| 1 | #define SPOOF_GMP |
|---|
| 2 | |
|---|
| 3 | #include <stdlib.h> |
|---|
| 4 | |
|---|
| 5 | #include <stdio.h> |
|---|
| 6 | #define dprintf printf |
|---|
| 7 | |
|---|
| 8 | #ifdef SPOOF_GMP |
|---|
| 9 | #define jmpn_cmp __gmpn_cmp |
|---|
| 10 | #define jmpz_divexact __gmpz_divexact |
|---|
| 11 | #define jmpn_gcd_1 __gmpn_gcd_1 |
|---|
| 12 | #define jmpz_tdiv_qr __gmpz_tdiv_qr |
|---|
| 13 | #define jmp_set_memory_functions __gmp_set_memory_functions |
|---|
| 14 | #define jmpz_tdiv_q __gmpz_tdiv_q |
|---|
| 15 | #define jmpz_tdiv_r __gmpz_tdiv_r |
|---|
| 16 | #define jmpz_fdiv_qr __gmpz_fdiv_qr |
|---|
| 17 | #define jmpz_add __gmpz_add |
|---|
| 18 | #define jmpz_and __gmpz_and |
|---|
| 19 | #define jmpz_com __gmpz_com |
|---|
| 20 | #define jmpz_gcd __gmpz_gcd |
|---|
| 21 | #define jmpz_ior __gmpz_ior |
|---|
| 22 | #define jmpz_init __gmpz_init |
|---|
| 23 | #define jmpz_mul __gmpz_mul |
|---|
| 24 | #define jmpz_sub __gmpz_sub |
|---|
| 25 | #define jmpz_xor __gmpz_xor |
|---|
| 26 | #endif |
|---|
| 27 | |
|---|
| 28 | |
|---|
| 29 | typedef unsigned int limb; |
|---|
| 30 | |
|---|
| 31 | typedef struct mpz { |
|---|
| 32 | int alloc; // zero indicates mp zero |
|---|
| 33 | int size; // negative indicates mp negativity |
|---|
| 34 | limb *limbs; |
|---|
| 35 | } mpz; |
|---|
| 36 | |
|---|
| 37 | typedef void *(*alloc_func ) (size_t); |
|---|
| 38 | typedef void *(*realloc_func ) (void *, size_t, size_t); |
|---|
| 39 | typedef void (*free_func ) (void *, size_t); |
|---|
| 40 | |
|---|
| 41 | static void default_free( void *a, size_t s ) { free( a ); } |
|---|
| 42 | static void *default_realloc( void *a, size_t olds, size_t news ) { return realloc( a, news ); } |
|---|
| 43 | |
|---|
| 44 | static alloc_func gAlloc = malloc; |
|---|
| 45 | static realloc_func gRealloc = default_realloc; |
|---|
| 46 | static free_func gFree = default_free; |
|---|
| 47 | |
|---|
| 48 | void jmp_set_memory_functions( alloc_func my_alloc, realloc_func my_realloc, free_func my_free ) |
|---|
| 49 | { |
|---|
| 50 | dprintf( "mp: set_memory_functions( %p, %p, %p)\n", my_alloc, my_realloc, my_free ); |
|---|
| 51 | if( my_alloc ) gAlloc = my_alloc; |
|---|
| 52 | if( my_realloc ) gRealloc = my_realloc; |
|---|
| 53 | if( my_free ) gFree = my_free; |
|---|
| 54 | } |
|---|
| 55 | |
|---|
| 56 | void jmpz_init( mpz *m ) |
|---|
| 57 | { |
|---|
| 58 | dprintf( "mp: mpz_init( %p )\n", m ); |
|---|
| 59 | m->alloc = 1; |
|---|
| 60 | m->size = 0; |
|---|
| 61 | m->limbs = (limb*) gAlloc( sizeof(limb) ); |
|---|
| 62 | } |
|---|
| 63 | |
|---|
| 64 | void jmpz_add( mpz *retv, mpz *a, mpz *b ) |
|---|
| 65 | { |
|---|
| 66 | dprintf( "mp: mpz_add( %p, %p, %p )\n", retv, a, b ); |
|---|
| 67 | int sa = a->size < 0 ? -1 : 1; |
|---|
