src/test/bignum.h

   1 // Copyright (c) 2009-2010 Satoshi Nakamoto
   2 // Copyright (c) 2009-2013 The Bitcoin Core developers
   3 // Distributed under the MIT software license, see the accompanying
   4 // file COPYING or http://www.opensource.org/licenses/mit-license.php.
   5
   6 #ifndef BITCOIN_TEST_BIGNUM_H
   7 #define BITCOIN_TEST_BIGNUM_H
   8
   9 #include <algorithm>
  10 #include <cassert>
  11 #include <limits>
  12 #include <stdexcept>
  13 #include <stdint.h>
  14 #include <string>
  15 #include <vector>
  16
  17 #include <openssl/bn.h>
  18
  19 class bignum_error : public std::runtime_error
  20 {
  21 public:
  22     explicit bignum_error(const std::string& str) : std::runtime_error(str) {}
  23 };
  24
  25
  26 /** C++ wrapper for BIGNUM (OpenSSL bignum) */
  27 class CBigNum
  28 {
  29     BIGNUM* bn;
  30 public:
  31     CBigNum()
  32     {
  33         bn = BN_new();
  34         assert(bn);
  35     }
  36
  37     CBigNum(const CBigNum& b)
  38     {
  39         bn = BN_new();
  40         assert(bn);
  41         if (!BN_copy(bn, b.bn))
  42         {
  43             BN_clear_free(bn);
  44             throw bignum_error("CBigNum::CBigNum(const CBigNum&): BN_copy failed");
  45         }
  46     }
  47
  48     CBigNum& operator=(const CBigNum& b)
  49     {
  50         if (!BN_copy(bn, b.bn))
  51             throw bignum_error("CBigNum::operator=: BN_copy failed");
  52         return (*this);
  53     }
  54
  55     ~CBigNum()
  56     {
  57         BN_clear_free(bn);
  58     }
  59
  60     CBigNum(long long n)          { bn = BN_new(); assert(bn); setint64(n); }
  61
  62     explicit CBigNum(const std::vector<unsigned char>& vch)
  63     {
  64         bn = BN_new();
  65         assert(bn);
  66         setvch(vch);
  67     }
  68
  69     int getint() const
  70     {
  71         BN_ULONG n = BN_get_word(bn);
  72         if (!BN_is_negative(bn))
  73             return (n > (BN_ULONG)std::numeric_limits<int>::max() ? std::numeric_limits<int>::max() : n);
  74         else
  75             return (n > (BN_ULONG)std::numeric_limits<int>::max() ? std::numeric_limits<int>::min() : -(int)n);
  76     }
  77
  78     void setint64(int64_t sn)
  79     {
  80         unsigned char pch[sizeof(sn) + 6];
  81         unsigned char* p = pch + 4;
  82         bool fNegative;
  83         uint64_t n;
  84
  85         if (sn < (int64_t)0)
  86         {
  87             // Since the minimum signed integer cannot be represented as positive so long as its type is signed,
  88             // and it's not well-defined what happens if you make it unsigned before negating it,
  89             // we instead increment the negative integer by 1, convert it, then increment the (now positive) unsigned integer by 1 to compensate
  90             n = -(sn + 1);
  91             ++n;
  92             fNegative = true;
  93         } else {
  94             n = sn;
  95             fNegative = false;
  96         }
  97
  98         bool fLeadingZeroes = true;
  99         for (int i = 0; i < 8; i++)
 100         {
 101             unsigned char c = (n >> 56) & 0xff;
 102             n <<= 8;
 103             if (fLeadingZeroes)
 104             {
 105                 if (c == 0)
 106                     continue;
 107                 if (c & 0x80)
 108                     *p++ = (fNegative ? 0x80 : 0);
 109                 else if (fNegative)
 110                     c |= 0x80;
