Table for driving key data extraction.
[u/mdw/catacomb] / mpx.c
diff --git a/mpx.c b/mpx.c
index b6d765d..36b424c 100644 (file)
--- a/mpx.c
+++ b/mpx.c
@@ -1,6 +1,6 @@
 /* -*-c-*-
  *
- * $Id: mpx.c,v 1.3 1999/11/13 01:57:31 mdw Exp $
+ * $Id: mpx.c,v 1.7 1999/12/22 15:49:07 mdw Exp $
  *
  * Low-level multiprecision arithmetic
  *
 /*----- Revision history --------------------------------------------------* 
  *
  * $Log: mpx.c,v $
+ * Revision 1.7  1999/12/22 15:49:07  mdw
+ * New function for division by a small integer.
+ *
+ * Revision 1.6  1999/11/20 22:43:44  mdw
+ * Integrate testing for MPX routines.
+ *
+ * Revision 1.5  1999/11/20 22:23:27  mdw
+ * Add function versions of some low-level macros with wider use.
+ *
+ * Revision 1.4  1999/11/17 18:04:09  mdw
+ * Add two's-complement functionality.  Improve mpx_udiv a little by
+ * performing the multiplication of the divisor by q with the subtraction
+ * from r.
+ *
  * Revision 1.3  1999/11/13 01:57:31  mdw
  * Remove stray debugging code.
  *
@@ -379,6 +393,30 @@ done:;
 
 /*----- Unsigned arithmetic -----------------------------------------------*/
 
+/* --- @mpx_2c@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @mpw *dv, *dvl@ = destination vector
+ *             @const mpw *v, *vl@ = source vector
+ *
+ * Returns:    ---
+ *
+ * Use:                Calculates the two's complement of @v@.
+ */
+
+void mpx_2c(mpw *dv, mpw *dvl, const mpw *v, const mpw *vl)
+{
+  mpw c = 0;
+  while (dv < dvl && v < vl)
+    *dv++ = c = MPW(~*v++);
+  if (dv < dvl) {
+    if (c > MPW_MAX / 2)
+      c = MPW(~0);
+    while (dv < dvl)
+      *dv++ = c;
+  }
+  MPX_UADDN(dv, dvl, 1);
+}
+
 /* --- @mpx_ucmp@ --- *
  *
  * Arguments:  @const mpw *av, *avl@ = first argument vector base and limit
@@ -448,6 +486,18 @@ void mpx_uadd(mpw *dv, mpw *dvl, const mpw *av, const mpw *avl,
   }
 }
 
+/* --- @mpx_uaddn@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @mpw *dv, *dvl@ = source and destination base and limit
+ *             @mpw n@ = other addend
+ *
+ * Returns:    ---
+ *
+ * Use:                Adds a small integer to a multiprecision number.
+ */
+
+void mpx_uaddn(mpw *dv, mpw *dvl, mpw n) { MPX_UADDN(dv, dvl, n); }
+
 /* --- @mpx_usub@ --- *
  *
  * Arguments:  @mpw *dv, *dvl@ = destination vector base and limit
@@ -490,6 +540,18 @@ void mpx_usub(mpw *dv, mpw *dvl, const mpw *av, const mpw *avl,
     *dv++ = c;
 }
 
+/* --- @mpx_usubn@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @mpw *dv, *dvl@ = source and destination base and limit
+ *             @n@ = subtrahend
+ *
+ * Returns:    ---
+ *
+ * Use:                Subtracts a small integer from a multiprecision number.
+ */
+
+void mpx_usubn(mpw *dv, mpw *dvl, mpw n) { MPX_USUBN(dv, dvl, n); }
+
 /* --- @mpx_umul@ --- *
  *
  * Arguments:  @mpw *dv, *dvl@ = destination vector base and limit
@@ -544,6 +606,41 @@ void mpx_umul(mpw *dv, mpw *dvl, const mpw *av, const mpw *avl,
   }
 }
 