| 68 | int sb = b->size < 0 ? -1 : 1; |
|---|
| 69 | int sx, sy; |
|---|
| 70 | int overflow; |
|---|
| 71 | int n = zmax( sa * a->size , sb * b->size ) + 1; |
|---|
| 72 | int m; |
|---|
| 73 | limb *x, *y, *z, *last_nzero; |
|---|
| 74 | if( retv->alloc < n ) retv->limbs = gRealloc( retv->limbs, sizeof(limb) * retv->alloc, sizeof(limb) * n ); |
|---|
| 75 | overflow = 0; |
|---|
| 76 | x = sa*a->size < sb*b->size ? a->limbs : b->limbs; |
|---|
| 77 | sx = sa*a->size < sb*b->size ? sa : sb; |
|---|
| 78 | y = sa*a->size < sb*b->size ? b->limbs : a->limbs; |
|---|
| 79 | sy = sa*a->size < sb*b->size ? sb : sa; |
|---|
| 80 | z = retv->limbs; |
|---|
| 81 | m = zmin( sa * a->size, sb * b->size ); |
|---|
| 82 | last_nzero = retv->limbs; |
|---|
| 83 | for( ; m; m-- ) { |
|---|
| 84 | *z = (unsigned int)(sx * *x) + (unsigned int)(sy * *y) + overflow; |
|---|
| 85 | overflow = *z < *x ? 1 : 0; |
|---|
| 86 | if( sx * sy < 0 ) overflow = 1 - overflow; |
|---|
| 87 | if( *z != 0 ) { last_nzero = z; } |
|---|
| 88 | z++; |
|---|
| 89 | x++; |
|---|
| 90 | y++; |
|---|
| 91 | n--; |
|---|
| 92 | } |
|---|
| 93 | for( ; n; n-- ) { |
|---|
| 94 | *z = (unsigned int)(sy * *y) + overflow; |
|---|
| 95 | overflow = *z < *y ? 1 : 0; |
|---|
| 96 | if( sy < 0 ) overflow = 1 - overflow; |
|---|
| 97 | if( *z != 0 ) { last_nzero = z; } |
|---|
| 98 | z++; |
|---|
| 99 | x++; |
|---|
| 100 | y++; |
|---|
| 101 | } |
|---|
| 102 | |
|---|
| 103 | retv->size = (last_nzero - retv->limbs)/sizeof(limb) + 1; |
|---|
| 104 | |
|---|
| 105 | } |
|---|
| 106 | |
|---|
| 107 | void jmpz_sub( mpz *retv, mpz *a, mpz *b ) |
|---|
| 108 | { |
|---|
| 109 | dprintf( "mp: mpz_sub( %p, %p, %p )\n", retv, a, b ); |
|---|
| 110 | int sa = a->size < 0 ? -1 : 1; |
|---|
| 111 | int sb = b->size < 0 ? -1 : 1; |
|---|
| 112 | int sx, sy; |
|---|
| 113 | int overflow; |
|---|
| 114 | int n = zmax( sa * a->size , sb * b->size ) + 1; |
|---|
| 115 | int m; |
|---|
| 116 | limb *x, *y, *z, *last_nzero; |
|---|
| 117 | if( retv->alloc < n ) retv->limbs = gRealloc( retv->limbs, sizeof(limb) * retv->alloc, sizeof(limb) * n ); |
|---|
| 118 | overflow = 0; |
|---|
| 119 | x = sa*a->size < sb*b->size ? a->limbs : b->limbs; |
|---|
| 120 | sx = sa*a->size < sb*b->size ? sa : -sb; |
|---|
| 121 | y = sa*a->size < sb*b->size ? b->limbs : a->limbs; |
|---|
| 122 | sy = sa*a->size < sb*b->size ? -sb : sa; |
|---|
| 123 | z = retv->limbs; |
|---|
| 124 | m = zmin( sa * a->size, sb * b->size ); |
|---|
| 125 | last_nzero = retv->limbs; |
|---|
| 126 | for( ; m; m-- ) { |
|---|
| 127 | *z = (unsigned int)(sx * *x) + (unsigned int)(sy * *y) + overflow; |
|---|
| 128 | overflow = *z < *x ? 1 : 0; |
|---|
| 129 | if( sx * sy < 0 ) overflow = 1 - overflow; |
|---|
| 130 | if( *z != 0 ) { last_nzero = z; } |
|---|
