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_ui.c < prev    next >
C/C++ Source or Header  |  1993-05-19  |  6KB  |  220 lines
  1. /* mpz_powm_ui(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. void
  26. #ifdef __STDC__
  27. mpz_powm_ui (MP_INT *res, const MP_INT *base, unsigned long int exp,
  28.          const MP_INT *mod)
  29. #else
  30. mpz_powm_ui (res, base, exp, mod)
  31.      MP_INT *res;
  32.      const MP_INT *base;
  33.      unsigned long int exp;
  34.      const MP_INT *mod;
  35. #endif
  36. {
  37.   mp_ptr rp, mp, bp;
  38.   mp_size msize, bsize, rsize;
  39.   mp_size size;
  40.   int mod_shift_cnt;
  41.   int negative_result;
  42.   mp_limb *free_me = NULL;
  43.   size_t free_me_size;
  44.  
  45.   msize = ABS (mod->size);
  46.   size = 2 * msize;
  47.  
  48.   rp = res->d;
  49.  
  50.   /* Normalize MOD (i.e. make its most significant bit set) as required by
  51.      mpn_div.  This will make the intermediate values in the calculation
  52.      slightly larger, but the correct result is obtained after a final
  53.      reduction using the original MOD value.  */
  54.  
  55.   mp = (mp_ptr) alloca (msize * BYTES_PER_MP_LIMB);
  56.   count_leading_zeros (mod_shift_cnt, mod->d[msize - 1]);
  57.   if (mod_shift_cnt != 0)
  58.     (void) mpn_lshift (mp, mod->d, msize, mod_shift_cnt);
  59.   else
  60.     MPN_COPY (mp, mod->d, msize);
  61.  
  62.   bsize = ABS (base->size);
  63.   if (bsize > msize)
  64.     {
  65.       /* The base is larger than the module.  Reduce it.  */
  66.  
  67.       /* Allocate (BSIZE + 1) with space for remainder and quotient.
  68.      (The quotient is (bsize - msize + 1) limbs.)  */
  69.       bp = (mp_ptr) alloca ((bsize + 1) * BYTES_PER_MP_LIMB);
  70.       MPN_COPY (bp, base->d, bsize);
  71.       /* We don't care about the quotient, store it above the remainder,
  72.      at BP + MSIZE.  */
  73.       mpn_div (bp + msize, bp, bsize, mp, msize);
  74.       bsize = msize;
  75.       while (bsize > 0 && bp[bsize - 1] == 0)
  76.     bsize--;
  77.     }
  78.   else
  79.     {
  80.       bp = base->d;
  81.       bsize = ABS (base->size);
  82.     }
  83.  
  84.   if (res->alloc < size)
  85.     {
  86.       /* We have to allocate more space for RES.  If any of the input
  87.      parameters are identical to RES, defer deallocation of the old
  88.      space.  */
  89.  
  90.       if (rp == mp || rp == bp)
  91.     {
  92.       free_me = rp;
  93.       free_me_size = res->alloc;
  94.     }
  95.       else
  96.     (*_mp_free_func) (rp, res->alloc * BYTES_PER_MP_LIMB);
  97.  
  98.       rp = (mp_ptr) (*_mp_allocate_func) (size * BYTES_PER_MP_LIMB);
  99.       res->alloc = size;
  100.       res->d = rp;
  101.     }
  102.   else
  103.     {
  104.       /* Make BASE, EXP and MOD not overlap with RES.  */
  105.       if (rp == bp)
  106.     {
  107.       /* RES and BASE are identical.  Allocate temp. space for BASE.  */
  108.       bp = (mp_ptr) alloca (bsize * BYTES_PER_MP_LIMB);
  109.       MPN_COPY (bp, rp, bsize);
  110.     }
  111.       if (rp == mp)
  112.     {
  113.       /* RES and MOD are identical.  Allocate temporary space for MOD.  */
  114.       mp = (mp_ptr) alloca (msize * BYTES_PER_MP_LIMB);
  115.       MPN_COPY (mp, rp, msize);
  116.     }
  117.     }
  118.  
