source: trunk/src-cryptopp/integer.cpp

Last change on this file was e230cb0, checked in by David Stainton <dstainton415@…>, at 2016-10-12T13:27:29Z

Add cryptopp from tag CRYPTOPP_5_6_5

  • Property mode set to 100644
File size: 121.1 KB
Line 
1// integer.cpp - written and placed in the public domain by Wei Dai
2// contains public domain code contributed by Alister Lee and Leonard Janke
3
4#include "pch.h"
5#include "config.h"
6
7#if CRYPTOPP_MSC_VERSION
8# pragma warning(disable: 4100)
9#endif
10
11#if CRYPTOPP_GCC_DIAGNOSTIC_AVAILABLE
12# pragma GCC diagnostic ignored "-Wunused"
13# pragma GCC diagnostic ignored "-Wunused-but-set-variable"
14#endif
15
16#ifndef CRYPTOPP_IMPORTS
17
18#include "integer.h"
19#include "secblock.h"
20#include "modarith.h"
21#include "nbtheory.h"
22#include "smartptr.h"
23#include "algparam.h"
24#include "filters.h"
25#include "asn.h"
26#include "oids.h"
27#include "words.h"
28#include "pubkey.h"             // for P1363_KDF2
29#include "sha.h"
30#include "cpu.h"
31#include "misc.h"
32
33#include <iostream>
34
35#if (_MSC_VER >= 1400) && !defined(_M_ARM)
36        #include <intrin.h>
37#endif
38
39#ifdef __DECCXX
40        #include <c_asm.h>
41#endif
42
43#ifdef CRYPTOPP_MSVC6_NO_PP
44        #pragma message("You do not seem to have the Visual C++ Processor Pack installed, so use of SSE2 instructions will be disabled.")
45#endif
46
47// "Error: The operand ___LKDB cannot be assigned to", http://github.com/weidai11/cryptopp/issues/188
48#if (__SUNPRO_CC >= 0x5130)
49# define MAYBE_CONST
50# define MAYBE_UNCONST_CAST const_cast<word*>
51#else
52# define MAYBE_CONST const
53# define MAYBE_UNCONST_CAST
54#endif
55
56// "Inline assembly operands don't work with .intel_syntax",
57//   http://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=24232
58#if CRYPTOPP_BOOL_X32 || defined(CRYPTOPP_DISABLE_INTEL_ASM)
59# undef CRYPTOPP_X86_ASM_AVAILABLE
60# undef CRYPTOPP_X32_ASM_AVAILABLE
61# undef CRYPTOPP_X64_ASM_AVAILABLE
62# undef CRYPTOPP_BOOL_SSE2_ASM_AVAILABLE
63# undef CRYPTOPP_BOOL_SSSE3_ASM_AVAILABLE
64# define CRYPTOPP_BOOL_SSE2_ASM_AVAILABLE 0
65# define CRYPTOPP_BOOL_SSSE3_ASM_AVAILABLE 0
66#else
67# define CRYPTOPP_INTEGER_SSE2 (CRYPTOPP_BOOL_SSE2_ASM_AVAILABLE && CRYPTOPP_BOOL_X86)
68#endif
69
70NAMESPACE_BEGIN(CryptoPP)
71
72bool AssignIntToInteger(const std::type_info &valueType, void *pInteger, const void *pInt)
73{
74        if (valueType != typeid(Integer))
75                return false;
76        *reinterpret_cast<Integer *>(pInteger) = *reinterpret_cast<const int *>(pInt);
77        return true;
78}
79
80inline static int Compare(const word *A, const word *B, size_t N)
81{
82        while (N--)
83                if (A[N] > B[N])
84                        return 1;
85                else if (A[N] < B[N])
86                        return -1;
87
88        return 0;
89}
90
91inline static int Increment(word *A, size_t N, word B=1)
92{
93        CRYPTOPP_ASSERT(N);
94        word t = A[0];
95        A[0] = t+B;
96        if (A[0] >= t)
97                return 0;
98        for (unsigned i=1; i<N; i++)
99                if (++A[i])
100                        return 0;
101        return 1;
102}
103
104inline static int Decrement(word *A, size_t N, word B=1)
105{
106        CRYPTOPP_ASSERT(N);
107        word t = A[0];
108        A[0] = t-B;
109        if (A[0] <= t)
110                return 0;
111        for (unsigned i=1; i<N; i++)
112                if (A[i]--)
113                        return 0;
114        return 1;
115}
116
117static void TwosComplement(word *A, size_t N)
118{
119        Decrement(A, N);
120        for (unsigned i=0; i<N; i++)
121                A[i] = ~A[i];
122}
123
124static word AtomicInverseModPower2(word A)
125{
126        CRYPTOPP_ASSERT(A%2==1);
127
128        word R=A%8;
129
130        for (unsigned i=3; i<WORD_BITS; i*=2)
131                R = R*(2-R*A);
132
133        CRYPTOPP_ASSERT(R*A==1);
134        return R;
135}
136
137// ********************************************************
138
139#if !defined(CRYPTOPP_NATIVE_DWORD_AVAILABLE) || (defined(__x86_64__) && defined(CRYPTOPP_WORD128_AVAILABLE))
140        #define Declare2Words(x)                        word x##0, x##1;
141        #define AssignWord(a, b)                        a##0 = b; a##1 = 0;
142        #define Add2WordsBy1(a, b, c)           a##0 = b##0 + c; a##1 = b##1 + (a##0 < c);
143        #define LowWord(a)                                      a##0
144        #define HighWord(a)                                     a##1
145        #ifdef _MSC_VER
146                #define MultiplyWordsLoHi(p0, p1, a, b)         p0 = _umul128(a, b, &p1);
147                #ifndef __INTEL_COMPILER
148                        #define Double3Words(c, d)              d##1 = __shiftleft128(d##0, d##1, 1); d##0 = __shiftleft128(c, d##0, 1); c *= 2;
149                #endif
150        #elif defined(__DECCXX)
151                #define MultiplyWordsLoHi(p0, p1, a, b)         p0 = a*b; p1 = asm("umulh %a0, %a1, %v0", a, b);
152        #elif defined(__x86_64__)
153                #if defined(__SUNPRO_CC) && __SUNPRO_CC < 0x5100
154                        // Sun Studio's gcc-style inline assembly is heavily bugged as of version 5.9 Patch 124864-09 2008/12/16, but this one works
155                        #define MultiplyWordsLoHi(p0, p1, a, b)         asm ("mulq %3" : "=a"(p0), "=d"(p1) : "a"(a), "r"(b) : "cc");
156                #else
157                        #define MultiplyWordsLoHi(p0, p1, a, b)         asm ("mulq %3" : "=a"(p0), "=d"(p1) : "a"(a), "g"(b) : "cc");
158                        #define MulAcc(c, d, a, b)              asm ("mulq %6; addq %3, %0; adcq %4, %1; adcq $0, %2;" : "+r"(c), "+r"(d##0), "+r"(d##1), "=a"(p0), "=d"(p1) : "a"(a), "g"(b) : "cc");
159                        #define Double3Words(c, d)              asm ("addq %0, %0; adcq %1, %1; adcq %2, %2;" : "+r"(c), "+r"(d##0), "+r"(d##1) : : "cc");
160                        #define Acc2WordsBy1(a, b)              asm ("addq %2, %0; adcq $0, %1;" : "+r"(a##0), "+r"(a##1) : "r"(b) : "cc");
161                        #define Acc2WordsBy2(a, b)              asm ("addq %2, %0; adcq %3, %1;" : "+r"(a##0), "+r"(a##1) : "r"(b##0), "r"(b##1) : "cc");
162                        #define Acc3WordsBy2(c, d, e)   asm ("addq %5, %0; adcq %6, %1; adcq $0, %2;" : "+r"(c), "=r"(e##0), "=r"(e##1) : "1"(d##0), "2"(d##1), "r"(e##0), "r"(e##1) : "cc");
163                #endif
164        #endif
165        #define MultiplyWords(p, a, b)          MultiplyWordsLoHi(p##0, p##1, a, b)
166        #ifndef Double3Words
167                #define Double3Words(c, d)              d##1 = 2*d##1 + (d##0>>(WORD_BITS-1)); d##0 = 2*d##0 + (c>>(WORD_BITS-1)); c *= 2;
168        #endif
169        #ifndef Acc2WordsBy2
170                #define Acc2WordsBy2(a, b)              a##0 += b##0; a##1 += a##0 < b##0; a##1 += b##1;
171        #endif
172        #define AddWithCarry(u, a, b)           {word t = a+b; u##0 = t + u##1; u##1 = (t<a) + (u##0<t);}
173        #define SubtractWithBorrow(u, a, b)     {word t = a-b; u##0 = t - u##1; u##1 = (t>a) + (u##0>t);}
174        #define GetCarry(u)                                     u##1
175        #define GetBorrow(u)                            u##1
176#else
177        #define Declare2Words(x)                        dword x;
178        #if _MSC_VER >= 1400 && !defined(__INTEL_COMPILER) && !defined(_M_ARM)
179                #define MultiplyWords(p, a, b)          p = __emulu(a, b);
180        #else
181                #define MultiplyWords(p, a, b)          p = (dword)a*b;
182        #endif
183        #define AssignWord(a, b)                        a = b;
184        #define Add2WordsBy1(a, b, c)           a = b + c;
185        #define Acc2WordsBy2(a, b)                      a += b;
186        #define LowWord(a)                                      word(a)
187        #define HighWord(a)                                     word(a>>WORD_BITS)
188        #define Double3Words(c, d)                      d = 2*d + (c>>(WORD_BITS-1)); c *= 2;
189        #define AddWithCarry(u, a, b)           u = dword(a) + b + GetCarry(u);
190        #define SubtractWithBorrow(u, a, b)     u = dword(a) - b - GetBorrow(u);
191        #define GetCarry(u)                                     HighWord(u)
192        #define GetBorrow(u)                            word(u>>(WORD_BITS*2-1))
193#endif
194#ifndef MulAcc
195        #define MulAcc(c, d, a, b)                      MultiplyWords(p, a, b); Acc2WordsBy1(p, c); c = LowWord(p); Acc2WordsBy1(d, HighWord(p));
196#endif
197#ifndef Acc2WordsBy1
198        #define Acc2WordsBy1(a, b)                      Add2WordsBy1(a, a, b)
199#endif
200#ifndef Acc3WordsBy2
201        #define Acc3WordsBy2(c, d, e)           Acc2WordsBy1(e, c); c = LowWord(e); Add2WordsBy1(e, d, HighWord(e));
202#endif
203
204class DWord
205{
206public:
207#if defined(CRYPTOPP_NATIVE_DWORD_AVAILABLE)
208        DWord() : m_whole() { }
209#else
210        DWord() : m_halfs() { }
211#endif
212
213#ifdef CRYPTOPP_NATIVE_DWORD_AVAILABLE
214        explicit DWord(word low) : m_whole(low) { }
215#else
216        explicit DWord(word low) : m_halfs()
217        {
218                m_halfs.low = low;
219        }
220#endif
221
222#if defined(CRYPTOPP_NATIVE_DWORD_AVAILABLE)
223        DWord(word low, word high) : m_whole()
224#else
225        DWord(word low, word high) : m_halfs()
226#endif
227        {
228#if defined(CRYPTOPP_NATIVE_DWORD_AVAILABLE)
229#  if defined(IS_LITTLE_ENDIAN)
230                const word t[2] = {low,high};
231                memcpy(&m_whole, &t, sizeof(m_whole));
232#  else
233                const word t[2] = {high,low};
234                memcpy(&m_whole, &t, sizeof(m_whole));
235#  endif
236#else
237                m_halfs.low = low;
238                m_halfs.high = high;
239#endif
240        }
241
242        static DWord Multiply(word a, word b)
243        {
244                DWord r;
245                #ifdef CRYPTOPP_NATIVE_DWORD_AVAILABLE
246                        r.m_whole = (dword)a * b;
247                #elif defined(MultiplyWordsLoHi)
248                        MultiplyWordsLoHi(r.m_halfs.low, r.m_halfs.high, a, b);
249                #else
250                        CRYPTOPP_ASSERT(0);
251                #endif
252                return r;
253        }
254
255        static DWord MultiplyAndAdd(word a, word b, word c)
256        {
257                DWord r = Multiply(a, b);
258                return r += c;
259        }
260
261        DWord & operator+=(word a)
262        {
263                #ifdef CRYPTOPP_NATIVE_DWORD_AVAILABLE
264                        m_whole = m_whole + a;
265                #else
266                        m_halfs.low += a;
267                        m_halfs.high += (m_halfs.low < a);
268                #endif
269                return *this;
270        }
271
272        DWord operator+(word a)
273        {
274                DWord r;
275                #ifdef CRYPTOPP_NATIVE_DWORD_AVAILABLE
276                        r.m_whole = m_whole + a;
277                #else
278                        r.m_halfs.low = m_halfs.low + a;
279                        r.m_halfs.high = m_halfs.high + (r.m_halfs.low < a);
280                #endif
281                return r;
282        }
283
284        DWord operator-(DWord a)
285        {
286                DWord r;
287                #ifdef CRYPTOPP_NATIVE_DWORD_AVAILABLE
288                        r.m_whole = m_whole - a.m_whole;
289                #else
290                        r.m_halfs.low = m_halfs.low - a.m_halfs.low;
291                        r.m_halfs.high = m_halfs.high - a.m_halfs.high - (r.m_halfs.low > m_halfs.low);
292                #endif
293                return r;
294        }
295
296        DWord operator-(word a)
297        {
298                DWord r;
299                #ifdef CRYPTOPP_NATIVE_DWORD_AVAILABLE
300                        r.m_whole = m_whole - a;
301                #else
302                        r.m_halfs.low = m_halfs.low - a;
303                        r.m_halfs.high = m_halfs.high - (r.m_halfs.low > m_halfs.low);
304                #endif
305                return r;
306        }
307
308        // returns quotient, which must fit in a word
309        word operator/(word divisor);
310
311        word operator%(word a);
312
313        bool operator!() const
314        {
315        #ifdef CRYPTOPP_NATIVE_DWORD_AVAILABLE
316                return !m_whole;
317        #else
318                return !m_halfs.high && !m_halfs.low;
319        #endif
320        }
321
322        // TODO: When NATIVE_DWORD is in effect, we access high and low, which are inactive
323        //  union members, and that's UB. Also see http://stackoverflow.com/q/11373203.
324        word GetLowHalf() const {return m_halfs.low;}
325        word GetHighHalf() const {return m_halfs.high;}
326        word GetHighHalfAsBorrow() const {return 0-m_halfs.high;}
327
328private:
329        // Issue 274, "Types cannot be declared in anonymous union",
330        //   http://github.com/weidai11/cryptopp/issues/274
331        //   Thanks to Martin Bonner at http://stackoverflow.com/a/39507183
332    struct half_words
333    {
334    #ifdef IS_LITTLE_ENDIAN
335        word low;
336        word high;
337    #else
338        word high;
339        word low;
340    #endif
341   };
342   union
343   {
344   #ifdef CRYPTOPP_NATIVE_DWORD_AVAILABLE
345       dword m_whole;
346   #endif
347       half_words m_halfs;
348   };
349};
350
351class Word
352{
353public:
354        // Converity finding on default ctor. We've isntrumented the code,
355        //   and cannot uncover a case where it affects a result.
356#if defined(__COVERITY__)
357        Word() : m_whole(0) {}
358#elif CRYPTOPP_DEBUG
359        // Repeating pattern of 1010 for debug builds to break things...
360        Word() : m_whole(0) {memset(&m_whole, 0xaa, sizeof(m_whole));}
361#else
362        Word() {}
363#endif
364
365        Word(word value) : m_whole(value) {}
366        Word(hword low, hword high) : m_whole(low | (word(high) << (WORD_BITS/2))) {}
367
368        static Word Multiply(hword a, hword b)
369        {
370                Word r;
371                r.m_whole = (word)a * b;
372                return r;
373        }
374
375        Word operator-(Word a)
376        {
377                Word r;
378                r.m_whole = m_whole - a.m_whole;
379                return r;
380        }
381
382        Word operator-(hword a)
383        {
384                Word r;
385                r.m_whole = m_whole - a;
386                return r;
387        }
388
389        // returns quotient, which must fit in a word
390        hword operator/(hword divisor)
391        {
392                return hword(m_whole / divisor);
393        }
394
395        bool operator!() const
396        {
397                return !m_whole;
398        }
399
400        word GetWhole() const {return m_whole;}
401        hword GetLowHalf() const {return hword(m_whole);}
402        hword GetHighHalf() const {return hword(m_whole>>(WORD_BITS/2));}
403        hword GetHighHalfAsBorrow() const {return 0-hword(m_whole>>(WORD_BITS/2));}
404
405private:
406        word m_whole;
407};
408
409// do a 3 word by 2 word divide, returns quotient and leaves remainder in A
410template <class S, class D>
411S DivideThreeWordsByTwo(S *A, S B0, S B1, D *dummy=NULL)
412{
413        CRYPTOPP_UNUSED(dummy);
414
415        // CRYPTOPP_ASSERT {A[2],A[1]} < {B1,B0}, so quotient can fit in a S
416        CRYPTOPP_ASSERT(A[2] < B1 || (A[2]==B1 && A[1] < B0));
417
418        // estimate the quotient: do a 2 S by 1 S divide.
419        // Profiling tells us the original second case was dominant, so it was promoted to the first If statement.
420        // The code change occurred at Commit dc99266599a0e72d.
421
422        S Q; bool pre = (S(B1+1) == 0);
423        if (B1 > 0 && !pre)
424                Q = D(A[1], A[2]) / S(B1+1);
425        else if (pre)
426                Q = A[2];
427        else
428                Q = D(A[0], A[1]) / B0;
429
430        // now subtract Q*B from A
431        D p = D::Multiply(B0, Q);
432        D u = (D) A[0] - p.GetLowHalf();
433        A[0] = u.GetLowHalf();
434        u = (D) A[1] - p.GetHighHalf() - u.GetHighHalfAsBorrow() - D::Multiply(B1, Q);
435        A[1] = u.GetLowHalf();
436        A[2] += u.GetHighHalf();
437
438        // Q <= actual quotient, so fix it
439        while (A[2] || A[1] > B1 || (A[1]==B1 && A[0]>=B0))
440        {
441                u = (D) A[0] - B0;
442                A[0] = u.GetLowHalf();
443                u = (D) A[1] - B1 - u.GetHighHalfAsBorrow();
444                A[1] = u.GetLowHalf();
445                A[2] += u.GetHighHalf();
446                Q++;
447                CRYPTOPP_ASSERT(Q);     // shouldn't overflow
448        }
449
450        return Q;
451}
452
453// do a 4 word by 2 word divide, returns 2 word quotient in Q0 and Q1
454template <class S, class D>
455inline D DivideFourWordsByTwo(S *T, const D &Al, const D &Ah, const D &B)
456{
457        // Profiling tells us the original second case was dominant, so it was promoted to the first If statement.
458        // The code change occurred at Commit dc99266599a0e72d.
