configure.ac: Replace with a new version.
[u/mdw/catacomb] / mp-arith.c
index 96fdeb8..f00af54 100644 (file)
@@ -1,13 +1,13 @@
 /* -*-c-*-
  *
- * $Id: mp-arith.c,v 1.8 2000/10/08 12:02:21 mdw Exp $
+ * $Id$
  *
  * Basic arithmetic on multiprecision integers
  *
  * (c) 1999 Straylight/Edgeware
  */
 
-/*----- Licensing notice --------------------------------------------------* 
+/*----- Licensing notice --------------------------------------------------*
  *
  * This file is part of Catacomb.
  *
  * it under the terms of the GNU Library General Public License as
  * published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
  * License, or (at your option) any later version.
- * 
+ *
  * Catacomb is distributed in the hope that it will be useful,
  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  * GNU Library General Public License for more details.
- * 
+ *
  * You should have received a copy of the GNU Library General Public
  * License along with Catacomb; if not, write to the Free
  * Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston,
  * MA 02111-1307, USA.
  */
 
-/*----- Revision history --------------------------------------------------* 
- *
- * $Log: mp-arith.c,v $
- * Revision 1.8  2000/10/08 12:02:21  mdw
- * Use @MP_EQ@ instead of @MP_CMP@.
- *
- * Revision 1.7  2000/06/22 19:02:53  mdw
- * New function @mp_odd@ to extract powers of two from an integer.  This is
- * common code from the Rabin-Miller test, RSA key recovery and modular
- * square-root extraction.
- *
- * Revision 1.6  2000/06/17 11:45:09  mdw
- * Major memory management overhaul.  Added arena support.  Use the secure
- * arena for secret integers.  Replace and improve the MP management macros
- * (e.g., replace MP_MODIFY by MP_DEST).
- *
- * Revision 1.5  1999/12/22 15:54:41  mdw
- * Adjust Karatsuba parameters.  Calculate destination size better.
- *
- * Revision 1.4  1999/12/13 15:35:16  mdw
- * Slightly different rules on memory allocation.
- *
- * Revision 1.3  1999/12/11 10:57:43  mdw
- * Karatsuba squaring algorithm.
- *
- * Revision 1.2  1999/12/10 23:18:39  mdw
- * Change interface for suggested destinations.
- *
- * Revision 1.1  1999/11/17 18:02:16  mdw
- * New multiprecision integer arithmetic suite.
- *
- */
-
 /*----- Header files ------------------------------------------------------*/
 
 #include "mp.h"
 
 /*----- Main code ---------------------------------------------------------*/
 
-/* --- @mp_2c@ --- *
+/* --- @mp_lsl@, @mp_lslc@, @mp_lsr@ --- *
  *
- * Arguments:  @mp *a@ = source
+ * Arguments:  @mp *d@ = destination
+ *             @mp *a@ = source
+ *             @size_t n@ = number of bits to move
+ *
+ * Returns:    Result, @a@ shifted left or right by @n@.
  *
- * Returns:    Result, @a@ converted to two's complement notation.
+ * Use:                Bitwise shift operators.  @mp_lslc@ fills the bits introduced
+ *             on the right with ones instead of zeroes: it's used
+ *             internally by @mp_lsl2c@, though it may be useful on its
+ *             own.
  */
 
-mp *mp_2c(mp *d, mp *a)
+mp *mp_lsl(mp *d, mp *a, size_t n)
+{
+  MP_DEST(d, MP_LEN(a) + (n + MPW_BITS - 1) / MPW_BITS, a->f);
+  mpx_lsl(d->v, d->vl, a->v, a->vl, n);
+  d->f = a->f & (MP_NEG | MP_BURN);
+  MP_SHRINK(d);
+  return (d);
+}
+
+mp *mp_lslc(mp *d, mp *a, size_t n)
 {
-  if (!(a->f & MP_NEG))
-    return (MP_COPY(a));
+  MP_DEST(d, MP_LEN(a) + (n + MPW_BITS - 1) / MPW_BITS, a->f);
+  mpx_lslc(d->v, d->vl, a->v, a->vl, n);
+  d->f = a->f & (MP_NEG | MP_BURN);
+  MP_SHRINK(d);
+  return (d);
+}
 
