xref: /plan9/sys/include/ape/mp.h (revision ba4bf42743ed31c90a06b84f7ce2918a7bd60d4a)
146d884bbSDavid du Colombier #ifndef _PLAN9_SOURCE
246d884bbSDavid du Colombier   This header file is an extension to ANSI/POSIX
346d884bbSDavid du Colombier #endif
446d884bbSDavid du Colombier 
546d884bbSDavid du Colombier #ifndef __LIBMP_H_
646d884bbSDavid du Colombier #define __LIBMP_H_
746d884bbSDavid du Colombier 
8*ba4bf427SDavid du Colombier #pragma	src	"/sys/src/ape/lib/mp"
9*ba4bf427SDavid du Colombier #pragma	lib	"/$M/lib/ape/libmp.a"
1046d884bbSDavid du Colombier 
1146d884bbSDavid du Colombier typedef unsigned int	mpdigit;	/* from /$objtype/include/u.h */
1246d884bbSDavid du Colombier 
1346d884bbSDavid du Colombier #define _MPINT 1
1446d884bbSDavid du Colombier 
1546d884bbSDavid du Colombier /*
1646d884bbSDavid du Colombier  * the code assumes mpdigit to be at least an int
1746d884bbSDavid du Colombier  * mpdigit must be an atomic type.  mpdigit is defined
1846d884bbSDavid du Colombier  * in the architecture specific u.h
1946d884bbSDavid du Colombier  */
2046d884bbSDavid du Colombier 
2146d884bbSDavid du Colombier typedef struct mpint mpint;
2246d884bbSDavid du Colombier 
2346d884bbSDavid du Colombier struct mpint
2446d884bbSDavid du Colombier {
2546d884bbSDavid du Colombier 	int	sign;	/* +1 or -1 */
2646d884bbSDavid du Colombier 	int	size;	/* allocated digits */
2746d884bbSDavid du Colombier 	int	top;	/* significant digits */
2846d884bbSDavid du Colombier 	mpdigit	*p;
2946d884bbSDavid du Colombier 	char	flags;
3046d884bbSDavid du Colombier };
3146d884bbSDavid du Colombier 
3246d884bbSDavid du Colombier enum
3346d884bbSDavid du Colombier {
3446d884bbSDavid du Colombier 	MPstatic=	0x01,
3546d884bbSDavid du Colombier 	Dbytes=		sizeof(mpdigit),	/* bytes per digit */
3646d884bbSDavid du Colombier 	Dbits=		Dbytes*8		/* bits per digit */
3746d884bbSDavid du Colombier };
3846d884bbSDavid du Colombier 
3946d884bbSDavid du Colombier /* allocation */
4046d884bbSDavid du Colombier void	mpsetminbits(int n);	/* newly created mpint's get at least n bits */
4146d884bbSDavid du Colombier mpint*	mpnew(int n);		/* create a new mpint with at least n bits */
4246d884bbSDavid du Colombier void	mpfree(mpint *b);
4346d884bbSDavid du Colombier void	mpbits(mpint *b, int n);	/* ensure that b has at least n bits */
4446d884bbSDavid du Colombier void	mpnorm(mpint *b);		/* dump leading zeros */
4546d884bbSDavid du Colombier mpint*	mpcopy(mpint *b);
4646d884bbSDavid du Colombier void	mpassign(mpint *old, mpint *new);
4746d884bbSDavid du Colombier 
4846d884bbSDavid du Colombier /* random bits */
4946d884bbSDavid du Colombier mpint*	mprand(int bits, void (*gen)(uchar*, int), mpint *b);
5046d884bbSDavid du Colombier 
5146d884bbSDavid du Colombier /* conversion */
5246d884bbSDavid du Colombier mpint*	strtomp(char*, char**, int, mpint*);	/* ascii */
5346d884bbSDavid du Colombier int	mpfmt(Fmt*);
5446d884bbSDavid du Colombier char*	mptoa(mpint*, int, char*, int);
5546d884bbSDavid du Colombier mpint*	letomp(uchar*, uint, mpint*);	/* byte array, little-endian */
5646d884bbSDavid du Colombier int	mptole(mpint*, uchar*, uint, uchar**);
5746d884bbSDavid du Colombier mpint*	betomp(uchar*, uint, mpint*);	/* byte array, little-endian */
