Francois Berder / BigInt

Important changes to repositories hosted on mbed.com

Mbed hosted mercurial repositories are deprecated and are due to be permanently deleted in July 2026.

To keep a copy of this software download the repository Zip archive or clone locally using Mercurial.

It is also possible to export all your personal repositories from the account settings page.

BigInt.cpp@3:3fa3ceb0c69d, 2013-09-20 (annotated)

Committer:
feb11
Date:
Fri Sep 20 15:55:19 2013 +0000
Revision:
3:3fa3ceb0c69d
Parent:
2:1001793a090d
Child:
4:773aed3156c5
simplified code

Who changed what in which revision?

UserRevisionLine numberNew contents of line
feb11 0:9d554894785b 1 #include "BigInt.h"
feb11 0:9d554894785b 2 #include <string.h>
feb11 0:9d554894785b 3 #include <stdio.h>
feb11 0:9d554894785b 4 #include <stdlib.h>
feb11 0:9d554894785b 5 #include <iostream>
feb11 0:9d554894785b 6 #include <climits>
feb11 0:9d554894785b 7
feb11 0:9d554894785b 8
feb11 0:9d554894785b 9 static uint32_t max(const uint32_t a, const uint32_t b)
feb11 0:9d554894785b 10 {
feb11 0:9d554894785b 11 return a < b ? b : a;
feb11 0:9d554894785b 12 }
feb11 0:9d554894785b 13
feb11 0:9d554894785b 14 static uint32_t num(const uint32_t a)
feb11 0:9d554894785b 15 {
feb11 0:9d554894785b 16 return a/4 + (a%4 ? 1:0);
feb11 0:9d554894785b 17 }
feb11 0:9d554894785b 18
feb11 0:9d554894785b 19 BigInt::BigInt():
feb11 0:9d554894785b 20 size(0),
feb11 0:9d554894785b 21 bits(0)
feb11 0:9d554894785b 22 {
feb11 0:9d554894785b 23 }
feb11 0:9d554894785b 24
feb11 2:1001793a090d 25 BigInt::BigInt(const uint32_t a)
feb11 2:1001793a090d 26 {
feb11 2:1001793a090d 27 if(a >> 24)
feb11 2:1001793a090d 28 size = 4;
feb11 2:1001793a090d 29 else if(a >> 16)
feb11 2:1001793a090d 30 size = 3;
feb11 2:1001793a090d 31 else if(a >> 8)
feb11 2:1001793a090d 32 size = 2;
feb11 2:1001793a090d 33 else
feb11 2:1001793a090d 34 size = 1;
feb11 2:1001793a090d 35 bits = new uint32_t[1];
feb11 2:1001793a090d 36 bits[0] = a;
feb11 2:1001793a090d 37 }
feb11 2:1001793a090d 38
feb11 0:9d554894785b 39 BigInt::BigInt(const BigInt &a):
feb11 0:9d554894785b 40 size(a.size)
feb11 0:9d554894785b 41 {
feb11 0:9d554894785b 42 uint32_t l = num(size);
feb11 0:9d554894785b 43 bits = new uint32_t[l];
feb11 0:9d554894785b 44 for(int i = 0; i < l; ++i)
feb11 0:9d554894785b 45 bits[i] = a.bits[i];
feb11 0:9d554894785b 46 }
feb11 0:9d554894785b 47
feb11 0:9d554894785b 48
feb11 0:9d554894785b 49 BigInt::~BigInt()
feb11 0:9d554894785b 50 {
feb11 0:9d554894785b 51 if(bits)
feb11 0:9d554894785b 52 delete[] bits;
feb11 0:9d554894785b 53 bits = 0;
feb11 0:9d554894785b 54 }
feb11 0:9d554894785b 55
feb11 0:9d554894785b 56 BigInt& BigInt::operator=(const BigInt& a)