459
460        if (!!B)
461        {
462                S Q[2];
463                T[0] = Al.GetLowHalf();
464                T[1] = Al.GetHighHalf();
465                T[2] = Ah.GetLowHalf();
466                T[3] = Ah.GetHighHalf();
467                Q[1] = DivideThreeWordsByTwo<S, D>(T+1, B.GetLowHalf(), B.GetHighHalf());
468                Q[0] = DivideThreeWordsByTwo<S, D>(T, B.GetLowHalf(), B.GetHighHalf());
469                return D(Q[0], Q[1]);
470        }
471        else  // if divisor is 0, we assume divisor==2**(2*WORD_BITS)
472        {
473                return D(Ah.GetLowHalf(), Ah.GetHighHalf());
474        }
475}
476
477// returns quotient, which must fit in a word
478inline word DWord::operator/(word a)
479{
480        #ifdef CRYPTOPP_NATIVE_DWORD_AVAILABLE
481                return word(m_whole / a);
482        #else
483                hword r[4];
484                return DivideFourWordsByTwo<hword, Word>(r, m_halfs.low, m_halfs.high, a).GetWhole();
485        #endif
486}
487
488inline word DWord::operator%(word a)
489{
490        #ifdef CRYPTOPP_NATIVE_DWORD_AVAILABLE
491                return word(m_whole % a);
492        #else
493                if (a < (word(1) << (WORD_BITS/2)))
494                {
495                        hword h = hword(a);
496                        word r = m_halfs.high % h;
497                        r = ((m_halfs.low >> (WORD_BITS/2)) + (r << (WORD_BITS/2))) % h;
498                        return hword((hword(m_halfs.low) + (r << (WORD_BITS/2))) % h);
499                }
500                else
501                {
502                        hword r[4];
503                        DivideFourWordsByTwo<hword, Word>(r, m_halfs.low, m_halfs.high, a);
504                        return Word(r[0], r[1]).GetWhole();
505                }
506        #endif
507}
508
509// ********************************************************
510
511// Use some tricks to share assembly code between MSVC, GCC, Clang and Sun CC.
512#if defined(__GNUC__)
513        #define AddPrologue \
514                int result;     \
515                __asm__ __volatile__ \
516                ( \
517                        INTEL_NOPREFIX
518        #define AddEpilogue \
519                        ATT_PREFIX \
520                                        : "=a" (result)\
521                                        : "d" (C), "a" (A), "D" (B), "c" (N) \
522                                        : "%esi", "memory", "cc" \
523                );\
524                return result;
525        #define MulPrologue \
526                __asm__ __volatile__ \
527                ( \
528                        INTEL_NOPREFIX \
529                        AS1(    push    ebx) \
530                        AS2(    mov             ebx, edx)
531        #define MulEpilogue \
532                        AS1(    pop             ebx) \
533                        ATT_PREFIX \
534                        : \
535                        : "d" (s_maskLow16), "c" (C), "a" (A), "D" (B) \
536                        : "%esi", "memory", "cc" \
537                );
538        #define SquPrologue             MulPrologue
539        #define SquEpilogue     \
540                        AS1(    pop             ebx) \
541                        ATT_PREFIX \
542                        : \
543                        : "d" (s_maskLow16), "c" (C), "a" (A) \
544                        : "%esi", "%edi", "memory", "cc" \
545                );
546        #define TopPrologue             MulPrologue
547        #define TopEpilogue     \
548                        AS1(    pop             ebx) \
549                        ATT_PREFIX \
550                        : \
551                        : "d" (s_maskLow16), "c" (C), "a" (A), "D" (B), "S" (L) \
552                        : "memory", "cc" \
553                );
554#else
555        #define AddPrologue \
556                __asm   push edi \
557                __asm   push esi \
558                __asm   mov             eax, [esp+12] \
559                __asm   mov             edi, [esp+16]
560        #define AddEpilogue \
561                __asm   pop esi \
562                __asm   pop edi \
563                __asm   ret 8
564#if _MSC_VER < 1300
565        #define SaveEBX         __asm push ebx
566        #define RestoreEBX      __asm pop ebx
567#else
568        #define SaveEBX
569        #define RestoreEBX
570#endif
571        #define SquPrologue                                     \
572                AS2(    mov             eax, A)                 \
573                AS2(    mov             ecx, C)                 \
574                SaveEBX                                                 \
575                AS2(    lea             ebx, s_maskLow16)
576        #define MulPrologue                                     \
577                AS2(    mov             eax, A)                 \
578                AS2(    mov             edi, B)                 \
579                AS2(    mov             ecx, C)                 \
580                SaveEBX                                                 \
581                AS2(    lea             ebx, s_maskLow16)
582        #define TopPrologue                                     \
583                AS2(    mov             eax, A)                 \
584                AS2(    mov             edi, B)                 \
585                AS2(    mov             ecx, C)                 \
586                AS2(    mov             esi, L)                 \
587                SaveEBX                                                 \
588                AS2(    lea             ebx, s_maskLow16)
589        #define SquEpilogue             RestoreEBX
590        #define MulEpilogue             RestoreEBX
591        #define TopEpilogue             RestoreEBX
592#endif
593
594#ifdef CRYPTOPP_X64_MASM_AVAILABLE
595extern "C" {
596int Baseline_Add(size_t N, word *C, const word *A, const word *B);
597int Baseline_Sub(size_t N, word *C, const word *A, const word *B);
598}
599#elif defined(CRYPTOPP_X64_ASM_AVAILABLE) && defined(__GNUC__) && defined(CRYPTOPP_WORD128_AVAILABLE)
600int Baseline_Add(size_t N, word *C, const word *A, const word *B)
601{
602        word result;
603        __asm__ __volatile__
604        (
605        INTEL_NOPREFIX
606        AS1(    neg             %1)
607        ASJ(    jz,             1, f)
608        AS2(    mov             %0,[%3+8*%1])
609        AS2(    add             %0,[%4+8*%1])
610        AS2(    mov             [%2+8*%1],%0)
611        ASL(0)
612        AS2(    mov             %0,[%3+8*%1+8])
613        AS2(    adc             %0,[%4+8*%1+8])
614        AS2(    mov             [%2+8*%1+8],%0)
615        AS2(    lea             %1,[%1+2])
616        ASJ(    jrcxz,  1, f)
617        AS2(    mov             %0,[%3+8*%1])
618        AS2(    adc             %0,[%4+8*%1])
619        AS2(    mov             [%2+8*%1],%0)
620        ASJ(    jmp,    0, b)
621        ASL(1)
622        AS2(    mov             %0, 0)
623        AS2(    adc             %0, %0)
624        ATT_NOPREFIX
625        : "=&r" (result), "+c" (N)
626        : "r" (C+N), "r" (A+N), "r" (B+N)
627        : "memory", "cc"
628        );
629        return (int)result;
630}
631
632int Baseline_Sub(size_t N, word *C, const word *A, const word *B)
633{
634        word result;
635        __asm__ __volatile__
636        (
637        INTEL_NOPREFIX
638        AS1(    neg             %1)
639        ASJ(    jz,             1, f)
640        AS2(    mov             %0,[%3+8*%1])
641        AS2(    sub             %0,[%4+8*%1])
642        AS2(    mov             [%2+8*%1],%0)
643        ASL(0)
644        AS2(    mov             %0,[%3+8*%1+8])
645        AS2(    sbb             %0,[%4+8*%1+8])
646        AS2(    mov             [%2+8*%1+8],%0)
647        AS2(    lea             %1,[%1+2])
648        ASJ(    jrcxz,  1, f)
649        AS2(    mov             %0,[%3+8*%1])
650        AS2(    sbb             %0,[%4+8*%1])
651        AS2(    mov             [%2+8*%1],%0)
652        ASJ(    jmp,    0, b)
653        ASL(1)
654        AS2(    mov             %0, 0)
655        AS2(    adc             %0, %0)
656        ATT_NOPREFIX
657        : "=&r" (result), "+c" (N)
658        : "r" (C+N), "r" (A+N), "r" (B+N)
659        : "memory", "cc"
660        );
661        return (int)result;
662}
663#elif defined(CRYPTOPP_X86_ASM_AVAILABLE) && CRYPTOPP_BOOL_X86
664CRYPTOPP_NAKED int CRYPTOPP_FASTCALL Baseline_Add(size_t N, word *C, const word *A, const word *B)
665{
666        AddPrologue
667
668        // now: eax = A, edi = B, edx = C, ecx = N
669        AS2(    lea             eax, [eax+4*ecx])
670        AS2(    lea             edi, [edi+4*ecx])
671        AS2(    lea             edx, [edx+4*ecx])
672
673        AS1(    neg             ecx)                            // ecx is negative index
674        AS2(    test    ecx, 2)                         // this clears carry flag
675        ASJ(    jz,             0, f)
676        AS2(    sub             ecx, 2)
677        ASJ(    jmp,    1, f)
678
679        ASL(0)
680        ASJ(    jecxz,  2, f)                           // loop until ecx overflows and becomes zero
681        AS2(    mov             esi,[eax+4*ecx])
682        AS2(    adc             esi,[edi+4*ecx])
683        AS2(    mov             [edx+4*ecx],esi)
684        AS2(    mov             esi,[eax+4*ecx+4])
685        AS2(    adc             esi,[edi+4*ecx+4])
686        AS2(    mov             [edx+4*ecx+4],esi)
687        ASL(1)
688        AS2(    mov             esi,[eax+4*ecx+8])
689        AS2(    adc             esi,[edi+4*ecx+8])
690        AS2(    mov             [edx+4*ecx+8],esi)
691        AS2(    mov             esi,[eax+4*ecx+12])
692        AS2(    adc             esi,[edi+4*ecx+12])
693        AS2(    mov             [edx+4*ecx+12],esi)
694
695        AS2(    lea             ecx,[ecx+4])            // advance index, avoid inc which causes slowdown on Intel Core 2
696        ASJ(    jmp,    0, b)
697
698        ASL(2)
699        AS2(    mov             eax, 0)
700        AS1(    setc    al)                                     // store carry into eax (return result register)
701
702        AddEpilogue
703}
704
705CRYPTOPP_NAKED int CRYPTOPP_FASTCALL Baseline_Sub(size_t N, word *C, const word *A, const word *B)
706{
707        AddPrologue
708
709        // now: eax = A, edi = B, edx = C, ecx = N
710        AS2(    lea             eax, [eax+4*ecx])
711        AS2(    lea             edi, [edi+4*ecx])
712        AS2(    lea             edx, [edx+4*ecx])
713
714        AS1(    neg             ecx)                            // ecx is negative index
715        AS2(    test    ecx, 2)                         // this clears carry flag
716        ASJ(    jz,             0, f)
717        AS2(    sub             ecx, 2)
718        ASJ(    jmp,    1, f)
719
720        ASL(0)
721        ASJ(    jecxz,  2, f)                           // loop until ecx overflows and becomes zero
722        AS2(    mov             esi,[eax+4*ecx])
723        AS2(    sbb             esi,[edi+4*ecx])
724        AS2(    mov             [edx+4*ecx],esi)
725        AS2(    mov             esi,[eax+4*ecx+4])
726        AS2(    sbb             esi,[edi+4*ecx+4])
727        AS2(    mov             [edx+4*ecx+4],esi)
728        ASL(1)
729        AS2(    mov             esi,[eax+4*ecx+8])
730        AS2(    sbb             esi,[edi+4*ecx+8])
731        AS2(    mov             [edx+4*ecx+8],esi)
732        AS2(    mov             esi,[eax+4*ecx+12])
733        AS2(    sbb             esi,[edi+4*ecx+12])
734        AS2(    mov             [edx+4*ecx+12],esi)
735
736        AS2(    lea             ecx,[ecx+4])            // advance index, avoid inc which causes slowdown on Intel Core 2
737        ASJ(    jmp,    0, b)
738
739        ASL(2)
740        AS2(    mov             eax, 0)
741        AS1(    setc    al)                                     // store carry into eax (return result register)
742
743        AddEpilogue
744}
745
746#if CRYPTOPP_INTEGER_SSE2
747CRYPTOPP_NAKED int CRYPTOPP_FASTCALL SSE2_Add(size_t N, word *C, const word *A, const word *B)
748{
749        AddPrologue
750
751        // now: eax = A, edi = B, edx = C, ecx = N
752        AS2(    lea             eax, [eax+4*ecx])
753        AS2(    lea             edi, [edi+4*ecx])
754        AS2(    lea             edx, [edx+4*ecx])
755
756        AS1(    neg             ecx)                            // ecx is negative index
757        AS2(    pxor    mm2, mm2)
758        ASJ(    jz,             2, f)
759        AS2(    test    ecx, 2)                         // this clears carry flag
760        ASJ(    jz,             0, f)
761        AS2(    sub             ecx, 2)
762        ASJ(    jmp,    1, f)
763
764        ASL(0)
765        AS2(    movd     mm0, DWORD PTR [eax+4*ecx])
766        AS2(    movd     mm1, DWORD PTR [edi+4*ecx])
767        AS2(    paddq    mm0, mm1)
768        AS2(    paddq    mm2, mm0)
769        AS2(    movd     DWORD PTR [edx+4*ecx], mm2)
770        AS2(    psrlq    mm2, 32)
771
772        AS2(    movd     mm0, DWORD PTR [eax+4*ecx+4])
773        AS2(    movd     mm1, DWORD PTR [edi+4*ecx+4])
774        AS2(    paddq    mm0, mm1)
775        AS2(    paddq    mm2, mm0)
776        AS2(    movd     DWORD PTR [edx+4*ecx+4], mm2)
777        AS2(    psrlq    mm2, 32)
778
779        ASL(1)
780        AS2(    movd     mm0, DWORD PTR [eax+4*ecx+8])
781        AS2(    movd     mm1, DWORD PTR [edi+4*ecx+8])
782        AS2(    paddq    mm0, mm1)
783        AS2(    paddq    mm2, mm0)
784        AS2(    movd     DWORD PTR [edx+4*ecx+8], mm2)
785        AS2(    psrlq    mm2, 32)
786
787        AS2(    movd     mm0, DWORD PTR [eax+4*ecx+12])
788        AS2(    movd     mm1, DWORD PTR [edi+4*ecx+12])
789        AS2(    paddq    mm0, mm1)
790        AS2(    paddq    mm2, mm0)
791        AS2(    movd     DWORD PTR [edx+4*ecx+12], mm2)
792        AS2(    psrlq    mm2, 32)
793
794        AS2(    add             ecx, 4)
795        ASJ(    jnz,    0, b)
796
797        ASL(2)
798        AS2(    movd    eax, mm2)
799        AS1(    emms)
800
801        AddEpilogue
802}
803CRYPTOPP_NAKED int CRYPTOPP_FASTCALL SSE2_Sub(size_t N, word *C, const word *A, const word *B)
804{
805        AddPrologue
806
807        // now: eax = A, edi = B, edx = C, ecx = N
808        AS2(    lea             eax, [eax+4*ecx])
809        AS2(    lea             edi, [edi+4*ecx])
810        AS2(    lea             edx, [edx+4*ecx])
811
812        AS1(    neg             ecx)                            // ecx is negative index
813        AS2(    pxor    mm2, mm2)
814        ASJ(    jz,             2, f)
815        AS2(    test    ecx, 2)                         // this clears carry flag
816        ASJ(    jz,             0, f)
817        AS2(    sub             ecx, 2)
818        ASJ(    jmp,    1, f)
819
820        ASL(0)
821        AS2(    movd     mm0, DWORD PTR [eax+4*ecx])
822        AS2(    movd     mm1, DWORD PTR [edi+4*ecx])
823        AS2(    psubq    mm0, mm1)
824        AS2(    psubq    mm0, mm2)
825        AS2(    movd     DWORD PTR [edx+4*ecx], mm0)
826        AS2(    psrlq    mm0, 63)
827
828        AS2(    movd     mm2, DWORD PTR [eax+4*ecx+4])
829        AS2(    movd     mm1, DWORD PTR [edi+4*ecx+4])
830        AS2(    psubq    mm2, mm1)
831        AS2(    psubq    mm2, mm0)
832        AS2(    movd     DWORD PTR [edx+4*ecx+4], mm2)
833        AS2(    psrlq    mm2, 63)
834
835        ASL(1)
836        AS2(    movd     mm0, DWORD PTR [eax+4*ecx+8])
837        AS2(    movd     mm1, DWORD PTR [edi+4*ecx+8])
838        AS2(    psubq    mm0, mm1)
