Merge #452: Minor optimizations to _scalar_inverse to save 4M

465159c Further shorten the addition chain for scalar inversion. (Brian Smith)
cf12fa1 Minor optimizations to _scalar_inverse to save 4M (Peter Dettman)

Tree-SHA512: b03ae53bd48435f8ef8a89ba3b45f9a35f3f3c6cfba7deb6820ab2146205656d198e4317a4cb98a986f434df244ae735313d303d0ce5a5c40519d37621238957

diff --git a/src/scalar_impl.h b/src/scalar_impl.h
index f5b2376407bd3b2338e26b1a0bb84cd3fc91660b..2690d86558a9a1973ee5f4cc9c339c527718c54c 100644 (file)
--- a/src/scalar_impl.h
+++ b/src/scalar_impl.h
@@ -66,88 +66,79 @@ static void secp256k1_scalar_inverse(secp256k1_scalar *r, const secp256k1_scalar
 #else
     secp256k1_scalar *t;
     int i;
-    /* First compute x ^ (2^N - 1) for some values of N. */
-    secp256k1_scalar x2, x3, x4, x6, x7, x8, x15, x30, x60, x120, x127;
+    /* First compute xN as x ^ (2^N - 1) for some values of N,
+     * and uM as x ^ M for some values of M. */
+    secp256k1_scalar x2, x3, x6, x8, x14, x28, x56, x112, x126;
+    secp256k1_scalar u2, u5, u9, u11, u13;
 
-    secp256k1_scalar_sqr(&x2,  x);
-    secp256k1_scalar_mul(&x2, &x2,  x);
+    secp256k1_scalar_sqr(&u2, x);
+    secp256k1_scalar_mul(&x2, &u2,  x);
+    secp256k1_scalar_mul(&u5, &u2, &x2);
+    secp256k1_scalar_mul(&x3, &u5,  &u2);
+    secp256k1_scalar_mul(&u9, &x3, &u2);
+    secp256k1_scalar_mul(&u11, &u9, &u2);
+    secp256k1_scalar_mul(&u13, &u11, &u2);
 
-    secp256k1_scalar_sqr(&x3, &x2);
-    secp256k1_scalar_mul(&x3, &x3,  x);
-
-    secp256k1_scalar_sqr(&x4, &x3);
-    secp256k1_scalar_mul(&x4, &x4,  x);
-
-    secp256k1_scalar_sqr(&x6, &x4);
+    secp256k1_scalar_sqr(&x6, &u13);
     secp256k1_scalar_sqr(&x6, &x6);
-    secp256k1_scalar_mul(&x6, &x6, &x2);
-
-    secp256k1_scalar_sqr(&x7, &x6);
-    secp256k1_scalar_mul(&x7, &x7,  x);
+    secp256k1_scalar_mul(&x6, &x6, &u11);
 
-    secp256k1_scalar_sqr(&x8, &x7);
-    secp256k1_scalar_mul(&x8, &x8,  x);
+    secp256k1_scalar_sqr(&x8, &x6);
+    secp256k1_scalar_sqr(&x8, &x8);
+    secp256k1_scalar_mul(&x8, &x8,  &x2);
 
-    secp256k1_scalar_sqr(&x15, &x8);
-    for (i = 0; i < 6; i++) {
-        secp256k1_scalar_sqr(&x15, &x15);
+    secp256k1_scalar_sqr(&x14, &x8);
+    for (i = 0; i < 5; i++) {
+        secp256k1_scalar_sqr(&x14, &x14);
     }
-    secp256k1_scalar_mul(&x15, &x15, &x7);
+    secp256k1_scalar_mul(&x14, &x14, &x6);
 
-    secp256k1_scalar_sqr(&x30, &x15);
-    for (i = 0; i < 14; i++) {
-        secp256k1_scalar_sqr(&x30, &x30);
+    secp256k1_scalar_sqr(&x28, &x14);
+    for (i = 0; i < 13; i++) {
+        secp256k1_scalar_sqr(&x28, &x28);
     }
-    secp256k1_scalar_mul(&x30, &x30, &x15);
+    secp256k1_scalar_mul(&x28, &x28, &x14);
 
-    secp256k1_scalar_sqr(&x60, &x30);
-    for (i = 0; i < 29; i++) {
-        secp256k1_scalar_sqr(&x60, &x60);
+    secp256k1_scalar_sqr(&x56, &x28);
+    for (i = 0; i < 27; i++) {
+        secp256k1_scalar_sqr(&x56, &x56);
     }
-    secp256k1_scalar_mul(&x60, &x60, &x30);
+    secp256k1_scalar_mul(&x56, &x56, &x28);
 