 111                 fLeadingZeroes = false;
 112             }
 113             *p++ = c;
 114         }
 115         unsigned int nSize = p - (pch + 4);
 116         pch[0] = (nSize >> 24) & 0xff;
 117         pch[1] = (nSize >> 16) & 0xff;
 118         pch[2] = (nSize >> 8) & 0xff;
 119         pch[3] = (nSize) & 0xff;
 120         BN_mpi2bn(pch, p - pch, bn);
 121     }
 122
 123     void setvch(const std::vector<unsigned char>& vch)
 124     {
 125         std::vector<unsigned char> vch2(vch.size() + 4);
 126         unsigned int nSize = vch.size();
 127         // BIGNUM's byte stream format expects 4 bytes of
 128         // big endian size data info at the front
 129         vch2[0] = (nSize >> 24) & 0xff;
 130         vch2[1] = (nSize >> 16) & 0xff;
 131         vch2[2] = (nSize >> 8) & 0xff;
 132         vch2[3] = (nSize >> 0) & 0xff;
 133         // swap data to big endian
 134         reverse_copy(vch.begin(), vch.end(), vch2.begin() + 4);
 135         BN_mpi2bn(&vch2[0], vch2.size(), bn);
 136     }
 137
 138     std::vector<unsigned char> getvch() const
 139     {
 140         unsigned int nSize = BN_bn2mpi(bn, NULL);
 141         if (nSize <= 4)
 142             return std::vector<unsigned char>();
 143         std::vector<unsigned char> vch(nSize);
 144         BN_bn2mpi(bn, &vch[0]);
 145         vch.erase(vch.begin(), vch.begin() + 4);
 146         reverse(vch.begin(), vch.end());
 147         return vch;
 148     }
 149
 150     friend inline const CBigNum operator+(const CBigNum& a, const CBigNum& b);
 151     friend inline const CBigNum operator-(const CBigNum& a, const CBigNum& b);
 152     friend inline const CBigNum operator-(const CBigNum& a);
 153     friend inline bool operator==(const CBigNum& a, const CBigNum& b);
 154     friend inline bool operator!=(const CBigNum& a, const CBigNum& b);
 155     friend inline bool operator<=(const CBigNum& a, const CBigNum& b);
 156     friend inline bool operator>=(const CBigNum& a, const CBigNum& b);
 157     friend inline bool operator<(const CBigNum& a, const CBigNum& b);
 158     friend inline bool operator>(const CBigNum& a, const CBigNum& b);
 159 };
 160
 161
 162
 163 inline const CBigNum operator+(const CBigNum& a, const CBigNum& b)
 164 {
 165     CBigNum r;
 166     if (!BN_add(r.bn, a.bn, b.bn))
 167         throw bignum_error("CBigNum::operator+: BN_add failed");
 168     return r;
 169 }
 170
 171 inline const CBigNum operator-(const CBigNum& a, const CBigNum& b)
 172 {
 173     CBigNum r;
 174     if (!BN_sub(r.bn, a.bn, b.bn))
 175         throw bignum_error("CBigNum::operator-: BN_sub failed");
 176     return r;
 177 }
 178
 179 inline const CBigNum operator-(const CBigNum& a)
 180 {
 181     CBigNum r(a);
 182     BN_set_negative(r.bn, !BN_is_negative(r.bn));
 183     return r;
 184 }
 185
 186 inline bool operator==(const CBigNum& a, const CBigNum& b) { return (BN_cmp(a.bn, b.bn) == 0); }
 187 inline bool operator!=(const CBigNum& a, const CBigNum& b) { return (BN_cmp(a.bn, b.bn) != 0); }
 188 inline bool operator<=(const CBigNum& a, const CBigNum& b) { return (BN_cmp(a.bn, b.bn) <= 0); }
 189 inline bool operator>=(const CBigNum& a, const CBigNum& b) { return (BN_cmp(a.bn, b.bn) >= 0); }
 190 inline bool operator<(const CBigNum& a, const CBigNum& b)  { return (BN_cmp(a.bn, b.bn) < 0); }
 191 inline bool operator>(const CBigNum& a, const CBigNum& b)  { return (BN_cmp(a.bn, b.bn) > 0); }
 192
 193 #endif // BITCOIN_TEST_BIGNUM_H