839        AS2(    psubq    mm0, mm2)
840        AS2(    movd     DWORD PTR [edx+4*ecx+8], mm0)
841        AS2(    psrlq    mm0, 63)
842
843        AS2(    movd     mm2, DWORD PTR [eax+4*ecx+12])
844        AS2(    movd     mm1, DWORD PTR [edi+4*ecx+12])
845        AS2(    psubq    mm2, mm1)
846        AS2(    psubq    mm2, mm0)
847        AS2(    movd     DWORD PTR [edx+4*ecx+12], mm2)
848        AS2(    psrlq    mm2, 63)
849
850        AS2(    add             ecx, 4)
851        ASJ(    jnz,    0, b)
852
853        ASL(2)
854        AS2(    movd    eax, mm2)
855        AS1(    emms)
856
857        AddEpilogue
858}
859#endif  // #if CRYPTOPP_BOOL_SSE2_ASM_AVAILABLE
860#else
861int CRYPTOPP_FASTCALL Baseline_Add(size_t N, word *C, const word *A, const word *B)
862{
863        CRYPTOPP_ASSERT (N%2 == 0);
864
865        Declare2Words(u);
866        AssignWord(u, 0);
867        for (size_t i=0; i<N; i+=2)
868        {
869                AddWithCarry(u, A[i], B[i]);
870                C[i] = LowWord(u);
871                AddWithCarry(u, A[i+1], B[i+1]);
872                C[i+1] = LowWord(u);
873        }
874        return int(GetCarry(u));
875}
876
877int CRYPTOPP_FASTCALL Baseline_Sub(size_t N, word *C, const word *A, const word *B)
878{
879        CRYPTOPP_ASSERT (N%2 == 0);
880
881        Declare2Words(u);
882        AssignWord(u, 0);
883        for (size_t i=0; i<N; i+=2)
884        {
885                SubtractWithBorrow(u, A[i], B[i]);
886                C[i] = LowWord(u);
887                SubtractWithBorrow(u, A[i+1], B[i+1]);
888                C[i+1] = LowWord(u);
889        }
890        return int(GetBorrow(u));
891}
892#endif
893
894static word LinearMultiply(word *C, const word *AA, word B, size_t N)
895{
896        // http://github.com/weidai11/cryptopp/issues/188
897        MAYBE_CONST word* A = MAYBE_UNCONST_CAST(AA);
898
899        word carry=0;
900        for(unsigned i=0; i<N; i++)
901        {
902                Declare2Words(p);
903                MultiplyWords(p, A[i], B);
904                Acc2WordsBy1(p, carry);
905                C[i] = LowWord(p);
906                carry = HighWord(p);
907        }
908        return carry;
909}
910
911#ifndef CRYPTOPP_DOXYGEN_PROCESSING
912
913#define Mul_2 \
914        Mul_Begin(2) \
915        Mul_SaveAcc(0, 0, 1) Mul_Acc(1, 0) \
916        Mul_End(1, 1)
917
918#define Mul_4 \
919        Mul_Begin(4) \
920        Mul_SaveAcc(0, 0, 1) Mul_Acc(1, 0) \
921        Mul_SaveAcc(1, 0, 2) Mul_Acc(1, 1) Mul_Acc(2, 0)  \
922        Mul_SaveAcc(2, 0, 3) Mul_Acc(1, 2) Mul_Acc(2, 1) Mul_Acc(3, 0)  \
923        Mul_SaveAcc(3, 1, 3) Mul_Acc(2, 2) Mul_Acc(3, 1)  \
924        Mul_SaveAcc(4, 2, 3) Mul_Acc(3, 2) \
925        Mul_End(5, 3)
926
927#define Mul_8 \
928        Mul_Begin(8) \
929        Mul_SaveAcc(0, 0, 1) Mul_Acc(1, 0) \
930        Mul_SaveAcc(1, 0, 2) Mul_Acc(1, 1) Mul_Acc(2, 0)  \
931        Mul_SaveAcc(2, 0, 3) Mul_Acc(1, 2) Mul_Acc(2, 1) Mul_Acc(3, 0)  \
932        Mul_SaveAcc(3, 0, 4) Mul_Acc(1, 3) Mul_Acc(2, 2) Mul_Acc(3, 1) Mul_Acc(4, 0) \
933        Mul_SaveAcc(4, 0, 5) Mul_Acc(1, 4) Mul_Acc(2, 3) Mul_Acc(3, 2) Mul_Acc(4, 1) Mul_Acc(5, 0) \
934        Mul_SaveAcc(5, 0, 6) Mul_Acc(1, 5) Mul_Acc(2, 4) Mul_Acc(3, 3) Mul_Acc(4, 2) Mul_Acc(5, 1) Mul_Acc(6, 0) \
935        Mul_SaveAcc(6, 0, 7) Mul_Acc(1, 6) Mul_Acc(2, 5) Mul_Acc(3, 4) Mul_Acc(4, 3) Mul_Acc(5, 2) Mul_Acc(6, 1) Mul_Acc(7, 0) \
936        Mul_SaveAcc(7, 1, 7) Mul_Acc(2, 6) Mul_Acc(3, 5) Mul_Acc(4, 4) Mul_Acc(5, 3) Mul_Acc(6, 2) Mul_Acc(7, 1) \
937        Mul_SaveAcc(8, 2, 7) Mul_Acc(3, 6) Mul_Acc(4, 5) Mul_Acc(5, 4) Mul_Acc(6, 3) Mul_Acc(7, 2) \
938        Mul_SaveAcc(9, 3, 7) Mul_Acc(4, 6) Mul_Acc(5, 5) Mul_Acc(6, 4) Mul_Acc(7, 3) \
939        Mul_SaveAcc(10, 4, 7) Mul_Acc(5, 6) Mul_Acc(6, 5) Mul_Acc(7, 4) \
940        Mul_SaveAcc(11, 5, 7) Mul_Acc(6, 6) Mul_Acc(7, 5) \
941        Mul_SaveAcc(12, 6, 7) Mul_Acc(7, 6) \
942        Mul_End(13, 7)
943
944#define Mul_16 \
945        Mul_Begin(16) \
946        Mul_SaveAcc(0, 0, 1) Mul_Acc(1, 0) \
947        Mul_SaveAcc(1, 0, 2) Mul_Acc(1, 1) Mul_Acc(2, 0) \
948        Mul_SaveAcc(2, 0, 3) Mul_Acc(1, 2) Mul_Acc(2, 1) Mul_Acc(3, 0) \
949        Mul_SaveAcc(3, 0, 4) Mul_Acc(1, 3) Mul_Acc(2, 2) Mul_Acc(3, 1) Mul_Acc(4, 0) \
950        Mul_SaveAcc(4, 0, 5) Mul_Acc(1, 4) Mul_Acc(2, 3) Mul_Acc(3, 2) Mul_Acc(4, 1) Mul_Acc(5, 0) \
951        Mul_SaveAcc(5, 0, 6) Mul_Acc(1, 5) Mul_Acc(2, 4) Mul_Acc(3, 3) Mul_Acc(4, 2) Mul_Acc(5, 1) Mul_Acc(6, 0) \
952        Mul_SaveAcc(6, 0, 7) Mul_Acc(1, 6) Mul_Acc(2, 5) Mul_Acc(3, 4) Mul_Acc(4, 3) Mul_Acc(5, 2) Mul_Acc(6, 1) Mul_Acc(7, 0) \
953        Mul_SaveAcc(7, 0, 8) Mul_Acc(1, 7) Mul_Acc(2, 6) Mul_Acc(3, 5) Mul_Acc(4, 4) Mul_Acc(5, 3) Mul_Acc(6, 2) Mul_Acc(7, 1) Mul_Acc(8, 0) \
954        Mul_SaveAcc(8, 0, 9) Mul_Acc(1, 8) Mul_Acc(2, 7) Mul_Acc(3, 6) Mul_Acc(4, 5) Mul_Acc(5, 4) Mul_Acc(6, 3) Mul_Acc(7, 2) Mul_Acc(8, 1) Mul_Acc(9, 0) \
955        Mul_SaveAcc(9, 0, 10) Mul_Acc(1, 9) Mul_Acc(2, 8) Mul_Acc(3, 7) Mul_Acc(4, 6) Mul_Acc(5, 5) Mul_Acc(6, 4) Mul_Acc(7, 3) Mul_Acc(8, 2) Mul_Acc(9, 1) Mul_Acc(10, 0) \
956        Mul_SaveAcc(10, 0, 11) Mul_Acc(1, 10) Mul_Acc(2, 9) Mul_Acc(3, 8) Mul_Acc(4, 7) Mul_Acc(5, 6) Mul_Acc(6, 5) Mul_Acc(7, 4) Mul_Acc(8, 3) Mul_Acc(9, 2) Mul_Acc(10, 1) Mul_Acc(11, 0) \
957        Mul_SaveAcc(11, 0, 12) Mul_Acc(1, 11) Mul_Acc(2, 10) Mul_Acc(3, 9) Mul_Acc(4, 8) Mul_Acc(5, 7) Mul_Acc(6, 6) Mul_Acc(7, 5) Mul_Acc(8, 4) Mul_Acc(9, 3) Mul_Acc(10, 2) Mul_Acc(11, 1) Mul_Acc(12, 0) \
958        Mul_SaveAcc(12, 0, 13) Mul_Acc(1, 12) Mul_Acc(2, 11) Mul_Acc(3, 10) Mul_Acc(4, 9) Mul_Acc(5, 8) Mul_Acc(6, 7) Mul_Acc(7, 6) Mul_Acc(8, 5) Mul_Acc(9, 4) Mul_Acc(10, 3) Mul_Acc(11, 2) Mul_Acc(12, 1) Mul_Acc(13, 0) \
959        Mul_SaveAcc(13, 0, 14) Mul_Acc(1, 13) Mul_Acc(2, 12) Mul_Acc(3, 11) Mul_Acc(4, 10) Mul_Acc(5, 9) Mul_Acc(6, 8) Mul_Acc(7, 7) Mul_Acc(8, 6) Mul_Acc(9, 5) Mul_Acc(10, 4) Mul_Acc(11, 3) Mul_Acc(12, 2) Mul_Acc(13, 1) Mul_Acc(14, 0) \
960        Mul_SaveAcc(14, 0, 15) Mul_Acc(1, 14) Mul_Acc(2, 13) Mul_Acc(3, 12) Mul_Acc(4, 11) Mul_Acc(5, 10) Mul_Acc(6, 9) Mul_Acc(7, 8) Mul_Acc(8, 7) Mul_Acc(9, 6) Mul_Acc(10, 5) Mul_Acc(11, 4) Mul_Acc(12, 3) Mul_Acc(13, 2) Mul_Acc(14, 1) Mul_Acc(15, 0) \
961        Mul_SaveAcc(15, 1, 15) Mul_Acc(2, 14) Mul_Acc(3, 13) Mul_Acc(4, 12) Mul_Acc(5, 11) Mul_Acc(6, 10) Mul_Acc(7, 9) Mul_Acc(8, 8) Mul_Acc(9, 7) Mul_Acc(10, 6) Mul_Acc(11, 5) Mul_Acc(12, 4) Mul_Acc(13, 3) Mul_Acc(14, 2) Mul_Acc(15, 1) \
962        Mul_SaveAcc(16, 2, 15) Mul_Acc(3, 14) Mul_Acc(4, 13) Mul_Acc(5, 12) Mul_Acc(6, 11) Mul_Acc(7, 10) Mul_Acc(8, 9) Mul_Acc(9, 8) Mul_Acc(10, 7) Mul_Acc(11, 6) Mul_Acc(12, 5) Mul_Acc(13, 4) Mul_Acc(14, 3) Mul_Acc(15, 2) \
963        Mul_SaveAcc(17, 3, 15) Mul_Acc(4, 14) Mul_Acc(5, 13) Mul_Acc(6, 12) Mul_Acc(7, 11) Mul_Acc(8, 10) Mul_Acc(9, 9) Mul_Acc(10, 8) Mul_Acc(11, 7) Mul_Acc(12, 6) Mul_Acc(13, 5) Mul_Acc(14, 4) Mul_Acc(15, 3) \
964        Mul_SaveAcc(18, 4, 15) Mul_Acc(5, 14) Mul_Acc(6, 13) Mul_Acc(7, 12) Mul_Acc(8, 11) Mul_Acc(9, 10) Mul_Acc(10, 9) Mul_Acc(11, 8) Mul_Acc(12, 7) Mul_Acc(13, 6) Mul_Acc(14, 5) Mul_Acc(15, 4) \
965        Mul_SaveAcc(19, 5, 15) Mul_Acc(6, 14) Mul_Acc(7, 13) Mul_Acc(8, 12) Mul_Acc(9, 11) Mul_Acc(10, 10) Mul_Acc(11, 9) Mul_Acc(12, 8) Mul_Acc(13, 7) Mul_Acc(14, 6) Mul_Acc(15, 5) \
966        Mul_SaveAcc(20, 6, 15) Mul_Acc(7, 14) Mul_Acc(8, 13) Mul_Acc(9, 12) Mul_Acc(10, 11) Mul_Acc(11, 10) Mul_Acc(12, 9) Mul_Acc(13, 8) Mul_Acc(14, 7) Mul_Acc(15, 6) \
967        Mul_SaveAcc(21, 7, 15) Mul_Acc(8, 14) Mul_Acc(9, 13) Mul_Acc(10, 12) Mul_Acc(11, 11) Mul_Acc(12, 10) Mul_Acc(13, 9) Mul_Acc(14, 8) Mul_Acc(15, 7) \
968        Mul_SaveAcc(22, 8, 15) Mul_Acc(9, 14) Mul_Acc(10, 13) Mul_Acc(11, 12) Mul_Acc(12, 11) Mul_Acc(13, 10) Mul_Acc(14, 9) Mul_Acc(15, 8) \
969        Mul_SaveAcc(23, 9, 15) Mul_Acc(10, 14) Mul_Acc(11, 13) Mul_Acc(12, 12) Mul_Acc(13, 11) Mul_Acc(14, 10) Mul_Acc(15, 9) \
970        Mul_SaveAcc(24, 10, 15) Mul_Acc(11, 14) Mul_Acc(12, 13) Mul_Acc(13, 12) Mul_Acc(14, 11) Mul_Acc(15, 10) \
971        Mul_SaveAcc(25, 11, 15) Mul_Acc(12, 14) Mul_Acc(13, 13) Mul_Acc(14, 12) Mul_Acc(15, 11) \
972        Mul_SaveAcc(26, 12, 15) Mul_Acc(13, 14) Mul_Acc(14, 13) Mul_Acc(15, 12) \
973        Mul_SaveAcc(27, 13, 15) Mul_Acc(14, 14) Mul_Acc(15, 13) \
974        Mul_SaveAcc(28, 14, 15) Mul_Acc(15, 14) \
975        Mul_End(29, 15)
976
977#define Squ_2 \
978        Squ_Begin(2) \
979        Squ_End(2)
980
981#define Squ_4 \
982        Squ_Begin(4) \
983        Squ_SaveAcc(1, 0, 2) Squ_Diag(1) \
984        Squ_SaveAcc(2, 0, 3) Squ_Acc(1, 2) Squ_NonDiag \
985        Squ_SaveAcc(3, 1, 3) Squ_Diag(2) \
986        Squ_SaveAcc(4, 2, 3) Squ_NonDiag \
987        Squ_End(4)
988
989#define Squ_8 \
990        Squ_Begin(8) \
991        Squ_SaveAcc(1, 0, 2) Squ_Diag(1) \
992        Squ_SaveAcc(2, 0, 3) Squ_Acc(1, 2) Squ_NonDiag \
993        Squ_SaveAcc(3, 0, 4) Squ_Acc(1, 3) Squ_Diag(2) \
994        Squ_SaveAcc(4, 0, 5) Squ_Acc(1, 4) Squ_Acc(2, 3) Squ_NonDiag \
995        Squ_SaveAcc(5, 0, 6) Squ_Acc(1, 5) Squ_Acc(2, 4) Squ_Diag(3) \
996        Squ_SaveAcc(6, 0, 7) Squ_Acc(1, 6) Squ_Acc(2, 5) Squ_Acc(3, 4) Squ_NonDiag \
997        Squ_SaveAcc(7, 1, 7) Squ_Acc(2, 6) Squ_Acc(3, 5) Squ_Diag(4) \
998        Squ_SaveAcc(8, 2, 7) Squ_Acc(3, 6) Squ_Acc(4, 5)  Squ_NonDiag \
999        Squ_SaveAcc(9, 3, 7) Squ_Acc(4, 6) Squ_Diag(5) \
1000        Squ_SaveAcc(10, 4, 7) Squ_Acc(5, 6) Squ_NonDiag \
1001        Squ_SaveAcc(11, 5, 7) Squ_Diag(6) \
1002        Squ_SaveAcc(12, 6, 7) Squ_NonDiag \
1003        Squ_End(8)
1004
1005#define Squ_16 \
1006        Squ_Begin(16) \
1007        Squ_SaveAcc(1, 0, 2) Squ_Diag(1) \
1008        Squ_SaveAcc(2, 0, 3) Squ_Acc(1, 2) Squ_NonDiag \
1009        Squ_SaveAcc(3, 0, 4) Squ_Acc(1, 3) Squ_Diag(2) \
1010        Squ_SaveAcc(4, 0, 5) Squ_Acc(1, 4) Squ_Acc(2, 3) Squ_NonDiag \
1011        Squ_SaveAcc(5, 0, 6) Squ_Acc(1, 5) Squ_Acc(2, 4) Squ_Diag(3) \
1012        Squ_SaveAcc(6, 0, 7) Squ_Acc(1, 6) Squ_Acc(2, 5) Squ_Acc(3, 4) Squ_NonDiag \
1013        Squ_SaveAcc(7, 0, 8) Squ_Acc(1, 7) Squ_Acc(2, 6) Squ_Acc(3, 5) Squ_Diag(4) \
1014        Squ_SaveAcc(8, 0, 9) Squ_Acc(1, 8) Squ_Acc(2, 7) Squ_Acc(3, 6) Squ_Acc(4, 5) Squ_NonDiag \
1015        Squ_SaveAcc(9, 0, 10) Squ_Acc(1, 9) Squ_Acc(2, 8) Squ_Acc(3, 7) Squ_Acc(4, 6) Squ_Diag(5) \
1016        Squ_SaveAcc(10, 0, 11) Squ_Acc(1, 10) Squ_Acc(2, 9) Squ_Acc(3, 8) Squ_Acc(4, 7) Squ_Acc(5, 6) Squ_NonDiag \
1017        Squ_SaveAcc(11, 0, 12) Squ_Acc(1, 11) Squ_Acc(2, 10) Squ_Acc(3, 9) Squ_Acc(4, 8) Squ_Acc(5, 7) Squ_Diag(6) \
1018        Squ_SaveAcc(12, 0, 13) Squ_Acc(1, 12) Squ_Acc(2, 11) Squ_Acc(3, 10) Squ_Acc(4, 9) Squ_Acc(5, 8) Squ_Acc(6, 7) Squ_NonDiag \
1019        Squ_SaveAcc(13, 0, 14) Squ_Acc(1, 13) Squ_Acc(2, 12) Squ_Acc(3, 11) Squ_Acc(4, 10) Squ_Acc(5, 9) Squ_Acc(6, 8) Squ_Diag(7) \
1020        Squ_SaveAcc(14, 0, 15) Squ_Acc(1, 14) Squ_Acc(2, 13) Squ_Acc(3, 12) Squ_Acc(4, 11) Squ_Acc(5, 10) Squ_Acc(6, 9) Squ_Acc(7, 8) Squ_NonDiag \
1021        Squ_SaveAcc(15, 1, 15) Squ_Acc(2, 14) Squ_Acc(3, 13) Squ_Acc(4, 12) Squ_Acc(5, 11) Squ_Acc(6, 10) Squ_Acc(7, 9) Squ_Diag(8) \
1022        Squ_SaveAcc(16, 2, 15) Squ_Acc(3, 14) Squ_Acc(4, 13) Squ_Acc(5, 12) Squ_Acc(6, 11) Squ_Acc(7, 10) Squ_Acc(8, 9) Squ_NonDiag \
1023        Squ_SaveAcc(17, 3, 15) Squ_Acc(4, 14) Squ_Acc(5, 13) Squ_Acc(6, 12) Squ_Acc(7, 11) Squ_Acc(8, 10) Squ_Diag(9) \
1024        Squ_SaveAcc(18, 4, 15) Squ_Acc(5, 14) Squ_Acc(6, 13) Squ_Acc(7, 12) Squ_Acc(8, 11) Squ_Acc(9, 10) Squ_NonDiag \
1025        Squ_SaveAcc(19, 5, 15) Squ_Acc(6, 14) Squ_Acc(7, 13) Squ_Acc(8, 12) Squ_Acc(9, 11) Squ_Diag(10) \
1026        Squ_SaveAcc(20, 6, 15) Squ_Acc(7, 14) Squ_Acc(8, 13) Squ_Acc(9, 12) Squ_Acc(10, 11) Squ_NonDiag \
1027        Squ_SaveAcc(21, 7, 15) Squ_Acc(8, 14) Squ_Acc(9, 13) Squ_Acc(10, 12) Squ_Diag(11) \
1028        Squ_SaveAcc(22, 8, 15) Squ_Acc(9, 14) Squ_Acc(10, 13) Squ_Acc(11, 12) Squ_NonDiag \
1029        Squ_SaveAcc(23, 9, 15) Squ_Acc(10, 14) Squ_Acc(11, 13) Squ_Diag(12) \
1030        Squ_SaveAcc(24, 10, 15) Squ_Acc(11, 14) Squ_Acc(12, 13) Squ_NonDiag \
1031        Squ_SaveAcc(25, 11, 15) Squ_Acc(12, 14) Squ_Diag(13) \
1032        Squ_SaveAcc(26, 12, 15) Squ_Acc(13, 14) Squ_NonDiag \
1033        Squ_SaveAcc(27, 13, 15) Squ_Diag(14) \
1034        Squ_SaveAcc(28, 14, 15) Squ_NonDiag \
1035        Squ_End(16)
1036
1037#define Bot_2 \
1038        Mul_Begin(2) \
1039        Bot_SaveAcc(0, 0, 1) Bot_Acc(1, 0) \
1040        Bot_End(2)
1041
1042#define Bot_4 \
1043        Mul_Begin(4) \
1044        Mul_SaveAcc(0, 0, 1) Mul_Acc(1, 0) \
1045        Mul_SaveAcc(1, 2, 0) Mul_Acc(1, 1) Mul_Acc(0, 2)  \
1046        Bot_SaveAcc(2, 0, 3) Bot_Acc(1, 2) Bot_Acc(2, 1) Bot_Acc(3, 0)  \
1047        Bot_End(4)
1048
1049#define Bot_8 \
1050        Mul_Begin(8) \
1051        Mul_SaveAcc(0, 0, 1) Mul_Acc(1, 0) \
1052        Mul_SaveAcc(1, 0, 2) Mul_Acc(1, 1) Mul_Acc(2, 0)  \
1053        Mul_SaveAcc(2, 0, 3) Mul_Acc(1, 2) Mul_Acc(2, 1) Mul_Acc(3, 0)  \
1054        Mul_SaveAcc(3, 0, 4) Mul_Acc(1, 3) Mul_Acc(2, 2) Mul_Acc(3, 1) Mul_Acc(4, 0) \
1055        Mul_SaveAcc(4, 0, 5) Mul_Acc(1, 4) Mul_Acc(2, 3) Mul_Acc(3, 2) Mul_Acc(4, 1) Mul_Acc(5, 0) \
1056        Mul_SaveAcc(5, 0, 6) Mul_Acc(1, 5) Mul_Acc(2, 4) Mul_Acc(3, 3) Mul_Acc(4, 2) Mul_Acc(5, 1) Mul_Acc(6, 0) \
1057        Bot_SaveAcc(6, 0, 7) Bot_Acc(1, 6) Bot_Acc(2, 5) Bot_Acc(3, 4) Bot_Acc(4, 3) Bot_Acc(5, 2) Bot_Acc(6, 1) Bot_Acc(7, 0) \
1058        Bot_End(8)
1059
1060#define Bot_16 \
1061        Mul_Begin(16) \
1062        Mul_SaveAcc(0, 0, 1) Mul_Acc(1, 0) \
1063        Mul_SaveAcc(1, 0, 2) Mul_Acc(1, 1) Mul_Acc(2, 0) \
1064        Mul_SaveAcc(2, 0, 3) Mul_Acc(1, 2) Mul_Acc(2, 1) Mul_Acc(3, 0) \
1065        Mul_SaveAcc(3, 0, 4) Mul_Acc(1, 3) Mul_Acc(2, 2) Mul_Acc(3, 1) Mul_Acc(4, 0) \
1066        Mul_SaveAcc(4, 0, 5) Mul_Acc(1, 4) Mul_Acc(2, 3) Mul_Acc(3, 2) Mul_Acc(4, 1) Mul_Acc(5, 0) \
1067        Mul_SaveAcc(5, 0, 6) Mul_Acc(1, 5) Mul_Acc(2, 4) Mul_Acc(3, 3) Mul_Acc(4, 2) Mul_Acc(5, 1) Mul_Acc(6, 0) \
1068        Mul_SaveAcc(6, 0, 7) Mul_Acc(1, 6) Mul_Acc(2, 5) Mul_Acc(3, 4) Mul_Acc(4, 3) Mul_Acc(5, 2) Mul_Acc(6, 1) Mul_Acc(7, 0) \
1069        Mul_SaveAcc(7, 0, 8) Mul_Acc(1, 7) Mul_Acc(2, 6) Mul_Acc(3, 5) Mul_Acc(4, 4) Mul_Acc(5, 3) Mul_Acc(6, 2) Mul_Acc(7, 1) Mul_Acc(8, 0) \
1070        Mul_SaveAcc(8, 0, 9) Mul_Acc(1, 8) Mul_Acc(2, 7) Mul_Acc(3, 6) Mul_Acc(4, 5) Mul_Acc(5, 4) Mul_Acc(6, 3) Mul_Acc(7, 2) Mul_Acc(8, 1) Mul_Acc(9, 0) \
1071        Mul_SaveAcc(9, 0, 10) Mul_Acc(1, 9) Mul_Acc(2, 8) Mul_Acc(3, 7) Mul_Acc(4, 6) Mul_Acc(5, 5) Mul_Acc(6, 4) Mul_Acc(7, 3) Mul_Acc(8, 2) Mul_Acc(9, 1) Mul_Acc(10, 0) \
1072        Mul_SaveAcc(10, 0, 11) Mul_Acc(1, 10) Mul_Acc(2, 9) Mul_Acc(3, 8) Mul_Acc(4, 7) Mul_Acc(5, 6) Mul_Acc(6, 5) Mul_Acc(7, 4) Mul_Acc(8, 3) Mul_Acc(9, 2) Mul_Acc(10, 1) Mul_Acc(11, 0) \
1073        Mul_SaveAcc(11, 0, 12) Mul_Acc(1, 11) Mul_Acc(2, 10) Mul_Acc(3, 9) Mul_Acc(4, 8) Mul_Acc(5, 7) Mul_Acc(6, 6) Mul_Acc(7, 5) Mul_Acc(8, 4) Mul_Acc(9, 3) Mul_Acc(10, 2) Mul_Acc(11, 1) Mul_Acc(12, 0) \
1074        Mul_SaveAcc(12, 0, 13) Mul_Acc(1, 12) Mul_Acc(2, 11) Mul_Acc(3, 10) Mul_Acc(4, 9) Mul_Acc(5, 8) Mul_Acc(6, 7) Mul_Acc(7, 6) Mul_Acc(8, 5) Mul_Acc(9, 4) Mul_Acc(10, 3) Mul_Acc(11, 2) Mul_Acc(12, 1) Mul_Acc(13, 0) \
1075        Mul_SaveAcc(13, 0, 14) Mul_Acc(1, 13) Mul_Acc(2, 12) Mul_Acc(3, 11) Mul_Acc(4, 10) Mul_Acc(5, 9) Mul_Acc(6, 8) Mul_Acc(7, 7) Mul_Acc(8, 6) Mul_Acc(9, 5) Mul_Acc(10, 4) Mul_Acc(11, 3) Mul_Acc(12, 2) Mul_Acc(13, 1) Mul_Acc(14, 0) \
1076        Bot_SaveAcc(14, 0, 15) Bot_Acc(1, 14) Bot_Acc(2, 13) Bot_Acc(3, 12) Bot_Acc(4, 11) Bot_Acc(5, 10) Bot_Acc(6, 9) Bot_Acc(7, 8) Bot_Acc(8, 7) Bot_Acc(9, 6) Bot_Acc(10, 5) Bot_Acc(11, 4) Bot_Acc(12, 3) Bot_Acc(13, 2) Bot_Acc(14, 1) Bot_Acc(15, 0) \