+/* --- @mpx_umuln@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @mpw *dv, *dvl@ = destination vector base and limit
+ *             @const mpw *av, *avl@ = multiplicand vector base and limit
+ *             @mpw m@ = multiplier
+ *
+ * Returns:    ---
+ *
+ * Use:                Multiplies a multiprecision integer by a single-word value.
+ *             The destination and source may be equal.  The destination
+ *             is completely cleared after use.
+ */
+
+void mpx_umuln(mpw *dv, mpw *dvl, const mpw *av, const mpw *avl, mpw m)
+{
+  MPX_UMULN(dv, dvl, av, avl, m);
+}
+
+/* --- @mpx_umlan@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @mpw *dv, *dvl@ = destination/accumulator base and limit
+ *             @const mpw *av, *avl@ = multiplicand vector base and limit
+ *             @mpw m@ = multiplier
+ *
+ * Returns:    ---
+ *
+ * Use:                Multiplies a multiprecision integer by a single-word value
+ *             and adds the result to an accumulator.
+ */
+
+void mpx_umlan(mpw *dv, mpw *dvl, const mpw *av, const mpw *avl, mpw m)
+{
+  MPX_UMLAN(dv, dvl, av, avl, m);
+}
+
 /* --- @mpx_usqr@ --- *
  *
  * Arguments:  @mpw *dv, *dvl@ = destination vector base and limit
@@ -618,8 +715,7 @@ void mpx_usqr(mpw *dv, mpw *dvl, const mpw *av, const mpw *avl)
  *             requiring the dividend to be in the result position but it
  *             does make some sense really.  The remainder must have
  *             headroom for at least two extra words.  The scratch space
- *             must be at least two words larger than twice the size of the
- *             divisor.
+ *             must be at least one word larger than the divisor.
  */
 
 void mpx_udiv(mpw *qv, mpw *qvl, mpw *rv, mpw *rvl,
@@ -662,12 +758,10 @@ void mpx_udiv(mpw *qv, mpw *qvl, mpw *rv, mpw *rvl,
   /* --- Normalize the dividend/remainder to match --- */
 
   if (norm) {
-    mpw *svvl = sv + (dvl - dv) + 1;
     mpx_lsl(rv, rvl, rv, rvl, norm);
-    mpx_lsl(sv, svvl, dv, dvl, norm);
+    mpx_lsl(sv, svl, dv, dvl, norm);
     dv = sv;
-    sv = svvl;
-    dvl = svvl;
+    dvl = svl;
     MPX_SHRINK(dv, dvl);
   }
 
@@ -753,25 +847,42 @@ void mpx_udiv(mpw *qv, mpw *qvl, mpw *rv, mpw *rvl,
       {
        mpw *svv;
        const mpw *dvv;
-       mpw c = 0;
+       mpw mc = 0, sc = 0;
 
-       /* --- Calculate the size of the chunk --- */
+       /* --- Calculate the size of the chunk --- *
+        *
+        * This does the whole job of calculating @r >> scale - qd@.
+        */
 
-       for (svv = sv, dvv = dv; dvv < dvl; svv++, dvv++) {
-         mpd x = (mpd)*dvv * (mpd)q + c;
+       for (svv = rv + scale, dvv = dv;
+            dvv < dvl && svv < rvl;
+            svv++, dvv++) {
+         mpd x = (mpd)*dvv * (mpd)q + mc;
+         mc = x >> MPW_BITS;
+         x = (mpd)*svv - MPW(x) - sc;
          *svv = MPW(x);
-         c = x >> MPW_BITS;
+         if (x >> MPW_BITS)
+           sc = 1;
+         else
+           sc = 0;
+       }
+
+       if (svv < rvl) {
+         mpd x = (mpd)*svv - mc - sc;
+         *svv++ = MPW(x);
+         if (x >> MPW_BITS)
+           sc = MPW_MAX;
+         else
+           sc = 0;
+         while (svv < rvl)
+           *svv++ = sc;
        }
-       if (c)
-         *svv++ = c;
 
-       /* --- Now make sure that we can cope with the difference --- *
+       /* --- Fix if the quotient was too large --- *
         *
-        * Take advantage of the fact that subtraction works two's-
-        * complement.
+        * This doesn't seem to happen very often.
         */
 
-       mpx_usub(rv + scale, rvl, rv + scale, rvl, sv, svv);
        if (rvl[-1] > MPW_MAX / 2) {
          mpx_uadd(rv + scale, rvl, rv + scale, rvl, dv, dvl);
          q--;
@@ -792,4 +903,363 @@ void mpx_udiv(mpw *qv, mpw *qvl, mpw *rv, mpw *rvl,
   mpx_lsr(rv, rvl, rv, rvl, norm);
 }
 
