316 MP_BIT2CBINOP(0100, 0100, 0001, 0111, 0010, POS, POS, NEG, POS)
 317 MP_BIT2CBINOP(0101, 0101, 0101, 0101, 0101, POS, POS, NEG, NEG)
 318 MP_BIT2CBINOP(0110, 0110, 0110, 0110, 0110, POS, NEG, NEG, POS)
 319 MP_BIT2CBINOP(0111, 0111, 0010, 0100, 0001, POS, NEG, NEG, NEG)
 320 MP_BIT2CBINOP(1000, 0111, 0010, 0100, 0001, NEG, POS, POS, POS)
 321 MP_BIT2CBINOP(1001, 0110, 0110, 0110, 0110, NEG, POS, POS, NEG)
 322 MP_BIT2CBINOP(1010, 0101, 0101, 0101, 0101, NEG, NEG, POS, POS)
 323 MP_BIT2CBINOP(1011, 0100, 0001, 0111, 0010, NEG, NEG, POS, NEG)
 324 MP_BIT2CBINOP(1100, 0011, 0011, 0011, 0011, NEG, POS, NEG, POS)
 325 MP_BIT2CBINOP(1101, 0010, 0111, 0001, 0100, NEG, POS, NEG, NEG)
 326 MP_BIT2CBINOP(1110, 0001, 0100, 0010, 0111, NEG, NEG, NEG, POS)
 327 MP_BIT2CBINOP(1111, 0000, 0000, 0000, 0000, NEG, NEG, NEG, NEG)
 328 #undef NEG
 329 #undef POS
 330
 331 /* --- @mp_not2c@ --- *
 332  *
 333  * Arguments:   @mp *d@ = destination
 334  *              @mp *a@ = source
 335  *
 336  * Returns:     The sign-extended complement of the argument.
 337  */
 338
 339 mp *mp_not2c(mp *d, mp *a)
 340 {
 341   mpw one = 1;
 342
 343   MP_DEST(d, MP_LEN(a) + 1, a->f);
 344   if (d == a) {
 345     if (a->f & MP_NEG)
 346       MPX_USUBN(d->v, d->vl, 1);
 347     else
 348       MPX_UADDN(d->v, d->vl, 1);
 349   } else {
 350     if (a->f & MP_NEG)
 351       mpx_usub(d->v, d->vl, a->v, a->vl, &one, &one + 1);
 352     else
 353       mpx_uadd(d->v, d->vl, a->v, a->vl, &one, &one + 1);
 354   }
 355   d->f = (a->f & (MP_NEG | MP_BURN)) ^ MP_NEG;
 356   MP_SHRINK(d);
 357   return (d);
 358 }
 359
 360 /* --- @mp_add@ --- *
 361  *
 362  * Arguments:   @mp *d@ = destination
 363  *              @mp *a, *b@ = sources
 364  *
 365  * Returns:     Result, @a@ added to @b@.
 366  */
 367
 368 mp *mp_add(mp *d, mp *a, mp *b)
 369 {
 370   MP_DEST(d, MAX(MP_LEN(a), MP_LEN(b)) + 1, a->f | b->f);
 371   if (!((a->f ^ b->f) & MP_NEG))
 372     mpx_uadd(d->v, d->vl, a->v, a->vl, b->v, b->vl);
 373   else {
 374     if (MPX_UCMP(a->v, a->vl, <, b->v, b->vl)) {
 375       mp *t = a; a = b; b = t;
 376     }
 377     mpx_usub(d->v, d->vl, a->v, a->vl, b->v, b->vl);
 378   }
 379   d->f = ((a->f | b->f) & MP_BURN) | (a->f & MP_NEG);
 380   MP_SHRINK(d);
 381   return (d);
 382 }
 383
 384 /* --- @mp_sub@ --- *
 385  *
 386  * Arguments:   @mp *d@ = destination
 387  *              @mp *a, *b@ = sources
 388  *
 389  * Returns:     Result, @b@ subtracted from @a@.