-    secp256k1_scalar_sqr(&x120, &x60);
-    for (i = 0; i < 59; i++) {
-        secp256k1_scalar_sqr(&x120, &x120);
+    secp256k1_scalar_sqr(&x112, &x56);
+    for (i = 0; i < 55; i++) {
+        secp256k1_scalar_sqr(&x112, &x112);
     }
-    secp256k1_scalar_mul(&x120, &x120, &x60);
+    secp256k1_scalar_mul(&x112, &x112, &x56);
 
-    secp256k1_scalar_sqr(&x127, &x120);
-    for (i = 0; i < 6; i++) {
-        secp256k1_scalar_sqr(&x127, &x127);
+    secp256k1_scalar_sqr(&x126, &x112);
+    for (i = 0; i < 13; i++) {
+        secp256k1_scalar_sqr(&x126, &x126);
     }
-    secp256k1_scalar_mul(&x127, &x127, &x7);
+    secp256k1_scalar_mul(&x126, &x126, &x14);
 
-    /* Then accumulate the final result (t starts at x127). */
-    t = &x127;
-    for (i = 0; i < 2; i++) { /* 0 */
+    /* Then accumulate the final result (t starts at x126). */
+    t = &x126;
+    for (i = 0; i < 3; i++) {
         secp256k1_scalar_sqr(t, t);
     }
-    secp256k1_scalar_mul(t, t, x); /* 1 */
+    secp256k1_scalar_mul(t, t, &u5); /* 101 */
     for (i = 0; i < 4; i++) { /* 0 */
         secp256k1_scalar_sqr(t, t);
     }
     secp256k1_scalar_mul(t, t, &x3); /* 111 */
-    for (i = 0; i < 2; i++) { /* 0 */
-        secp256k1_scalar_sqr(t, t);
-    }
-    secp256k1_scalar_mul(t, t, x); /* 1 */
-    for (i = 0; i < 2; i++) { /* 0 */
-        secp256k1_scalar_sqr(t, t);
-    }
-    secp256k1_scalar_mul(t, t, x); /* 1 */
-    for (i = 0; i < 2; i++) { /* 0 */
+    for (i = 0; i < 4; i++) { /* 0 */
         secp256k1_scalar_sqr(t, t);
     }
-    secp256k1_scalar_mul(t, t, x); /* 1 */
-    for (i = 0; i < 4; i++) { /* 0 */
+    secp256k1_scalar_mul(t, t, &u5); /* 101 */
+    for (i = 0; i < 5; i++) { /* 0 */
         secp256k1_scalar_sqr(t, t);
     }
-    secp256k1_scalar_mul(t, t, &x3); /* 111 */
-    for (i = 0; i < 3; i++) { /* 0 */
+    secp256k1_scalar_mul(t, t, &u11); /* 1011 */
+    for (i = 0; i < 4; i++) {
         secp256k1_scalar_sqr(t, t);
     }
-    secp256k1_scalar_mul(t, t, &x2); /* 11 */
+    secp256k1_scalar_mul(t, t, &u11); /* 1011 */
     for (i = 0; i < 4; i++) { /* 0 */
         secp256k1_scalar_sqr(t, t);
     }
@@ -156,38 +147,26 @@ static void secp256k1_scalar_inverse(secp256k1_scalar *r, const secp256k1_scalar
         secp256k1_scalar_sqr(t, t);
     }
     secp256k1_scalar_mul(t, t, &x3); /* 111 */
-    for (i = 0; i < 4; i++) { /* 00 */
+    for (i = 0; i < 6; i++) { /* 00 */
         secp256k1_scalar_sqr(t, t);
     }
-    secp256k1_scalar_mul(t, t, &x2); /* 11 */
-    for (i = 0; i < 2; i++) { /* 0 */
+    secp256k1_scalar_mul(t, t, &u13); /* 1101 */
+    for (i = 0; i < 4; i++) { /* 0 */
         secp256k1_scalar_sqr(t, t);
     }
-    secp256k1_scalar_mul(t, t, x); /* 1 */
-    for (i = 0; i < 2; i++) { /* 0 */
+    secp256k1_scalar_mul(t, t, &u5); /* 101 */
+    for (i = 0; i < 3; i++) {
         secp256k1_scalar_sqr(t, t);
     }
-    secp256k1_scalar_mul(t, t, x); /* 1 */
+    secp256k1_scalar_mul(t, t, &x3); /* 111 */
     for (i = 0; i < 5; i++) { /* 0 */