+mp *mp_lsr(mp *d, mp *a, size_t n)
+{
   MP_DEST(d, MP_LEN(a), a->f);
-  mpx_2c(d->v, d->vl, a->v, a->vl);
-  d->f = a->f & MP_BURN;
+  mpx_lsr(d->v, d->vl, a->v, a->vl, n);
+  d->f = a->f & (MP_NEG | MP_BURN);
   MP_SHRINK(d);
   return (d);
 }
 
-/* --- @mp_sm@ --- *
+/* --- @mp_lsl2c@, @mp_lsr2c@ --- *
  *
  * Arguments:  @mp *d@ = destination
  *             @mp *a@ = source
+ *             @size_t n@ = number of bits to move
  *
- * Returns:    Result, @a@ converted to the native signed-magnitude
- *             notation.
+ * Returns:    Result, @a@ shifted left or right by @n@.  Handles the
+ *             pretence of sign-extension for negative numbers.
  */
 
-mp *mp_sm(mp *d, mp *a)
+mp *mp_lsl2c(mp *d, mp *a, size_t n)
 {
-  if (!MP_LEN(a) || a->vl[-1] < MPW_MAX / 2)
-    return (MP_COPY(a));
+  if (!MP_NEGP(a))
+    return (mp_lsl(d, a, n));
+  d = mp_not2c(d, a);
+  d = mp_lslc(d, d, n);
+  d = mp_not2c(d, d);
+  return (d);
+}
 
-  MP_DEST(d, MP_LEN(a), a->f);
-  mpx_2c(d->v, d->vl, a->v, a->vl);
-  d->f = (a->f & (MP_BURN | MP_NEG)) ^ MP_NEG;
-  MP_SHRINK(d);
-  return (d);  
+mp *mp_lsr2c(mp *d, mp *a, size_t n)
+{
+  if (!MP_NEGP(a))
+    return (mp_lsr(d, a, n));
+  d = mp_not2c(d, a);
+  d = mp_lsr(d, d, n);
+  d = mp_not2c(d, d);
+  return (d);
 }
 
-/* --- @mp_lsl@ --- *
+/* --- @mp_testbit@ --- *
  *
- * Arguments:  @mp *d@ = destination
- *             @mp *a@ = source
- *             @size_t n@ = number of bits to move
+ * Arguments:  @mp *x@ = a large integer
+ *             @unsigned long n@ = which bit to test
  *
- * Returns:    Result, @a@ shifted left by @n@.
+ * Returns:    Nonzero if the bit is set, zero if not.
  */
 
-mp *mp_lsl(mp *d, mp *a, size_t n)
+int mp_testbit(mp *x, unsigned long n)
 {
-  MP_DEST(d, MP_LEN(a) + (n + MPW_BITS - 1) / MPW_BITS, a->f);
-  mpx_lsl(d->v, d->vl, a->v, a->vl, n);
-  d->f = a->f & (MP_NEG | MP_BURN);
-  MP_SHRINK(d);
+  if (n > MPW_BITS * MP_LEN(x))
+    return (0);
+  return ((x->v[n/MPW_BITS] >> n%MPW_BITS) & 1u);
+}
+
+/* --- @mp_testbit2c@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @mp *x@ = a large integer
+ *             @unsigned long n@ = which bit to test
+ *
+ * Returns:    Nonzero if the bit is set, zero if not.  Fakes up two's
+ *             complement representation.
+ */
+
+int mp_testbit2c(mp *x, unsigned long n)
+{
+  int r;
+  if (!MP_NEGP(x))
+    return (mp_testbit(x, n));
+  x = mp_not2c(MP_NEW, x);
+  r = !mp_testbit(x, n);
+  MP_DROP(x);
+  return (r);
+}
+
+/* --- @mp_setbit@, @mp_clearbit@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @mp *d@ = a destination
+ *             @mp *x@ = a large integer
+ *             @unsigned long n@ = which bit to modify
+ *
+ * Returns:    The argument @x@, with the appropriate bit set or cleared.
+ */
+
+mp *mp_setbit(mp *d, mp *x, unsigned long n)
+{
+  size_t rq;
+
+  rq = n + MPW_BITS; rq -= rq % MPW_BITS;
+  if (d != x) {
+    if (d) MP_DROP(d);
+    d = MP_COPY(x);
+  }
+  MP_DEST(d, rq, x->f & (MP_NEG | MP_BURN));
+  d->v[n/MPW_BITS] |= 1 << n%MPW_BITS;
   return (d);
 }
 
