home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Cream of the Crop 25 / Cream of the Crop 25.iso / program / gmp202.zip / gmp-impl.h < prev    next >
C/C++ Source or Header  |  1996-06-04  |  12KB  |  368 lines
  1. /* Include file for internal GNU MP types and definitions.
  2.  
  3. Copyright (C) 1991, 1993, 1994, 1995, 1996 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 Library General Public License as published by
  9. the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or (at your
  10. option) any later version.
  11.  
  12. The GNU MP Library is distributed in the hope that it will be useful, but
  13. WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY
  14. or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU Library General Public
  15. License for more details.
  16.  
  17. You should have received a copy of the GNU Library General Public License
  18. along with the GNU MP Library; see the file COPYING.LIB.  If not, write to
  19. the Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston,
  20. MA 02111-1307, USA. */
  21.  
  22. /* When using gcc, make sure to use its builtin alloca.  */
  23. #if ! defined (alloca) && defined (__GNUC__)
  24. #define alloca __builtin_alloca
  25. #define HAVE_ALLOCA
  26. #endif
  27.  
  28. /* When using cc, do whatever necessary to allow use of alloca.  For many
  29.    machines, this means including alloca.h.  IBM's compilers need a #pragma
  30.    in "each module that needs to use alloca".  */
  31. #if ! defined (alloca)
  32. /* We need lots of variants for MIPS, to cover all versions and perversions
  33.    of OSes for MIPS.  */
  34. #if defined (__mips) || defined (MIPSEL) || defined (MIPSEB) \
  35.  || defined (_MIPSEL) || defined (_MIPSEB) || defined (__sgi) \
  36.  || defined (__alpha) || defined (__sparc) || defined (sparc) \
  37.  || defined (__ksr__)
  38. #include <alloca.h>
  39. #define HAVE_ALLOCA
  40. #endif
  41. #if defined (_IBMR2)
  42. #pragma alloca
  43. #define HAVE_ALLOCA
  44. #endif
  45. #if defined (__DECC)
  46. #define alloca(x) __ALLOCA(x)
  47. #define HAVE_ALLOCA
  48. #endif
  49. #endif
  50.  
  51. #if ! defined (HAVE_ALLOCA) || USE_STACK_ALLOC
  52. #include "stack-alloc.h"
  53. #else
  54. #define TMP_DECL(m)
  55. #define TMP_ALLOC(x) alloca(x)
  56. #define TMP_MARK(m)
  57. #define TMP_FREE(m)
  58. #endif
  59.  
  60. #ifndef NULL
  61. #define NULL ((void *) 0)
  62. #endif
  63.  
  64. #if ! defined (__GNUC__)
  65. #define inline            /* Empty */
  66. #endif
  67.  
  68. #define ABS(x) (x >= 0 ? x : -x)
  69. #define MIN(l,o) ((l) < (o) ? (l) : (o))
  70. #define MAX(h,i) ((h) > (i) ? (h) : (i))
  71.  
  72. /* Field access macros.  */
  73. #define SIZ(x) ((x)->_mp_size)
  74. #define ABSIZ(x) ABS (SIZ (x))
  75. #define PTR(x) ((x)->_mp_d)
  76. #define EXP(x) ((x)->_mp_exp)
  77. #define PREC(x) ((x)->_mp_prec)
  78. #define ALLOC(x) ((x)->_mp_alloc)
  79.  
  80. #include "gmp-mparam.h"
  81. /* #include "longlong.h" */
  82.  
  83. #if defined (__STDC__)  || defined (__cplusplus)
  84. void *malloc (size_t);
  85. void *realloc (void *, size_t);
  86. void free (void *);
  87.  
  88. extern void *    (*_mp_allocate_func) (size_t);
  89. extern void *    (*_mp_reallocate_func) (void *, size_t, size_t);
  90. extern void    (*_mp_free_func) (void *, size_t);
  91.  
  92. void *_mp_default_allocate (size_t);
  93. void *_mp_default_reallocate (void *, size_t, size_t);
  94. void _mp_default_free (void *, size_t);
  95.  
  96. #else
  97.  
  98. #define const            /* Empty */
  99. #define signed            /* Empty */
  100.  
  101. void *malloc ();
  102. void *realloc ();
  103. void free ();
  104.  
  105. extern void *    (*_mp_allocate_func) ();
  106. extern void *    (*_mp_reallocate_func) ();
  107. extern void    (*_mp_free_func) ();
  108.  
