home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Languguage OS 2 / Languguage OS II Version 10-94 (Knowledge Media)(1994).ISO / gnu / gmp-132.lha / gmp-1.3.2 / mpz_powm.c < prev    next >
C/C++ Source or Header  |  1993-05-19  |  7KB  |  252 lines
  1. /* mpz_powm(res,base,exp,mod) -- Set RES to (base**exp) mod MOD.
  2.  
  3. Copyright (C) 1991, 1992 Free Software Foundation, Inc.
  4.  
  5. This file is part of the GNU MP Library.
  6.  
  7. The GNU MP Library is free software; you can redistribute it and/or modify
  8. it under the terms of the GNU General Public License as published by
  9. the Free Software Foundation; either version 2, or (at your option)
  10. any later version.
  11.  
  12. The GNU MP Library is distributed in the hope that it will be useful,
  13. but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14. MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15. GNU General Public License for more details.
  16.  
  17. You should have received a copy of the GNU General Public License
  18. along with the GNU MP Library; see the file COPYING.  If not, write to
  19. the Free Software Foundation, 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.  */
  20.  
  21. #include "gmp.h"
  22. #include "gmp-impl.h"
  23. #include "longlong.h"
  24.  
  25. #ifndef BERKELEY_MP
  26. void
  27. #ifdef __STDC__
  28. mpz_powm (MP_INT *res, const MP_INT *base, const MP_INT *exp,
  29.       const MP_INT *mod)
  30. #else
  31. mpz_powm (res, base, exp, mod)
  32.      MP_INT *res;
  33.      const MP_INT *base;
  34.      const MP_INT *exp;
  35.      const MP_INT *mod;
  36. #endif
  37. #else /* BERKELEY_MP */
  38. void
  39. #ifdef __STDC__
  40. pow (const MP_INT *base, const MP_INT *exp, const MP_INT *mod, MP_INT *res)
  41. #else
  42. pow (base, exp, mod, res)
  43.      const MP_INT *base;
  44.      const MP_INT *exp;
  45.      const MP_INT *mod;
  46.      MP_INT *res;
  47. #endif
  48. #endif /* BERKELEY_MP */
  49. {
  50.   mp_ptr rp, ep, mp, bp;
  51.   mp_size esize, msize, bsize, rsize;
  52.   mp_size size;
  53.   int mod_shift_cnt;
  54.   int negative_result;
  55.   mp_limb *free_me = NULL;
  56.   size_t free_me_size;
  57.  
  58.   esize = ABS (exp->size);
  59.   msize = ABS (mod->size);
  60.   size = 2 * msize;
  61.  
  62.   rp = res->d;
  63.   ep = exp->d;
  64.  
  65.   /* Normalize MOD (i.e. make its most significant bit set) as required by
  66.      mpn_div.  This will make the intermediate values in the calculation
  67.      slightly larger, but the correct result is obtained after a final
  68.      reduction using the original MOD value.  */
  69.  
  70.   mp = (mp_ptr) alloca (msize * BYTES_PER_MP_LIMB);
  71.   count_leading_zeros (mod_shift_cnt, mod->d[msize - 1]);
  72.   if (mod_shift_cnt != 0)
  73.     (void) mpn_lshift (mp, mod->d, msize, mod_shift_cnt);
  74.   else
  75.     MPN_COPY (mp, mod->d, msize);
  76.  
  77.   bsize = ABS (base->size);
  78.   if (bsize > msize)
  79.     {
  80.       /* The base is larger than the module.  Reduce it.  */
  81.  
  82.       /* Allocate (BSIZE + 1) with space for remainder and quotient.
  83.      (The quotient is (bsize - msize + 1) limbs.)  */
  84.       bp = (mp_ptr) alloca ((bsize + 1) * BYTES_PER_MP_LIMB);
  85.       MPN_COPY (bp, base->d, bsize);
  86.       /* We don't care about the quotient, store it above the remainder,
  87.      at BP + MSIZE.  */
  88.       mpn_div (bp + msize, bp, bsize, mp, msize);
  89.       bsize = msize;
  90.       while (bsize > 0 && bp[bsize - 1] == 0)
  91.     bsize--;
  92.     }
  93.   else
  94.     {
  95.       bp = base->d;
  96.       bsize = ABS (base->size);
  97.     }
  98.  
  99.   if (res->alloc < size)
  100.     {
  101.       /* We have to allocate more space for RES.  If any of the input
  102.      parameters are identical to RES, defer deallocation of the old
  103.      space.  */
  104.  
  105.       if (rp == ep || rp == mp || rp == bp)
  106.     {
  107.       free_me = rp;
  108.       free_me_size = res->alloc;
  109.     }
  110.       else
  111.     (*_mp_free_func) (rp, res->alloc * BYTES_PER_MP_LIMB);
  112.  
