lib/mpi: Extend the MPI library
[linux-2.6-block.git] / lib / mpi / mpi-div.c
diff --git a/lib/mpi/mpi-div.c b/lib/mpi/mpi-div.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..21332da
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,238 @@
+/* mpi-div.c  -  MPI functions
+ * Copyright (C) 1994, 1996, 1998, 2001, 2002,
+ *               2003 Free Software Foundation, Inc.
+ *
+ * This file is part of Libgcrypt.
+ *
+ * Note: This code is heavily based on the GNU MP Library.
+ *      Actually it's the same code with only minor changes in the
+ *      way the data is stored; this is to support the abstraction
+ *      of an optional secure memory allocation which may be used
+ *      to avoid revealing of sensitive data due to paging etc.
+ */
+
+#include "mpi-internal.h"
+#include "longlong.h"
+
+void mpi_tdiv_qr(MPI quot, MPI rem, MPI num, MPI den);
+void mpi_fdiv_qr(MPI quot, MPI rem, MPI dividend, MPI divisor);
+
+void mpi_fdiv_r(MPI rem, MPI dividend, MPI divisor)
+{
+       int divisor_sign = divisor->sign;
+       MPI temp_divisor = NULL;
+
+       /* We need the original value of the divisor after the remainder has been
+        * preliminary calculated.      We have to copy it to temporary space if it's
+        * the same variable as REM.
+        */
+       if (rem == divisor) {
+               temp_divisor = mpi_copy(divisor);
+               divisor = temp_divisor;
+       }
+
+       mpi_tdiv_r(rem, dividend, divisor);
+
+       if (((divisor_sign?1:0) ^ (dividend->sign?1:0)) && rem->nlimbs)
+               mpi_add(rem, rem, divisor);
+
+       if (temp_divisor)
+               mpi_free(temp_divisor);
+}
+
+void mpi_fdiv_q(MPI quot, MPI dividend, MPI divisor)
+{
+       MPI tmp = mpi_alloc(mpi_get_nlimbs(quot));
+       mpi_fdiv_qr(quot, tmp, dividend, divisor);
+       mpi_free(tmp);
+}
+
+void mpi_fdiv_qr(MPI quot, MPI rem, MPI dividend, MPI divisor)
+{
+       int divisor_sign = divisor->sign;
+       MPI temp_divisor = NULL;
+
+       if (quot == divisor || rem == divisor) {
+               temp_divisor = mpi_copy(divisor);
+               divisor = temp_divisor;
+       }
+
+       mpi_tdiv_qr(quot, rem, dividend, divisor);
+
+       if ((divisor_sign ^ dividend->sign) && rem->nlimbs) {
+               mpi_sub_ui(quot, quot, 1);
+               mpi_add(rem, rem, divisor);
+       }
+
+       if (temp_divisor)
+               mpi_free(temp_divisor);
+}
+
+/* If den == quot, den needs temporary storage.
+ * If den == rem, den needs temporary storage.
+ * If num == quot, num needs temporary storage.
+ * If den has temporary storage, it can be normalized while being copied,
+ *   i.e no extra storage should be allocated.
+ */
+
+void mpi_tdiv_r(MPI rem, MPI num, MPI den)
+{
+       mpi_tdiv_qr(NULL, rem, num, den);
+}
+
+void mpi_tdiv_qr(MPI quot, MPI rem, MPI num, MPI den)
+{
+       mpi_ptr_t np, dp;
+       mpi_ptr_t qp, rp;
+       mpi_size_t nsize = num->nlimbs;
+       mpi_size_t dsize = den->nlimbs;
+       mpi_size_t qsize, rsize;
+       mpi_size_t sign_remainder = num->sign;
+       mpi_size_t sign_quotient = num->sign ^ den->sign;
+       unsigned int normalization_steps;
+       mpi_limb_t q_limb;
+       mpi_ptr_t marker[5];
+       unsigned int marker_nlimbs[5];
+       int markidx = 0;
+
+       /* Ensure space is enough for quotient and remainder.
+        * We need space for an extra limb in the remainder, because it's
+        * up-shifted (normalized) below.
+        */
+       rsize = nsize + 1;
+       mpi_resize(rem, rsize);
+
+       qsize = rsize - dsize;    /* qsize cannot be bigger than this.  */
+       if (qsize <= 0) {
+               if (num != rem) {
+                       rem->nlimbs = num->nlimbs;
+                       rem->sign = num->sign;
+                       MPN_COPY(rem->d, num->d, nsize);
+               }
+               if (quot) {
+                       /* This needs to follow the assignment to rem, in case the
+                        * numerator and quotient are the same.