| 131 | z++; |
|---|
| 132 | x++; |
|---|
| 133 | y++; |
|---|
| 134 | n--; |
|---|
| 135 | } |
|---|
| 136 | for( ; n; n-- ) { |
|---|
| 137 | *z = (unsigned int)(sy * *y) + overflow; |
|---|
| 138 | overflow = *z < *y ? 1 : 0; |
|---|
| 139 | if( sy < 0 ) overflow = 1 - overflow; |
|---|
| 140 | if( *z != 0 ) { last_nzero = z; } |
|---|
| 141 | z++; |
|---|
| 142 | x++; |
|---|
| 143 | y++; |
|---|
| 144 | } |
|---|
| 145 | |
|---|
| 146 | retv->size = (last_nzero - retv->limbs)/sizeof(limb) + 1; |
|---|
| 147 | |
|---|
| 148 | } |
|---|
| 149 | |
|---|
| 150 | // binary xor |
|---|
| 151 | // TODO: What to do with negatives? |
|---|
| 152 | void jmpz_xor( mpz *retv, mpz *a, mpz *b ) |
|---|
| 153 | { |
|---|
| 154 | dprintf( "mp: mpz_xor( %p, %p, %p )\n", retv, a, b ); |
|---|
| 155 | int sa = a->size < 0 ? -1 : 1; |
|---|
| 156 | int sb = b->size < 0 ? -1 : 1; |
|---|
| 157 | int n = zmax( sa*a->size, sb*b->size ); |
|---|
| 158 | int m = zmin( sa*a->size, sb*b->size ); |
|---|
| 159 | limb *x, *y, *z, *last_nzero; |
|---|
| 160 | int sx, sy; |
|---|
| 161 | if( retv->alloc < n ) retv->limbs = gRealloc( retv->limbs, sizeof(limb)*retv->alloc, sizeof(limb)*n ); |
|---|
| 162 | x = sa*a->size < sb*b->size ? a->limbs : b->limbs; |
|---|
| 163 | sx = sa*a->size < sb*b->size ? sa : sb; |
|---|
| 164 | y = sa*a->size < sb*b->size ? b->limbs : a->limbs; |
|---|
| 165 | sy = sa*a->size < sb*b->size ? sb : sa; |
|---|
| 166 | z = retv->limbs; |
|---|
| 167 | last_nzero = retv->limbs; |
|---|
| 168 | for( ;m; m-- ) { |
|---|
| 169 | *z = *x ^ *y; |
|---|
| 170 | if( *z != 0 ) { last_nzero = z; } |
|---|
| 171 | z++; |
|---|
| 172 | x++; |
|---|
| 173 | y++; |
|---|
| 174 | n--; |
|---|
| 175 | } |
|---|
| 176 | for( ;n; n-- ) { |
|---|
| 177 | *z = 0 ^ *y; |
|---|
| 178 | if( *z != 0 ) { last_nzero = z; } |
|---|
| 179 | z++; |
|---|
| 180 | x++; |
|---|
| 181 | y++; |
|---|
| 182 | } |
|---|
| 183 | |
|---|
| 184 | retv->size = (last_nzero - retv->limbs)/sizeof(limb) + 1; |
|---|
| 185 | |
|---|
| 186 | } |
|---|
| 187 | |
|---|
| 188 | // binary or |
|---|
| 189 | // TODO: What to do with negatives? |
|---|
| 190 | void jmpz_ior( mpz *retv, mpz *a, mpz *b ) |
|---|
| 191 | { |
|---|
| 192 | dprintf( "mp: mpz_xor( %p, %p, %p )\n", retv, a, b ); |
|---|
| 193 | int sa = a->size < 0 ? -1 : 1; |
|---|
| 194 | int sb = b->size < 0 ? -1 : 1; |
|---|
| 195 | int n = zmax( sa*a->size, sb*b->size ); |
|---|
| 196 | int m = zmin( sa*a->size, sb*b->size ); |
|---|
| 197 | limb *x, *y, *z, *last_nzero; |
|---|
| 198 | int sx, sy; |
|---|
| 199 | if( retv->alloc < n ) retv->limbs = gRealloc( retv->limbs, sizeof(limb)*retv->alloc, sizeof(limb)*n ); |
|---|
| 200 | x = sa*a->size < sb*b->size ? a->limbs : b->limbs; |
|---|
| 201 | sx = sa*a->size < sb*b->size ? sa : sb; |
