lib/crypto/mpi/mpi-div.c

   1 /* mpi-div.c  -  MPI functions
   2  * Copyright (C) 1994, 1996, 1998, 2001, 2002,
   3  *               2003 Free Software Foundation, Inc.
   4  *
   5  * This file is part of Libgcrypt.
   6  *
   7  * Note: This code is heavily based on the GNU MP Library.
   8  *       Actually it's the same code with only minor changes in the
   9  *       way the data is stored; this is to support the abstraction
  10  *       of an optional secure memory allocation which may be used
  11  *       to avoid revealing of sensitive data due to paging etc.
  12  */
  13
  14 #include "mpi-internal.h"
  15 #include "longlong.h"
  16
  17 int mpi_tdiv_qr(MPI quot, MPI rem, MPI num, MPI den);
  18
  19 int mpi_fdiv_r(MPI rem, MPI dividend, MPI divisor)
  20 {
  21         int divisor_sign = divisor->sign;
  22         MPI temp_divisor = NULL;
  23         int err;
  24
  25         /* We need the original value of the divisor after the remainder has been
  26          * preliminary calculated.      We have to copy it to temporary space if it's
  27          * the same variable as REM.
  28          */
  29         if (rem == divisor) {
  30                 temp_divisor = mpi_copy(divisor);
  31                 if (!temp_divisor)
  32                         return -ENOMEM;
  33                 divisor = temp_divisor;
  34         }
  35
  36         err = mpi_tdiv_r(rem, dividend, divisor);
  37         if (err)
  38                 goto free_temp_divisor;
  39
  40         if (((divisor_sign?1:0) ^ (dividend->sign?1:0)) && rem->nlimbs)
  41                 err = mpi_add(rem, rem, divisor);
  42
  43 free_temp_divisor:
  44         mpi_free(temp_divisor);
  45
  46         return err;
  47 }
  48
  49 /* If den == quot, den needs temporary storage.
  50  * If den == rem, den needs temporary storage.
  51  * If num == quot, num needs temporary storage.
  52  * If den has temporary storage, it can be normalized while being copied,
  53  *   i.e no extra storage should be allocated.
  54  */
  55
  56 int mpi_tdiv_r(MPI rem, MPI num, MPI den)
  57 {
  58         return mpi_tdiv_qr(NULL, rem, num, den);
  59 }
  60
  61 int mpi_tdiv_qr(MPI quot, MPI rem, MPI num, MPI den)
  62 {
  63         mpi_ptr_t np, dp;
  64         mpi_ptr_t qp, rp;
  65         mpi_size_t nsize = num->nlimbs;
  66         mpi_size_t dsize = den->nlimbs;
  67         mpi_size_t qsize, rsize;
  68         mpi_size_t sign_remainder = num->sign;
  69         mpi_size_t sign_quotient = num->sign ^ den->sign;
  70         unsigned int normalization_steps;
  71         mpi_limb_t q_limb;
  72         mpi_ptr_t marker[5];
  73         int markidx = 0;
  74         int err;
  75
  76         /* Ensure space is enough for quotient and remainder.
  77          * We need space for an extra limb in the remainder, because it's
  78          * up-shifted (normalized) below.
  79          */
  80         rsize = nsize + 1;
  81         err = mpi_resize(rem, rsize);
  82         if (err)
  83                 return err;
  84
  85         qsize = rsize - dsize;    /* qsize cannot be bigger than this.  */
  86         if (qsize <= 0) {
  87                 if (num != rem) {
  88                         rem->nlimbs = num->nlimbs;
  89                         rem->sign = num->sign;
  90                         MPN_COPY(rem->d, num->d, nsize);
  91                 }
  92                 if (quot) {
  93                         /* This needs to follow the assignment to rem, in case the
  94                          * numerator and quotient are the same.