-/* --- @mp_lsr@ --- *
+mp *mp_clearbit(mp *d, mp *x, unsigned long n)
+{
+  size_t rq;
+
+  rq = n + MPW_BITS; rq -= rq % MPW_BITS;
+  if (d != x) {
+    if (d) MP_DROP(d);
+    d = MP_COPY(x);
+  }
+  MP_DEST(d, rq, x->f & (MP_NEG | MP_BURN));
+  d->v[n/MPW_BITS] &= ~(1 << n%MPW_BITS);
+  return (d);
+}
+
+/* --- @mp_setbit2c@, @mp_clearbit2c@ --- *
  *
- * Arguments:  @mp *d@ = destination
- *             @mp *a@ = source
- *             @size_t n@ = number of bits to move
+ * Arguments:  @mp *d@ = destination
+ *             @mp *x@ = a large integer
+ *             @unsigned long n@ = which bit to modify
  *
- * Returns:    Result, @a@ shifted left by @n@.
+ * Returns:    The argument @x@, with the appropriate bit set or cleared.
+ *             Fakes up two's complement representation.
  */
 
-mp *mp_lsr(mp *d, mp *a, size_t n)
+mp *mp_setbit2c(mp *d, mp *x, unsigned long n)
 {
-  MP_DEST(d, MP_LEN(a), a->f);
-  mpx_lsr(d->v, d->vl, a->v, a->vl, n);
-  d->f = a->f & (MP_NEG | MP_BURN);
-  MP_SHRINK(d);
+  if (!MP_NEGP(x))
+    return mp_setbit(d, x, n);
+  d = mp_not2c(d, x);
+  d = mp_clearbit(d, d, n);
+  d = mp_not2c(d, d);
+  return (d);
+}
+
+mp *mp_clearbit2c(mp *d, mp *x, unsigned long n)
+{
+  if (!MP_NEGP(x))
+    return mp_clearbit(d, x, n);
+  d = mp_not2c(d, x);
+  d = mp_setbit(d, d, n);
+  d = mp_not2c(d, d);
   return (d);
 }
 
@@ -165,14 +229,195 @@ int mp_eq(const mp *a, const mp *b) { return (MP_EQ(a, b)); }
 
 int mp_cmp(const mp *a, const mp *b)
 {
-  if (!((a->f ^ b->f) & MP_NEG))
-    return (mpx_ucmp(a->v, a->vl, b->v, b->vl));
-  else if (a->f & MP_NEG)
+  if (!((a->f ^ b->f) & MP_NEG)) {
+    if (a->f & MP_NEG)
+      return (-mpx_ucmp(a->v, a->vl, b->v, b->vl));
+    else
+      return (mpx_ucmp(a->v, a->vl, b->v, b->vl));
+  } else if (a->f & MP_NEG)
     return (-1);
   else
     return (+1);
 }
 