+/* --- @mpx_udivn@ --- *
+ *
+ * Arguments:  @mpw *qv, *qvl@ = storage for the quotient (may overlap
+ *                     dividend)
+ *             @const mpw *rv, *rvl@ = dividend
+ *             @mpw d@ = single-precision divisor
+ *
+ * Returns:    Remainder after divison.
+ *
+ * Use:                Performs a single-precision division operation.
+ */
+
+mpw mpx_udivn(mpw *qv, mpw *qvl, const mpw *rv, const mpw *rvl, mpw d)
+{
+  size_t i;
+  size_t ql = qvl - qv;
+  mpd r = 0;
+
+  i = rvl - rv;
+  while (i > 0) {
+    i--;
+    r = (r << MPW_BITS) | rv[i];
+    if (i < ql)
+      qv[i] = r / d;
+    r %= d;
+  }
+  return (MPW(r));
+}
+
+/*----- Test rig ----------------------------------------------------------*/
+
+#ifdef TEST_RIG
+
+#include <mLib/alloc.h>
+#include <mLib/dstr.h>
+#include <mLib/quis.h>
+#include <mLib/testrig.h>
+
+#include "mpscan.h"
+
+#define ALLOC(v, vl, sz) do {                                          \
+  size_t _sz = (sz);                                                   \
+  mpw *_vv = xmalloc(MPWS(_sz));                                       \
+  mpw *_vvl = _vv + _sz;                                               \
+  (v) = _vv;                                                           \
+  (vl) = _vvl;                                                         \
+} while (0)
+
+#define LOAD(v, vl, d) do {                                            \
+  const dstr *_d = (d);                                                        \
+  mpw *_v, *_vl;                                                       \
+  ALLOC(_v, _vl, MPW_RQ(_d->len));                                     \
+  mpx_loadb(_v, _vl, _d->buf, _d->len);                                        \
+  (v) = _v;                                                            \
+  (vl) = _vl;                                                          \
+} while (0)
+
+#define MAX(x, y) ((x) > (y) ? (x) : (y))
+  
+static void dumpbits(const char *msg, const void *pp, size_t sz)
+{
+  const octet *p = pp;
+  fputs(msg, stderr);
+  for (; sz; sz--)
+    fprintf(stderr, " %02x", *p++);
+  fputc('\n', stderr);
+}
+
+static void dumpmp(const char *msg, const mpw *v, const mpw *vl)
+{
+  fputs(msg, stderr);
+  MPX_SHRINK(v, vl);
+  while (v < vl)
+    fprintf(stderr, " %08lx", (unsigned long)*--vl);
+  fputc('\n', stderr);
+}
+
+static int chkscan(const mpw *v, const mpw *vl,
+                  const void *pp, size_t sz, int step)
+{
+  mpscan mps;
+  const octet *p = pp;
+  unsigned bit = 0;
+  int ok = 1;
+
+  mpscan_initx(&mps, v, vl);
+  while (sz) {
+    unsigned x = *p;
+    int i;
+    p += step;
+    for (i = 0; i < 8 && MPSCAN_STEP(&mps); i++) {
+      if (MPSCAN_BIT(&mps) != (x & 1)) {
+       fprintf(stderr,
+               "\n*** error, step %i, bit %u, expected %u, found %u\n",
+               step, bit, x & 1, MPSCAN_BIT(&mps));