  119.   if (exp == 0)
  120.     {
  121.       rp[0] = 1;
  122.       res->size = 1;
  123.       return;
  124.     }
  125.  
  126.   MPN_COPY (rp, bp, bsize);
  127.   rsize = bsize;
  128.  
  129.   {
  130.     mp_size xsize;
  131.     mp_ptr dummyp = (mp_ptr) alloca ((msize + 1) * BYTES_PER_MP_LIMB);
  132.     mp_ptr xp = (mp_ptr) alloca (2 * (msize + 1) * BYTES_PER_MP_LIMB);
  133.     int c;
  134.     mp_limb e;
  135.     mp_limb carry_limb;
  136.  
  137.     negative_result = (exp & 1) && base->size < 0;
  138.  
  139.     e = exp;
  140.     count_leading_zeros (c, e);
  141.     e <<= (c + 1);        /* shift the exp bits to the left, loose msb */
  142.     c = BITS_PER_MP_LIMB - 1 - c;
  143.  
  144.     /* Main loop.
  145.  
  146.        Make the result be pointed to alternately by XP and RP.  This
  147.        helps us avoid block copying, which would otherwise be necessary
  148.        with the overlap restrictions of mpn_div.  With 50% probability
  149.        the result after this loop will be in the area originally pointed
  150.        by RP (==RES->D), and with 50% probability in the area originally
  151.        pointed to by XP.  */
  152.  
  153.     while (c != 0)
  154.       {
  155.     mp_ptr tp;
  156.     mp_size tsize;
  157.  
  158.     xsize = mpn_mul (xp, rp, rsize, rp, rsize);
  159.     mpn_div (dummyp, xp, xsize, mp, msize);
  160.  
  161.     /* Remove any leading zero words from the result.  */
  162.     if (xsize > msize)
  163.       xsize = msize;
  164.     while (xsize > 0 && xp[xsize - 1] == 0)
  165.       xsize--;
  166.  
  167.     tp = rp; rp = xp; xp = tp;
  168.     tsize = rsize; rsize = xsize; xsize = tsize;
  169.  
  170.     if ((mp_limb_signed) e < 0)
  171.       {
  172.         if (rsize > bsize)
  173.           xsize = mpn_mul (xp, rp, rsize, bp, bsize);
  174.         else
  175.           xsize = mpn_mul (xp, bp, bsize, rp, rsize);
  176.         mpn_div (dummyp, xp, xsize, mp, msize);
  177.  
  178.         /* Remove any leading zero words from the result.  */
  179.         if (xsize > msize)
  180.           xsize = msize;
  181.         while (xsize > 0 && xp[xsize - 1] == 0)
  182.           xsize--;
  183.  
  184.         tp = rp; rp = xp; xp = tp;
  185.         tsize = rsize; rsize = xsize; xsize = tsize;
  186.       }
  187.     e <<= 1;
  188.     c--;
  189.       }
  190.  
  191.     /* We shifted MOD, the modulo reduction argument, left MOD_SHIFT_CNT
  192.        steps.  Adjust the result by reducing it with the original MOD.
  193.  
  194.        Also make sure the result is put in RES->D (where it already
  195.        might be, see above).  */
  196.  
  197.     carry_limb = mpn_lshift (res->d, rp, rsize, mod_shift_cnt);
  198.     rp = res->d;
  199.     if (carry_limb != 0)
  200.       {
  201.     rp[rsize] = carry_limb;
  202.     rsize++;
  203.       }
  204.     mpn_div (dummyp, rp, rsize, mp, msize);
  205.     /* Remove any leading zero words from the result.  */
  206.     if (rsize > msize)
  207.       rsize = msize;
  208.     while (rsize > 0 && rp[rsize - 1] == 0)
  209.       rsize--;
  210.     rsize = mpn_rshift (rp, rp, rsize, mod_shift_cnt);
  211.   }
  212.  
  213.   res->size = negative_result >= 0 ?  rsize : -rsize;
  214.  
  215.   if (free_me != NULL)
  216.     (*_mp_free_func) (free_me, free_me_size * BYTES_PER_MP_LIMB);
  217.  
  218.   alloca (0);
  219. }
  220.