+/* --- @mp_neg@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @mp *d@ = destination
+ *             @mp *a@ = argument
+ *
+ * Returns:    The negation of the argument.
+ *
+ * Use:                Negates its argument.
+ */
+
+mp *mp_neg(mp *d, mp *a)
+{
+  /* --- Surprising amounts of messing about required --- */
+
+  MP_SHRINK(a);
+  MP_COPY(a);
+  if (d)
+    MP_DROP(d);
+  if (a->v == a->vl)
+    return (a);
+  MP_DEST(a, MP_LEN(a), a->f);
+  a->f ^= MP_NEG;
+  return (a);
+}
+
+/* --- @mp_bitop@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @mp *d@ = destination
+ *             @mp *a, *b@ = sources
+ *
+ * Returns:    The result of the given bitwise operation.  These functions
+ *             don't handle negative numbers at all sensibly.  For that, use
+ *             the @...2c@ variants.  The functions are named after the
+ *             truth tables they generate:
+ *
+ *                     a:      0011
+ *                     b:      0101
+ *                     @mpx_bitXXXX@
+ */
+
+#define MP_BITBINOP(string)                                            \
+                                                                       \
+mp *mp_bit##string(mp *d, mp *a, mp *b)                                        \
+{                                                                      \
+  MP_DEST(d, MAX(MP_LEN(a), MP_LEN(b)), (a->f | b->f) & ~MP_NEG);      \
+  mpx_bit##string(d->v, d->vl, a->v, a->vl, b->v, b->vl);              \
+  d->f = (a->f | b->f) & MP_BURN;                                      \
+  MP_SHRINK(d);                                                                \
+  return (d);                                                          \
+}
+
+MPX_DOBIN(MP_BITBINOP)
+
+/* --- @mp_not@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @mp *d@ = destination
+ *             @mp *a@ = source
+ *
+ * Returns:    The bitwise complement of the source.
+ */
+
+mp *mp_not(mp *d, mp *a)
+{
+  MP_DEST(d, MP_LEN(a), a->f);
+  mpx_not(d->v, d->vl, a->v, a->vl);
+  d->f = a->f & MP_BURN;
+  MP_SHRINK(d);
+  return (d);
+}
+
+/* --- @mp_bitop2c@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @mp *d@ = destination
+ *             @mp *a, *b@ = sources
+ *
+ * Returns:    The result of the given bitwise operation.  Negative numbers
+ *             are treated as two's complement, sign-extended infinitely to
+ *             the left.  The functions are named after the truth tables
+ *             they generate:
+ *
+ *                     a:      0011
+ *                     b:      0101
+ *                     @mpx_bitXXXX@
+ */
+
+/* --- How this actually works --- *
+ *
+ * The two arguments are inverted (with a sign-swap) if they're currently
+ * negative.  This means that we end up using a different function (one which
+ * reinverts as we go) for the main operation.  Also, if the sign would be
+ * negative at the end, we preinvert the output and then invert again with a
+ * sign-swap.
+ *
+ * Start with:                 wxyz      WXYZ
+ * If @a@ negative:            yzwx  or  YZWX
+ * If @b@ negative:            xwzy      XWZY
+ * If both negative:           zyxw      ZYXW
+ */
+
+#define MP_BIT2CBINOP(n, base, an, bn, abn, p_base, p_an, p_bn, p_abn) \
+                                                                       \
+mp *mp_bit##n##2c(mp *d, mp *a, mp *b)                                 \
+{                                                                      \
+  if (!((a->f | b->f) & MP_NEG)) {     /* Both positive */             \
+    d = mp_bit##base(d, a, b);                                         \