+       ok = 0;
+      }
+      x >>= 1;
+      bit++;
+    }
+    sz--;
+  }
+
+  return (ok);
+}
+
+static int loadstore(dstr *v)
+{
+  dstr d = DSTR_INIT;
+  size_t sz = MPW_RQ(v->len) * 2, diff;
+  mpw *m, *ml;
+  int ok = 1;
+
+  dstr_ensure(&d, v->len);
+  m = xmalloc(MPWS(sz));
+
+  for (diff = 0; diff < sz; diff += 5) {
+    size_t oct;
+
+    ml = m + sz - diff;
+
+    mpx_loadl(m, ml, v->buf, v->len);
+    if (!chkscan(m, ml, v->buf, v->len, +1))
+      ok = 0;
+    MPX_OCTETS(oct, m, ml);
+    mpx_storel(m, ml, d.buf, d.sz);
+    if (memcmp(d.buf, v->buf, oct) != 0) {
+      dumpbits("\n*** storel failed", d.buf, d.sz);
+      ok = 0;
+    }
+
+    mpx_loadb(m, ml, v->buf, v->len);
+    if (!chkscan(m, ml, v->buf + v->len - 1, v->len, -1))
+      ok = 0;
+    MPX_OCTETS(oct, m, ml);
+    mpx_storeb(m, ml, d.buf, d.sz);
+    if (memcmp(d.buf + d.sz - oct, v->buf + v->len - oct, oct) != 0) {
+      dumpbits("\n*** storeb failed", d.buf, d.sz);
+      ok = 0;
+    }
+  }
+
+  if (!ok)
+    dumpbits("input data", v->buf, v->len);
+
+  free(m);
+  dstr_destroy(&d);
+  return (ok);
+}
+
+static int lsl(dstr *v)
+{
+  mpw *a, *al;
+  int n = *(int *)v[1].buf;
+  mpw *c, *cl;
+  mpw *d, *dl;
+  int ok = 1;
+
+  LOAD(a, al, &v[0]);
+  LOAD(c, cl, &v[2]);
+  ALLOC(d, dl, al - a + (n + MPW_BITS - 1) / MPW_BITS);
+
+  mpx_lsl(d, dl, a, al, n);
+  if (MPX_UCMP(d, dl, !=, c, cl)) {
+    fprintf(stderr, "\n*** lsl(%i) failed\n", n);
+    dumpmp("       a", a, al);
+    dumpmp("expected", c, cl);
+    dumpmp("  result", d, dl);
+    ok = 0;
+  }
+
+  free(a); free(c); free(d);
+  return (ok);
+}
+
+static int lsr(dstr *v)
+{
+  mpw *a, *al;
+  int n = *(int *)v[1].buf;
+  mpw *c, *cl;
+  mpw *d, *dl;
+  int ok = 1;
+
+  LOAD(a, al, &v[0]);
+  LOAD(c, cl, &v[2]);
+  ALLOC(d, dl, al - a + (n + MPW_BITS - 1) / MPW_BITS + 1);
+
+  mpx_lsr(d, dl, a, al, n);
+  if (MPX_UCMP(d, dl, !=, c, cl)) {
+    fprintf(stderr, "\n*** lsr(%i) failed\n", n);
+    dumpmp("       a", a, al);
+    dumpmp("expected", c, cl);
+    dumpmp("  result", d, dl);
+    ok = 0;
+  }
+
+  free(a); free(c); free(d);
+  return (ok);
+}
+
+static int uadd(dstr *v)
+{
+  mpw *a, *al;
+  mpw *b, *bl;
+  mpw *c, *cl;
+  mpw *d, *dl;
+  int ok = 1;
+
+  LOAD(a, al, &v[0]);
+  LOAD(b, bl, &v[1]);
+  LOAD(c, cl, &v[2]);
+  ALLOC(d, dl, MAX(al - a, bl - b) + 1);
+
+  mpx_uadd(d, dl, a, al, b, bl);
+  if (MPX_UCMP(d, dl, !=, c, cl)) {
+    fprintf(stderr, "\n*** uadd failed\n");
+    dumpmp("       a", a, al);
+    dumpmp("       b", b, bl);
+    dumpmp("expected", c, cl);
+    dumpmp("  result", d, dl);
+    ok = 0;
+  }
+
+  free(a); free(b); free(c); free(d);
+  return (ok);
+}
+
+static int usub(dstr *v)
+{
+  mpw *a, *al;
+  mpw *b, *bl;
+  mpw *c, *cl;
+  mpw *d, *dl;
+  int ok = 1;
+
+  LOAD(a, al, &v[0]);
+  LOAD(b, bl, &v[1]);