|---|
| 202 | y = sa*a->size < sb*b->size ? b->limbs : a->limbs; |
|---|
| 203 | sy = sa*a->size < sb*b->size ? sb : sa; |
|---|
| 204 | z = retv->limbs; |
|---|
| 205 | last_nzero = retv->limbs; |
|---|
| 206 | for( ;m; m-- ) { |
|---|
| 207 | *z = *x | *y; |
|---|
| 208 | if( *z != 0 ) { last_nzero = z; } |
|---|
| 209 | z++; |
|---|
| 210 | x++; |
|---|
| 211 | y++; |
|---|
| 212 | n--; |
|---|
| 213 | } |
|---|
| 214 | for( ;n; n-- ) { |
|---|
| 215 | *z = 0 | *y; |
|---|
| 216 | if( *z != 0 ) { last_nzero = z; } |
|---|
| 217 | z++; |
|---|
| 218 | x++; |
|---|
| 219 | y++; |
|---|
| 220 | } |
|---|
| 221 | |
|---|
| 222 | retv->size = (last_nzero - retv->limbs)/sizeof(limb) + 1; |
|---|
| 223 | |
|---|
| 224 | } |
|---|
| 225 | |
|---|
| 226 | // binary or |
|---|
| 227 | // TODO: What to do with negatives? |
|---|
| 228 | void jmpz_and( mpz *retv, mpz *a, mpz *b ) |
|---|
| 229 | { |
|---|
| 230 | dprintf( "mp: mpz_xor( %p, %p, %p )\n", retv, a, b ); |
|---|
| 231 | int sa = a->size < 0 ? -1 : 1; |
|---|
| 232 | int sb = b->size < 0 ? -1 : 1; |
|---|
| 233 | int n = zmax( sa*a->size, sb*b->size ); |
|---|
| 234 | int m = zmin( sa*a->size, sb*b->size ); |
|---|
| 235 | limb *x, *y, *z, *last_nzero; |
|---|
| 236 | int sx, sy; |
|---|
| 237 | if( retv->alloc < n ) retv->limbs = gRealloc( retv->limbs, sizeof(limb)*retv->alloc, sizeof(limb)*n ); |
|---|
| 238 | x = sa*a->size < sb*b->size ? a->limbs : b->limbs; |
|---|
| 239 | sx = sa*a->size < sb*b->size ? sa : sb; |
|---|
| 240 | y = sa*a->size < sb*b->size ? b->limbs : a->limbs; |
|---|
| 241 | sy = sa*a->size < sb*b->size ? sb : sa; |
|---|
| 242 | z = retv->limbs; |
|---|
| 243 | last_nzero = retv->limbs; |
|---|
| 244 | for( ;m; m-- ) { |
|---|
| 245 | *z = *x & *y; |
|---|
| 246 | if( *z != 0 ) { last_nzero = z; } |
|---|
| 247 | z++; |
|---|
| 248 | x++; |
|---|
| 249 | y++; |
|---|
| 250 | n--; |
|---|
| 251 | } |
|---|
| 252 | for( ;n; n-- ) { |
|---|
| 253 | *z = 0 & *y; |
|---|
| 254 | if( *z != 0 ) { last_nzero = z; } |
|---|
| 255 | z++; |
|---|
| 256 | x++; |
|---|
| 257 | y++; |
|---|
| 258 | } |
|---|
| 259 | |
|---|
| 260 | retv->size = (last_nzero - retv->limbs)/sizeof(limb) + 1; |
|---|
| 261 | |
|---|
| 262 | } |
|---|
| 263 | |
|---|
| 264 | // binary complement |
|---|
| 265 | // TODO: What to do with negatives? |
|---|
| 266 | void jmpz_com( mpz *retv, mpz *a ) |
|---|
| 267 | { |
|---|
| 268 | dprintf( "mp: mpz_com( %p, %p )\n", retv, a ); |
|---|
| 269 | int sa = a->size < 0 ? -1 : 1; |
|---|
| 270 | int n = sa * a->size; |
|---|
| 271 | int i; |
|---|
| 272 | if( retv->alloc < n ) retv->limbs = gRealloc( retv->limbs, sizeof(limb)*retv->alloc, sizeof(limb)*n ); |
|---|
| 273 | for( i=0; i< n; i++ ) { |
|---|
| 274 | retv->limbs[i] = ~ a->limbs[i]; |
|---|