1077        Bot_End(16)
1078
1079#endif
1080
1081#if 0
1082#define Mul_Begin(n)                            \
1083        Declare2Words(p)                                \
1084        Declare2Words(c)                                \
1085        Declare2Words(d)                                \
1086        MultiplyWords(p, A[0], B[0])    \
1087        AssignWord(c, LowWord(p))               \
1088        AssignWord(d, HighWord(p))
1089
1090#define Mul_Acc(i, j)                           \
1091        MultiplyWords(p, A[i], B[j])    \
1092        Acc2WordsBy1(c, LowWord(p))             \
1093        Acc2WordsBy1(d, HighWord(p))
1094
1095#define Mul_SaveAcc(k, i, j)            \
1096        R[k] = LowWord(c);                              \
1097        Add2WordsBy1(c, d, HighWord(c)) \
1098        MultiplyWords(p, A[i], B[j])    \
1099        AssignWord(d, HighWord(p))              \
1100        Acc2WordsBy1(c, LowWord(p))
1101
1102#define Mul_End(n)                                      \
1103        R[2*n-3] = LowWord(c);                  \
1104        Acc2WordsBy1(d, HighWord(c))    \
1105        MultiplyWords(p, A[n-1], B[n-1])\
1106        Acc2WordsBy2(d, p)                              \
1107        R[2*n-2] = LowWord(d);                  \
1108        R[2*n-1] = HighWord(d);
1109
1110#define Bot_SaveAcc(k, i, j)            \
1111        R[k] = LowWord(c);                              \
1112        word e = LowWord(d) + HighWord(c);      \
1113        e += A[i] * B[j];
1114
1115#define Bot_Acc(i, j)   \
1116        e += A[i] * B[j];
1117
1118#define Bot_End(n)              \
1119        R[n-1] = e;
1120#else
1121#define Mul_Begin(n)                            \
1122        Declare2Words(p)                                \
1123        word c; \
1124        Declare2Words(d)                                \
1125        MultiplyWords(p, A[0], B[0])    \
1126        c = LowWord(p);         \
1127        AssignWord(d, HighWord(p))
1128
1129#define Mul_Acc(i, j)                           \
1130        MulAcc(c, d, A[i], B[j])
1131
1132#define Mul_SaveAcc(k, i, j)            \
1133        R[k] = c;                               \
1134        c = LowWord(d); \
1135        AssignWord(d, HighWord(d))      \
1136        MulAcc(c, d, A[i], B[j])
1137
1138#define Mul_End(k, i)                                   \
1139        R[k] = c;                       \
1140        MultiplyWords(p, A[i], B[i])    \
1141        Acc2WordsBy2(p, d)                              \
1142        R[k+1] = LowWord(p);                    \
1143        R[k+2] = HighWord(p);
1144
1145#define Bot_SaveAcc(k, i, j)            \
1146        R[k] = c;                               \
1147        c = LowWord(d); \
1148        c += A[i] * B[j];
1149
1150#define Bot_Acc(i, j)   \
1151        c += A[i] * B[j];
1152
1153#define Bot_End(n)              \
1154        R[n-1] = c;
1155#endif
1156
1157#define Squ_Begin(n)                            \
1158        Declare2Words(p)                                \
1159        word c;                         \
1160        Declare2Words(d)                                \
1161        Declare2Words(e)                                \
1162        MultiplyWords(p, A[0], A[0])    \
1163        R[0] = LowWord(p);                              \
1164        AssignWord(e, HighWord(p))              \
1165        MultiplyWords(p, A[0], A[1])    \
1166        c = LowWord(p);         \
1167        AssignWord(d, HighWord(p))              \
1168        Squ_NonDiag                                             \
1169
1170#define Squ_NonDiag                             \
1171        Double3Words(c, d)
1172
1173#define Squ_SaveAcc(k, i, j)            \
1174        Acc3WordsBy2(c, d, e)                   \
1175        R[k] = c;                               \
1176        MultiplyWords(p, A[i], A[j])    \
1177        c = LowWord(p);         \
1178        AssignWord(d, HighWord(p))              \
1179
1180#define Squ_Acc(i, j)                           \
1181        MulAcc(c, d, A[i], A[j])
1182
1183#define Squ_Diag(i)                                     \
1184        Squ_NonDiag                                             \
1185        MulAcc(c, d, A[i], A[i])
1186
1187#define Squ_End(n)                                      \
1188        Acc3WordsBy2(c, d, e)                   \
1189        R[2*n-3] = c;                   \
1190        MultiplyWords(p, A[n-1], A[n-1])\
1191        Acc2WordsBy2(p, e)                              \
1192        R[2*n-2] = LowWord(p);                  \
1193        R[2*n-1] = HighWord(p);
1194
1195
1196void Baseline_Multiply2(word *R, const word *AA, const word *BB)
1197{
1198        // http://github.com/weidai11/cryptopp/issues/188
1199        MAYBE_CONST word* A = MAYBE_UNCONST_CAST(AA);
1200        MAYBE_CONST word* B = MAYBE_UNCONST_CAST(BB);
1201
1202        Mul_2
1203}
1204
1205void Baseline_Multiply4(word *R, const word *AA, const word *BB)
1206{
1207        // http://github.com/weidai11/cryptopp/issues/188
1208        MAYBE_CONST word* A = MAYBE_UNCONST_CAST(AA);
1209        MAYBE_CONST word* B = MAYBE_UNCONST_CAST(BB);
1210
1211        Mul_4
1212}
1213
1214void Baseline_Multiply8(word *R, const word *AA, const word *BB)
1215{
1216        // http://github.com/weidai11/cryptopp/issues/188
1217        MAYBE_CONST word* A = MAYBE_UNCONST_CAST(AA);
1218        MAYBE_CONST word* B = MAYBE_UNCONST_CAST(BB);
1219
1220        Mul_8
1221}
1222
1223void Baseline_Square2(word *R, const word *AA)
1224{
1225        // http://github.com/weidai11/cryptopp/issues/188
1226        MAYBE_CONST word* A = MAYBE_UNCONST_CAST(AA);
1227
1228        Squ_2
1229}
1230
1231void Baseline_Square4(word *R, const word *AA)
1232{
1233        // http://github.com/weidai11/cryptopp/issues/188
1234        MAYBE_CONST word* A = MAYBE_UNCONST_CAST(AA);
1235
1236        Squ_4
1237}
1238
1239void Baseline_Square8(word *R, const word *AA)
1240{
1241        // http://github.com/weidai11/cryptopp/issues/188
1242        MAYBE_CONST word* A = MAYBE_UNCONST_CAST(AA);
1243
1244        Squ_8
1245}
1246
1247void Baseline_MultiplyBottom2(word *R, const word *AA, const word *BB)
1248{
1249        // http://github.com/weidai11/cryptopp/issues/188
1250        MAYBE_CONST word* A = MAYBE_UNCONST_CAST(AA);
1251        MAYBE_CONST word* B = MAYBE_UNCONST_CAST(BB);
1252
1253        Bot_2
1254}
1255
1256void Baseline_MultiplyBottom4(word *R, const word *AA, const word *BB)
1257{
1258        // http://github.com/weidai11/cryptopp/issues/188
1259        MAYBE_CONST word* A = MAYBE_UNCONST_CAST(AA);
1260        MAYBE_CONST word* B = MAYBE_UNCONST_CAST(BB);
1261
1262        Bot_4
1263}
1264
1265void Baseline_MultiplyBottom8(word *R, const word *AA, const word *BB)
1266{
1267        // http://github.com/weidai11/cryptopp/issues/188
1268        MAYBE_CONST word* A = MAYBE_UNCONST_CAST(AA);
1269        MAYBE_CONST word* B = MAYBE_UNCONST_CAST(BB);
1270
1271        Bot_8
1272}
1273
1274#define Top_Begin(n)                            \
1275        Declare2Words(p)                                \
1276        word c; \
1277        Declare2Words(d)                                \
1278        MultiplyWords(p, A[0], B[n-2]);\
1279        AssignWord(d, HighWord(p));
1280
1281#define Top_Acc(i, j)   \
1282        MultiplyWords(p, A[i], B[j]);\
1283        Acc2WordsBy1(d, HighWord(p));
1284
1285#define Top_SaveAcc0(i, j)              \
1286        c = LowWord(d); \
1287        AssignWord(d, HighWord(d))      \
1288        MulAcc(c, d, A[i], B[j])
1289
1290#define Top_SaveAcc1(i, j)              \
1291        c = L<c; \
1292        Acc2WordsBy1(d, c);     \
1293        c = LowWord(d); \
1294        AssignWord(d, HighWord(d))      \
1295        MulAcc(c, d, A[i], B[j])
1296
1297void Baseline_MultiplyTop2(word *R, const word *A, const word *B, word L)
1298{
1299        CRYPTOPP_UNUSED(L);
1300        word T[4];
1301        Baseline_Multiply2(T, A, B);
1302        R[0] = T[2];
1303        R[1] = T[3];
1304}
1305
1306void Baseline_MultiplyTop4(word *R, const word *AA, const word *BB, word L)
1307{
1308        // http://github.com/weidai11/cryptopp/issues/188
1309        MAYBE_CONST word* A = MAYBE_UNCONST_CAST(AA);
1310        MAYBE_CONST word* B = MAYBE_UNCONST_CAST(BB);
1311
1312        Top_Begin(4)
1313        Top_Acc(1, 1) Top_Acc(2, 0)  \
1314        Top_SaveAcc0(0, 3) Mul_Acc(1, 2) Mul_Acc(2, 1) Mul_Acc(3, 0)  \
1315        Top_SaveAcc1(1, 3) Mul_Acc(2, 2) Mul_Acc(3, 1)  \
1316        Mul_SaveAcc(0, 2, 3) Mul_Acc(3, 2) \
1317        Mul_End(1, 3)
1318}
1319
1320void Baseline_MultiplyTop8(word *R, const word *AA, const word *BB, word L)
1321{
1322        // http://github.com/weidai11/cryptopp/issues/188
1323        MAYBE_CONST word* A = MAYBE_UNCONST_CAST(AA);
1324        MAYBE_CONST word* B = MAYBE_UNCONST_CAST(BB);
1325
1326        Top_Begin(8)
1327        Top_Acc(1, 5) Top_Acc(2, 4) Top_Acc(3, 3) Top_Acc(4, 2) Top_Acc(5, 1) Top_Acc(6, 0) \
1328        Top_SaveAcc0(0, 7) Mul_Acc(1, 6) Mul_Acc(2, 5) Mul_Acc(3, 4) Mul_Acc(4, 3) Mul_Acc(5, 2) Mul_Acc(6, 1) Mul_Acc(7, 0) \
1329        Top_SaveAcc1(1, 7) Mul_Acc(2, 6) Mul_Acc(3, 5) Mul_Acc(4, 4) Mul_Acc(5, 3) Mul_Acc(6, 2) Mul_Acc(7, 1) \
1330        Mul_SaveAcc(0, 2, 7) Mul_Acc(3, 6) Mul_Acc(4, 5) Mul_Acc(5, 4) Mul_Acc(6, 3) Mul_Acc(7, 2) \
1331        Mul_SaveAcc(1, 3, 7) Mul_Acc(4, 6) Mul_Acc(5, 5) Mul_Acc(6, 4) Mul_Acc(7, 3) \
1332        Mul_SaveAcc(2, 4, 7) Mul_Acc(5, 6) Mul_Acc(6, 5) Mul_Acc(7, 4) \
1333        Mul_SaveAcc(3, 5, 7) Mul_Acc(6, 6) Mul_Acc(7, 5) \
1334        Mul_SaveAcc(4, 6, 7) Mul_Acc(7, 6) \
1335        Mul_End(5, 7)
1336}
1337
1338#if !CRYPTOPP_INTEGER_SSE2      // save memory by not compiling these functions when SSE2 is available
1339void Baseline_Multiply16(word *R, const word *AA, const word *BB)
1340{
1341        // http://github.com/weidai11/cryptopp/issues/188
1342        MAYBE_CONST word* A = MAYBE_UNCONST_CAST(AA);
1343        MAYBE_CONST word* B = MAYBE_UNCONST_CAST(BB);
1344
1345        Mul_16
1346}
1347
1348void Baseline_Square16(word *R, const word *AA)
1349{
1350        // http://github.com/weidai11/cryptopp/issues/188
1351        MAYBE_CONST word* A = MAYBE_UNCONST_CAST(AA);
1352
1353        Squ_16
1354}
1355
1356void Baseline_MultiplyBottom16(word *R, const word *AA, const word *BB)
1357{
1358        // http://github.com/weidai11/cryptopp/issues/188
1359        MAYBE_CONST word* A = MAYBE_UNCONST_CAST(AA);
1360        MAYBE_CONST word* B = MAYBE_UNCONST_CAST(BB);
1361
1362        Bot_16
1363}
1364
1365void Baseline_MultiplyTop16(word *R, const word *AA, const word *BB, word L)
1366{
1367        // http://github.com/weidai11/cryptopp/issues/188
1368        MAYBE_CONST word* A = MAYBE_UNCONST_CAST(AA);
1369        MAYBE_CONST word* B = MAYBE_UNCONST_CAST(BB);
1370
1371        Top_Begin(16)
1372        Top_Acc(1, 13) Top_Acc(2, 12) Top_Acc(3, 11) Top_Acc(4, 10) Top_Acc(5, 9) Top_Acc(6, 8) Top_Acc(7, 7) Top_Acc(8, 6) Top_Acc(9, 5) Top_Acc(10, 4) Top_Acc(11, 3) Top_Acc(12, 2) Top_Acc(13, 1) Top_Acc(14, 0) \
1373        Top_SaveAcc0(0, 15) Mul_Acc(1, 14) Mul_Acc(2, 13) Mul_Acc(3, 12) Mul_Acc(4, 11) Mul_Acc(5, 10) Mul_Acc(6, 9) Mul_Acc(7, 8) Mul_Acc(8, 7) Mul_Acc(9, 6) Mul_Acc(10, 5) Mul_Acc(11, 4) Mul_Acc(12, 3) Mul_Acc(13, 2) Mul_Acc(14, 1) Mul_Acc(15, 0) \
1374        Top_SaveAcc1(1, 15) Mul_Acc(2, 14) Mul_Acc(3, 13) Mul_Acc(4, 12) Mul_Acc(5, 11) Mul_Acc(6, 10) Mul_Acc(7, 9) Mul_Acc(8, 8) Mul_Acc(9, 7) Mul_Acc(10, 6) Mul_Acc(11, 5) Mul_Acc(12, 4) Mul_Acc(13, 3) Mul_Acc(14, 2) Mul_Acc(15, 1) \
1375        Mul_SaveAcc(0, 2, 15) Mul_Acc(3, 14) Mul_Acc(4, 13) Mul_Acc(5, 12) Mul_Acc(6, 11) Mul_Acc(7, 10) Mul_Acc(8, 9) Mul_Acc(9, 8) Mul_Acc(10, 7) Mul_Acc(11, 6) Mul_Acc(12, 5) Mul_Acc(13, 4) Mul_Acc(14, 3) Mul_Acc(15, 2) \
1376        Mul_SaveAcc(1, 3, 15) Mul_Acc(4, 14) Mul_Acc(5, 13) Mul_Acc(6, 12) Mul_Acc(7, 11) Mul_Acc(8, 10) Mul_Acc(9, 9) Mul_Acc(10, 8) Mul_Acc(11, 7) Mul_Acc(12, 6) Mul_Acc(13, 5) Mul_Acc(14, 4) Mul_Acc(15, 3) \
1377        Mul_SaveAcc(2, 4, 15) Mul_Acc(5, 14) Mul_Acc(6, 13) Mul_Acc(7, 12) Mul_Acc(8, 11) Mul_Acc(9, 10) Mul_Acc(10, 9) Mul_Acc(11, 8) Mul_Acc(12, 7) Mul_Acc(13, 6) Mul_Acc(14, 5) Mul_Acc(15, 4) \
1378        Mul_SaveAcc(3, 5, 15) Mul_Acc(6, 14) Mul_Acc(7, 13) Mul_Acc(8, 12) Mul_Acc(9, 11) Mul_Acc(10, 10) Mul_Acc(11, 9) Mul_Acc(12, 8) Mul_Acc(13, 7) Mul_Acc(14, 6) Mul_Acc(15, 5) \
1379        Mul_SaveAcc(4, 6, 15) Mul_Acc(7, 14) Mul_Acc(8, 13) Mul_Acc(9, 12) Mul_Acc(10, 11) Mul_Acc(11, 10) Mul_Acc(12, 9) Mul_Acc(13, 8) Mul_Acc(14, 7) Mul_Acc(15, 6) \
1380        Mul_SaveAcc(5, 7, 15) Mul_Acc(8, 14) Mul_Acc(9, 13) Mul_Acc(10, 12) Mul_Acc(11, 11) Mul_Acc(12, 10) Mul_Acc(13, 9) Mul_Acc(14, 8) Mul_Acc(15, 7) \
1381        Mul_SaveAcc(6, 8, 15) Mul_Acc(9, 14) Mul_Acc(10, 13) Mul_Acc(11, 12) Mul_Acc(12, 11) Mul_Acc(13, 10) Mul_Acc(14, 9) Mul_Acc(15, 8) \
1382        Mul_SaveAcc(7, 9, 15) Mul_Acc(10, 14) Mul_Acc(11, 13) Mul_Acc(12, 12) Mul_Acc(13, 11) Mul_Acc(14, 10) Mul_Acc(15, 9) \
1383        Mul_SaveAcc(8, 10, 15) Mul_Acc(11, 14) Mul_Acc(12, 13) Mul_Acc(13, 12) Mul_Acc(14, 11) Mul_Acc(15, 10) \
1384        Mul_SaveAcc(9, 11, 15) Mul_Acc(12, 14) Mul_Acc(13, 13) Mul_Acc(14, 12) Mul_Acc(15, 11) \
1385        Mul_SaveAcc(10, 12, 15) Mul_Acc(13, 14) Mul_Acc(14, 13) Mul_Acc(15, 12) \
1386        Mul_SaveAcc(11, 13, 15) Mul_Acc(14, 14) Mul_Acc(15, 13) \
1387        Mul_SaveAcc(12, 14, 15) Mul_Acc(15, 14) \
1388        Mul_End(13, 15)
1389}
1390#endif
1391
1392// ********************************************************
1393
1394#if CRYPTOPP_INTEGER_SSE2
1395
1396CRYPTOPP_ALIGN_DATA(16) static const word32 s_maskLow16[4] CRYPTOPP_SECTION_ALIGN16 = {0xffff,0xffff,0xffff,0xffff};
1397
1398#undef Mul_Begin
1399#undef Mul_Acc
1400#undef Top_Begin
1401#undef Top_Acc
1402#undef Squ_Acc
1403#undef Squ_NonDiag
1404#undef Squ_Diag
1405#undef Squ_SaveAcc
1406#undef Squ_Begin
1407#undef Mul_SaveAcc
1408#undef Bot_Acc
1409#undef Bot_SaveAcc
1410#undef Bot_End
1411#undef Squ_End
1412#undef Mul_End
1413
1414#define SSE2_FinalSave(k)                       \
1415        AS2(    psllq           xmm5, 16)       \
1416        AS2(    paddq           xmm4, xmm5)     \
1417        AS2(    movq            QWORD PTR [ecx+8*(k)], xmm4)
1418
1419#define SSE2_SaveShift(k)                       \
1420        AS2(    movq            xmm0, xmm6)     \
1421        AS2(    punpckhqdq      xmm6, xmm0)     \
1422        AS2(    movq            xmm1, xmm7)     \
1423        AS2(    punpckhqdq      xmm7, xmm1)     \
1424        AS2(    paddd           xmm6, xmm0)     \
1425        AS2(    pslldq          xmm6, 4)        \
1426        AS2(    paddd           xmm7, xmm1)     \
1427        AS2(    paddd           xmm4, xmm6)     \
1428        AS2(    pslldq          xmm7, 4)        \
1429        AS2(    movq            xmm6, xmm4)     \
1430        AS2(    paddd           xmm5, xmm7)     \
1431        AS2(    movq            xmm7, xmm5)     \
1432        AS2(    movd            DWORD PTR [ecx+8*(k)], xmm4)    \
1433        AS2(    psrlq           xmm6, 16)       \
1434        AS2(    paddq           xmm6, xmm7)     \
1435        AS2(    punpckhqdq      xmm4, xmm0)     \
1436        AS2(    punpckhqdq      xmm5, xmm0)     \
1437        AS2(    movq            QWORD PTR [ecx+8*(k)+2], xmm6)  \
1438        AS2(    psrlq           xmm6, 3*16)     \
1439        AS2(    paddd           xmm4, xmm6)     \
1440
1441#define Squ_SSE2_SaveShift(k)                   \
1442        AS2(    movq            xmm0, xmm6)     \
1443        AS2(    punpckhqdq      xmm6, xmm0)     \
1444        AS2(    movq            xmm1, xmm7)     \
1445        AS2(    punpckhqdq      xmm7, xmm1)     \