+    p_base                                                             \
+  } else if (!(b->f & MP_NEG)) {       /* Only @b@ positive */         \
+    MP_COPY(b);                                                                \
+    d = mp_not2c(d, a);                                                        \
+    d = mp_bit##an(d, d, b);                                           \
+    MP_DROP(b);                                                                \
+    p_an                                                               \
+  } else if (!(a->f & MP_NEG)) {       /* Only @a@ positive */         \
+    MP_COPY(a);                                                                \
+    d = mp_not2c(d, b);                                                        \
+    d = mp_bit##bn(d, a, d);                                           \
+    MP_DROP(a);                                                                \
+    p_bn                                                               \
+  } else {                             /* Both negative */             \
+    mp *t = mp_not2c(MP_NEW, a);                                       \
+    d = mp_not2c(d, b);                                                        \
+    d = mp_bit##abn(d, t, d);                                          \
+    MP_DROP(t);                                                                \
+    p_abn                                                              \
+  }                                                                    \
+  return (d);                                                          \
+}                                                                      \
+
+#define NEG d = mp_not2c(d, d);
+#define POS
+MP_BIT2CBINOP(0000, 0000, 0000, 0000, 0000, POS, POS, POS, POS)
+MP_BIT2CBINOP(0001, 0001, 0100, 0010, 0111, POS, POS, POS, NEG)
+MP_BIT2CBINOP(0010, 0010, 0111, 0001, 0100, POS, NEG, POS, POS)
+MP_BIT2CBINOP(0011, 0011, 0011, 0011, 0011, POS, NEG, POS, NEG)
+MP_BIT2CBINOP(0100, 0100, 0001, 0111, 0010, POS, POS, NEG, POS)
+MP_BIT2CBINOP(0101, 0101, 0101, 0101, 0101, POS, POS, NEG, NEG)
+MP_BIT2CBINOP(0110, 0110, 0110, 0110, 0110, POS, NEG, NEG, POS)
+MP_BIT2CBINOP(0111, 0111, 0010, 0100, 0001, POS, NEG, NEG, NEG)
+MP_BIT2CBINOP(1000, 0111, 0010, 0100, 0001, NEG, POS, POS, POS)
+MP_BIT2CBINOP(1001, 0110, 0110, 0110, 0110, NEG, POS, POS, NEG)
+MP_BIT2CBINOP(1010, 0101, 0101, 0101, 0101, NEG, NEG, POS, POS)
+MP_BIT2CBINOP(1011, 0100, 0001, 0111, 0010, NEG, NEG, POS, NEG)
+MP_BIT2CBINOP(1100, 0011, 0011, 0011, 0011, NEG, POS, NEG, POS)
+MP_BIT2CBINOP(1101, 0010, 0111, 0001, 0100, NEG, POS, NEG, NEG)
+MP_BIT2CBINOP(1110, 0001, 0100, 0010, 0111, NEG, NEG, NEG, POS)
+MP_BIT2CBINOP(1111, 0000, 0000, 0000, 0000, NEG, NEG, NEG, NEG)
+#undef NEG
+#undef POS
+
+/* --- @mp_not2c@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @mp *d@ = destination
+ *             @mp *a@ = source
+ *
+ * Returns:    The sign-extended complement of the argument.
+ */
+
+mp *mp_not2c(mp *d, mp *a)
+{
+  mpw one = 1;
+
+  MP_DEST(d, MP_LEN(a) + 1, a->f);
+  if (d == a) {
+    if (MP_NEGP(a))
+      MPX_USUBN(d->v, d->vl, 1);
+    else
+      MPX_UADDN(d->v, d->vl, 1);
+  } else {
+    if (MP_NEGP(a))
+      mpx_usub(d->v, d->vl, a->v, a->vl, &one, &one + 1);
+    else
+      mpx_uadd(d->v, d->vl, a->v, a->vl, &one, &one + 1);
+  }
+  d->f = (a->f & (MP_NEG | MP_BURN)) ^ MP_NEG;
+  MP_SHRINK(d);
+  return (d);
+}
+
 /* --- @mp_add@ --- *
  *
  * Arguments:  @mp *d@ = destination
@@ -236,16 +481,15 @@ mp *mp_mul(mp *d, mp *a, mp *b)
   a = MP_COPY(a);
   b = MP_COPY(b);
 