  109. void *_mp_default_allocate ();
  110. void *_mp_default_reallocate ();
  111. void _mp_default_free ();
  112. #endif
  113.  
  114. /* Copy NLIMBS *limbs* from SRC to DST.  */
  115. #define MPN_COPY_INCR(DST, SRC, NLIMBS) \
  116.   do {                                    \
  117.     mp_size_t __i;                            \
  118.     for (__i = 0; __i < (NLIMBS); __i++)                \
  119.       (DST)[__i] = (SRC)[__i];                        \
  120.   } while (0)
  121. #define MPN_COPY_DECR(DST, SRC, NLIMBS) \
  122.   do {                                    \
  123.     mp_size_t __i;                            \
  124.     for (__i = (NLIMBS) - 1; __i >= 0; __i--)                \
  125.       (DST)[__i] = (SRC)[__i];                        \
  126.   } while (0)
  127. #define MPN_COPY MPN_COPY_INCR
  128.  
  129. /* Zero NLIMBS *limbs* AT DST.  */
  130. #define MPN_ZERO(DST, NLIMBS) \
  131.   do {                                    \
  132.     mp_size_t __i;                            \
  133.     for (__i = 0; __i < (NLIMBS); __i++)                \
  134.       (DST)[__i] = 0;                            \
  135.   } while (0)
  136.  
  137. #define MPN_NORMALIZE(DST, NLIMBS) \
  138.   do {                                    \
  139.     while (NLIMBS > 0)                            \
  140.       {                                    \
  141.     if ((DST)[(NLIMBS) - 1] != 0)                    \
  142.       break;                            \
  143.     NLIMBS--;                            \
  144.       }                                    \
  145.   } while (0)
  146. #define MPN_NORMALIZE_NOT_ZERO(DST, NLIMBS) \
  147.   do {                                    \
  148.     while (1)                                \
  149.       {                                    \
  150.     if ((DST)[(NLIMBS) - 1] != 0)                    \
  151.       break;                            \
  152.     NLIMBS--;                            \
  153.       }                                    \
  154.   } while (0)
  155.  
  156. /* Initialize the MP_INT X with space for NLIMBS limbs.
  157.    X should be a temporary variable, and it will be automatically
  158.    cleared out when the running function returns.
  159.    We use __x here to make it possible to accept both mpz_ptr and mpz_t
  160.    arguments.  */
  161. #define MPZ_TMP_INIT(X, NLIMBS) \
  162.   do {                                    \
  163.     mpz_ptr __x = (X);                            \
  164.     __x->_mp_alloc = (NLIMBS);                        \
  165.     __x->_mp_d = (mp_ptr) TMP_ALLOC ((NLIMBS) * BYTES_PER_MP_LIMB);    \
  166.   } while (0)
  167.  
  168. #define MPN_MUL_N_RECURSE(prodp, up, vp, size, tspace) \
  169.   do {                                    \
  170.     if ((size) < KARATSUBA_THRESHOLD)                    \
  171.       impn_mul_n_basecase (prodp, up, vp, size);            \
  172.     else                                \
  173.       impn_mul_n (prodp, up, vp, size, tspace);            \
  174.   } while (0);
  175. #define MPN_SQR_N_RECURSE(prodp, up, size, tspace) \
  176.   do {                                    \
  177.     if ((size) < KARATSUBA_THRESHOLD)                    \
  178.       impn_sqr_n_basecase (prodp, up, size);                \
  179.     else                                \
  180.       impn_sqr_n (prodp, up, size, tspace);                \
  181.   } while (0);
  182.  
  183. /* Structure for conversion between internal binary format and
  184.    strings in base 2..36.  */
  185. struct bases
  186. {
  187.   /* Number of digits in the conversion base that always fits in an mp_limb_t.
  188.      For example, for base 10 on a machine where a mp_limb_t has 32 bits this
  189.      is 9, since 10**9 is the largest number that fits into a mp_limb_t.  */
  190.   int chars_per_limb;
  191.  
  192.   /* log(2)/log(conversion_base) */
  193.   float chars_per_bit_exactly;
  194.  
  195.   /* base**chars_per_limb, i.e. the biggest number that fits a word, built by
  196.      factors of base.  Exception: For 2, 4, 8, etc, big_base is log2(base),
  197.      i.e. the number of bits used to represent each digit in the base.  */
  198.   mp_limb_t big_base;
  199.  