1446        AS2(    paddd           xmm6, xmm0)     \
1447        AS2(    pslldq          xmm6, 4)        \
1448        AS2(    paddd           xmm7, xmm1)     \
1449        AS2(    paddd           xmm4, xmm6)     \
1450        AS2(    pslldq          xmm7, 4)        \
1451        AS2(    movhlps         xmm6, xmm4)     \
1452        AS2(    movd            DWORD PTR [ecx+8*(k)], xmm4)    \
1453        AS2(    paddd           xmm5, xmm7)     \
1454        AS2(    movhps          QWORD PTR [esp+12], xmm5)\
1455        AS2(    psrlq           xmm4, 16)       \
1456        AS2(    paddq           xmm4, xmm5)     \
1457        AS2(    movq            QWORD PTR [ecx+8*(k)+2], xmm4)  \
1458        AS2(    psrlq           xmm4, 3*16)     \
1459        AS2(    paddd           xmm4, xmm6)     \
1460        AS2(    movq            QWORD PTR [esp+4], xmm4)\
1461
1462#define SSE2_FirstMultiply(i)                           \
1463        AS2(    movdqa          xmm7, [esi+(i)*16])\
1464        AS2(    movdqa          xmm5, [edi-(i)*16])\
1465        AS2(    pmuludq         xmm5, xmm7)             \
1466        AS2(    movdqa          xmm4, [ebx])\
1467        AS2(    movdqa          xmm6, xmm4)             \
1468        AS2(    pand            xmm4, xmm5)             \
1469        AS2(    psrld           xmm5, 16)               \
1470        AS2(    pmuludq         xmm7, [edx-(i)*16])\
1471        AS2(    pand            xmm6, xmm7)             \
1472        AS2(    psrld           xmm7, 16)
1473
1474#define Squ_Begin(n)                                                    \
1475        SquPrologue                                                                     \
1476        AS2(    mov             esi, esp)\
1477        AS2(    and             esp, 0xfffffff0)\
1478        AS2(    lea             edi, [esp-32*n])\
1479        AS2(    sub             esp, 32*n+16)\
1480        AS1(    push    esi)\
1481        AS2(    mov             esi, edi)                                       \
1482        AS2(    xor             edx, edx)                                       \
1483        ASL(1)                                                                          \
1484        ASS(    pshufd  xmm0, [eax+edx], 3,1,2,0)       \
1485        ASS(    pshufd  xmm1, [eax+edx], 2,0,3,1)       \
1486        AS2(    movdqa  [edi+2*edx], xmm0)              \
1487        AS2(    psrlq   xmm0, 32)                                       \
1488        AS2(    movdqa  [edi+2*edx+16], xmm0)   \
1489        AS2(    movdqa  [edi+16*n+2*edx], xmm1)         \
1490        AS2(    psrlq   xmm1, 32)                                       \
1491        AS2(    movdqa  [edi+16*n+2*edx+16], xmm1)      \
1492        AS2(    add             edx, 16)                                        \
1493        AS2(    cmp             edx, 8*(n))                                     \
1494        ASJ(    jne,    1, b)                                           \
1495        AS2(    lea             edx, [edi+16*n])\
1496        SSE2_FirstMultiply(0)                                                   \
1497
1498#define Squ_Acc(i)                                                              \
1499        ASL(LSqu##i)                                                            \
1500        AS2(    movdqa          xmm1, [esi+(i)*16])     \
1501        AS2(    movdqa          xmm0, [edi-(i)*16])     \
1502        AS2(    movdqa          xmm2, [ebx])    \
1503        AS2(    pmuludq         xmm0, xmm1)                             \
1504        AS2(    pmuludq         xmm1, [edx-(i)*16])     \
1505        AS2(    movdqa          xmm3, xmm2)                     \
1506        AS2(    pand            xmm2, xmm0)                     \
1507        AS2(    psrld           xmm0, 16)                       \
1508        AS2(    paddd           xmm4, xmm2)                     \
1509        AS2(    paddd           xmm5, xmm0)                     \
1510        AS2(    pand            xmm3, xmm1)                     \
1511        AS2(    psrld           xmm1, 16)                       \
1512        AS2(    paddd           xmm6, xmm3)                     \
1513        AS2(    paddd           xmm7, xmm1)             \
1514
1515#define Squ_Acc1(i)
1516#define Squ_Acc2(i)             ASC(call, LSqu##i)
1517#define Squ_Acc3(i)             Squ_Acc2(i)
1518#define Squ_Acc4(i)             Squ_Acc2(i)
1519#define Squ_Acc5(i)             Squ_Acc2(i)
1520#define Squ_Acc6(i)             Squ_Acc2(i)
1521#define Squ_Acc7(i)             Squ_Acc2(i)
1522#define Squ_Acc8(i)             Squ_Acc2(i)
1523
1524#define SSE2_End(E, n)                                  \
1525        SSE2_SaveShift(2*(n)-3)                 \
1526        AS2(    movdqa          xmm7, [esi+16]) \
1527        AS2(    movdqa          xmm0, [edi])    \
1528        AS2(    pmuludq         xmm0, xmm7)                             \
1529        AS2(    movdqa          xmm2, [ebx])            \
1530        AS2(    pmuludq         xmm7, [edx])    \
1531        AS2(    movdqa          xmm6, xmm2)                             \
1532        AS2(    pand            xmm2, xmm0)                             \
1533        AS2(    psrld           xmm0, 16)                               \
1534        AS2(    paddd           xmm4, xmm2)                             \
1535        AS2(    paddd           xmm5, xmm0)                             \
1536        AS2(    pand            xmm6, xmm7)                             \
1537        AS2(    psrld           xmm7, 16)       \
1538        SSE2_SaveShift(2*(n)-2)                 \
1539        SSE2_FinalSave(2*(n)-1)                 \
1540        AS1(    pop             esp)\
1541        E
1542
1543#define Squ_End(n)              SSE2_End(SquEpilogue, n)
1544#define Mul_End(n)              SSE2_End(MulEpilogue, n)
1545#define Top_End(n)              SSE2_End(TopEpilogue, n)
1546
1547#define Squ_Column1(k, i)       \
1548        Squ_SSE2_SaveShift(k)                                   \
1549        AS2(    add                     esi, 16)        \
1550        SSE2_FirstMultiply(1)\
1551        Squ_Acc##i(i)   \
1552        AS2(    paddd           xmm4, xmm4)             \
1553        AS2(    paddd           xmm5, xmm5)             \
1554        AS2(    movdqa          xmm3, [esi])                            \
1555        AS2(    movq            xmm1, QWORD PTR [esi+8])        \
1556        AS2(    pmuludq         xmm1, xmm3)             \
1557        AS2(    pmuludq         xmm3, xmm3)             \
1558        AS2(    movdqa          xmm0, [ebx])\
1559        AS2(    movdqa          xmm2, xmm0)             \
1560        AS2(    pand            xmm0, xmm1)             \
1561        AS2(    psrld           xmm1, 16)               \
1562        AS2(    paddd           xmm6, xmm0)             \
1563        AS2(    paddd           xmm7, xmm1)             \
1564        AS2(    pand            xmm2, xmm3)             \
1565        AS2(    psrld           xmm3, 16)               \
1566        AS2(    paddd           xmm6, xmm6)             \
1567        AS2(    paddd           xmm7, xmm7)             \
1568        AS2(    paddd           xmm4, xmm2)             \
1569        AS2(    paddd           xmm5, xmm3)             \
1570        AS2(    movq            xmm0, QWORD PTR [esp+4])\
1571        AS2(    movq            xmm1, QWORD PTR [esp+12])\
1572        AS2(    paddd           xmm4, xmm0)\
1573        AS2(    paddd           xmm5, xmm1)\
1574
1575#define Squ_Column0(k, i)       \
1576        Squ_SSE2_SaveShift(k)                                   \
1577        AS2(    add                     edi, 16)        \
1578        AS2(    add                     edx, 16)        \
1579        SSE2_FirstMultiply(1)\
1580        Squ_Acc##i(i)   \
1581        AS2(    paddd           xmm6, xmm6)             \
1582        AS2(    paddd           xmm7, xmm7)             \
1583        AS2(    paddd           xmm4, xmm4)             \
1584        AS2(    paddd           xmm5, xmm5)             \
1585        AS2(    movq            xmm0, QWORD PTR [esp+4])\
1586        AS2(    movq            xmm1, QWORD PTR [esp+12])\
1587        AS2(    paddd           xmm4, xmm0)\
1588        AS2(    paddd           xmm5, xmm1)\
1589
1590#define SSE2_MulAdd45                                           \
1591        AS2(    movdqa          xmm7, [esi])    \
1592        AS2(    movdqa          xmm0, [edi])    \
1593        AS2(    pmuludq         xmm0, xmm7)                             \
1594        AS2(    movdqa          xmm2, [ebx])            \
1595        AS2(    pmuludq         xmm7, [edx])    \
1596        AS2(    movdqa          xmm6, xmm2)                             \
1597        AS2(    pand            xmm2, xmm0)                             \
1598        AS2(    psrld           xmm0, 16)                               \
1599        AS2(    paddd           xmm4, xmm2)                             \
1600        AS2(    paddd           xmm5, xmm0)                             \
1601        AS2(    pand            xmm6, xmm7)                             \
1602        AS2(    psrld           xmm7, 16)
1603
1604#define Mul_Begin(n)                                                    \
1605        MulPrologue                                                                     \
1606        AS2(    mov             esi, esp)\
1607        AS2(    and             esp, 0xfffffff0)\
1608        AS2(    sub             esp, 48*n+16)\
1609        AS1(    push    esi)\
1610        AS2(    xor             edx, edx)                                       \
1611        ASL(1)                                                                          \
1612        ASS(    pshufd  xmm0, [eax+edx], 3,1,2,0)       \
1613        ASS(    pshufd  xmm1, [eax+edx], 2,0,3,1)       \
1614        ASS(    pshufd  xmm2, [edi+edx], 3,1,2,0)       \
1615        AS2(    movdqa  [esp+20+2*edx], xmm0)           \
1616        AS2(    psrlq   xmm0, 32)                                       \
1617        AS2(    movdqa  [esp+20+2*edx+16], xmm0)        \
1618        AS2(    movdqa  [esp+20+16*n+2*edx], xmm1)              \
1619        AS2(    psrlq   xmm1, 32)                                       \
1620        AS2(    movdqa  [esp+20+16*n+2*edx+16], xmm1)   \
1621        AS2(    movdqa  [esp+20+32*n+2*edx], xmm2)              \
1622        AS2(    psrlq   xmm2, 32)                                       \
1623        AS2(    movdqa  [esp+20+32*n+2*edx+16], xmm2)   \
1624        AS2(    add             edx, 16)                                        \
1625        AS2(    cmp             edx, 8*(n))                                     \
1626        ASJ(    jne,    1, b)                                           \
1627        AS2(    lea             edi, [esp+20])\
1628        AS2(    lea             edx, [esp+20+16*n])\
1629        AS2(    lea             esi, [esp+20+32*n])\
1630        SSE2_FirstMultiply(0)                                                   \
1631
1632#define Mul_Acc(i)                                                              \
1633        ASL(LMul##i)                                                                            \
1634        AS2(    movdqa          xmm1, [esi+i/2*(1-(i-2*(i/2))*2)*16])   \
1635        AS2(    movdqa          xmm0, [edi-i/2*(1-(i-2*(i/2))*2)*16])   \
1636        AS2(    movdqa          xmm2, [ebx])    \
1637        AS2(    pmuludq         xmm0, xmm1)                             \
1638        AS2(    pmuludq         xmm1, [edx-i/2*(1-(i-2*(i/2))*2)*16])   \
1639        AS2(    movdqa          xmm3, xmm2)                     \
1640        AS2(    pand            xmm2, xmm0)                     \
1641        AS2(    psrld           xmm0, 16)                       \
1642        AS2(    paddd           xmm4, xmm2)                     \
1643        AS2(    paddd           xmm5, xmm0)                     \
1644        AS2(    pand            xmm3, xmm1)                     \
1645        AS2(    psrld           xmm1, 16)                       \
1646        AS2(    paddd           xmm6, xmm3)                     \
1647        AS2(    paddd           xmm7, xmm1)             \
1648
1649#define Mul_Acc1(i)
1650#define Mul_Acc2(i)             ASC(call, LMul##i)
1651#define Mul_Acc3(i)             Mul_Acc2(i)
1652#define Mul_Acc4(i)             Mul_Acc2(i)
1653#define Mul_Acc5(i)             Mul_Acc2(i)
1654#define Mul_Acc6(i)             Mul_Acc2(i)
1655#define Mul_Acc7(i)             Mul_Acc2(i)
1656#define Mul_Acc8(i)             Mul_Acc2(i)
1657#define Mul_Acc9(i)             Mul_Acc2(i)
1658#define Mul_Acc10(i)    Mul_Acc2(i)
1659#define Mul_Acc11(i)    Mul_Acc2(i)
1660#define Mul_Acc12(i)    Mul_Acc2(i)
1661#define Mul_Acc13(i)    Mul_Acc2(i)
1662#define Mul_Acc14(i)    Mul_Acc2(i)
1663#define Mul_Acc15(i)    Mul_Acc2(i)
1664#define Mul_Acc16(i)    Mul_Acc2(i)
1665
1666#define Mul_Column1(k, i)       \
1667        SSE2_SaveShift(k)                                       \
1668        AS2(    add                     esi, 16)        \
1669        SSE2_MulAdd45\
1670        Mul_Acc##i(i)   \
1671
1672#define Mul_Column0(k, i)       \
1673        SSE2_SaveShift(k)                                       \
1674        AS2(    add                     edi, 16)        \
1675        AS2(    add                     edx, 16)        \
1676        SSE2_MulAdd45\
1677        Mul_Acc##i(i)   \
1678
1679#define Bot_Acc(i)                                                      \
1680        AS2(    movdqa          xmm1, [esi+i/2*(1-(i-2*(i/2))*2)*16])   \
1681        AS2(    movdqa          xmm0, [edi-i/2*(1-(i-2*(i/2))*2)*16])   \
1682        AS2(    pmuludq         xmm0, xmm1)                             \
1683        AS2(    pmuludq         xmm1, [edx-i/2*(1-(i-2*(i/2))*2)*16])           \
1684        AS2(    paddq           xmm4, xmm0)                             \
1685        AS2(    paddd           xmm6, xmm1)
1686
1687#define Bot_SaveAcc(k)                                  \
1688        SSE2_SaveShift(k)                                                       \
1689        AS2(    add                     edi, 16)        \
1690        AS2(    add                     edx, 16)        \
1691        AS2(    movdqa          xmm6, [esi])    \
1692        AS2(    movdqa          xmm0, [edi])    \
1693        AS2(    pmuludq         xmm0, xmm6)                             \
1694        AS2(    paddq           xmm4, xmm0)                             \
1695        AS2(    psllq           xmm5, 16)                               \
1696        AS2(    paddq           xmm4, xmm5)                             \
1697        AS2(    pmuludq         xmm6, [edx])
1698
1699#define Bot_End(n)                                                      \
1700        AS2(    movhlps         xmm7, xmm6)                     \
1701        AS2(    paddd           xmm6, xmm7)                     \
1702        AS2(    psllq           xmm6, 32)                       \
1703        AS2(    paddd           xmm4, xmm6)                     \
1704        AS2(    movq            QWORD PTR [ecx+8*((n)-1)], xmm4)        \
1705        AS1(    pop             esp)\
1706        MulEpilogue
1707
1708#define Top_Begin(n)                                                    \
1709        TopPrologue                                                                     \
1710        AS2(    mov             edx, esp)\
1711        AS2(    and             esp, 0xfffffff0)\
1712        AS2(    sub             esp, 48*n+16)\
1713        AS1(    push    edx)\
1714        AS2(    xor             edx, edx)                                       \