feb11 0:9d554894785b 57 {
feb11 0:9d554894785b 58 size = a.size;
feb11 0:9d554894785b 59 uint32_t l = num(size);
feb11 0:9d554894785b 60 if(bits)
feb11 0:9d554894785b 61 delete[] bits;
feb11 0:9d554894785b 62 bits = new uint32_t[l];
feb11 0:9d554894785b 63 for(int i = 0; i < l; ++i)
feb11 0:9d554894785b 64 bits[i] = a.bits[i];
feb11 0:9d554894785b 65 return *this;
feb11 0:9d554894785b 66 }
feb11 0:9d554894785b 67
feb11 0:9d554894785b 68 void BigInt::import(uint8_t *data, uint32_t length)
feb11 0:9d554894785b 69 {
feb11 0:9d554894785b 70 size = length;
feb11 0:9d554894785b 71 size_t l = size/4;
feb11 0:9d554894785b 72 if(size % 4 != 0)
feb11 0:9d554894785b 73 l++;
feb11 0:9d554894785b 74 if(bits)
feb11 0:9d554894785b 75 delete[] bits;
feb11 0:9d554894785b 76 bits = new uint32_t[l];
feb11 0:9d554894785b 77 memset(bits, 0, sizeof(uint32_t)*l);
feb11 0:9d554894785b 78 for(int i = 0; i < length; ++i)
feb11 0:9d554894785b 79 bits[i/4] |= data[i] << ((i%4)*8);
feb11 0:9d554894785b 80 }
feb11 0:9d554894785b 81
feb11 0:9d554894785b 82 BigInt operator+(const BigInt &a, const BigInt& b)
feb11 0:9d554894785b 83 {
feb11 0:9d554894785b 84 BigInt result;
feb11 0:9d554894785b 85
feb11 0:9d554894785b 86 result.size = a.size > b.size ? a.size : b.size;
feb11 0:9d554894785b 87 size_t l = result.size/4;
feb11 0:9d554894785b 88 if(result.size % 4 != 0)
feb11 0:9d554894785b 89 l++;
feb11 0:9d554894785b 90 result.bits = new uint32_t[l];
feb11 0:9d554894785b 91 memset(result.bits, 0, sizeof(uint32_t)*l);
feb11 0:9d554894785b 92 uint32_t al = num(a.size);
feb11 0:9d554894785b 93 uint32_t bl = num(b.size);
feb11 0:9d554894785b 94 uint32_t carry = 0;
feb11 0:9d554894785b 95 for(int i = 0; i < l; ++i)
feb11 0:9d554894785b 96 {
feb11 0:9d554894785b 97 uint32_t tmpA = 0, tmpB = 0;
feb11 0:9d554894785b 98 if(i < al)
feb11 0:9d554894785b 99 tmpA = a.bits[i];
feb11 0:9d554894785b 100 if(i < bl)
feb11 0:9d554894785b 101 tmpB = b.bits[i];
feb11 0:9d554894785b 102 result.bits[i] = tmpA + tmpB + carry;
feb11 0:9d554894785b 103 carry = result.bits[i] < max(tmpA, tmpB);
feb11 0:9d554894785b 104 }
feb11 0:9d554894785b 105 if(carry)
feb11 0:9d554894785b 106 {
feb11 0:9d554894785b 107 result.size++;
feb11 0:9d554894785b 108 if(result.size > l*4)
feb11 0:9d554894785b 109 {
feb11 0:9d554894785b 110 l++;
feb11 0:9d554894785b 111 result.bits = (uint32_t*)realloc(result.bits, l * sizeof(uint32_t));
feb11 0:9d554894785b 112 result.bits[l-1] = 0x00000001;
feb11 0:9d554894785b 113 }
feb11 0:9d554894785b 114 else
feb11 0:9d554894785b 115 {
feb11 0:9d554894785b 116 result.bits[l-1] += 1 << (8 *((result.size-1)%4));
feb11 0:9d554894785b 117 }