| 275 | } |
|---|
| 276 | retv->size = a->size; |
|---|
| 277 | } |
|---|
| 278 | |
|---|
| 279 | /* |
|---|
| 280 | int jmpz_cmp( mpz *a, mpz *b ) |
|---|
| 281 | { |
|---|
| 282 | int sa = a->size < 0 ? -1 : 1; |
|---|
| 283 | int sb = b->size < 0 ? -1 : 1; |
|---|
| 284 | if( sa < sb ) return -1; |
|---|
| 285 | if( sa > sb ) return 1; |
|---|
| 286 | |
|---|
| 287 | limb r = 0; |
|---|
| 288 | int n = sa * a->size; |
|---|
| 289 | int i; |
|---|
| 290 | for( i=n-1 ; i>=0; i-- ) { |
|---|
| 291 | r = a->limbs[i] - b->limbs[i]; |
|---|
| 292 | if( r ) break; |
|---|
| 293 | } |
|---|
| 294 | return sa * r; |
|---|
| 295 | } |
|---|
| 296 | */ |
|---|
| 297 | |
|---|
| 298 | int jmpn_cmp (limb *a, limb *b, size_t n ) |
|---|
| 299 | { |
|---|
| 300 | dprintf( "mp: mpn_cmp(%p,%p, %zu)\n", a, b, n ); |
|---|
| 301 | limb r = 0; |
|---|
| 302 | int i; |
|---|
| 303 | for( i=n-1 ; i>=0; i-- ) { |
|---|
| 304 | r = a[i] - b[i]; |
|---|
| 305 | if( r ) break; |
|---|
| 306 | } |
|---|
| 307 | return (int) r; |
|---|
| 308 | } |
|---|
| 309 | |
|---|
| 310 | |
|---|
| 311 | void jmpz_set( mpz *t, mpz *b ) |
|---|
| 312 | { |
|---|
| 313 | t->alloc = b->alloc; |
|---|
| 314 | t->size = b->size; |
|---|
| 315 | t->limbs = gAlloc( t->alloc ); |
|---|
| 316 | memcpy( t->limbs, b->limbs, t->alloc ); |
|---|
| 317 | } |
|---|
| 318 | |
|---|
| 319 | // let a = b/c where c divides b, but this algorithm is ridiculously slow (it repeatedly adds one to a and subtracts c from b) |
|---|
| 320 | int jmpz_divexact( mpz *a, mpz *b, mpz *c ) |
|---|
| 321 | { |
|---|
| 322 | mpz one; |
|---|
| 323 | mpz t; |
|---|
| 324 | int sgn_b, sgn_c; |
|---|
| 325 | sgn_b = b->size > 0 ? 1 : -1; |
|---|
| 326 | sgn_c = c->size > 0 ? 1 : -1; |
|---|
| 327 | |
|---|
| 328 | jmpz_init( &one ) |
|---|
| 329 | one.size = 1; |
|---|
| 330 | one.limbs[0] = 1; |
|---|
| 331 | |
|---|
| 332 | jmpz_set( &t, b ); |
|---|
| 333 | t.size *= sgn_b; |
|---|
| 334 | |
|---|
| 335 | // Set a = 0 |
|---|
| 336 | a->limbs = gRealloc( a->limbs, a->alloc, 1 ); |
|---|
| 337 | a->size = 0; |
|---|
| 338 | a->alloc = 1; |
|---|
| 339 | |
|---|
| 340 | if( c->size == 0 ) { |
|---|
| 341 | // TODO: division by zero! |
|---|
| 342 | return; |
|---|
| 343 | } |
|---|
| 344 | c->size *= sgn_c; |
|---|
| 345 | |
|---|
| 346 | while( t->size>0 ) { |
|---|
| 347 | mpz tmp; |
|---|
| 348 | jmpz_set( &tmp, a ); |
|---|
| 349 | jmpz_add( a, &tmp, &one ); |
|---|
| 350 | jmpz_set( &tmp, &t ); |
|---|
| 351 | jmpz_sub( &t, &t, c ); |
|---|
| 352 | } |
|---|
| 353 | |
|---|
| 354 | c->size *= sgn_c; |
|---|
| 355 | |
|---|
| 356 | } |
|---|
| 357 | |
|---|
| 358 | /* |
|---|
| 359 | TODO: |
|---|
| 360 | ___gmpn_gcd_1 |
|---|
| 361 | ___gmpz_tdiv_qr |
|---|
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