1715        ASL(1)                                                                          \
1716        ASS(    pshufd  xmm0, [eax+edx], 3,1,2,0)       \
1717        ASS(    pshufd  xmm1, [eax+edx], 2,0,3,1)       \
1718        ASS(    pshufd  xmm2, [edi+edx], 3,1,2,0)       \
1719        AS2(    movdqa  [esp+20+2*edx], xmm0)           \
1720        AS2(    psrlq   xmm0, 32)                                       \
1721        AS2(    movdqa  [esp+20+2*edx+16], xmm0)        \
1722        AS2(    movdqa  [esp+20+16*n+2*edx], xmm1)              \
1723        AS2(    psrlq   xmm1, 32)                                       \
1724        AS2(    movdqa  [esp+20+16*n+2*edx+16], xmm1)   \
1725        AS2(    movdqa  [esp+20+32*n+2*edx], xmm2)              \
1726        AS2(    psrlq   xmm2, 32)                                       \
1727        AS2(    movdqa  [esp+20+32*n+2*edx+16], xmm2)   \
1728        AS2(    add             edx, 16)                                        \
1729        AS2(    cmp             edx, 8*(n))                                     \
1730        ASJ(    jne,    1, b)                                           \
1731        AS2(    mov             eax, esi)                                       \
1732        AS2(    lea             edi, [esp+20+00*n+16*(n/2-1)])\
1733        AS2(    lea             edx, [esp+20+16*n+16*(n/2-1)])\
1734        AS2(    lea             esi, [esp+20+32*n+16*(n/2-1)])\
1735        AS2(    pxor    xmm4, xmm4)\
1736        AS2(    pxor    xmm5, xmm5)
1737
1738#define Top_Acc(i)                                                      \
1739        AS2(    movq            xmm0, QWORD PTR [esi+i/2*(1-(i-2*(i/2))*2)*16+8])       \
1740        AS2(    pmuludq         xmm0, [edx-i/2*(1-(i-2*(i/2))*2)*16])   \
1741        AS2(    psrlq           xmm0, 48)                               \
1742        AS2(    paddd           xmm5, xmm0)\
1743
1744#define Top_Column0(i)  \
1745        AS2(    psllq           xmm5, 32)                               \
1746        AS2(    add                     edi, 16)        \
1747        AS2(    add                     edx, 16)        \
1748        SSE2_MulAdd45\
1749        Mul_Acc##i(i)   \
1750
1751#define Top_Column1(i)  \
1752        SSE2_SaveShift(0)                                       \
1753        AS2(    add                     esi, 16)        \
1754        SSE2_MulAdd45\
1755        Mul_Acc##i(i)   \
1756        AS2(    shr                     eax, 16)        \
1757        AS2(    movd            xmm0, eax)\
1758        AS2(    movd            xmm1, [ecx+4])\
1759        AS2(    psrld           xmm1, 16)\
1760        AS2(    pcmpgtd         xmm1, xmm0)\
1761        AS2(    psrld           xmm1, 31)\
1762        AS2(    paddd           xmm4, xmm1)\
1763
1764void SSE2_Square4(word *C, const word *A)
1765{
1766        Squ_Begin(2)
1767        Squ_Column0(0, 1)
1768        Squ_End(2)
1769}
1770
1771void SSE2_Square8(word *C, const word *A)
1772{
1773        Squ_Begin(4)
1774#ifndef __GNUC__
1775        ASJ(    jmp,    0, f)
1776        Squ_Acc(2)
1777        AS1(    ret) ASL(0)
1778#endif
1779        Squ_Column0(0, 1)
1780        Squ_Column1(1, 1)
1781        Squ_Column0(2, 2)
1782        Squ_Column1(3, 1)
1783        Squ_Column0(4, 1)
1784        Squ_End(4)
1785}
1786
1787void SSE2_Square16(word *C, const word *A)
1788{
1789        Squ_Begin(8)
1790#ifndef __GNUC__
1791        ASJ(    jmp,    0, f)
1792        Squ_Acc(4) Squ_Acc(3) Squ_Acc(2)
1793        AS1(    ret) ASL(0)
1794#endif
1795        Squ_Column0(0, 1)
1796        Squ_Column1(1, 1)
1797        Squ_Column0(2, 2)
1798        Squ_Column1(3, 2)
1799        Squ_Column0(4, 3)
1800        Squ_Column1(5, 3)
1801        Squ_Column0(6, 4)
1802        Squ_Column1(7, 3)
1803        Squ_Column0(8, 3)
1804        Squ_Column1(9, 2)
1805        Squ_Column0(10, 2)
1806        Squ_Column1(11, 1)
1807        Squ_Column0(12, 1)
1808        Squ_End(8)
1809}
1810
1811void SSE2_Square32(word *C, const word *A)
1812{
1813        Squ_Begin(16)
1814        ASJ(    jmp,    0, f)
1815        Squ_Acc(8) Squ_Acc(7) Squ_Acc(6) Squ_Acc(5) Squ_Acc(4) Squ_Acc(3) Squ_Acc(2)
1816        AS1(    ret) ASL(0)
1817        Squ_Column0(0, 1)
1818        Squ_Column1(1, 1)
1819        Squ_Column0(2, 2)
1820        Squ_Column1(3, 2)
1821        Squ_Column0(4, 3)
1822        Squ_Column1(5, 3)
1823        Squ_Column0(6, 4)
1824        Squ_Column1(7, 4)
1825        Squ_Column0(8, 5)
1826        Squ_Column1(9, 5)
1827        Squ_Column0(10, 6)
1828        Squ_Column1(11, 6)
1829        Squ_Column0(12, 7)
1830        Squ_Column1(13, 7)
1831        Squ_Column0(14, 8)
1832        Squ_Column1(15, 7)
1833        Squ_Column0(16, 7)
1834        Squ_Column1(17, 6)
1835        Squ_Column0(18, 6)
1836        Squ_Column1(19, 5)
1837        Squ_Column0(20, 5)
1838        Squ_Column1(21, 4)
1839        Squ_Column0(22, 4)
1840        Squ_Column1(23, 3)
1841        Squ_Column0(24, 3)
1842        Squ_Column1(25, 2)
1843        Squ_Column0(26, 2)
1844        Squ_Column1(27, 1)
1845        Squ_Column0(28, 1)
1846        Squ_End(16)
1847}
1848
1849void SSE2_Multiply4(word *C, const word *A, const word *B)
1850{
1851        Mul_Begin(2)
1852#ifndef __GNUC__
1853        ASJ(    jmp,    0, f)
1854        Mul_Acc(2)
1855        AS1(    ret) ASL(0)
1856#endif
1857        Mul_Column0(0, 2)
1858        Mul_End(2)
1859}
1860
1861void SSE2_Multiply8(word *C, const word *A, const word *B)
1862{
1863        Mul_Begin(4)
1864#ifndef __GNUC__
1865        ASJ(    jmp,    0, f)
1866        Mul_Acc(4) Mul_Acc(3) Mul_Acc(2)
1867        AS1(    ret) ASL(0)
1868#endif
1869        Mul_Column0(0, 2)
1870        Mul_Column1(1, 3)
1871        Mul_Column0(2, 4)
1872        Mul_Column1(3, 3)
1873        Mul_Column0(4, 2)
1874        Mul_End(4)
1875}
1876
1877void SSE2_Multiply16(word *C, const word *A, const word *B)
1878{
1879        Mul_Begin(8)
1880#ifndef __GNUC__
1881        ASJ(    jmp,    0, f)
1882        Mul_Acc(8) Mul_Acc(7) Mul_Acc(6) Mul_Acc(5) Mul_Acc(4) Mul_Acc(3) Mul_Acc(2)
1883        AS1(    ret) ASL(0)
1884#endif
1885        Mul_Column0(0, 2)
1886        Mul_Column1(1, 3)
1887        Mul_Column0(2, 4)
1888        Mul_Column1(3, 5)
1889        Mul_Column0(4, 6)
1890        Mul_Column1(5, 7)
1891        Mul_Column0(6, 8)
1892        Mul_Column1(7, 7)
1893        Mul_Column0(8, 6)
1894        Mul_Column1(9, 5)
1895        Mul_Column0(10, 4)
1896        Mul_Column1(11, 3)
1897        Mul_Column0(12, 2)
1898        Mul_End(8)
1899}
1900
1901void SSE2_Multiply32(word *C, const word *A, const word *B)
1902{
1903        Mul_Begin(16)
1904        ASJ(    jmp,    0, f)
1905        Mul_Acc(16) Mul_Acc(15) Mul_Acc(14) Mul_Acc(13) Mul_Acc(12) Mul_Acc(11) Mul_Acc(10) Mul_Acc(9) Mul_Acc(8) Mul_Acc(7) Mul_Acc(6) Mul_Acc(5) Mul_Acc(4) Mul_Acc(3) Mul_Acc(2)
1906        AS1(    ret) ASL(0)
1907        Mul_Column0(0, 2)
1908        Mul_Column1(1, 3)
1909        Mul_Column0(2, 4)
1910        Mul_Column1(3, 5)
1911        Mul_Column0(4, 6)
1912        Mul_Column1(5, 7)
1913        Mul_Column0(6, 8)
1914        Mul_Column1(7, 9)
1915        Mul_Column0(8, 10)
1916        Mul_Column1(9, 11)
1917        Mul_Column0(10, 12)
1918        Mul_Column1(11, 13)
1919        Mul_Column0(12, 14)
1920        Mul_Column1(13, 15)
1921        Mul_Column0(14, 16)
1922        Mul_Column1(15, 15)
1923        Mul_Column0(16, 14)
1924        Mul_Column1(17, 13)
1925        Mul_Column0(18, 12)
1926        Mul_Column1(19, 11)
1927        Mul_Column0(20, 10)
1928        Mul_Column1(21, 9)
1929        Mul_Column0(22, 8)
1930        Mul_Column1(23, 7)
1931        Mul_Column0(24, 6)
1932        Mul_Column1(25, 5)
1933        Mul_Column0(26, 4)
1934        Mul_Column1(27, 3)
1935        Mul_Column0(28, 2)
1936        Mul_End(16)
1937}
1938
1939void SSE2_MultiplyBottom4(word *C, const word *A, const word *B)
1940{
1941        Mul_Begin(2)
1942        Bot_SaveAcc(0) Bot_Acc(2)
1943        Bot_End(2)
1944}
1945
1946void SSE2_MultiplyBottom8(word *C, const word *A, const word *B)
1947{
1948        Mul_Begin(4)
1949#ifndef __GNUC__
1950        ASJ(    jmp,    0, f)
1951        Mul_Acc(3) Mul_Acc(2)
1952        AS1(    ret) ASL(0)
1953#endif
1954        Mul_Column0(0, 2)
1955        Mul_Column1(1, 3)
1956        Bot_SaveAcc(2) Bot_Acc(4) Bot_Acc(3) Bot_Acc(2)
1957        Bot_End(4)
1958}
1959
1960void SSE2_MultiplyBottom16(word *C, const word *A, const word *B)
1961{
1962        Mul_Begin(8)
1963#ifndef __GNUC__
1964        ASJ(    jmp,    0, f)
1965        Mul_Acc(7) Mul_Acc(6) Mul_Acc(5) Mul_Acc(4) Mul_Acc(3) Mul_Acc(2)
1966        AS1(    ret) ASL(0)
1967#endif
1968        Mul_Column0(0, 2)
1969        Mul_Column1(1, 3)
1970        Mul_Column0(2, 4)
1971        Mul_Column1(3, 5)
1972        Mul_Column0(4, 6)
1973        Mul_Column1(5, 7)
1974        Bot_SaveAcc(6) Bot_Acc(8) Bot_Acc(7) Bot_Acc(6) Bot_Acc(5) Bot_Acc(4) Bot_Acc(3) Bot_Acc(2)
1975        Bot_End(8)
1976}
1977
1978void SSE2_MultiplyBottom32(word *C, const word *A, const word *B)
1979{
1980        Mul_Begin(16)
1981#ifndef __GNUC__
1982        ASJ(    jmp,    0, f)
1983        Mul_Acc(15) Mul_Acc(14) Mul_Acc(13) Mul_Acc(12) Mul_Acc(11) Mul_Acc(10) Mul_Acc(9) Mul_Acc(8) Mul_Acc(7) Mul_Acc(6) Mul_Acc(5) Mul_Acc(4) Mul_Acc(3) Mul_Acc(2)
1984        AS1(    ret) ASL(0)
1985#endif
1986        Mul_Column0(0, 2)
1987        Mul_Column1(1, 3)
1988        Mul_Column0(2, 4)
1989        Mul_Column1(3, 5)
1990        Mul_Column0(4, 6)
1991        Mul_Column1(5, 7)
1992        Mul_Column0(6, 8)
1993        Mul_Column1(7, 9)
1994        Mul_Column0(8, 10)
1995        Mul_Column1(9, 11)
1996        Mul_Column0(10, 12)
1997        Mul_Column1(11, 13)
1998        Mul_Column0(12, 14)
1999        Mul_Column1(13, 15)
2000        Bot_SaveAcc(14) Bot_Acc(16) Bot_Acc(15) Bot_Acc(14) Bot_Acc(13) Bot_Acc(12) Bot_Acc(11) Bot_Acc(10) Bot_Acc(9) Bot_Acc(8) Bot_Acc(7) Bot_Acc(6) Bot_Acc(5) Bot_Acc(4) Bot_Acc(3) Bot_Acc(2)
2001        Bot_End(16)
2002}
2003
2004void SSE2_MultiplyTop8(word *C, const word *A, const word *B, word L)
2005{
2006        Top_Begin(4)
2007        Top_Acc(3) Top_Acc(2) Top_Acc(1)
2008#ifndef __GNUC__
2009        ASJ(    jmp,    0, f)
2010        Mul_Acc(4) Mul_Acc(3) Mul_Acc(2)
2011        AS1(    ret) ASL(0)
2012#endif
2013        Top_Column0(4)
2014        Top_Column1(3)
2015        Mul_Column0(0, 2)
2016        Top_End(2)
2017}
2018
2019void SSE2_MultiplyTop16(word *C, const word *A, const word *B, word L)
2020{
2021        Top_Begin(8)
2022        Top_Acc(7) Top_Acc(6) Top_Acc(5) Top_Acc(4) Top_Acc(3) Top_Acc(2) Top_Acc(1)
2023#ifndef __GNUC__
2024        ASJ(    jmp,    0, f)
2025        Mul_Acc(8) Mul_Acc(7) Mul_Acc(6) Mul_Acc(5) Mul_Acc(4) Mul_Acc(3) Mul_Acc(2)
2026        AS1(    ret) ASL(0)
2027#endif
2028        Top_Column0(8)
2029        Top_Column1(7)
2030        Mul_Column0(0, 6)
2031        Mul_Column1(1, 5)
2032        Mul_Column0(2, 4)
2033        Mul_Column1(3, 3)
2034        Mul_Column0(4, 2)
2035        Top_End(4)
2036}
2037
2038void SSE2_MultiplyTop32(word *C, const word *A, const word *B, word L)
2039{
2040        Top_Begin(16)
2041        Top_Acc(15) Top_Acc(14) Top_Acc(13) Top_Acc(12) Top_Acc(11) Top_Acc(10) Top_Acc(9) Top_Acc(8) Top_Acc(7) Top_Acc(6) Top_Acc(5) Top_Acc(4) Top_Acc(3) Top_Acc(2) Top_Acc(1)
2042#ifndef __GNUC__
2043        ASJ(    jmp,    0, f)
2044        Mul_Acc(16) Mul_Acc(15) Mul_Acc(14) Mul_Acc(13) Mul_Acc(12) Mul_Acc(11) Mul_Acc(10) Mul_Acc(9) Mul_Acc(8) Mul_Acc(7) Mul_Acc(6) Mul_Acc(5) Mul_Acc(4) Mul_Acc(3) Mul_Acc(2)
2045        AS1(    ret) ASL(0)
2046#endif
2047        Top_Column0(16)
2048        Top_Column1(15)
2049        Mul_Column0(0, 14)
2050        Mul_Column1(1, 13)
2051        Mul_Column0(2, 12)
2052        Mul_Column1(3, 11)
2053        Mul_Column0(4, 10)
2054        Mul_Column1(5, 9)
2055        Mul_Column0(6, 8)
2056        Mul_Column1(7, 7)
2057        Mul_Column0(8, 6)
2058        Mul_Column1(9, 5)
2059        Mul_Column0(10, 4)
2060        Mul_Column1(11, 3)
2061        Mul_Column0(12, 2)
2062        Top_End(8)
2063}
2064
2065#endif  // #if CRYPTOPP_INTEGER_SSE2
2066
2067// ********************************************************
2068
2069typedef int (CRYPTOPP_FASTCALL * PAdd)(size_t N, word *C, const word *A, const word *B);
2070typedef void (* PMul)(word *C, const word *A, const word *B);
2071typedef void (* PSqu)(word *C, const word *A);
2072typedef void (* PMulTop)(word *C, const word *A, const word *B, word L);
2073
2074#if CRYPTOPP_INTEGER_SSE2
2075static PAdd s_pAdd = &Baseline_Add, s_pSub = &Baseline_Sub;
2076static size_t s_recursionLimit = 8;
2077#else
2078static const size_t s_recursionLimit = 16;
2079#endif
2080
2081static PMul s_pMul[9], s_pBot[9];
2082static PSqu s_pSqu[9];
2083static PMulTop s_pTop[9];
2084
2085static void SetFunctionPointers()
2086{
2087        s_pMul[0] = &Baseline_Multiply2;
2088        s_pBot[0] = &Baseline_MultiplyBottom2;
2089        s_pSqu[0] = &Baseline_Square2;
2090        s_pTop[0] = &Baseline_MultiplyTop2;
2091        s_pTop[1] = &Baseline_MultiplyTop4;
2092
2093#if CRYPTOPP_INTEGER_SSE2
2094        if (HasSSE2())
2095        {
2096#if _MSC_VER != 1200 || !(CRYPTOPP_DEBUG)
2097                if (IsP4())
2098                {
2099                        s_pAdd = &SSE2_Add;
2100                        s_pSub = &SSE2_Sub;
2101                }
2102#endif
2103
2104                s_recursionLimit = 32;
2105
2106                s_pMul[1] = &SSE2_Multiply4;
2107                s_pMul[2] = &SSE2_Multiply8;
2108                s_pMul[4] = &SSE2_Multiply16;
2109                s_pMul[8] = &SSE2_Multiply32;
2110
2111                s_pBot[1] = &SSE2_MultiplyBottom4;
2112                s_pBot[2] = &SSE2_MultiplyBottom8;
2113                s_pBot[4] = &SSE2_MultiplyBottom16;
2114                s_pBot[8] = &SSE2_MultiplyBottom32;
2115
2116                s_pSqu[1] = &SSE2_Square4;
2117                s_pSqu[2] = &SSE2_Square8;
2118                s_pSqu[4] = &SSE2_Square16;
2119                s_pSqu[8] = &SSE2_Square32;
2120
2121                s_pTop[2] = &SSE2_MultiplyTop8;
2122                s_pTop[4] = &SSE2_MultiplyTop16;
2123                s_pTop[8] = &SSE2_MultiplyTop32;
2124        }
2125        else
2126#endif
2127        {
2128                s_pMul[1] = &Baseline_Multiply4;
2129                s_pMul[2] = &Baseline_Multiply8;
2130
2131                s_pBot[1] = &Baseline_MultiplyBottom4;
2132                s_pBot[2] = &Baseline_MultiplyBottom8;
2133
2134                s_pSqu[1] = &Baseline_Square4;
2135                s_pSqu[2] = &Baseline_Square8;
2136
2137                s_pTop[2] = &Baseline_MultiplyTop8;
2138
2139#if     !CRYPTOPP_INTEGER_SSE2
2140                s_pMul[4] = &Baseline_Multiply16;
2141                s_pBot[4] = &Baseline_MultiplyBottom16;
2142                s_pSqu[4] = &Baseline_Square16;
2143                s_pTop[4] = &Baseline_MultiplyTop16;
2144#endif
2145        }
2146}
2147
2148inline int Add(word *C, const word *A, const word *B, size_t N)
2149{
2150#if CRYPTOPP_INTEGER_SSE2
2151        return s_pAdd(N, C, A, B);
2152#else
2153        return Baseline_Add(N, C, A, B);
2154#endif
2155}
2156
2157inline int Subtract(word *C, const word *A, const word *B, size_t N)
2158{
2159#if CRYPTOPP_INTEGER_SSE2
2160        return s_pSub(N, C, A, B);
2161#else
2162        return Baseline_Sub(N, C, A, B);
2163#endif
2164}
2165
2166// ********************************************************
2167
2168
2169#define A0              A
2170#define A1              (A+N2)
2171#define B0              B
2172#define B1              (B+N2)
2173
2174#define T0              T
2175#define T1              (T+N2)
2176#define T2              (T+N)