feb11 0:9d554894785b 118 }
feb11 0:9d554894785b 119
feb11 0:9d554894785b 120 return result;
feb11 0:9d554894785b 121 }
feb11 0:9d554894785b 122
feb11 0:9d554894785b 123 BigInt& BigInt::operator+=(const BigInt &b)
feb11 0:9d554894785b 124 {
feb11 0:9d554894785b 125 return (*this = (*this) + b);
feb11 0:9d554894785b 126 }
feb11 0:9d554894785b 127
feb11 0:9d554894785b 128 BigInt& BigInt::operator++()
feb11 0:9d554894785b 129 {
feb11 3:3fa3ceb0c69d 130 return (*this += 1);
feb11 0:9d554894785b 131 }
feb11 0:9d554894785b 132
feb11 0:9d554894785b 133 BigInt BigInt::operator++(int)
feb11 0:9d554894785b 134 {
feb11 0:9d554894785b 135 BigInt t = *this;
feb11 3:3fa3ceb0c69d 136 *this += 1;
feb11 0:9d554894785b 137 return t;
feb11 0:9d554894785b 138 }
feb11 0:9d554894785b 139
feb11 0:9d554894785b 140 // a - b, if b >= a, returns 0
feb11 0:9d554894785b 141 // No negative number allowed
feb11 0:9d554894785b 142 BigInt operator-(const BigInt &a, const BigInt& b)
feb11 0:9d554894785b 143 {
feb11 0:9d554894785b 144 BigInt result;
feb11 0:9d554894785b 145
feb11 0:9d554894785b 146 if(b >= a)
feb11 0:9d554894785b 147 {
feb11 3:3fa3ceb0c69d 148 return result = 0;
feb11 0:9d554894785b 149 }
feb11 0:9d554894785b 150 else
feb11 0:9d554894785b 151 {
feb11 0:9d554894785b 152 result.size = a.size;
feb11 0:9d554894785b 153 uint32_t l = num(a.size);
feb11 0:9d554894785b 154 result.bits = new uint32_t[l];
feb11 0:9d554894785b 155 memset(result.bits, 0, sizeof(uint32_t)*l);
feb11 0:9d554894785b 156 uint32_t bl = num(b.size);
feb11 0:9d554894785b 157 uint8_t borrow = 0;
feb11 0:9d554894785b 158 for(uint32_t i = 0; i < l; ++i)
feb11 0:9d554894785b 159 {
feb11 0:9d554894785b 160 uint32_t tmpA = a.bits[i], tmpB = 0;
feb11 0:9d554894785b 161 if(i < bl)
feb11 0:9d554894785b 162 tmpB = b.bits[i];
feb11 0:9d554894785b 163 if(borrow)
feb11 0:9d554894785b 164 {
feb11 0:9d554894785b 165 if(tmpA == 0)
feb11 0:9d554894785b 166 tmpA = ULONG_MAX;
feb11 0:9d554894785b 167 else
feb11 0:9d554894785b 168 --tmpA;
feb11 0:9d554894785b 169
feb11 0:9d554894785b 170 if(tmpA < tmpB)
feb11 0:9d554894785b 171 result.bits[i] = tmpA + 1 + (ULONG_MAX - tmpB);
feb11 0:9d554894785b 172 else
feb11 0:9d554894785b 173 result.bits[i] = tmpA - tmpB;
feb11 0:9d554894785b 174
feb11 0:9d554894785b 175 if(a.bits[i] != 0 && tmpA > tmpB)
feb11 0:9d554894785b 176 borrow = 0;
feb11 0:9d554894785b 177 }
feb11 0:9d554894785b 178 else
feb11 0:9d554894785b 179 {
feb11 0:9d554894785b 180 if(tmpA < tmpB)
feb11 0:9d554894785b 181 result.bits[i] = tmpA + 1 + (ULONG_MAX - tmpB);
feb11 0:9d554894785b 182 else
feb11 0:9d554894785b 183 result.bits[i] = tmpA - tmpB;
feb11 0:9d554894785b 184 borrow = tmpA < tmpB;