  200.   /* A BITS_PER_MP_LIMB bit approximation to 1/big_base, represented as a
  201.      fixed-point number.  Instead of dividing by big_base an application can
  202.      choose to multiply by big_base_inverted.  */
  203.   mp_limb_t big_base_inverted;
  204. };
  205.  
  206. extern const struct bases __mp_bases[];
  207. extern mp_size_t __gmp_default_fp_limb_precision;
  208.  
  209. /* Divide the two-limb number in (NH,,NL) by D, with DI being the largest
  210.    limb not larger than (2**(2*BITS_PER_MP_LIMB))/D - (2**BITS_PER_MP_LIMB).
  211.    If this would yield overflow, DI should be the largest possible number
  212.    (i.e., only ones).  For correct operation, the most significant bit of D
  213.    has to be set.  Put the quotient in Q and the remainder in R.  */
  214. #define udiv_qrnnd_preinv(q, r, nh, nl, d, di) \
  215.   do {                                    \
  216.     mp_limb_t _q, _ql, _r;                        \
  217.     mp_limb_t _xh, _xl;                            \
  218.     umul_ppmm (_q, _ql, (nh), (di));                    \
  219.     _q += (nh);            /* DI is 2**BITS_PER_MP_LIMB too small */\
  220.     umul_ppmm (_xh, _xl, _q, (d));                    \
  221.     sub_ddmmss (_xh, _r, (nh), (nl), _xh, _xl);                \
  222.     if (_xh != 0)                            \
  223.       {                                    \
  224.     sub_ddmmss (_xh, _r, _xh, _r, 0, (d));                \
  225.     _q += 1;                            \
  226.     if (_xh != 0)                            \
  227.       {                                \
  228.         sub_ddmmss (_xh, _r, _xh, _r, 0, (d));            \
  229.         _q += 1;                            \
  230.       }                                \
  231.       }                                    \
  232.     if (_r >= (d))                            \
  233.       {                                    \
  234.     _r -= (d);                            \
  235.     _q += 1;                            \
  236.       }                                    \
  237.     (r) = _r;                                \
  238.     (q) = _q;                                \
  239.   } while (0)
  240. /* Like udiv_qrnnd_preinv, but for for any value D.  DNORM is D shifted left
  241.    so that its most significant bit is set.  LGUP is ceil(log2(D)).  */
  242. #define udiv_qrnnd_preinv2gen(q, r, nh, nl, d, di, dnorm, lgup) \
  243.   do {                                    \
  244.     mp_limb_t n2, n10, n1, nadj, q1;                    \
  245.     mp_limb_t _xh, _xl;                            \
  246.     n2 = ((nh) << (BITS_PER_MP_LIMB - (lgup))) + ((nl) >> 1 >> (l - 1));\
  247.     n10 = (nl) << (BITS_PER_MP_LIMB - (lgup));                \
  248.     n1 = ((mp_limb_signed_t) n10 >> (BITS_PER_MP_LIMB - 1));        \
  249.     nadj = n10 + (n1 & (dnorm));                    \
  250.     umul_ppmm (_xh, _xl, di, n2 - n1);                    \
  251.     add_ssaaaa (_xh, _xl, _xh, _xl, 0, nadj);                \
  252.     q1 = ~(n2 + _xh);                            \
  253.     umul_ppmm (_xh, _xl, q1, d);                    \
  254.     add_ssaaaa (_xh, _xl, _xh, _xl, nh, nl);                \
  255.     _xh -= (d);                                \
  256.     (r) = _xl + ((d) & _xh);                        \
  257.     (q) = _xh - q1;                            \
  258.   } while (0)
  259. /* Exactly like udiv_qrnnd_preinv, but branch-free.  It is not clear which
  260.    version to use.  */
  261. #define udiv_qrnnd_preinv2norm(q, r, nh, nl, d, di) \
  262.   do {                                    \
  263.     mp_limb_t n2, n10, n1, nadj, q1;                    \
  264.     mp_limb_t _xh, _xl;                            \
  265.     n2 = (nh);                                \
  266.     n10 = (nl);                                \
  267.     n1 = ((mp_limb_signed_t) n10 >> (BITS_PER_MP_LIMB - 1));        \
  268.     nadj = n10 + (n1 & (d));                        \
  269.     umul_ppmm (_xh, _xl, di, n2 - n1);                    \
  270.     add_ssaaaa (_xh, _xl, _xh, _xl, 0, nadj);                \
  271.     q1 = ~(n2 + _xh);                            \
  272.     umul_ppmm (_xh, _xl, q1, d);                    \
  273.     add_ssaaaa (_xh, _xl, _xh, _xl, nh, nl);                \
  274.     _xh -= (d);                                \
  275.     (r) = _xl + ((d) & _xh);                        \
  276.     (q) = _xh - q1;                            \
  277.   } while (0)
  278.  