  95                          */
  96                         quot->nlimbs = 0;
  97                         quot->sign = 0;
  98                 }
  99                 return 0;
 100         }
 101
 102         if (quot) {
 103                 err = mpi_resize(quot, qsize);
 104                 if (err)
 105                         return err;
 106         }
 107
 108         /* Read pointers here, when reallocation is finished.  */
 109         np = num->d;
 110         dp = den->d;
 111         rp = rem->d;
 112
 113         /* Optimize division by a single-limb divisor.  */
 114         if (dsize == 1) {
 115                 mpi_limb_t rlimb;
 116                 if (quot) {
 117                         qp = quot->d;
 118                         rlimb = mpihelp_divmod_1(qp, np, nsize, dp[0]);
 119                         qsize -= qp[qsize - 1] == 0;
 120                         quot->nlimbs = qsize;
 121                         quot->sign = sign_quotient;
 122                 } else
 123                         rlimb = mpihelp_mod_1(np, nsize, dp[0]);
 124                 rp[0] = rlimb;
 125                 rsize = rlimb != 0?1:0;
 126                 rem->nlimbs = rsize;
 127                 rem->sign = sign_remainder;
 128                 return 0;
 129         }
 130
 131         err = -ENOMEM;
 132         if (quot) {
 133                 qp = quot->d;
 134                 /* Make sure QP and NP point to different objects.  Otherwise the
 135                  * numerator would be gradually overwritten by the quotient limbs.
 136                  */
 137                 if (qp == np) { /* Copy NP object to temporary space.  */
 138                         np = marker[markidx++] = mpi_alloc_limb_space(nsize);
 139                         if (!np)
 140                                 goto out_free_marker;
 141                         MPN_COPY(np, qp, nsize);
 142                 }
 143         } else /* Put quotient at top of remainder. */
 144                 qp = rp + dsize;
 145
 146         normalization_steps = count_leading_zeros(dp[dsize - 1]);
 147
 148         /* Normalize the denominator, i.e. make its most significant bit set by
 149          * shifting it NORMALIZATION_STEPS bits to the left.  Also shift the
 150          * numerator the same number of steps (to keep the quotient the same!).
 151          */
 152         if (normalization_steps) {
 153                 mpi_ptr_t tp;
 154                 mpi_limb_t nlimb;
 155
 156                 /* Shift up the denominator setting the most significant bit of
 157                  * the most significant word.  Use temporary storage not to clobber
 158                  * the original contents of the denominator.
 159                  */
 160                 tp = marker[markidx++] = mpi_alloc_limb_space(dsize);
 161                 if (!tp)
 162                         goto out_free_marker;
 163                 mpihelp_lshift(tp, dp, dsize, normalization_steps);
 164                 dp = tp;
 165
 166                 /* Shift up the numerator, possibly introducing a new most
 167                  * significant word.  Move the shifted numerator in the remainder
 168                  * meanwhile.
 169                  */
 170                 nlimb = mpihelp_lshift(rp, np, nsize, normalization_steps);
 171                 if (nlimb) {
 172                         rp[nsize] = nlimb;
 173                         rsize = nsize + 1;
 174                 } else
 175                         rsize = nsize;
 176         } else {
 177                 /* The denominator is already normalized, as required.  Copy it to
 178                  * temporary space if it overlaps with the quotient or remainder.
 179                  */
 180                 if (dp == rp || (quot && (dp == qp))) {
 181                         mpi_ptr_t tp;
 182
 183                         tp = marker[markidx++] = mpi_alloc_limb_space(dsize);
 184                         if (!tp)
 185                                 goto out_free_marker;
 186                         MPN_COPY(tp, dp, dsize);
 187                         dp = tp;
 188                 }
 189
 190                 /* Move the numerator to the remainder.  */
 191                 if (rp != np)
 192                         MPN_COPY(rp, np, nsize);
 193
 194                 rsize = nsize;
 195         }
 196
 197         q_limb = mpihelp_divrem(qp, 0, rp, rsize, dp, dsize);
 198
 199         if (quot) {
 200                 qsize = rsize - dsize;
 201                 if (q_limb) {
 202                         qp[qsize] = q_limb;
 203                         qsize += 1;
 204                 }
 205
 206                 quot->nlimbs = qsize;
 207                 quot->sign = sign_quotient;
 208         }
 209
 210         rsize = dsize;
 211         MPN_NORMALIZE(rp, rsize);
 212
 213         if (normalization_steps && rsize) {
 214                 mpihelp_rshift(rp, rp, rsize, normalization_steps);
 215                 rsize -= rp[rsize - 1] == 0?1:0;
 216         }
 217
 218         rem->nlimbs = rsize;
 219         rem->sign       = sign_remainder;
 220
 221         err = 0;
 222
 223 out_free_marker:
 224         while (markidx) {
 225                 markidx--;
 226                 mpi_free_limb_space(marker[markidx]);
 227         }
 228
 229         return err;
 230 }