         secp256k1_scalar_sqr(t, t);
     }
-    secp256k1_scalar_mul(t, t, &x4); /* 1111 */
-    for (i = 0; i < 2; i++) { /* 0 */
-        secp256k1_scalar_sqr(t, t);
-    }
-    secp256k1_scalar_mul(t, t, x); /* 1 */
-    for (i = 0; i < 3; i++) { /* 00 */
-        secp256k1_scalar_sqr(t, t);
-    }
-    secp256k1_scalar_mul(t, t, x); /* 1 */
-    for (i = 0; i < 4; i++) { /* 000 */
-        secp256k1_scalar_sqr(t, t);
-    }
-    secp256k1_scalar_mul(t, t, x); /* 1 */
-    for (i = 0; i < 2; i++) { /* 0 */
+    secp256k1_scalar_mul(t, t, &u9); /* 1001 */
+    for (i = 0; i < 6; i++) { /* 000 */
         secp256k1_scalar_sqr(t, t);
     }
-    secp256k1_scalar_mul(t, t, x); /* 1 */
+    secp256k1_scalar_mul(t, t, &u5); /* 101 */
     for (i = 0; i < 10; i++) { /* 0000000 */
         secp256k1_scalar_sqr(t, t);
     }
@@ -200,50 +179,34 @@ static void secp256k1_scalar_inverse(secp256k1_scalar *r, const secp256k1_scalar
         secp256k1_scalar_sqr(t, t);
     }
     secp256k1_scalar_mul(t, t, &x8); /* 11111111 */
-    for (i = 0; i < 2; i++) { /* 0 */
-        secp256k1_scalar_sqr(t, t);
-    }
-    secp256k1_scalar_mul(t, t, x); /* 1 */
-    for (i = 0; i < 3; i++) { /* 00 */
-        secp256k1_scalar_sqr(t, t);
-    }
-    secp256k1_scalar_mul(t, t, x); /* 1 */
-    for (i = 0; i < 3; i++) { /* 00 */
-        secp256k1_scalar_sqr(t, t);
-    }
-    secp256k1_scalar_mul(t, t, x); /* 1 */
     for (i = 0; i < 5; i++) { /* 0 */
         secp256k1_scalar_sqr(t, t);
     }
-    secp256k1_scalar_mul(t, t, &x4); /* 1111 */
-    for (i = 0; i < 2; i++) { /* 0 */
+    secp256k1_scalar_mul(t, t, &u9); /* 1001 */
+    for (i = 0; i < 6; i++) { /* 00 */
         secp256k1_scalar_sqr(t, t);
     }
-    secp256k1_scalar_mul(t, t, x); /* 1 */
-    for (i = 0; i < 5; i++) { /* 000 */
+    secp256k1_scalar_mul(t, t, &u11); /* 1011 */
+    for (i = 0; i < 4; i++) {
         secp256k1_scalar_sqr(t, t);
     }
-    secp256k1_scalar_mul(t, t, &x2); /* 11 */
-    for (i = 0; i < 4; i++) { /* 00 */
+    secp256k1_scalar_mul(t, t, &u13); /* 1101 */
+    for (i = 0; i < 5; i++) {
         secp256k1_scalar_sqr(t, t);
     }
     secp256k1_scalar_mul(t, t, &x2); /* 11 */
-    for (i = 0; i < 2; i++) { /* 0 */
+    for (i = 0; i < 6; i++) { /* 00 */
         secp256k1_scalar_sqr(t, t);
     }
-    secp256k1_scalar_mul(t, t, x); /* 1 */
-    for (i = 0; i < 8; i++) { /* 000000 */
-        secp256k1_scalar_sqr(t, t);
-    }
-    secp256k1_scalar_mul(t, t, &x2); /* 11 */
-    for (i = 0; i < 3; i++) { /* 0 */
+    secp256k1_scalar_mul(t, t, &u13); /* 1101 */
+    for (i = 0; i < 10; i++) { /* 000000 */
         secp256k1_scalar_sqr(t, t);
     }
-    secp256k1_scalar_mul(t, t, &x2); /* 11 */
-    for (i = 0; i < 3; i++) { /* 00 */
+    secp256k1_scalar_mul(t, t, &u13); /* 1101 */
+    for (i = 0; i < 4; i++) {
         secp256k1_scalar_sqr(t, t);
     }
-    secp256k1_scalar_mul(t, t, x); /* 1 */
+    secp256k1_scalar_mul(t, t, &u9); /* 1001 */
     for (i = 0; i < 6; i++) { /* 00000 */
         secp256k1_scalar_sqr(t, t);
     }