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

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