+  LOAD(c, cl, &v[2]);
+  ALLOC(d, dl, al - a);
+
+  mpx_usub(d, dl, a, al, b, bl);
+  if (MPX_UCMP(d, dl, !=, c, cl)) {
+    fprintf(stderr, "\n*** usub failed\n");
+    dumpmp("       a", a, al);
+    dumpmp("       b", b, bl);
+    dumpmp("expected", c, cl);
+    dumpmp("  result", d, dl);
+    ok = 0;
+  }
+
+  free(a); free(b); free(c); free(d);
+  return (ok);
+}
+
+static int umul(dstr *v)
+{
+  mpw *a, *al;
+  mpw *b, *bl;
+  mpw *c, *cl;
+  mpw *d, *dl;
+  int ok = 1;
+
+  LOAD(a, al, &v[0]);
+  LOAD(b, bl, &v[1]);
+  LOAD(c, cl, &v[2]);
+  ALLOC(d, dl, (al - a) + (bl - b));
+
+  mpx_umul(d, dl, a, al, b, bl);
+  if (MPX_UCMP(d, dl, !=, c, cl)) {
+    fprintf(stderr, "\n*** umul failed\n");
+    dumpmp("       a", a, al);
+    dumpmp("       b", b, bl);
+    dumpmp("expected", c, cl);
+    dumpmp("  result", d, dl);
+    ok = 0;
+  }
+
+  free(a); free(b); free(c); free(d);
+  return (ok);
+}
+
+static int usqr(dstr *v)
+{
+  mpw *a, *al;
+  mpw *c, *cl;
+  mpw *d, *dl;
+  int ok = 1;
+
+  LOAD(a, al, &v[0]);
+  LOAD(c, cl, &v[1]);
+  ALLOC(d, dl, 2 * (al - a));
+
+  mpx_usqr(d, dl, a, al);
+  if (MPX_UCMP(d, dl, !=, c, cl)) {
+    fprintf(stderr, "\n*** usqr failed\n");
+    dumpmp("       a", a, al);
+    dumpmp("expected", c, cl);
+    dumpmp("  result", d, dl);
+    ok = 0;
+  }
+
+  free(a); free(c); free(d);
+  return (ok);
+}
+
+static int udiv(dstr *v)
+{
+  mpw *a, *al;
+  mpw *b, *bl;
+  mpw *q, *ql;
+  mpw *r, *rl;
+  mpw *qq, *qql;
+  mpw *s, *sl;
+  int ok = 1;
+
+  ALLOC(a, al, MPW_RQ(v[0].len) + 2); mpx_loadb(a, al, v[0].buf, v[0].len);
+  LOAD(b, bl, &v[1]);
+  LOAD(q, ql, &v[2]);
+  LOAD(r, rl, &v[3]);
+  ALLOC(qq, qql, al - a);
+  ALLOC(s, sl, (bl - b) + 1);
+
+  mpx_udiv(qq, qql, a, al, b, bl, s, sl);
+  if (MPX_UCMP(qq, qql, !=, q, ql) ||
+      MPX_UCMP(a, al, !=, r, rl)) {
+    fprintf(stderr, "\n*** udiv failed\n");
+    dumpmp(" divisor", b, bl);
+    dumpmp("expect r", r, rl);
+    dumpmp("result r", a, al);
+    dumpmp("expect q", q, ql);
+    dumpmp("result q", qq, qql);
+    ok = 0;
+  }
+
+  free(a); free(b); free(r); free(q); free(s); free(qq);
+  return (ok);
+}
+
+static test_chunk defs[] = {
+  { "load-store", loadstore, { &type_hex, 0 } },
+  { "lsl", lsl, { &type_hex, &type_int, &type_hex, 0 } },
+  { "lsr", lsr, { &type_hex, &type_int, &type_hex, 0 } },
+  { "uadd", uadd, { &type_hex, &type_hex, &type_hex, 0 } },
+  { "usub", usub, { &type_hex, &type_hex, &type_hex, 0 } },
+  { "umul", umul, { &type_hex, &type_hex, &type_hex, 0 } },
+  { "usqr", usqr, { &type_hex, &type_hex, 0 } },
+  { "udiv", udiv, { &type_hex, &type_hex, &type_hex, &type_hex, 0 } },
+  { 0, 0, { 0 } }
+};
+
+int main(int argc, char *argv[])
+{
+  test_run(argc, argv, defs, SRCDIR"/tests/mpx");
+  return (0);
+}
+
+
+#endif
+
 /*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/