+                        */
+                       quot->nlimbs = 0;
+                       quot->sign = 0;
+               }
+               return;
+       }
+
+       if (quot)
+               mpi_resize(quot, qsize);
+
+       /* Read pointers here, when reallocation is finished.  */
+       np = num->d;
+       dp = den->d;
+       rp = rem->d;
+
+       /* Optimize division by a single-limb divisor.  */
+       if (dsize == 1) {
+               mpi_limb_t rlimb;
+               if (quot) {
+                       qp = quot->d;
+                       rlimb = mpihelp_divmod_1(qp, np, nsize, dp[0]);
+                       qsize -= qp[qsize - 1] == 0;
+                       quot->nlimbs = qsize;
+                       quot->sign = sign_quotient;
+               } else
+                       rlimb = mpihelp_mod_1(np, nsize, dp[0]);
+               rp[0] = rlimb;
+               rsize = rlimb != 0?1:0;
+               rem->nlimbs = rsize;
+               rem->sign = sign_remainder;
+               return;
+       }
+
+
+       if (quot) {
+               qp = quot->d;
+               /* Make sure QP and NP point to different objects.  Otherwise the
+                * numerator would be gradually overwritten by the quotient limbs.
+                */
+               if (qp == np) { /* Copy NP object to temporary space.  */
+                       marker_nlimbs[markidx] = nsize;
+                       np = marker[markidx++] = mpi_alloc_limb_space(nsize);
+                       MPN_COPY(np, qp, nsize);
+               }
+       } else /* Put quotient at top of remainder. */
+               qp = rp + dsize;
+
+       normalization_steps = count_leading_zeros(dp[dsize - 1]);
+
+       /* Normalize the denominator, i.e. make its most significant bit set by
+        * shifting it NORMALIZATION_STEPS bits to the left.  Also shift the
+        * numerator the same number of steps (to keep the quotient the same!).
+        */
+       if (normalization_steps) {
+               mpi_ptr_t tp;
+               mpi_limb_t nlimb;
+
+               /* Shift up the denominator setting the most significant bit of
+                * the most significant word.  Use temporary storage not to clobber
+                * the original contents of the denominator.
+                */
+               marker_nlimbs[markidx] = dsize;
+               tp = marker[markidx++] = mpi_alloc_limb_space(dsize);
+               mpihelp_lshift(tp, dp, dsize, normalization_steps);
+               dp = tp;
+
+               /* Shift up the numerator, possibly introducing a new most
+                * significant word.  Move the shifted numerator in the remainder
+                * meanwhile.
+                */
+               nlimb = mpihelp_lshift(rp, np, nsize, normalization_steps);
+               if (nlimb) {
+                       rp[nsize] = nlimb;
+                       rsize = nsize + 1;
+               } else
+                       rsize = nsize;
+       } else {
+               /* The denominator is already normalized, as required.  Copy it to
+                * temporary space if it overlaps with the quotient or remainder.
+                */
+               if (dp == rp || (quot && (dp == qp))) {
+                       mpi_ptr_t tp;
+
+                       marker_nlimbs[markidx] = dsize;
+                       tp = marker[markidx++] = mpi_alloc_limb_space(dsize);
+                       MPN_COPY(tp, dp, dsize);
+                       dp = tp;
+               }
+
+               /* Move the numerator to the remainder.  */
+               if (rp != np)
+                       MPN_COPY(rp, np, nsize);
+
+               rsize = nsize;
+       }
+
+       q_limb = mpihelp_divrem(qp, 0, rp, rsize, dp, dsize);
+
+       if (quot) {
+               qsize = rsize - dsize;
+               if (q_limb) {
+                       qp[qsize] = q_limb;
+                       qsize += 1;
+               }
+
+               quot->nlimbs = qsize;
+               quot->sign = sign_quotient;
+       }
+
+       rsize = dsize;
+       MPN_NORMALIZE(rp, rsize);
+
+       if (normalization_steps && rsize) {
+               mpihelp_rshift(rp, rp, rsize, normalization_steps);
+               rsize -= rp[rsize - 1] == 0?1:0;
+       }
+
+       rem->nlimbs = rsize;
+       rem->sign       = sign_remainder;
+       while (markidx) {
+               markidx--;
+               mpi_free_limb_space(marker[markidx]);
+       }
+}