5846d884bbSDavid du Colombier int	mptobe(mpint*, uchar*, uint, uchar**);
5946d884bbSDavid du Colombier uint	mptoui(mpint*);			/* unsigned int */
6046d884bbSDavid du Colombier mpint*	uitomp(uint, mpint*);
6146d884bbSDavid du Colombier int	mptoi(mpint*);			/* int */
6246d884bbSDavid du Colombier mpint*	itomp(int, mpint*);
6346d884bbSDavid du Colombier uvlong	mptouv(mpint*);			/* unsigned vlong */
6446d884bbSDavid du Colombier mpint*	uvtomp(uvlong, mpint*);
6546d884bbSDavid du Colombier vlong	mptov(mpint*);			/* vlong */
6646d884bbSDavid du Colombier mpint*	vtomp(vlong, mpint*);
6746d884bbSDavid du Colombier 
6846d884bbSDavid du Colombier /* divide 2 digits by one */
6946d884bbSDavid du Colombier void	mpdigdiv(mpdigit *dividend, mpdigit divisor, mpdigit *quotient);
7046d884bbSDavid du Colombier 
7146d884bbSDavid du Colombier /* in the following, the result mpint may be */
7246d884bbSDavid du Colombier /* the same as one of the inputs. */
7346d884bbSDavid du Colombier void	mpadd(mpint *b1, mpint *b2, mpint *sum);	/* sum = b1+b2 */
7446d884bbSDavid du Colombier void	mpsub(mpint *b1, mpint *b2, mpint *diff);	/* diff = b1-b2 */
7546d884bbSDavid du Colombier void	mpleft(mpint *b, int shift, mpint *res);	/* res = b<<shift */
7646d884bbSDavid du Colombier void	mpright(mpint *b, int shift, mpint *res);	/* res = b>>shift */
7746d884bbSDavid du Colombier void	mpmul(mpint *b1, mpint *b2, mpint *prod);	/* prod = b1*b2 */
7846d884bbSDavid du Colombier void	mpexp(mpint *b, mpint *e, mpint *m, mpint *res);	/* res = b**e mod m */
7946d884bbSDavid du Colombier void	mpmod(mpint *b, mpint *m, mpint *remainder);	/* remainder = b mod m */
8046d884bbSDavid du Colombier 
8146d884bbSDavid du Colombier /* quotient = dividend/divisor, remainder = dividend % divisor */
8246d884bbSDavid du Colombier void	mpdiv(mpint *dividend, mpint *divisor,  mpint *quotient, mpint *remainder);
8346d884bbSDavid du Colombier 
8446d884bbSDavid du Colombier /* return neg, 0, pos as b1-b2 is neg, 0, pos */
8546d884bbSDavid du Colombier int	mpcmp(mpint *b1, mpint *b2);
8646d884bbSDavid du Colombier 
8746d884bbSDavid du Colombier /* extended gcd return d, x, and y, s.t. d = gcd(a,b) and ax+by = d */
8846d884bbSDavid du Colombier void	mpextendedgcd(mpint *a, mpint *b, mpint *d, mpint *x, mpint *y);
8946d884bbSDavid du Colombier 
9046d884bbSDavid du Colombier /* res = b**-1 mod m */
9146d884bbSDavid du Colombier void	mpinvert(mpint *b, mpint *m, mpint *res);
9246d884bbSDavid du Colombier 
9346d884bbSDavid du Colombier /* bit counting */
9446d884bbSDavid du Colombier int	mpsignif(mpint*);	/* number of sigificant bits in mantissa */
9546d884bbSDavid du Colombier int	mplowbits0(mpint*);	/* k, where n = 2**k * q for odd q */
9646d884bbSDavid du Colombier 
9746d884bbSDavid du Colombier /* well known constants */
9846d884bbSDavid du Colombier extern mpint	*mpzero, *mpone, *mptwo;
9946d884bbSDavid du Colombier 
10046d884bbSDavid du Colombier /* sum[0:alen] = a[0:alen-1] + b[0:blen-1] */
10146d884bbSDavid du Colombier /* prereq: alen >= blen, sum has room for alen+1 digits */
10246d884bbSDavid du Colombier void	mpvecadd(mpdigit *a, int alen, mpdigit *b, int blen, mpdigit *sum);
10346d884bbSDavid du Colombier 
10446d884bbSDavid du Colombier /* diff[0:alen-1] = a[0:alen-1] - b[0:blen-1] */