-  if (MP_LEN(a) <= KARATSUBA_CUTOFF || MP_LEN(b) <= KARATSUBA_CUTOFF) {
+  if (MP_LEN(a) <= MPK_THRESH || MP_LEN(b) <= MPK_THRESH) {
     MP_DEST(d, MP_LEN(a) + MP_LEN(b), a->f | b->f | MP_UNDEF);
     mpx_umul(d->v, d->vl, a->v, a->vl, b->v, b->vl);
   } else {
-    size_t m = 2 * MAX(MP_LEN(a), MP_LEN(b)) + 2;
+    size_t m = MAX(MP_LEN(a), MP_LEN(b));
     mpw *s;
-    MP_DEST(d, m, a->f | b->f | MP_UNDEF);
-    m += KARATSUBA_SLOP;
-    s = mpalloc(d->a, m);
-    mpx_kmul(d->v, d->vl, a->v, a->vl, b->v, b->vl, s, s + m);
+    MP_DEST(d, 3 * m, a->f | b->f | MP_UNDEF);
+    s = mpalloc(d->a, 5 * m);
+    mpx_kmul(d->v, d->vl, a->v, a->vl, b->v, b->vl, s, s + 5 * m);
     mpfree(d->a, s);
   }
 
@@ -269,15 +513,16 @@ mp *mp_sqr(mp *d, mp *a)
   size_t m = MP_LEN(a);
 
   a = MP_COPY(a);
-  MP_DEST(d, 2 * m + 2, a->f | MP_UNDEF);
-  if (m > KARATSUBA_CUTOFF) {
+  if (m > MPK_THRESH) {
     mpw *s;
-    m = 2 * (m + 1) + KARATSUBA_SLOP;
-    s = mpalloc(d->a, m);
-    mpx_ksqr(d->v, d->vl, a->v, a->vl, s, s + m);
+    MP_DEST(d, 3 * m, a->f | MP_UNDEF);
+    s = mpalloc(d->a, 5 * m);
+    mpx_ksqr(d->v, d->vl, a->v, a->vl, s, s + 5 * m);
     mpfree(d->a, s);
-  } else 
+  } else {
+    MP_DEST(d, 2 * m + 2, a->f | MP_UNDEF);
     mpx_usqr(d->v, d->vl, a->v, a->vl);
+  }
   d->f = a->f & MP_BURN;
   MP_SHRINK(d);
   MP_DROP(a);
@@ -320,7 +565,7 @@ void mp_div(mp **qq, mp **rr, mp *a, mp *b)
   if (r)
     MP_DROP(r);
   r = a;
-  MP_DEST(r, MP_LEN(a) + 2, a->f | b->f);
+  MP_DEST(r, MAX(MP_LEN(a), MP_LEN(b)) + 2, a->f | b->f);
 
   /* --- Fix up the quotient too --- */
 
@@ -348,7 +593,7 @@ void mp_div(mp **qq, mp **rr, mp *a, mp *b)
    */
 
   q->f = ((r->f | b->f) & MP_BURN) | ((r->f ^ b->f) & MP_NEG);
-  if (q->f & MP_NEG) {
+  if (MP_NEGP(q)) {
     mpw *v;
     for (v = r->v; v < r->vl; v++) {
       if (*v) {
@@ -407,16 +652,16 @@ mp *mp_odd(mp *d, mp *m, size_t *s)
     ss = 0;
   else {
     mpw x = *v;
-    mpw mask = MPW_MAX;
-    unsigned z = MPW_BITS / 2;
+    unsigned z = MPW_P2;
+    mpw mask = ((mpw)1 << z) - 1;
 
     while (z) {
-      mask >>= z;
       if (!(x & mask)) {
        x >>= z;
        ss += z;
       }
       z >>= 1;
+      mask >>= z;
     }
   }
 
@@ -432,8 +677,8 @@ static int verify(const char *op, mp *expect, mp *result, mp *a, mp *b)
 {
   if (!MP_EQ(expect, result)) {
     fprintf(stderr, "\n*** %s failed", op);
-    fputs("\n*** a      = ", stderr); mp_writefile(a, stderr, 10);
-    fputs("\n*** b      = ", stderr); mp_writefile(b, stderr, 10);
+    fputs("\n*** a     = ", stderr); mp_writefile(a, stderr, 10);
+    fputs("\n*** b     = ", stderr); mp_writefile(b, stderr, 10);
     fputs("\n*** result = ", stderr); mp_writefile(result, stderr, 10);
     fputs("\n*** expect = ", stderr); mp_writefile(expect, stderr, 10);
     fputc('\n', stderr);
@@ -460,6 +705,8 @@ static int verify(const char *op, mp *expect, mp *result, mp *a, mp *b)
 