  279. #if defined (__GNUC__)
  280. /* Define stuff for longlong.h.  */
  281. typedef unsigned int UQItype    __attribute__ ((mode (QI)));
  282. typedef      int SItype    __attribute__ ((mode (SI)));
  283. typedef unsigned int USItype    __attribute__ ((mode (SI)));
  284. typedef         int DItype    __attribute__ ((mode (DI)));
  285. typedef unsigned int UDItype    __attribute__ ((mode (DI)));
  286. #else
  287. typedef unsigned char UQItype;
  288. typedef      long SItype;
  289. typedef unsigned long USItype;
  290. #endif
  291.  
  292. typedef mp_limb_t UWtype;
  293. typedef unsigned int UHWtype;
  294. #define W_TYPE_SIZE BITS_PER_MP_LIMB
  295.  
  296. /* Internal mpn calls */
  297. #define impn_mul_n_basecase    __MPN(impn_mul_n_basecase)
  298. #define impn_mul_n        __MPN(impn_mul_n)
  299. #define impn_sqr_n_basecase    __MPN(impn_sqr_n_basecase)
  300. #define impn_sqr_n        __MPN(impn_sqr_n)
  301.  
  302. /* Define ieee_double_extract and _GMP_IEEE_FLOATS.  */
  303.  
  304. #if defined (_LITTLE_ENDIAN) || defined (__LITTLE_ENDIAN__)        \
  305.  || defined (__alpha)                            \
  306.  || (defined (__arm__) && defined (__ARMWEL__))                \
  307.  || defined (__clipper__)                        \
  308.  || defined (__cris)                            \
  309.  || defined (__i386__)                            \
  310.  || defined (__i860__)                            \
  311.  || defined (__i960__)                            \
  312.  || defined (MIPSEL) || defined (_MIPSEL)                \
  313.  || defined (__ns32000__)                        \
  314.  || defined (__WINNT) || defined (_WIN32)
  315. #define _GMP_IEEE_FLOATS 1
  316. union ieee_double_extract
  317. {
  318.   struct
  319.     {
  320.       unsigned int manl:32;
  321.       unsigned int manh:20;
  322.       unsigned int exp:11;
  323.       unsigned int sig:1;
  324.     } s;
  325.   double d;
  326. };
  327. #else /* Need this as an #else since the tests aren't made exclusive.  */
  328. #if defined (_BIG_ENDIAN)                        \
  329.  || defined (__a29k__) || defined (_AM29K)                \
  330.  || defined (__arm__)                            \
  331.  || (defined (__convex__) && defined (_IEEE_FLOAT_))            \
  332.  || defined (__i370__) || defined (__mvs__)                \
  333.  || defined (__mc68000__) || defined (__mc68020__) || defined (__NeXT__)\
  334.     || defined(mc68020)                            \
  335.  || defined (__m88000__)                        \
  336.  || defined (MIPSEB) || defined (_MIPSEB)                \
  337.  || defined (__hppa)                            \
  338.  || defined (__pyr__)                            \
  339.  || defined (__ibm032__)                        \
  340.  || defined (_IBMR2) || defined (_ARCH_PPC)                \
  341.  || defined (__sh__)                            \
  342.  || defined (__sparc) || defined (sparc)                \
  343.  || defined (__we32k__)
  344. #define _GMP_IEEE_FLOATS 1
  345. union ieee_double_extract
  346. {
  347.   struct
  348.     {
  349.       unsigned int sig:1;
  350.       unsigned int exp:11;
  351.       unsigned int manh:20;
  352.       unsigned int manl:32;
  353.     } s;
  354.   double d;
  355. };
  356. #endif
  357. #endif
  358.  
  359. #define MP_BASE_AS_DOUBLE (2.0 * ((mp_limb_t) 1 << (BITS_PER_MP_LIMB - 1)))
  360. #if BITS_PER_MP_LIMB == 64
  361. #define LIMBS_PER_DOUBLE 2
  362. #else
  363. #define LIMBS_PER_DOUBLE 3
  364. #endif
  365.  
  366. double __gmp_scale2 _PROTO ((double, int));
  367. int __gmp_extract_double _PROTO((mp_ptr, double));
  368.