 390  */
 391
 392 mp *mp_sub(mp *d, mp *a, mp *b)
 393 {
 394   unsigned sgn = 0;
 395   MP_DEST(d, MAX(MP_LEN(a), MP_LEN(b)) + 1, a->f | b->f);
 396   if ((a->f ^ b->f) & MP_NEG)
 397     mpx_uadd(d->v, d->vl, a->v, a->vl, b->v, b->vl);
 398   else {
 399     if (MPX_UCMP(a->v, a->vl, <, b->v, b->vl)) {
 400       mp *t = a; a = b; b = t;
 401       sgn = MP_NEG;
 402     }
 403     mpx_usub(d->v, d->vl, a->v, a->vl, b->v, b->vl);
 404   }
 405   d->f = ((a->f | b->f) & MP_BURN) | ((a->f ^ sgn) & MP_NEG);
 406   MP_SHRINK(d);
 407   return (d);
 408 }
 409
 410 /* --- @mp_mul@ --- *
 411  *
 412  * Arguments:   @mp *d@ = destination
 413  *              @mp *a, *b@ = sources
 414  *
 415  * Returns:     Result, @a@ multiplied by @b@.
 416  */
 417
 418 mp *mp_mul(mp *d, mp *a, mp *b)
 419 {
 420   a = MP_COPY(a);
 421   b = MP_COPY(b);
 422
 423   if (MP_LEN(a) <= MPK_THRESH || MP_LEN(b) <= MPK_THRESH) {
 424     MP_DEST(d, MP_LEN(a) + MP_LEN(b), a->f | b->f | MP_UNDEF);
 425     mpx_umul(d->v, d->vl, a->v, a->vl, b->v, b->vl);
 426   } else {
 427     size_t m = MAX(MP_LEN(a), MP_LEN(b));
 428     mpw *s;
 429     MP_DEST(d, 3 * m, a->f | b->f | MP_UNDEF);
 430     s = mpalloc(d->a, 5 * m);
 431     mpx_kmul(d->v, d->vl, a->v, a->vl, b->v, b->vl, s, s + 5 * m);
 432     mpfree(d->a, s);
 433   }
 434
 435   d->f = ((a->f | b->f) & MP_BURN) | ((a->f ^ b->f) & MP_NEG);
 436   MP_SHRINK(d);
 437   MP_DROP(a);
 438   MP_DROP(b);
 439   return (d);
 440 }
 441
 442 /* --- @mp_sqr@ --- *
 443  *
 444  * Arguments:   @mp *d@ = destination
 445  *              @mp *a@ = source
 446  *
 447  * Returns:     Result, @a@ squared.
 448  */
 449
 450 mp *mp_sqr(mp *d, mp *a)
 451 {
 452   size_t m = MP_LEN(a);
 453
 454   a = MP_COPY(a);
 455   if (m > MPK_THRESH) {
 456     mpw *s;
 457     MP_DEST(d, 3 * m, a->f | MP_UNDEF);
 458     s = mpalloc(d->a, 5 * m);
 459     mpx_ksqr(d->v, d->vl, a->v, a->vl, s, s + 5 * m);
 460     mpfree(d->a, s);
 461   } else {
 462     MP_DEST(d, 2 * m + 2, a->f | MP_UNDEF);
 463     mpx_usqr(d->v, d->vl, a->v, a->vl);
 464   }
 465   d->f = a->f & MP_BURN;
 466   MP_SHRINK(d);
 467   MP_DROP(a);
 468   return (d);
 469 }
 470
 471 /* --- @mp_div@ --- *
 472  *
 473  * Arguments:   @mp **qq, **rr@ = destination, quotient and remainder
 474  *              @mp *a, *b@ = sources
 475  *
 476  * Use:         Calculates the quotient and remainder when @a@ is divided by
 477  *              @b@.  The destinations @*qq@ and @*rr@ must be distinct.
 478  *              Either of @qq@ or @rr@ may be null to indicate that the
 479  *              result is irrelevant.  (Discarding both results is silly.)