 RIG(lsl, mp_lsl)
 RIG(lsr, mp_lsr)
+RIG(lsl2c, mp_lsl2c)
+RIG(lsr2c, mp_lsr2c)
 
 #undef RIG
 
@@ -479,6 +726,7 @@ RIG(lsr, mp_lsr)
 RIG(add, mp_add)
 RIG(sub, mp_sub)
 RIG(mul, mp_mul)
+RIG(exp, mp_exp)
 
 #undef RIG
 
@@ -498,6 +746,135 @@ static int tdiv(dstr *v)
   return (ok);
 }
 
+static int tbin(dstr *v)
+{
+  static mp *(*fn[])(mp *, mp *, mp *) = {
+#define DO(string) mp_bit##string##2c,
+MPX_DOBIN(DO)
+#undef DO
+  };
+  int ok = 1;
+  unsigned op = 0;
+  mp *a = *(mp **)v[1].buf;
+  mp *b = *(mp **)v[2].buf;
+  mp *r = *(mp **)v[3].buf;
+  mp *c;
+
+  if (strcmp(v[0].buf, "and") == 0) op = 1;
+  else if (strcmp(v[0].buf, "or") == 0) op = 7;
+  else if (strcmp(v[0].buf, "nand") == 0) op = 14;
+  else if (strcmp(v[0].buf, "nor") == 0) op = 8;
+  else if (strcmp(v[0].buf, "xor") == 0) op = 6;
+  else {
+    char *p = v[0].buf;
+    while (*p) {
+      op <<= 1;
+      if (*p++ == '1')
+       op |= 1;
+    }
+  }
+
+  c = fn[op](MP_NEW, a, b);
+  ok = verify(v[0].buf, r, c, a, b);
+  mp_drop(a); mp_drop(b); mp_drop(r); mp_drop(c);
+  assert(mparena_count(MPARENA_GLOBAL) == 0);
+  return (ok);
+}
+
+static int tset(dstr *v)
+{
+  mp *a = *(mp **)v[0].buf;
+  unsigned long n = *(unsigned long *)v[1].buf;
+  mp *r = *(mp **)v[2].buf;
+  mp *c;
+  int ok = 1;
+
+  c = mp_setbit2c(MP_NEW, a, n);
+  if (!MP_EQ(c, r)) {
+    ok = 0;
+    fprintf(stderr, "\n***setbit (set) failed");
+    fputs("\n*** a  = ", stderr); mp_writefile(a, stderr, 16);
+    fprintf(stderr, "\n*** n  = %lu", n);
+    fputs("\n*** r  = ", stderr); mp_writefile(r, stderr, 16);
+    fputs("\n*** c = ", stderr); mp_writefile(c, stderr, 16);
+    fputc('\n', stderr);
+  }
+  if (!mp_testbit2c(r, n)) {
+    ok = 0;
+    fprintf(stderr, "\n***setbit (test) failed");
+    fprintf(stderr, "\n*** n  = %lu", n);
+    fputs("\n*** r  = ", stderr); mp_writefile(r, stderr, 16);
+    fputc('\n', stderr);
+  }
+  mp_drop(a);
+  mp_drop(r);
+  mp_drop(c);
+  assert(mparena_count(MPARENA_GLOBAL) == 0);
+  return (ok);
+}
+
+static int tclr(dstr *v)
+{
+  mp *a = *(mp **)v[0].buf;
+  unsigned long n = *(unsigned long *)v[1].buf;
+  mp *r = *(mp **)v[2].buf;
+  mp *c;
+  int ok = 1;
+
+  c = mp_clearbit2c(MP_NEW, a, n);
+  if (!MP_EQ(c, r)) {
+    ok = 0;
+    fprintf(stderr, "\n***clrbit (set) failed");
+    fputs("\n*** a  = ", stderr); mp_writefile(a, stderr, 16);
+    fprintf(stderr, "\n*** n  = %lu", n);
+    fputs("\n*** r  = ", stderr); mp_writefile(r, stderr, 16);
+    fputs("\n*** c = ", stderr); mp_writefile(c, stderr, 16);
+    fputc('\n', stderr);
+  }
+  if (mp_testbit2c(r, n)) {
+    ok = 0;
+    fprintf(stderr, "\n***clrbit (test) failed");
+    fprintf(stderr, "\n*** n  = %lu", n);
+    fputs("\n*** r  = ", stderr); mp_writefile(r, stderr, 16);
+    fputc('\n', stderr);
+  }
+  mp_drop(a);
+  mp_drop(c);
+  mp_drop(r);
+  assert(mparena_count(MPARENA_GLOBAL) == 0);
+  return (ok);
+}
+
+static int tneg(dstr *v)
+{
+  mp *a = *(mp **)v[0].buf;
+  mp *r = *(mp **)v[1].buf;
+  int ok = 1;
+  mp *n = mp_neg(MP_NEW, a);
+  if (!MP_EQ(r, n)) {
+    ok = 0;
+    fprintf(stderr, "\n*** neg failed\n");
+    fputs("\n*** a  = ", stderr); mp_writefile(a, stderr, 10);
+    fputs("\n*** r  = ", stderr); mp_writefile(r, stderr, 10);
+    fputs("\n*** n  = ", stderr); mp_writefile(n, stderr, 10);
+    fputc('\n', stderr);
+  }
+  mp_drop(n);
+  n = mp_neg(a, a);
+  if (!MP_EQ(r, n)) {
+    ok = 0;
+    fprintf(stderr, "\n*** neg failed\n");
+    fputs("\n*** a* = ", stderr); mp_writefile(a, stderr, 10);
+    fputs("\n*** r  = ", stderr); mp_writefile(r, stderr, 10);
+    fputs("\n*** n  = ", stderr); mp_writefile(n, stderr, 10);
+    fputc('\n', stderr);
+  }
+  mp_drop(a);
+  mp_drop(r);
+  assert(mparena_count(MPARENA_GLOBAL) == 0);
+  return (ok);
+}
+
 static int todd(dstr *v)
 {
   mp *a = *(mp **)v[0].buf;
@@ -520,17 +897,25 @@ static int todd(dstr *v)
   mp_drop(a);
   mp_drop(rt);
   mp_drop(t);
+  assert(mparena_count(MPARENA_GLOBAL) == 0);
   return (ok);
 }
 
