xref: /plan9/sys/include/mp.h (revision 033584b01144b418519c5713cd258b3ca2f7bccf)
180ee5cbfSDavid du Colombier #pragma	src	"/sys/src/libmp"
27dd7cddfSDavid du Colombier #pragma	lib	"libmp.a"
37dd7cddfSDavid du Colombier 
47dd7cddfSDavid du Colombier #define _MPINT 1
57dd7cddfSDavid du Colombier 
6223a0358SDavid du Colombier /*
7223a0358SDavid du Colombier  * the code assumes mpdigit to be at least an int
8223a0358SDavid du Colombier  * mpdigit must be an atomic type.  mpdigit is defined
9223a0358SDavid du Colombier  * in the architecture specific u.h
10223a0358SDavid du Colombier  */
117dd7cddfSDavid du Colombier 
127dd7cddfSDavid du Colombier typedef struct mpint mpint;
137dd7cddfSDavid du Colombier 
147dd7cddfSDavid du Colombier struct mpint
157dd7cddfSDavid du Colombier {
16223a0358SDavid du Colombier 	int	sign;	/* +1 or -1 */
17223a0358SDavid du Colombier 	int	size;	/* allocated digits */
18223a0358SDavid du Colombier 	int	top;	/* significant digits */
197dd7cddfSDavid du Colombier 	mpdigit	*p;
207dd7cddfSDavid du Colombier 	char	flags;
217dd7cddfSDavid du Colombier };
227dd7cddfSDavid du Colombier 
237dd7cddfSDavid du Colombier enum
247dd7cddfSDavid du Colombier {
257dd7cddfSDavid du Colombier 	MPstatic=	0x01,
26223a0358SDavid du Colombier 	Dbytes=		sizeof(mpdigit),	/* bytes per digit */
27223a0358SDavid du Colombier 	Dbits=		Dbytes*8		/* bits per digit */
287dd7cddfSDavid du Colombier };
297dd7cddfSDavid du Colombier 
30223a0358SDavid du Colombier /* allocation */
31223a0358SDavid du Colombier void	mpsetminbits(int n);	/* newly created mpint's get at least n bits */
32223a0358SDavid du Colombier mpint*	mpnew(int n);		/* create a new mpint with at least n bits */
337dd7cddfSDavid du Colombier void	mpfree(mpint *b);
34223a0358SDavid du Colombier void	mpbits(mpint *b, int n);	/* ensure that b has at least n bits */
35223a0358SDavid du Colombier void	mpnorm(mpint *b);		/* dump leading zeros */
367dd7cddfSDavid du Colombier mpint*	mpcopy(mpint *b);
377dd7cddfSDavid du Colombier void	mpassign(mpint *old, mpint *new);
387dd7cddfSDavid du Colombier 
39223a0358SDavid du Colombier /* random bits */
407dd7cddfSDavid du Colombier mpint*	mprand(int bits, void (*gen)(uchar*, int), mpint *b);
417dd7cddfSDavid du Colombier 
42223a0358SDavid du Colombier /* conversion */
43223a0358SDavid du Colombier mpint*	strtomp(char*, char**, int, mpint*);	/* ascii */
449a747e4fSDavid du Colombier int	mpfmt(Fmt*);
457dd7cddfSDavid du Colombier char*	mptoa(mpint*, int, char*, int);
46223a0358SDavid du Colombier mpint*	letomp(uchar*, uint, mpint*);	/* byte array, little-endian */
477dd7cddfSDavid du Colombier int	mptole(mpint*, uchar*, uint, uchar**);
48223a0358SDavid du Colombier mpint*	betomp(uchar*, uint, mpint*);	/* byte array, little-endian */
497dd7cddfSDavid du Colombier int	mptobe(mpint*, uchar*, uint, uchar**);
50223a0358SDavid du Colombier uint	mptoui(mpint*);			/* unsigned int */
517dd7cddfSDavid du Colombier mpint*	uitomp(uint, mpint*);
52223a0358SDavid du Colombier int	mptoi(mpint*);			/* int */
537dd7cddfSDavid du Colombier mpint*	itomp(int, mpint*);