2177#define T3              (T+N+N2)
2178
2179#define R0              R
2180#define R1              (R+N2)
2181#define R2              (R+N)
2182#define R3              (R+N+N2)
2183
2184// R[2*N] - result = A*B
2185// T[2*N] - temporary work space
2186// A[N] --- multiplier
2187// B[N] --- multiplicant
2188
2189void RecursiveMultiply(word *R, word *T, const word *A, const word *B, size_t N)
2190{
2191        CRYPTOPP_ASSERT(N>=2 && N%2==0);
2192
2193        if (N <= s_recursionLimit)
2194                s_pMul[N/4](R, A, B);
2195        else
2196        {
2197                const size_t N2 = N/2;
2198
2199                size_t AN2 = Compare(A0, A1, N2) > 0 ?  0 : N2;
2200                Subtract(R0, A + AN2, A + (N2 ^ AN2), N2);
2201
2202                size_t BN2 = Compare(B0, B1, N2) > 0 ?  0 : N2;
2203                Subtract(R1, B + BN2, B + (N2 ^ BN2), N2);
2204
2205                RecursiveMultiply(R2, T2, A1, B1, N2);
2206                RecursiveMultiply(T0, T2, R0, R1, N2);
2207                RecursiveMultiply(R0, T2, A0, B0, N2);
2208
2209                // now T[01] holds (A1-A0)*(B0-B1), R[01] holds A0*B0, R[23] holds A1*B1
2210
2211                int c2 = Add(R2, R2, R1, N2);
2212                int c3 = c2;
2213                c2 += Add(R1, R2, R0, N2);
2214                c3 += Add(R2, R2, R3, N2);
2215
2216                if (AN2 == BN2)
2217                        c3 -= Subtract(R1, R1, T0, N);
2218                else
2219                        c3 += Add(R1, R1, T0, N);
2220
2221                c3 += Increment(R2, N2, c2);
2222                CRYPTOPP_ASSERT (c3 >= 0 && c3 <= 2);
2223                Increment(R3, N2, c3);
2224        }
2225}
2226
2227// R[2*N] - result = A*A
2228// T[2*N] - temporary work space
2229// A[N] --- number to be squared
2230
2231void RecursiveSquare(word *R, word *T, const word *A, size_t N)
2232{
2233        CRYPTOPP_ASSERT(N && N%2==0);
2234
2235        if (N <= s_recursionLimit)
2236                s_pSqu[N/4](R, A);
2237        else
2238        {
2239                const size_t N2 = N/2;
2240
2241                RecursiveSquare(R0, T2, A0, N2);
2242                RecursiveSquare(R2, T2, A1, N2);
2243                RecursiveMultiply(T0, T2, A0, A1, N2);
2244
2245                int carry = Add(R1, R1, T0, N);
2246                carry += Add(R1, R1, T0, N);
2247                Increment(R3, N2, carry);
2248        }
2249}
2250
2251// R[N] - bottom half of A*B
2252// T[3*N/2] - temporary work space
2253// A[N] - multiplier
2254// B[N] - multiplicant
2255
2256void RecursiveMultiplyBottom(word *R, word *T, const word *A, const word *B, size_t N)
2257{
2258        CRYPTOPP_ASSERT(N>=2 && N%2==0);
2259
2260        if (N <= s_recursionLimit)
2261                s_pBot[N/4](R, A, B);
2262        else
2263        {
2264                const size_t N2 = N/2;
2265
2266                RecursiveMultiply(R, T, A0, B0, N2);
2267                RecursiveMultiplyBottom(T0, T1, A1, B0, N2);
2268                Add(R1, R1, T0, N2);
2269                RecursiveMultiplyBottom(T0, T1, A0, B1, N2);
2270                Add(R1, R1, T0, N2);
2271        }
2272}
2273
2274// R[N] --- upper half of A*B
2275// T[2*N] - temporary work space
2276// L[N] --- lower half of A*B
2277// A[N] --- multiplier
2278// B[N] --- multiplicant
2279
2280void MultiplyTop(word *R, word *T, const word *L, const word *A, const word *B, size_t N)
2281{
2282        CRYPTOPP_ASSERT(N>=2 && N%2==0);
2283
2284        if (N <= s_recursionLimit)
2285                s_pTop[N/4](R, A, B, L[N-1]);
2286        else
2287        {
2288                const size_t N2 = N/2;
2289
2290                size_t AN2 = Compare(A0, A1, N2) > 0 ?  0 : N2;
2291                Subtract(R0, A + AN2, A + (N2 ^ AN2), N2);
2292
2293                size_t BN2 = Compare(B0, B1, N2) > 0 ?  0 : N2;
2294                Subtract(R1, B + BN2, B + (N2 ^ BN2), N2);
2295
2296                RecursiveMultiply(T0, T2, R0, R1, N2);
2297                RecursiveMultiply(R0, T2, A1, B1, N2);
2298
2299                // now T[01] holds (A1-A0)*(B0-B1) = A1*B0+A0*B1-A1*B1-A0*B0, R[01] holds A1*B1
2300
2301                int t, c3;
2302                int c2 = Subtract(T2, L+N2, L, N2);
2303
2304                if (AN2 == BN2)
2305                {
2306                        c2 -= Add(T2, T2, T0, N2);
2307                        t = (Compare(T2, R0, N2) == -1);
2308                        c3 = t - Subtract(T2, T2, T1, N2);
2309                }
2310                else
2311                {
2312                        c2 += Subtract(T2, T2, T0, N2);
2313                        t = (Compare(T2, R0, N2) == -1);
2314                        c3 = t + Add(T2, T2, T1, N2);
2315                }
2316
2317                c2 += t;
2318                if (c2 >= 0)
2319                        c3 += Increment(T2, N2, c2);
2320                else
2321                        c3 -= Decrement(T2, N2, -c2);
2322                c3 += Add(R0, T2, R1, N2);
2323
2324                CRYPTOPP_ASSERT (c3 >= 0 && c3 <= 2);
2325                Increment(R1, N2, c3);
2326        }
2327}
2328
2329inline void Multiply(word *R, word *T, const word *A, const word *B, size_t N)
2330{
2331        RecursiveMultiply(R, T, A, B, N);
2332}
2333
2334inline void Square(word *R, word *T, const word *A, size_t N)
2335{
2336        RecursiveSquare(R, T, A, N);
2337}
2338
2339inline void MultiplyBottom(word *R, word *T, const word *A, const word *B, size_t N)
2340{
2341        RecursiveMultiplyBottom(R, T, A, B, N);
2342}
2343
2344// R[NA+NB] - result = A*B
2345// T[NA+NB] - temporary work space
2346// A[NA] ---- multiplier
2347// B[NB] ---- multiplicant
2348
2349void AsymmetricMultiply(word *R, word *T, const word *A, size_t NA, const word *B, size_t NB)
2350{
2351        if (NA == NB)
2352        {
2353                // Profiling tells us the original second case was dominant, so it was promoted to the first If statement.
2354                // The code change occurred at Commit dc99266599a0e72d.
2355                if (A != B)
2356                        Multiply(R, T, A, B, NA);
2357                else
2358                        Square(R, T, A, NA);
2359
2360                return;
2361        }
2362
2363        if (NA > NB)
2364        {
2365                std::swap(A, B);
2366                std::swap(NA, NB);
2367        }
2368
2369        CRYPTOPP_ASSERT(NB % NA == 0);
2370
2371        if (NA==2 && !A[1])
2372        {
2373                // Profiling tells us the original Default case was dominant, so it was promoted to the first Case statement.
2374                // The code change occurred at Commit dc99266599a0e72d.
2375                switch (A[0])
2376                {
2377                default:
2378                        R[NB] = LinearMultiply(R, B, A[0], NB);
2379                        R[NB+1] = 0;
2380                        return;
2381                case 0:
2382                        SetWords(R, 0, NB+2);
2383                        return;
2384                case 1:
2385                        CopyWords(R, B, NB);
2386                        R[NB] = R[NB+1] = 0;
2387                        return;
2388                }
2389        }
2390
2391        size_t i;
2392        if ((NB/NA)%2 == 0)
2393        {
2394                Multiply(R, T, A, B, NA);
2395                CopyWords(T+2*NA, R+NA, NA);
2396
2397                for (i=2*NA; i<NB; i+=2*NA)
2398                        Multiply(T+NA+i, T, A, B+i, NA);
2399                for (i=NA; i<NB; i+=2*NA)
2400                        Multiply(R+i, T, A, B+i, NA);
2401        }
2402        else
2403        {
2404                for (i=0; i<NB; i+=2*NA)
2405                        Multiply(R+i, T, A, B+i, NA);
2406                for (i=NA; i<NB; i+=2*NA)
2407                        Multiply(T+NA+i, T, A, B+i, NA);
2408        }
2409
2410        if (Add(R+NA, R+NA, T+2*NA, NB-NA))
2411                Increment(R+NB, NA);
2412}
2413
2414// R[N] ----- result = A inverse mod 2**(WORD_BITS*N)
2415// T[3*N/2] - temporary work space
2416// A[N] ----- an odd number as input
2417
2418void RecursiveInverseModPower2(word *R, word *T, const word *A, size_t N)
2419{
2420        // Profiling tells us the original Else was dominant, so it was promoted to the first If statement.
2421        // The code change occurred at Commit dc99266599a0e72d.
2422        if (N!=2)
2423        {
2424                const size_t N2 = N/2;
2425                RecursiveInverseModPower2(R0, T0, A0, N2);
2426                T0[0] = 1;
2427                SetWords(T0+1, 0, N2-1);
2428                MultiplyTop(R1, T1, T0, R0, A0, N2);
2429                MultiplyBottom(T0, T1, R0, A1, N2);
2430                Add(T0, R1, T0, N2);
2431                TwosComplement(T0, N2);
2432                MultiplyBottom(R1, T1, R0, T0, N2);
2433        }
2434        else
2435        {
2436                T[0] = AtomicInverseModPower2(A[0]);
2437                T[1] = 0;
2438                s_pBot[0](T+2, T, A);
2439                TwosComplement(T+2, 2);
2440                Increment(T+2, 2, 2);
2441                s_pBot[0](R, T, T+2);
2442        }
2443}
2444
2445// R[N] --- result = X/(2**(WORD_BITS*N)) mod M
2446// T[3*N] - temporary work space
2447// X[2*N] - number to be reduced
2448// M[N] --- modulus
2449// U[N] --- multiplicative inverse of M mod 2**(WORD_BITS*N)
2450
2451void MontgomeryReduce(word *R, word *T, word *X, const word *M, const word *U, size_t N)
2452{
2453#if 1
2454        MultiplyBottom(R, T, X, U, N);
2455        MultiplyTop(T, T+N, X, R, M, N);
2456        word borrow = Subtract(T, X+N, T, N);
2457        // defend against timing attack by doing this Add even when not needed
2458        word carry = Add(T+N, T, M, N);
2459        CRYPTOPP_ASSERT(carry | !borrow);
2460        CRYPTOPP_UNUSED(carry), CRYPTOPP_UNUSED(borrow);
2461        CopyWords(R, T + ((0-borrow) & N), N);
2462#elif 0
2463        const word u = 0-U[0];
2464        Declare2Words(p)
2465        for (size_t i=0; i<N; i++)
2466        {
2467                const word t = u * X[i];
2468                word c = 0;
2469                for (size_t j=0; j<N; j+=2)
2470                {
2471                        MultiplyWords(p, t, M[j]);
2472                        Acc2WordsBy1(p, X[i+j]);
2473                        Acc2WordsBy1(p, c);
2474                        X[i+j] = LowWord(p);
2475                        c = HighWord(p);
2476                        MultiplyWords(p, t, M[j+1]);
2477                        Acc2WordsBy1(p, X[i+j+1]);
2478                        Acc2WordsBy1(p, c);
2479                        X[i+j+1] = LowWord(p);
2480                        c = HighWord(p);
2481                }
2482
2483                if (Increment(X+N+i, N-i, c))
2484                        while (!Subtract(X+N, X+N, M, N)) {}
2485        }
2486
2487        memcpy(R, X+N, N*WORD_SIZE);
2488#else
2489        __m64 u = _mm_cvtsi32_si64(0-U[0]), p;
2490        for (size_t i=0; i<N; i++)
2491        {
2492                __m64 t = _mm_cvtsi32_si64(X[i]);
2493                t = _mm_mul_su32(t, u);
2494                __m64 c = _mm_setzero_si64();
2495                for (size_t j=0; j<N; j+=2)
2496                {
2497                        p = _mm_mul_su32(t, _mm_cvtsi32_si64(M[j]));
2498                        p = _mm_add_si64(p, _mm_cvtsi32_si64(X[i+j]));
2499                        c = _mm_add_si64(c, p);
2500                        X[i+j] = _mm_cvtsi64_si32(c);
2501                        c = _mm_srli_si64(c, 32);
2502                        p = _mm_mul_su32(t, _mm_cvtsi32_si64(M[j+1]));
2503                        p = _mm_add_si64(p, _mm_cvtsi32_si64(X[i+j+1]));
2504                        c = _mm_add_si64(c, p);
2505                        X[i+j+1] = _mm_cvtsi64_si32(c);
2506                        c = _mm_srli_si64(c, 32);
2507                }
2508
2509                if (Increment(X+N+i, N-i, _mm_cvtsi64_si32(c)))
2510                        while (!Subtract(X+N, X+N, M, N)) {}
2511        }
2512
2513        memcpy(R, X+N, N*WORD_SIZE);
2514        _mm_empty();
2515#endif
2516}
2517
2518// R[N] --- result = X/(2**(WORD_BITS*N/2)) mod M
2519// T[2*N] - temporary work space
2520// X[2*N] - number to be reduced
2521// M[N] --- modulus
2522// U[N/2] - multiplicative inverse of M mod 2**(WORD_BITS*N/2)
2523// V[N] --- 2**(WORD_BITS*3*N/2) mod M
2524
2525void HalfMontgomeryReduce(word *R, word *T, const word *X, const word *M, const word *U, const word *V, size_t N)
2526{
2527        CRYPTOPP_ASSERT(N%2==0 && N>=4);
2528
2529#define M0              M
2530#define M1              (M+N2)
2531#define V0              V
2532#define V1              (V+N2)
2533
2534#define X0              X
2535#define X1              (X+N2)
2536#define X2              (X+N)
2537#define X3              (X+N+N2)
2538
2539        const size_t N2 = N/2;
2540        Multiply(T0, T2, V0, X3, N2);
2541        int c2 = Add(T0, T0, X0, N);
2542        MultiplyBottom(T3, T2, T0, U, N2);
2543        MultiplyTop(T2, R, T0, T3, M0, N2);
2544        c2 -= Subtract(T2, T1, T2, N2);
2545        Multiply(T0, R, T3, M1, N2);
2546        c2 -= Subtract(T0, T2, T0, N2);
2547        int c3 = -(int)Subtract(T1, X2, T1, N2);
2548        Multiply(R0, T2, V1, X3, N2);
2549        c3 += Add(R, R, T, N);
2550
2551        if (c2>0)
2552                c3 += Increment(R1, N2);
2553        else if (c2<0)
2554                c3 -= Decrement(R1, N2, -c2);
2555
2556        CRYPTOPP_ASSERT(c3>=-1 && c3<=1);
2557        if (c3>0)
2558                Subtract(R, R, M, N);
2559        else if (c3<0)
2560                Add(R, R, M, N);
2561
2562#undef M0
2563#undef M1
2564#undef V0
2565#undef V1
2566
2567#undef X0
2568#undef X1
2569#undef X2
2570#undef X3
2571}
2572
2573#undef A0
2574#undef A1
2575#undef B0
2576#undef B1
2577
2578#undef T0
2579#undef T1
2580#undef T2
2581#undef T3
2582
2583#undef R0
2584#undef R1
2585#undef R2
2586#undef R3
2587
2588/*
2589// do a 3 word by 2 word divide, returns quotient and leaves remainder in A
2590static word SubatomicDivide(word *A, word B0, word B1)
2591{
2592        // CRYPTOPP_ASSERT {A[2],A[1]} < {B1,B0}, so quotient can fit in a word
2593        CRYPTOPP_ASSERT(A[2] < B1 || (A[2]==B1 && A[1] < B0));
2594
2595        // estimate the quotient: do a 2 word by 1 word divide
2596        word Q;
2597        if (B1+1 == 0)
2598                Q = A[2];
2599        else
2600                Q = DWord(A[1], A[2]).DividedBy(B1+1);
2601
2602        // now subtract Q*B from A
2603        DWord p = DWord::Multiply(B0, Q);
2604        DWord u = (DWord) A[0] - p.GetLowHalf();
2605        A[0] = u.GetLowHalf();
2606        u = (DWord) A[1] - p.GetHighHalf() - u.GetHighHalfAsBorrow() - DWord::Multiply(B1, Q);
2607        A[1] = u.GetLowHalf();
2608        A[2] += u.GetHighHalf();
2609
2610        // Q <= actual quotient, so fix it
2611        while (A[2] || A[1] > B1 || (A[1]==B1 && A[0]>=B0))
2612        {
2613                u = (DWord) A[0] - B0;
2614                A[0] = u.GetLowHalf();
2615                u = (DWord) A[1] - B1 - u.GetHighHalfAsBorrow();
2616                A[1] = u.GetLowHalf();
2617                A[2] += u.GetHighHalf();
2618                Q++;
2619                CRYPTOPP_ASSERT(Q);     // shouldn't overflow
2620        }
2621
2622        return Q;
2623}
2624
2625// do a 4 word by 2 word divide, returns 2 word quotient in Q0 and Q1
2626static inline void AtomicDivide(word *Q, const word *A, const word *B)
2627{
2628        if (!B[0] && !B[1]) // if divisor is 0, we assume divisor==2**(2*WORD_BITS)
2629        {
2630                Q[0] = A[2];
2631                Q[1] = A[3];
