1 /*
2   This is a maximally equidistributed combined Tausworthe generator
3   based on code from GNU Scientific Library 1.5 (30 Jun 2004)
5    x_n = (s1_n ^ s2_n ^ s3_n)
7    s1_{n+1} = (((s1_n & 4294967294) <<12) ^ (((s1_n <<13) ^ s1_n) >>19))
8    s2_{n+1} = (((s2_n & 4294967288) << 4) ^ (((s2_n << 2) ^ s2_n) >>25))
9    s3_{n+1} = (((s3_n & 4294967280) <<17) ^ (((s3_n << 3) ^ s3_n) >>11))
11    The period of this generator is about 2^88.
13    From: P. L'Ecuyer, "Maximally Equidistributed Combined Tausworthe
14    Generators", Mathematics of Computation, 65, 213 (1996), 203--213.
16    This is available on the net from L'Ecuyer's home page,
18    http://www.iro.umontreal.ca/~lecuyer/myftp/papers/tausme.ps
19    ftp://ftp.iro.umontreal.ca/pub/simulation/lecuyer/papers/tausme.ps
21    There is an erratum in the paper "Tables of Maximally
22    Equidistributed Combined LFSR Generators", Mathematics of
23    Computation, 68, 225 (1999), 261--269:
24    http://www.iro.umontreal.ca/~lecuyer/myftp/papers/tausme2.ps
26         ... the k_j most significant bits of z_j must be non-
27         zero, for each j. (Note: this restriction also applies to the
28         computer code given in , but was mistakenly not mentioned in
29         that paper.)
31    This affects the seeding procedure by imposing the requirement
32    s1 > 1, s2 > 7, s3 > 15.
34 */
36 #include <string.h>
37 #include <assert.h>
38 #include "rand.h"
39 #include "../hash.h"
41 static inline int __seed(unsigned int x, unsigned int m)
42 {
43         return (x < m) ? x + m : x;
44 }
46 static void __init_rand(struct frand_state *state, unsigned int seed)
47 {
48         int cranks = 6;
50 #define LCG(x, seed)  ((x) * 69069 ^ (seed))
52         state->s1 = __seed(LCG((2^31) + (2^17) + (2^7), seed), 1);
53         state->s2 = __seed(LCG(state->s1, seed), 7);
54         state->s3 = __seed(LCG(state->s2, seed), 15);
56         while (cranks--)
57                 __rand(state);
58 }
60 void init_rand(struct frand_state *state)
61 {
62         __init_rand(state, 1);
63 }
65 void init_rand_seed(struct frand_state *state, unsigned int seed)
66 {
67         __init_rand(state, seed);
68 }
70 void __fill_random_buf(void *buf, unsigned int len, unsigned long seed)
71 {
72         void *ptr = buf;
74         while (len) {
75                 int this_len;
77                 if (len >= sizeof(int64_t)) {
78                         *((int64_t *) ptr) = seed;
79                         this_len = sizeof(int64_t);
80                 } else if (len >= sizeof(int32_t)) {
81                         *((int32_t *) ptr) = seed;
82                         this_len = sizeof(int32_t);
83                 } else if (len >= sizeof(int16_t)) {
84                         *((int16_t *) ptr) = seed;
85                         this_len = sizeof(int16_t);
86                 } else {
87                         *((int8_t *) ptr) = seed;
88                         this_len = sizeof(int8_t);
89                 }
90                 ptr += this_len;
91                 len -= this_len;
92                 seed *= GOLDEN_RATIO_PRIME;
93                 seed >>= 3;
94         }
95 }
97 unsigned long fill_random_buf(struct frand_state *fs, void *buf,
98                               unsigned int len)
99 {
100         unsigned long r = __rand(fs);
102         if (sizeof(int) != sizeof(long *))
103                 r *= (unsigned long) __rand(fs);
105         __fill_random_buf(buf, len, r);
106         return r;
107 }
109 void fill_pattern(void *p, unsigned int len, char *pattern,
110                   unsigned int pattern_bytes)
111 {
112         switch (pattern_bytes) {
113         case 0:
114                 assert(0);
115                 break;
116         case 1:
117                 memset(p, pattern, len);
118                 break;
119         default: {
120                 unsigned int i = 0, size = 0;
121                 unsigned char *b = p;
123                 while (i < len) {
124                         size = pattern_bytes;
125                         if (size > (len - i))
126                                 size = len - i;
127                         memcpy(b+i, pattern, size);
128                         i += size;
129                 }
130                 break;
131                 }
132         }
133 }
135 void __fill_random_buf_percentage(unsigned long seed, void *buf,
136                                   unsigned int percentage,
137                                   unsigned int segment, unsigned int len,
138                                   char *pattern, unsigned int pbytes)
139 {
140         unsigned int this_len;
142         if (percentage == 100) {
143                 if (pbytes)
144                         fill_pattern(buf, len, pattern, pbytes);
145                 else
146                         memset(buf, 0, len);
147                 return;
148         }
150         if (segment > len)
151                 segment = len;
153         while (len) {
154                 /*
155                  * Fill random chunk
156                  */
157                 this_len = (segment * (100 - percentage)) / 100;
158                 if (this_len > len)
159                         this_len = len;
161                 __fill_random_buf(buf, this_len, seed);
163                 len -= this_len;
164                 if (!len)
165                         break;
166                 buf += this_len;
168                 if (this_len > len)
169                         this_len = len;
170                 else if (len - this_len <= sizeof(long))
171                         this_len = len;
173                 if (pbytes)
174                         fill_pattern(buf, this_len, pattern, pbytes);
175                 else
176                         memset(buf, 0, this_len);
178                 len -= this_len;
179                 buf += this_len;
180         }
181 }
183 unsigned long fill_random_buf_percentage(struct frand_state *fs, void *buf,
184                                          unsigned int percentage,
185                                          unsigned int segment, unsigned int len,
186                                          char *pattern, unsigned int pbytes)
187 {
188         unsigned long r = __rand(fs);
190         if (sizeof(int) != sizeof(long *))
191                 r *= (unsigned long) __rand(fs);
193         __fill_random_buf_percentage(r, buf, percentage, segment, len,
194                                         pattern, pbytes);
195         return r;
196 }