  113.       rp = (mp_ptr) (*_mp_allocate_func) (size * BYTES_PER_MP_LIMB);
  114.       res->alloc = size;
  115.       res->d = rp;
  116.     }
  117.   else
  118.     {
  119.       /* Make BASE, EXP and MOD not overlap with RES.  */
  120.       if (rp == bp)
  121.     {
  122.       /* RES and BASE are identical.  Allocate temp. space for BASE.  */
  123.       bp = (mp_ptr) alloca (bsize * BYTES_PER_MP_LIMB);
  124.       MPN_COPY (bp, rp, bsize);
  125.     }
  126.       if (rp == ep)
  127.     {
  128.       /* RES and EXP are identical.  Allocate temp. space for EXP.  */
  129.       ep = (mp_ptr) alloca (esize * BYTES_PER_MP_LIMB);
  130.       MPN_COPY (ep, rp, esize);
  131.     }
  132.       if (rp == mp)
  133.     {
  134.       /* RES and MOD are identical.  Allocate temporary space for MOD.  */
  135.       mp = (mp_ptr) alloca (msize * BYTES_PER_MP_LIMB);
  136.       MPN_COPY (mp, rp, msize);
  137.     }
  138.     }
  139.  
  140.   if (esize == 0)
  141.     {
  142.       rp[0] = 1;
  143.       res->size = 1;
  144.       return;
  145.     }
  146.  
  147.   MPN_COPY (rp, bp, bsize);
  148.   rsize = bsize;
  149.  
  150.   {
  151.     mp_size i;
  152.     mp_size xsize;
  153.     mp_ptr dummyp = (mp_ptr) alloca ((msize + 1) * BYTES_PER_MP_LIMB);
  154.     mp_ptr xp = (mp_ptr) alloca (2 * (msize + 1) * BYTES_PER_MP_LIMB);
  155.     int c;
  156.     mp_limb e;
  157.     mp_limb carry_limb;
  158.  
  159.     negative_result = (ep[0] & 1) && base->size < 0;
  160.  
  161.     i = esize - 1;
  162.     e = ep[i];
  163.     count_leading_zeros (c, e);
  164.     e <<= (c + 1);        /* shift the exp bits to the left, loose msb */
  165.     c = BITS_PER_MP_LIMB - 1 - c;
  166.  
  167.     /* Main loop.
  168.  
  169.        Make the result be pointed to alternatingly by XP and RP.  This
  170.        helps us avoid block copying, which would otherwise be necessary
  171.        with the overlap restrictions of mpn_div.  With 50% probability
  172.        the result after this loop will be in the area originally pointed
  173.        by RP (==RES->D), and with 50% probability in the area originally
  174.        pointed to by XP.  */
  175.  
  176.     for (;;)
  177.       {
  178.     while (c != 0)
  179.       {
  180.         mp_ptr tp;
  181.         mp_size tsize;
  182.  
  183.         xsize = mpn_mul (xp, rp, rsize, rp, rsize);
  184.         mpn_div (dummyp, xp, xsize, mp, msize);
  185.  
  186.         /* Remove any leading zero words from the result.  */
  187.         if (xsize > msize)
  188.           xsize = msize;
  189.         while (xsize > 0 && xp[xsize - 1] == 0)
  190.           xsize--;
  191.  
  192.         tp = rp; rp = xp; xp = tp;
  193.         tsize = rsize; rsize = xsize; xsize = tsize;
  194.  
  195.         if ((mp_limb_signed) e < 0)
  196.           {
  197.         if (rsize > bsize)
  198.           xsize = mpn_mul (xp, rp, rsize, bp, bsize);
  199.         else
  200.           xsize = mpn_mul (xp, bp, bsize, rp, rsize);
  201.         mpn_div (dummyp, xp, xsize, mp, msize);
  202.  
  203.         /* Remove any leading zero words from the result.  */
  204.         if (xsize > msize)
  205.           xsize = msize;
  206.         while (xsize > 0 && xp[xsize - 1] == 0)
  207.           xsize--;
  208.  
  209.         tp = rp; rp = xp; xp = tp;
  210.         tsize = rsize; rsize = xsize; xsize = tsize;
  211.           }
  212.         e <<= 1;
  213.         c--;
  214.       }
  215.  
  216.     i--;
  217.     if (i < 0)
  218.       break;
  219.     e = ep[i];
  220.     c = BITS_PER_MP_LIMB;
  221.       }
  222.  
  223.     /* We shifted MOD, the modulo reduction argument, left MOD_SHIFT_CNT
  224.        steps.  Adjust the result by reducing it with the original MOD.
  225.  
  226.        Also make sure the result is put in RES->D (where it already
  227.        might be, see above).  */
  228.  
  229.     carry_limb = mpn_lshift (res->d, rp, rsize, mod_shift_cnt);
  230.     rp = res->d;
  231.     if (carry_limb != 0)
  232.       {
  233.     rp[rsize] = carry_limb;
  234.     rsize++;
  235.       }
  236.     mpn_div (dummyp, rp, rsize, mp, msize);
  237.     /* Remove any leading zero words from the result.  */
  238.     if (rsize > msize)
  239.       rsize = msize;
  240.     while (rsize > 0 && rp[rsize - 1] == 0)
  241.       rsize--;
  242.     rsize = mpn_rshift (rp, rp, rsize, mod_shift_cnt);
  243.   }
  244.  
  245.   res->size = negative_result >= 0 ?  rsize : -rsize;
  246.  
  247.   if (free_me != NULL)
  248.     (*_mp_free_func) (free_me, free_me_size * BYTES_PER_MP_LIMB);
  249.  
  250.   alloca (0);
  251. }
  252.