 480  *              There is a performance advantage if @a == *rr@.
 481  *
 482  *              The behaviour when @a@ and @b@ have the same sign is
 483  *              straightforward.  When the signs differ, this implementation
 484  *              chooses @r@ to have the same sign as @b@, rather than the
 485  *              more normal choice that the remainder has the same sign as
 486  *              the dividend.  This makes modular arithmetic a little more
 487  *              straightforward.
 488  */
 489
 490 void mp_div(mp **qq, mp **rr, mp *a, mp *b)
 491  {
 492   mp *r = rr ? *rr : MP_NEW;
 493   mp *q = qq ? *qq : MP_NEW;
 494   mpw *sv, *svl;
 495
 496   /* --- Set the remainder up right --- *
 497    *
 498    * Just in case the divisor is larger, be able to cope with this.  It's not
 499    * important in @mpx_udiv@, but it is here because of the sign correction.
 500    */
 501
 502   b = MP_COPY(b);
 503   a = MP_COPY(a);
 504   if (r)
 505     MP_DROP(r);
 506   r = a;
 507   MP_DEST(r, MP_LEN(a) + 2, a->f | b->f);
 508
 509   /* --- Fix up the quotient too --- */
 510
 511   r = MP_COPY(r);
 512   MP_DEST(q, MP_LEN(r), r->f | MP_UNDEF);
 513   MP_DROP(r);
 514
 515   /* --- Set up some temporary workspace --- */
 516
 517   {
 518     size_t rq = MP_LEN(b) + 1;
 519     sv = mpalloc(r->a, rq);
 520     svl = sv + rq;
 521   }
 522
 523   /* --- Perform the calculation --- */
 524
 525   mpx_udiv(q->v, q->vl, r->v, r->vl, b->v, b->vl, sv, svl);
 526
 527   /* --- Sort out the sign of the results --- *
 528    *
 529    * If the signs of the arguments differ, and the remainder is nonzero, I
 530    * must add one to the absolute value of the quotient and subtract the
 531    * remainder from @b@.
 532    */
 533
 534   q->f = ((r->f | b->f) & MP_BURN) | ((r->f ^ b->f) & MP_NEG);
 535   if (q->f & MP_NEG) {
 536     mpw *v;
 537     for (v = r->v; v < r->vl; v++) {
 538       if (*v) {
 539         MPX_UADDN(q->v, q->vl, 1);
 540         mpx_usub(r->v, r->vl, b->v, b->vl, r->v, r->vl);
 541         break;
 542       }
 543     }
 544   }
 545
 546   r->f = ((r->f | b->f) & MP_BURN) | (b->f & MP_NEG);
 547
 548   /* --- Store the return values --- */
 549
 550   mpfree(r->a, sv);
 551   MP_DROP(b);
 552
 553   if (!qq)
 554     MP_DROP(q);
 555   else {
 556     MP_SHRINK(q);
 557     *qq = q;
 558   }
 559
 560   if (!rr)
 561     MP_DROP(r);
 562   else {
 563     MP_SHRINK(r);
 564     *rr = r;
 565   }
 566 }
 567
 568 /* --- @mp_odd@ --- *
 569  *
 570  * Arguments:   @mp *d@ = pointer to destination integer
 571  *              @mp *m@ = pointer to source integer
 572  *              @size_t *s@ = where to store the power of 2
 573  *
 574  * Returns:     An odd integer integer %$t$% such that %$m = 2^s t$%.
 575  *
 576  * Use:         Computes a power of two and an odd integer which, when
 577  *              multiplied, give a specified result.  This sort of thing is
 578  *              useful in number theory quite often.