feb11 0:9d554894785b 185 }
feb11 0:9d554894785b 186 }
feb11 0:9d554894785b 187
feb11 0:9d554894785b 188 // trim result
feb11 0:9d554894785b 189 uint8_t *tmp = (uint8_t*)result.bits;
feb11 0:9d554894785b 190 uint32_t newSize = result.size;
feb11 0:9d554894785b 191 while(tmp[newSize-1] == 0 && newSize > 0)
feb11 0:9d554894785b 192 newSize--;
feb11 0:9d554894785b 193 result.size = newSize;
feb11 0:9d554894785b 194 uint32_t tmpL = num(result.size);
feb11 0:9d554894785b 195 if(tmpL < l)
feb11 0:9d554894785b 196 result.bits = (uint32_t*)realloc(result.bits, sizeof(uint32_t)*tmpL);
feb11 0:9d554894785b 197
feb11 0:9d554894785b 198 return result;
feb11 0:9d554894785b 199 }
feb11 0:9d554894785b 200 }
feb11 0:9d554894785b 201
feb11 0:9d554894785b 202 BigInt& BigInt::operator-=(const BigInt &b)
feb11 0:9d554894785b 203 {
feb11 0:9d554894785b 204 return (*this = (*this) - b);
feb11 0:9d554894785b 205 }
feb11 0:9d554894785b 206
feb11 0:9d554894785b 207 BigInt& BigInt::operator--()
feb11 0:9d554894785b 208 {
feb11 3:3fa3ceb0c69d 209 return (*this -= 1);
feb11 0:9d554894785b 210 }
feb11 0:9d554894785b 211
feb11 0:9d554894785b 212 BigInt BigInt::operator--(int)
feb11 0:9d554894785b 213 {
feb11 0:9d554894785b 214 BigInt t = *this;
feb11 3:3fa3ceb0c69d 215 *this -= 1;
feb11 0:9d554894785b 216 return t;
feb11 0:9d554894785b 217 }
feb11 3:3fa3ceb0c69d 218
feb11 1:00f2c40d46ed 219 BigInt operator*(const BigInt &a, const BigInt& b)
feb11 1:00f2c40d46ed 220 {
feb11 1:00f2c40d46ed 221 BigInt result;
feb11 1:00f2c40d46ed 222
feb11 1:00f2c40d46ed 223 // if a == 0 or b == 0 then result = 0
feb11 1:00f2c40d46ed 224 if(!a || !b)
feb11 3:3fa3ceb0c69d 225 return result = 0;
feb11 1:00f2c40d46ed 226
feb11 1:00f2c40d46ed 227 // if a == 1, then result = b
feb11 3:3fa3ceb0c69d 228 if(a == 1)
feb11 1:00f2c40d46ed 229 return (result = b);
feb11 1:00f2c40d46ed 230
feb11 1:00f2c40d46ed 231 // if b == 1, then result = a
feb11 3:3fa3ceb0c69d 232 if(b == 1)
feb11 1:00f2c40d46ed 233 return (result = a);
feb11 1:00f2c40d46ed 234
feb11 1:00f2c40d46ed 235
feb11 1:00f2c40d46ed 236
feb11 1:00f2c40d46ed 237 return result;
feb11 1:00f2c40d46ed 238 }
feb11 1:00f2c40d46ed 239
feb11 1:00f2c40d46ed 240 BigInt& BigInt::operator*=(const BigInt &b)
feb11 1:00f2c40d46ed 241 {
feb11 1:00f2c40d46ed 242 return (*this = (*this) * b);
feb11 1:00f2c40d46ed 243 }
feb11 1:00f2c40d46ed 244
feb11 1:00f2c40d46ed 245 BigInt operator>>(const BigInt &a, const uint32_t m)
feb11 1:00f2c40d46ed 246 {
feb11 1:00f2c40d46ed 247 BigInt result;
feb11 1:00f2c40d46ed 248 if(m == 0)
feb11 1:00f2c40d46ed 249 return result = a;
feb11 1:00f2c40d46ed 250 if(m/8 >= a.size)
feb11 3:3fa3ceb0c69d 251 return result = 0;