10546d884bbSDavid du Colombier /* prereq: alen >= blen, diff has room for alen digits */
10646d884bbSDavid du Colombier void	mpvecsub(mpdigit *a, int alen, mpdigit *b, int blen, mpdigit *diff);
10746d884bbSDavid du Colombier 
10846d884bbSDavid du Colombier /* p[0:n] += m * b[0:n-1] */
10946d884bbSDavid du Colombier /* prereq: p has room for n+1 digits */
11046d884bbSDavid du Colombier void	mpvecdigmuladd(mpdigit *b, int n, mpdigit m, mpdigit *p);
11146d884bbSDavid du Colombier 
11246d884bbSDavid du Colombier /* p[0:n] -= m * b[0:n-1] */
11346d884bbSDavid du Colombier /* prereq: p has room for n+1 digits */
11446d884bbSDavid du Colombier int	mpvecdigmulsub(mpdigit *b, int n, mpdigit m, mpdigit *p);
11546d884bbSDavid du Colombier 
11646d884bbSDavid du Colombier /* p[0:alen*blen-1] = a[0:alen-1] * b[0:blen-1] */
11746d884bbSDavid du Colombier /* prereq: alen >= blen, p has room for m*n digits */
11846d884bbSDavid du Colombier void	mpvecmul(mpdigit *a, int alen, mpdigit *b, int blen, mpdigit *p);
11946d884bbSDavid du Colombier 
12046d884bbSDavid du Colombier /* sign of a - b or zero if the same */
12146d884bbSDavid du Colombier int	mpveccmp(mpdigit *a, int alen, mpdigit *b, int blen);
12246d884bbSDavid du Colombier 
12346d884bbSDavid du Colombier /* divide the 2 digit dividend by the one digit divisor and stick in quotient */
12446d884bbSDavid du Colombier /* we assume that the result is one digit - overflow is all 1's */
12546d884bbSDavid du Colombier void	mpdigdiv(mpdigit *dividend, mpdigit divisor, mpdigit *quotient);
12646d884bbSDavid du Colombier 
12746d884bbSDavid du Colombier /* playing with magnitudes */
12846d884bbSDavid du Colombier int	mpmagcmp(mpint *b1, mpint *b2);
12946d884bbSDavid du Colombier void	mpmagadd(mpint *b1, mpint *b2, mpint *sum);	/* sum = b1+b2 */
13046d884bbSDavid du Colombier void	mpmagsub(mpint *b1, mpint *b2, mpint *sum);	/* sum = b1+b2 */
13146d884bbSDavid du Colombier 
13246d884bbSDavid du Colombier /* chinese remainder theorem */
13346d884bbSDavid du Colombier typedef struct CRTpre	CRTpre;		/* precomputed values for converting */
13446d884bbSDavid du Colombier 					/*  twixt residues and mpint */
13546d884bbSDavid du Colombier typedef struct CRTres	CRTres;		/* residue form of an mpint */
13646d884bbSDavid du Colombier 
13746d884bbSDavid du Colombier #pragma incomplete CRTpre
13846d884bbSDavid du Colombier 
13946d884bbSDavid du Colombier struct CRTres
14046d884bbSDavid du Colombier {
14146d884bbSDavid du Colombier 	int	n;		/* number of residues */
14246d884bbSDavid du Colombier 	mpint	*r[1];		/* residues */
14346d884bbSDavid du Colombier };
14446d884bbSDavid du Colombier 
14546d884bbSDavid du Colombier CRTpre*	crtpre(int, mpint**);			/* precompute conversion values */
14646d884bbSDavid du Colombier CRTres*	crtin(CRTpre*, mpint*);			/* convert mpint to residues */
14746d884bbSDavid du Colombier void	crtout(CRTpre*, CRTres*, mpint*);	/* convert residues to mpint */
14846d884bbSDavid du Colombier void	crtprefree(CRTpre*);
14946d884bbSDavid du Colombier void	crtresfree(CRTres*);
15046d884bbSDavid du Colombier 
15146d884bbSDavid du Colombier 
15246d884bbSDavid du Colombier #pragma	varargck	type	"B"	mpint*
15346d884bbSDavid du Colombier #endif
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