 static test_chunk tests[] = {
-  { "lsl", tlsl, { &type_mp, &type_mp, &type_mp, 0 } },
-  { "lsr", tlsr, { &type_mp, &type_mp, &type_mp, 0 } },
+  { "lsl", tlsl, { &type_mp, &type_int, &type_mp, 0 } },
+  { "lsr", tlsr, { &type_mp, &type_int, &type_mp, 0 } },
+  { "lsl2c", tlsl2c, { &type_mp, &type_int, &type_mp, 0 } },
+  { "lsr2c", tlsr2c, { &type_mp, &type_int, &type_mp, 0 } },
+  { "setbit", tset, { &type_mp, &type_ulong, &type_mp, 0 } },
+  { "clrbit", tclr, { &type_mp, &type_ulong, &type_mp, 0 } },
   { "add", tadd, { &type_mp, &type_mp, &type_mp, 0 } },
   { "sub", tsub, { &type_mp, &type_mp, &type_mp, 0 } },
   { "mul", tmul, { &type_mp, &type_mp, &type_mp, 0 } },
   { "div", tdiv, { &type_mp, &type_mp, &type_mp, &type_mp, 0 } },
+  { "exp", texp, { &type_mp, &type_mp, &type_mp, 0 } },
+  { "bin2c", tbin, { &type_string, &type_mp, &type_mp, &type_mp, 0 } },
   { "odd", todd, { &type_mp, &type_uint32, &type_mp, 0 } },
+  { "neg", tneg, { &type_mp, &type_mp, 0 } },
   { 0, 0, { 0 } },
 };