feb11 1:00f2c40d46ed 252
feb11 1:00f2c40d46ed 253 result.size = a.size - m/8;
feb11 1:00f2c40d46ed 254 result.bits = new uint32_t[num(result.size)];
feb11 1:00f2c40d46ed 255 uint8_t s = m%32;
feb11 1:00f2c40d46ed 256 for(uint32_t i = 0; i < num(result.size); ++i)
feb11 1:00f2c40d46ed 257 {
feb11 1:00f2c40d46ed 258 if(m/32+i+1 < num(a.size))
feb11 1:00f2c40d46ed 259 result.bits[i] = (a.bits[m/32+i+1] << (32-s)) | (a.bits[m/32+i] >> s);
feb11 1:00f2c40d46ed 260 else
feb11 1:00f2c40d46ed 261 result.bits[i] = (a.bits[m/32+i] >> s);
feb11 1:00f2c40d46ed 262 }
feb11 1:00f2c40d46ed 263
feb11 1:00f2c40d46ed 264
feb11 1:00f2c40d46ed 265 return result;
feb11 1:00f2c40d46ed 266 }
feb11 1:00f2c40d46ed 267
feb11 1:00f2c40d46ed 268 BigInt& BigInt::operator>>=(const uint32_t m)
feb11 1:00f2c40d46ed 269 {
feb11 1:00f2c40d46ed 270 return *this = *this >> m;
feb11 1:00f2c40d46ed 271 }
feb11 1:00f2c40d46ed 272
feb11 1:00f2c40d46ed 273 BigInt operator<<(const BigInt &a, const uint32_t m)
feb11 1:00f2c40d46ed 274 {
feb11 1:00f2c40d46ed 275 BigInt result;
feb11 1:00f2c40d46ed 276
feb11 1:00f2c40d46ed 277 if(m == 0)
feb11 1:00f2c40d46ed 278 return result = a;
feb11 1:00f2c40d46ed 279
feb11 1:00f2c40d46ed 280 result.size = m/8 + a.size;
feb11 1:00f2c40d46ed 281 uint32_t h = a.bits[num(a.size)-1];
feb11 1:00f2c40d46ed 282 if((h << (m%32)) < h)
feb11 1:00f2c40d46ed 283 ++result.size;
feb11 1:00f2c40d46ed 284 uint32_t l = num(result.size);
feb11 1:00f2c40d46ed 285 result.bits = new uint32_t[l];
feb11 1:00f2c40d46ed 286 memset(result.bits, 0, sizeof(uint32_t)*l);
feb11 1:00f2c40d46ed 287 uint32_t s = m % 32;
feb11 1:00f2c40d46ed 288 for(uint32_t i = 0; i < num(a.size); ++i)
feb11 1:00f2c40d46ed 289 {
feb11 1:00f2c40d46ed 290 if(i == 0)
feb11 1:00f2c40d46ed 291 result.bits[m/32+i] = a.bits[i] << s;
feb11 1:00f2c40d46ed 292 else
feb11 1:00f2c40d46ed 293 result.bits[m/32+i] = (a.bits[i] << s) | (a.bits[i-1] >> (32-s));
feb11 1:00f2c40d46ed 294 }
feb11 1:00f2c40d46ed 295 if(a.bits[num(a.size)-1] << s < a.bits[num(a.size)-1])
feb11 1:00f2c40d46ed 296 result.bits[num(result.size)-1] = a.bits[num(a.size)-1] >> (32-s);
feb11 1:00f2c40d46ed 297
feb11 1:00f2c40d46ed 298
feb11 1:00f2c40d46ed 299 return result;
feb11 1:00f2c40d46ed 300 }
feb11 1:00f2c40d46ed 301
feb11 1:00f2c40d46ed 302 BigInt& BigInt::operator<<=(const uint32_t m)
feb11 1:00f2c40d46ed 303 {
feb11 1:00f2c40d46ed 304 return (*this = *this << m);
feb11 1:00f2c40d46ed 305 }
feb11 0:9d554894785b 306
feb11 0:9d554894785b 307 bool operator==(const BigInt &a, const BigInt &b)
feb11 0:9d554894785b 308 {
feb11 0:9d554894785b 309 if(a.size != b.size)
feb11 0:9d554894785b 310 return false;
feb11 0:9d554894785b 311