 579  */
 580
 581 mp *mp_odd(mp *d, mp *m, size_t *s)
 582 {
 583   size_t ss = 0;
 584   const mpw *v, *vl;
 585
 586   v = m->v;
 587   vl = m->vl;
 588   for (; !*v && v < vl; v++)
 589     ss += MPW_BITS;
 590   if (v >= vl)
 591     ss = 0;
 592   else {
 593     mpw x = *v;
 594     mpw mask = MPW_MAX;
 595     unsigned z = MPW_BITS / 2;
 596
 597     while (z) {
 598       mask >>= z;
 599       if (!(x & mask)) {
 600         x >>= z;
 601         ss += z;
 602       }
 603       z >>= 1;
 604     }
 605   }
 606
 607   *s = ss;
 608   return (mp_lsr(d, m, ss));
 609 }
 610
 611 /*----- Test rig ----------------------------------------------------------*/
 612
 613 #ifdef TEST_RIG
 614
 615 static int verify(const char *op, mp *expect, mp *result, mp *a, mp *b)
 616 {
 617   if (!MP_EQ(expect, result)) {
 618     fprintf(stderr, "\n*** %s failed", op);
 619     fputs("\n*** a      = ", stderr); mp_writefile(a, stderr, 10);
 620     fputs("\n*** b      = ", stderr); mp_writefile(b, stderr, 10);
 621     fputs("\n*** result = ", stderr); mp_writefile(result, stderr, 10);
 622     fputs("\n*** expect = ", stderr); mp_writefile(expect, stderr, 10);
 623     fputc('\n', stderr);
 624     return (0);
 625   }
 626   return (1);
 627 }
 628
 629 #define RIG(name, op)                                                   \
 630   static int t##name(dstr *v)                                           \
 631   {                                                                     \
 632     mp *a = *(mp **)v[0].buf;                                           \
 633     mpw n = *(int *)v[1].buf;                                           \
 634     mp b;                                                               \
 635     mp *r = *(mp **)v[2].buf;                                           \
 636     mp *c = op(MP_NEW, a, n);                                           \
 637     int ok;                                                             \
 638     mp_build(&b, &n, &n + 1);                                           \
 639     ok = verify(#name, r, c, a, &b);                                    \
 640     mp_drop(a); mp_drop(c); mp_drop(r);                                 \
 641     assert(mparena_count(MPARENA_GLOBAL) == 0);                         \
 642     return (ok);                                                        \
 643   }
 644
 645 RIG(lsl, mp_lsl)
 646 RIG(lsr, mp_lsr)
 647 RIG(lsl2c, mp_lsl2c)
 648 RIG(lsr2c, mp_lsr2c)
 649
 650 #undef RIG
 651
 652 #define RIG(name, op)                                                   \
 653   static int t##name(dstr *v)                                           \
 654   {                                                                     \
 655     mp *a = *(mp **)v[0].buf;                                           \
 656     mp *b = *(mp **)v[1].buf;                                           \
 657     mp *r = *(mp **)v[2].buf;                                           \
 658     mp *c = op(MP_NEW, a, b);                                           \
 659     int ok = verify(#name, r, c, a, b);                                 \
 660     mp_drop(a); mp_drop(b); mp_drop(c); mp_drop(r);                     \
 661     assert(mparena_count(MPARENA_GLOBAL) == 0);                         \
 662     return (ok);                                                        \
