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

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