feb11 0:9d554894785b 312 uint32_t l = num(a.size);
feb11 0:9d554894785b 313 for(int i = 0; i < l; ++i)
feb11 0:9d554894785b 314 if(a.bits[i] != b.bits[i])
feb11 0:9d554894785b 315 return false;
feb11 0:9d554894785b 316 return true;
feb11 0:9d554894785b 317 }
feb11 0:9d554894785b 318
feb11 0:9d554894785b 319 bool operator!=(const BigInt &a, const BigInt &b)
feb11 0:9d554894785b 320 {
feb11 0:9d554894785b 321 return ! (a==b);
feb11 0:9d554894785b 322 }
feb11 0:9d554894785b 323
feb11 0:9d554894785b 324 bool operator<(const BigInt &a, const BigInt &b)
feb11 0:9d554894785b 325 {
feb11 0:9d554894785b 326 if(a.size < b.size)
feb11 0:9d554894785b 327 return true;
feb11 0:9d554894785b 328 if(a.size > b.size)
feb11 0:9d554894785b 329 return false;
feb11 0:9d554894785b 330 uint32_t l = num(a.size);
feb11 0:9d554894785b 331 for(int i = l-1; i >= 0; --i)
feb11 0:9d554894785b 332 if(a.bits[i] < b.bits[i])
feb11 0:9d554894785b 333 return true;
feb11 0:9d554894785b 334 return false;
feb11 0:9d554894785b 335 }
feb11 0:9d554894785b 336
feb11 0:9d554894785b 337 bool operator<=(const BigInt &a, const BigInt &b)
feb11 0:9d554894785b 338 {
feb11 0:9d554894785b 339 return (a < b) || (a == b);
feb11 0:9d554894785b 340 }
feb11 0:9d554894785b 341
feb11 0:9d554894785b 342 bool operator>(const BigInt &a, const BigInt &b)
feb11 0:9d554894785b 343 {
feb11 0:9d554894785b 344 if(a.size > b.size)
feb11 0:9d554894785b 345 return true;
feb11 0:9d554894785b 346 if(a.size < b.size)
feb11 0:9d554894785b 347 return false;
feb11 0:9d554894785b 348 uint32_t l = num(a.size);
feb11 0:9d554894785b 349 for(int i = l-1; i >= 0; --i)
feb11 0:9d554894785b 350 if(a.bits[i] > b.bits[i])
feb11 0:9d554894785b 351 return true;
feb11 0:9d554894785b 352 return false;
feb11 0:9d554894785b 353 }
feb11 0:9d554894785b 354
feb11 0:9d554894785b 355 bool operator>=(const BigInt &a, const BigInt &b)
feb11 0:9d554894785b 356 {
feb11 0:9d554894785b 357 return (a > b) || (a == b);
feb11 0:9d554894785b 358 }
feb11 0:9d554894785b 359
feb11 1:00f2c40d46ed 360 bool operator!(const BigInt &a)
feb11 0:9d554894785b 361 {
feb11 1:00f2c40d46ed 362 if(a.size != 1)
feb11 0:9d554894785b 363 return false;
feb11 1:00f2c40d46ed 364 return a.bits[0] == 0;
feb11 0:9d554894785b 365 }
feb11 0:9d554894785b 366
feb11 0:9d554894785b 367 void BigInt::print()
feb11 0:9d554894785b 368 {
feb11 0:9d554894785b 369 printf("size: %d bytes\n", size);
feb11 0:9d554894785b 370 uint32_t n = num(size);
feb11 0:9d554894785b 371 for(int i = n-1; i >= 0; --i)
feb11 0:9d554894785b 372 {
feb11 1:00f2c40d46ed 373 printf("%08x ", bits[i]);
feb11 0:9d554894785b 374 }
feb11 0:9d554894785b 375 printf("\n");
feb11 0:9d554894785b 376 }