54223a0358SDavid du Colombier uvlong	mptouv(mpint*);			/* unsigned vlong */
5580ee5cbfSDavid du Colombier mpint*	uvtomp(uvlong, mpint*);
56223a0358SDavid du Colombier vlong	mptov(mpint*);			/* vlong */
5780ee5cbfSDavid du Colombier mpint*	vtomp(vlong, mpint*);
587dd7cddfSDavid du Colombier 
59223a0358SDavid du Colombier /* divide 2 digits by one */
607dd7cddfSDavid du Colombier void	mpdigdiv(mpdigit *dividend, mpdigit divisor, mpdigit *quotient);
617dd7cddfSDavid du Colombier 
62223a0358SDavid du Colombier /* in the following, the result mpint may be */
63223a0358SDavid du Colombier /* the same as one of the inputs. */
64223a0358SDavid du Colombier void	mpadd(mpint *b1, mpint *b2, mpint *sum);	/* sum = b1+b2 */
65223a0358SDavid du Colombier void	mpsub(mpint *b1, mpint *b2, mpint *diff);	/* diff = b1-b2 */
66223a0358SDavid du Colombier void	mpleft(mpint *b, int shift, mpint *res);	/* res = b<<shift */
67223a0358SDavid du Colombier void	mpright(mpint *b, int shift, mpint *res);	/* res = b>>shift */
68223a0358SDavid du Colombier void	mpmul(mpint *b1, mpint *b2, mpint *prod);	/* prod = b1*b2 */
69223a0358SDavid du Colombier void	mpexp(mpint *b, mpint *e, mpint *m, mpint *res);	/* res = b**e mod m */
70223a0358SDavid du Colombier void	mpmod(mpint *b, mpint *m, mpint *remainder);	/* remainder = b mod m */
717dd7cddfSDavid du Colombier 
72223a0358SDavid du Colombier /* quotient = dividend/divisor, remainder = dividend % divisor */
737dd7cddfSDavid du Colombier void	mpdiv(mpint *dividend, mpint *divisor,  mpint *quotient, mpint *remainder);
747dd7cddfSDavid du Colombier 
75223a0358SDavid du Colombier /* return neg, 0, pos as b1-b2 is neg, 0, pos */
767dd7cddfSDavid du Colombier int	mpcmp(mpint *b1, mpint *b2);
777dd7cddfSDavid du Colombier 
78223a0358SDavid du Colombier /* extended gcd return d, x, and y, s.t. d = gcd(a,b) and ax+by = d */
797dd7cddfSDavid du Colombier void	mpextendedgcd(mpint *a, mpint *b, mpint *d, mpint *x, mpint *y);
807dd7cddfSDavid du Colombier 
81223a0358SDavid du Colombier /* res = b**-1 mod m */
827dd7cddfSDavid du Colombier void	mpinvert(mpint *b, mpint *m, mpint *res);
837dd7cddfSDavid du Colombier 
84223a0358SDavid du Colombier /* bit counting */
85223a0358SDavid du Colombier int	mpsignif(mpint*);	/* number of sigificant bits in mantissa */
86223a0358SDavid du Colombier int	mplowbits0(mpint*);	/* k, where n = 2**k * q for odd q */
877dd7cddfSDavid du Colombier 
88223a0358SDavid du Colombier /* well known constants */
897dd7cddfSDavid du Colombier extern mpint	*mpzero, *mpone, *mptwo;
907dd7cddfSDavid du Colombier 
91223a0358SDavid du Colombier /* sum[0:alen] = a[0:alen-1] + b[0:blen-1] */
92223a0358SDavid du Colombier /* prereq: alen >= blen, sum has room for alen+1 digits */
937dd7cddfSDavid du Colombier void	mpvecadd(mpdigit *a, int alen, mpdigit *b, int blen, mpdigit *sum);
947dd7cddfSDavid du Colombier 
95223a0358SDavid du Colombier /* diff[0:alen-1] = a[0:alen-1] - b[0:blen-1] */
96223a0358SDavid du Colombier /* prereq: alen >= blen, diff has room for alen digits */
977dd7cddfSDavid du Colombier void	mpvecsub(mpdigit *a, int alen, mpdigit *b, int blen, mpdigit *diff);