 663   }
 664
 665 RIG(add, mp_add)
 666 RIG(sub, mp_sub)
 667 RIG(mul, mp_mul)
 668
 669 #undef RIG
 670
 671 static int tdiv(dstr *v)
 672 {
 673   mp *a = *(mp **)v[0].buf;
 674   mp *b = *(mp **)v[1].buf;
 675   mp *q = *(mp **)v[2].buf;
 676   mp *r = *(mp **)v[3].buf;
 677   mp *c = MP_NEW, *d = MP_NEW;
 678   int ok = 1;
 679   mp_div(&c, &d, a, b);
 680   ok &= verify("div(quotient)", q, c, a, b);
 681   ok &= verify("div(remainder)", r, d, a, b);
 682   mp_drop(a); mp_drop(b); mp_drop(c); mp_drop(d); mp_drop(r); mp_drop(q);
 683   assert(mparena_count(MPARENA_GLOBAL) == 0);
 684   return (ok);
 685 }
 686
 687 static int tbin(dstr *v)
 688 {
 689   static mp *(*fn[])(mp *, mp *, mp *) = {
 690 #define DO(string) mp_bit##string##2c,
 691 MPX_DOBIN(DO)
 692 #undef DO
 693   };
 694   int ok = 1;
 695   unsigned op = 0;
 696   mp *a = *(mp **)v[1].buf;
 697   mp *b = *(mp **)v[2].buf;
 698   mp *r = *(mp **)v[3].buf;
 699   mp *c;
 700
 701   if (strcmp(v[0].buf, "and") == 0) op = 1;
 702   else if (strcmp(v[0].buf, "or") == 0) op = 7;
 703   else if (strcmp(v[0].buf, "nand") == 0) op = 14;
 704   else if (strcmp(v[0].buf, "nor") == 0) op = 8;
 705   else if (strcmp(v[0].buf, "xor") == 0) op = 6;
 706   else {
 707     char *p = v[0].buf;
 708     while (*p) {
 709       op <<= 1;
 710       if (*p++ == '1')
 711         op |= 1;
 712     }
 713   }
 714
 715   c = fn[op](MP_NEW, a, b);
 716   ok = verify(v[0].buf, r, c, a, b);
 717   mp_drop(a); mp_drop(b); mp_drop(r); mp_drop(c);
 718   assert(mparena_count(MPARENA_GLOBAL) == 0);
 719   return (ok);
 720 }
 721
 722 static int todd(dstr *v)
 723 {
 724   mp *a = *(mp **)v[0].buf;
 725   size_t rs = *(uint32 *)v[1].buf;
 726   mp *rt = *(mp **)v[2].buf;
 727   int ok = 1;
 728   mp *t;
 729   size_t s;
 730   t = mp_odd(MP_NEW, a, &s);
 731   if (s != rs || !MP_EQ(t, rt)) {
 732     ok = 0;
 733     fprintf(stderr, "\n*** odd failed");
 734     fputs("\n*** a  = ", stderr); mp_writefile(a, stderr, 10);
 735     fprintf(stderr, "\n*** s  = %lu", (unsigned long)s);
 736     fputs("\n*** t  = ", stderr); mp_writefile(t, stderr, 10);
 737     fprintf(stderr, "\n*** rs = %lu", (unsigned long)rs);
 738     fputs("\n*** rt = ", stderr); mp_writefile(rt, stderr, 10);
 739     fputc('\n', stderr);
 740   }
 741   mp_drop(a);
 742   mp_drop(rt);
 743   mp_drop(t);
 744   return (ok);
 745 }
 746
 747 static test_chunk tests[] = {
 748   { "lsl", tlsl, { &type_mp, &type_int, &type_mp, 0 } },
 749   { "lsr", tlsr, { &type_mp, &type_int, &type_mp, 0 } },
 750   { "lsl2c", tlsl2c, { &type_mp, &type_int, &type_mp, 0 } },
 751   { "lsr2c", tlsr2c, { &type_mp, &type_int, &type_mp, 0 } },
 752   { "add", tadd, { &type_mp, &type_mp, &type_mp, 0 } },
 753   { "sub", tsub, { &type_mp, &type_mp, &type_mp, 0 } },
 754   { "mul", tmul, { &type_mp, &type_mp, &type_mp, 0 } },
 755   { "div", tdiv, { &type_mp, &type_mp, &type_mp, &type_mp, 0 } },
 756   { "bin2c", tbin, { &type_string, &type_mp, &type_mp, &type_mp, 0 } },
 757   { "odd", todd, { &type_mp, &type_uint32, &type_mp, 0 } },
 758   { 0, 0, { 0 } },
 759 };
 760
 761 int main(int argc, char *argv[])
 762 {
 763   sub_init();
 764   test_run(argc, argv, tests, SRCDIR "/tests/mp");
 765   return (0);
 766 }
 767
 768 #endif
 769
 770 /*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/