987dd7cddfSDavid du Colombier 
99223a0358SDavid du Colombier /* p[0:n] += m * b[0:n-1] */
100223a0358SDavid du Colombier /* prereq: p has room for n+1 digits */
1017dd7cddfSDavid du Colombier void	mpvecdigmuladd(mpdigit *b, int n, mpdigit m, mpdigit *p);
1027dd7cddfSDavid du Colombier 
103223a0358SDavid du Colombier /* p[0:n] -= m * b[0:n-1] */
104223a0358SDavid du Colombier /* prereq: p has room for n+1 digits */
1057dd7cddfSDavid du Colombier int	mpvecdigmulsub(mpdigit *b, int n, mpdigit m, mpdigit *p);
1067dd7cddfSDavid du Colombier 
107223a0358SDavid du Colombier /* p[0:alen*blen-1] = a[0:alen-1] * b[0:blen-1] */
108223a0358SDavid du Colombier /* prereq: alen >= blen, p has room for m*n digits */
1097dd7cddfSDavid du Colombier void	mpvecmul(mpdigit *a, int alen, mpdigit *b, int blen, mpdigit *p);
1107dd7cddfSDavid du Colombier 
111223a0358SDavid du Colombier /* sign of a - b or zero if the same */
1127dd7cddfSDavid du Colombier int	mpveccmp(mpdigit *a, int alen, mpdigit *b, int blen);
1137dd7cddfSDavid du Colombier 
114223a0358SDavid du Colombier /* divide the 2 digit dividend by the one digit divisor and stick in quotient */
115223a0358SDavid du Colombier /* we assume that the result is one digit - overflow is all 1's */
1167dd7cddfSDavid du Colombier void	mpdigdiv(mpdigit *dividend, mpdigit divisor, mpdigit *quotient);
1177dd7cddfSDavid du Colombier 
118223a0358SDavid du Colombier /* playing with magnitudes */
1197dd7cddfSDavid du Colombier int	mpmagcmp(mpint *b1, mpint *b2);
120223a0358SDavid du Colombier void	mpmagadd(mpint *b1, mpint *b2, mpint *sum);	/* sum = b1+b2 */
121223a0358SDavid du Colombier void	mpmagsub(mpint *b1, mpint *b2, mpint *sum);	/* sum = b1+b2 */
1227dd7cddfSDavid du Colombier 
123223a0358SDavid du Colombier /* chinese remainder theorem */
124223a0358SDavid du Colombier typedef struct CRTpre	CRTpre;		/* precomputed values for converting */
125223a0358SDavid du Colombier 					/*  twixt residues and mpint */
126223a0358SDavid du Colombier typedef struct CRTres	CRTres;		/* residue form of an mpint */
1277dd7cddfSDavid du Colombier 
128*033584b0SDavid du Colombier #pragma incomplete CRTpre
129*033584b0SDavid du Colombier 
1307dd7cddfSDavid du Colombier struct CRTres
1317dd7cddfSDavid du Colombier {
132223a0358SDavid du Colombier 	int	n;		/* number of residues */
133223a0358SDavid du Colombier 	mpint	*r[1];		/* residues */
1347dd7cddfSDavid du Colombier };
1357dd7cddfSDavid du Colombier 
136223a0358SDavid du Colombier CRTpre*	crtpre(int, mpint**);			/* precompute conversion values */
137223a0358SDavid du Colombier CRTres*	crtin(CRTpre*, mpint*);			/* convert mpint to residues */
138223a0358SDavid du Colombier void	crtout(CRTpre*, CRTres*, mpint*);	/* convert residues to mpint */
1397dd7cddfSDavid du Colombier void	crtprefree(CRTpre*);
1407dd7cddfSDavid du Colombier void	crtresfree(CRTres*);
1417dd7cddfSDavid du Colombier 
1427dd7cddfSDavid du Colombier 
1437dd7cddfSDavid du Colombier #pragma	varargck	type	"B"	mpint*
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