2632        }
2633        else
2634        {
2635                word T[4];
2636                T[0] = A[0]; T[1] = A[1]; T[2] = A[2]; T[3] = A[3];
2637                Q[1] = SubatomicDivide(T+1, B[0], B[1]);
2638                Q[0] = SubatomicDivide(T, B[0], B[1]);
2639
2640#if CRYPTOPP_DEBUG
2641                // multiply quotient and divisor and add remainder, make sure it equals dividend
2642                CRYPTOPP_ASSERT(!T[2] && !T[3] && (T[1] < B[1] || (T[1]==B[1] && T[0]<B[0])));
2643                word P[4];
2644                LowLevel::Multiply2(P, Q, B);
2645                Add(P, P, T, 4);
2646                CRYPTOPP_ASSERT(memcmp(P, A, 4*WORD_SIZE)==0);
2647#endif
2648        }
2649}
2650*/
2651
2652static inline void AtomicDivide(word *Q, const word *A, const word *B)
2653{
2654        word T[4];
2655        DWord q = DivideFourWordsByTwo<word, DWord>(T, DWord(A[0], A[1]), DWord(A[2], A[3]), DWord(B[0], B[1]));
2656        Q[0] = q.GetLowHalf();
2657        Q[1] = q.GetHighHalf();
2658
2659#if CRYPTOPP_DEBUG
2660        if (B[0] || B[1])
2661        {
2662                // multiply quotient and divisor and add remainder, make sure it equals dividend
2663                CRYPTOPP_ASSERT(!T[2] && !T[3] && (T[1] < B[1] || (T[1]==B[1] && T[0]<B[0])));
2664                word P[4];
2665                s_pMul[0](P, Q, B);
2666                Add(P, P, T, 4);
2667                CRYPTOPP_ASSERT(memcmp(P, A, 4*WORD_SIZE)==0);
2668        }
2669#endif
2670}
2671
2672// for use by Divide(), corrects the underestimated quotient {Q1,Q0}
2673static void CorrectQuotientEstimate(word *R, word *T, word *Q, const word *B, size_t N)
2674{
2675        CRYPTOPP_ASSERT(N && N%2==0);
2676
2677        AsymmetricMultiply(T, T+N+2, Q, 2, B, N);
2678
2679        word borrow = Subtract(R, R, T, N+2);
2680        CRYPTOPP_ASSERT(!borrow && !R[N+1]);
2681        CRYPTOPP_UNUSED(borrow);
2682
2683        while (R[N] || Compare(R, B, N) >= 0)
2684        {
2685                R[N] -= Subtract(R, R, B, N);
2686                Q[1] += (++Q[0]==0);
2687                CRYPTOPP_ASSERT(Q[0] || Q[1]); // no overflow
2688        }
2689}
2690
2691// R[NB] -------- remainder = A%B
2692// Q[NA-NB+2] --- quotient      = A/B
2693// T[NA+3*(NB+2)] - temp work space
2694// A[NA] -------- dividend
2695// B[NB] -------- divisor
2696
2697void Divide(word *R, word *Q, word *T, const word *A, size_t NA, const word *B, size_t NB)
2698{
2699        CRYPTOPP_ASSERT(NA && NB && NA%2==0 && NB%2==0);
2700        CRYPTOPP_ASSERT(B[NB-1] || B[NB-2]);
2701        CRYPTOPP_ASSERT(NB <= NA);
2702
2703        // set up temporary work space
2704        word *const TA=T;
2705        word *const TB=T+NA+2;
2706        word *const TP=T+NA+2+NB;
2707
2708        // copy B into TB and normalize it so that TB has highest bit set to 1
2709        unsigned shiftWords = (B[NB-1]==0);
2710        TB[0] = TB[NB-1] = 0;
2711        CopyWords(TB+shiftWords, B, NB-shiftWords);
2712        unsigned shiftBits = WORD_BITS - BitPrecision(TB[NB-1]);
2713        CRYPTOPP_ASSERT(shiftBits < WORD_BITS);
2714        ShiftWordsLeftByBits(TB, NB, shiftBits);
2715
2716        // copy A into TA and normalize it
2717        TA[0] = TA[NA] = TA[NA+1] = 0;
2718        CopyWords(TA+shiftWords, A, NA);
2719        ShiftWordsLeftByBits(TA, NA+2, shiftBits);
2720
2721        if (TA[NA+1]==0 && TA[NA] <= 1)
2722        {
2723                Q[NA-NB+1] = Q[NA-NB] = 0;
2724                while (TA[NA] || Compare(TA+NA-NB, TB, NB) >= 0)
2725                {
2726                        TA[NA] -= Subtract(TA+NA-NB, TA+NA-NB, TB, NB);
2727                        ++Q[NA-NB];
2728                }
2729        }
2730        else
2731        {
2732                NA+=2;
2733                CRYPTOPP_ASSERT(Compare(TA+NA-NB, TB, NB) < 0);
2734        }
2735
2736        word BT[2];
2737        BT[0] = TB[NB-2] + 1;
2738        BT[1] = TB[NB-1] + (BT[0]==0);
2739
2740        // start reducing TA mod TB, 2 words at a time
2741        for (size_t i=NA-2; i>=NB; i-=2)
2742        {
2743                AtomicDivide(Q+i-NB, TA+i-2, BT);
2744                CorrectQuotientEstimate(TA+i-NB, TP, Q+i-NB, TB, NB);
2745        }
2746
2747        // copy TA into R, and denormalize it
2748        CopyWords(R, TA+shiftWords, NB);
2749        ShiftWordsRightByBits(R, NB, shiftBits);
2750}
2751
2752static inline size_t EvenWordCount(const word *X, size_t N)
2753{
2754        while (N && X[N-2]==0 && X[N-1]==0)
2755                N-=2;
2756        return N;
2757}
2758
2759// return k
2760// R[N] --- result = A^(-1) * 2^k mod M
2761// T[4*N] - temporary work space
2762// A[NA] -- number to take inverse of
2763// M[N] --- modulus
2764
2765unsigned int AlmostInverse(word *R, word *T, const word *A, size_t NA, const word *M, size_t N)
2766{
2767        CRYPTOPP_ASSERT(NA<=N && N && N%2==0);
2768
2769        word *b = T;
2770        word *c = T+N;
2771        word *f = T+2*N;
2772        word *g = T+3*N;
2773        size_t bcLen=2, fgLen=EvenWordCount(M, N);
2774        unsigned int k=0;
2775        bool s=false;
2776
2777        SetWords(T, 0, 3*N);
2778        b[0]=1;
2779        CopyWords(f, A, NA);
2780        CopyWords(g, M, N);
2781
2782        while (1)
2783        {
2784                word t=f[0];
2785                while (!t)
2786                {
2787                        if (EvenWordCount(f, fgLen)==0)
2788                        {
2789                                SetWords(R, 0, N);
2790                                return 0;
2791                        }
2792
2793                        ShiftWordsRightByWords(f, fgLen, 1);
2794                        bcLen += 2 * (c[bcLen-1] != 0);
2795                        CRYPTOPP_ASSERT(bcLen <= N);
2796                        ShiftWordsLeftByWords(c, bcLen, 1);
2797                        k+=WORD_BITS;
2798                        t=f[0];
2799                }
2800
2801                // t must be non-0; otherwise undefined.
2802                unsigned int i = TrailingZeros(t);
2803                t >>= i;
2804                k += i;
2805
2806                if (t==1 && f[1]==0 && EvenWordCount(f+2, fgLen-2)==0)
2807                {
2808                        if (s)
2809                                Subtract(R, M, b, N);
2810                        else
2811                                CopyWords(R, b, N);
2812                        return k;
2813                }
2814
2815                ShiftWordsRightByBits(f, fgLen, i);
2816                t = ShiftWordsLeftByBits(c, bcLen, i);
2817                c[bcLen] += t;
2818                bcLen += 2 * (t!=0);
2819                CRYPTOPP_ASSERT(bcLen <= N);
2820
2821                bool swap = Compare(f, g, fgLen)==-1;
2822                ConditionalSwapPointers(swap, f, g);
2823                ConditionalSwapPointers(swap, b, c);
2824                s ^= swap;
2825
2826                fgLen -= 2 * !(f[fgLen-2] | f[fgLen-1]);
2827
2828                Subtract(f, f, g, fgLen);
2829                t = Add(b, b, c, bcLen);
2830                b[bcLen] += t;
2831                bcLen += 2*t;
2832                CRYPTOPP_ASSERT(bcLen <= N);
2833        }
2834}
2835
2836// R[N] - result = A/(2^k) mod M
2837// A[N] - input
2838// M[N] - modulus
2839
2840void DivideByPower2Mod(word *R, const word *A, size_t k, const word *M, size_t N)
2841{
2842        CopyWords(R, A, N);
2843
2844        while (k--)
2845        {
2846                if (R[0]%2==0)
2847                        ShiftWordsRightByBits(R, N, 1);
2848                else
2849                {
2850                        word carry = Add(R, R, M, N);
2851                        ShiftWordsRightByBits(R, N, 1);
2852                        R[N-1] += carry<<(WORD_BITS-1);
2853                }
2854        }
2855}
2856
2857// R[N] - result = A*(2^k) mod M
2858// A[N] - input
2859// M[N] - modulus
2860
2861void MultiplyByPower2Mod(word *R, const word *A, size_t k, const word *M, size_t N)
2862{
2863        CopyWords(R, A, N);
2864
2865        while (k--)
2866                if (ShiftWordsLeftByBits(R, N, 1) || Compare(R, M, N)>=0)
2867                        Subtract(R, R, M, N);
2868}
2869
2870// ******************************************************************
2871
2872InitializeInteger::InitializeInteger()
2873{
2874        if (!g_pAssignIntToInteger)
2875        {
2876                SetFunctionPointers();
2877                g_pAssignIntToInteger = (CryptoPP::PAssignIntToInteger)AssignIntToInteger;
2878        }
2879}
2880
2881static const unsigned int RoundupSizeTable[] = {2, 2, 2, 4, 4, 8, 8, 8, 8};
2882
2883static inline size_t RoundupSize(size_t n)
2884{
2885        if (n<=8)
2886                return RoundupSizeTable[n];
2887        else if (n<=16)
2888                return 16;
2889        else if (n<=32)
2890                return 32;
2891        else if (n<=64)
2892                return 64;
2893        else
2894                return size_t(1) << BitPrecision(n-1);
2895}
2896
2897Integer::Integer()
2898        : reg(2), sign(POSITIVE)
2899{
2900        reg[0] = reg[1] = 0;
2901}
2902
2903Integer::Integer(const Integer& t)
2904        : reg(RoundupSize(t.WordCount())), sign(t.sign)
2905{
2906        CopyWords(reg, t.reg, reg.size());
2907}
2908
2909Integer::Integer(Sign s, lword value)
2910        : reg(2), sign(s)
2911{
2912        reg[0] = word(value);
2913        reg[1] = word(SafeRightShift<WORD_BITS>(value));
2914}
2915
2916Integer::Integer(signed long value)
2917        : reg(2)
2918{
2919        if (value >= 0)
2920                sign = POSITIVE;
2921        else
2922        {
2923                sign = NEGATIVE;
2924                value = -value;
2925        }
2926        reg[0] = word(value);
2927        reg[1] = word(SafeRightShift<WORD_BITS>((unsigned long)value));
2928}
2929
2930Integer::Integer(Sign s, word high, word low)
2931        : reg(2), sign(s)
2932{
2933        reg[0] = low;
2934        reg[1] = high;
2935}
2936
2937bool Integer::IsConvertableToLong() const
2938{
2939        if (ByteCount() > sizeof(long))
2940                return false;
2941
2942        unsigned long value = (unsigned long)reg[0];
2943        value += SafeLeftShift<WORD_BITS, unsigned long>((unsigned long)reg[1]);
2944
2945        if (sign==POSITIVE)
2946                return (signed long)value >= 0;
2947        else
2948                return -(signed long)value < 0;
2949}
2950
2951signed long Integer::ConvertToLong() const
2952{
2953        CRYPTOPP_ASSERT(IsConvertableToLong());
2954
2955        unsigned long value = (unsigned long)reg[0];
2956        value += SafeLeftShift<WORD_BITS, unsigned long>((unsigned long)reg[1]);
2957        return sign==POSITIVE ? value : -(signed long)value;
2958}
2959
2960Integer::Integer(BufferedTransformation &encodedInteger, size_t byteCount, Signedness s, ByteOrder o)
2961{
2962        CRYPTOPP_ASSERT(o == BIG_ENDIAN_ORDER || o == LITTLE_ENDIAN_ORDER);
2963
2964        if (o == LITTLE_ENDIAN_ORDER)
2965        {
2966                SecByteBlock block(byteCount);
2967                encodedInteger.Get(block, block.size());
2968                std::reverse(block.begin(), block.begin()+block.size());
2969
2970                Decode(block.begin(), block.size(), s);
2971                return;
2972        }
2973
2974        Decode(encodedInteger, byteCount, s);
2975}
2976
2977Integer::Integer(const byte *encodedInteger, size_t byteCount, Signedness s, ByteOrder o)
2978{
2979        CRYPTOPP_ASSERT(o == BIG_ENDIAN_ORDER || o == LITTLE_ENDIAN_ORDER);
2980
2981        if (o == LITTLE_ENDIAN_ORDER)
2982        {
2983                SecByteBlock block(byteCount);
2984#if (CRYPTOPP_MSC_VERSION >= 1400)
2985                std::reverse_copy(encodedInteger, encodedInteger+byteCount,
2986                        stdext::make_checked_array_iterator(block.begin(), block.size()));
2987#else
2988                std::reverse_copy(encodedInteger, encodedInteger+byteCount, block.begin());
2989#endif
2990                Decode(block.begin(), block.size(), s);
2991                return;
2992        }
2993
2994        Decode(encodedInteger, byteCount, s);
2995}
2996
2997Integer::Integer(BufferedTransformation &bt)
2998{
2999        BERDecode(bt);
3000}
3001
3002Integer::Integer(RandomNumberGenerator &rng, size_t bitcount)
3003{
3004        Randomize(rng, bitcount);
3005}
3006
3007Integer::Integer(RandomNumberGenerator &rng, const Integer &min, const Integer &max, RandomNumberType rnType, const Integer &equiv, const Integer &mod)
3008{
3009        if (!Randomize(rng, min, max, rnType, equiv, mod))
3010                throw Integer::RandomNumberNotFound();
3011}
3012
3013Integer Integer::Power2(size_t e)
3014{
3015        Integer r((word)0, BitsToWords(e+1));
3016        r.SetBit(e);
3017        return r;
3018}
3019
3020template <long i>
3021struct NewInteger
3022{
3023        Integer * operator()() const
3024        {
3025                return new Integer(i);
3026        }
3027};
3028
3029// File scope static due to subtle initialization problems in a threaded
3030//   Windows environment. See the comments for Singleton. Thanks DB.
3031namespace { const Integer& s_zero = Singleton<Integer>().Ref(); }
3032const Integer &Integer::Zero()
3033{
3034        return s_zero;
3035}
3036
3037// File scope static due to subtle initialization problems in a threaded
3038//   Windows environment. See the comments for Singleton. Thanks DB.
3039namespace { const Integer& s_one = Singleton<Integer, NewInteger<1> >().Ref(); }
3040const Integer &Integer::One()
3041{
3042        return s_one;
3043}
3044
3045// File scope static due to subtle initialization problems in a threaded
3046//   Windows environment. See the comments for Singleton. Thanks DB.
3047namespace { const Integer& s_two = Singleton<Integer, NewInteger<2> >().Ref(); }
3048const Integer &Integer::Two()
3049{
3050        return s_two;
3051}
3052
3053bool Integer::operator!() const
3054{
3055        return IsNegative() ? false : (reg[0]==0 && WordCount()==0);
3056}
3057
3058Integer& Integer::operator=(const Integer& t)
3059{
3060        if (this != &t)
3061        {
3062                if (reg.size() != t.reg.size() || t.reg[t.reg.size()/2] == 0)
3063                        reg.New(RoundupSize(t.WordCount()));
3064                CopyWords(reg, t.reg, reg.size());
3065                sign = t.sign;
3066        }
3067        return *this;
3068}
3069
3070bool Integer::GetBit(size_t n) const
3071{
3072        // Profiling tells us the original Else was dominant, so it was promoted to the first If statement.
3073        // The code change occurred at Commit dc99266599a0e72d.
3074        if (n/WORD_BITS < reg.size())
3075                return bool((reg[n/WORD_BITS] >> (n % WORD_BITS)) & 1);
3076        else
3077                return 0;
3078}
3079
3080void Integer::SetBit(size_t n, bool value)
3081{
3082        if (value)
3083        {
3084                reg.CleanGrow(RoundupSize(BitsToWords(n+1)));
3085                reg[n/WORD_BITS] |= (word(1) << (n%WORD_BITS));
3086        }
3087        else
3088        {
3089                if (n/WORD_BITS < reg.size())
3090                        reg[n/WORD_BITS] &= ~(word(1) << (n%WORD_BITS));
3091        }
3092}
3093
3094byte Integer::GetByte(size_t n) const
3095{
3096        // Profiling tells us the original Else was dominant, so it was promoted to the first If statement.
3097        // The code change occurred at Commit dc99266599a0e72d.
3098        if (n/WORD_SIZE < reg.size())
3099                return byte(reg[n/WORD_SIZE] >> ((n%WORD_SIZE)*8));
3100        else
3101                return 0;
3102}
3103
3104void Integer::SetByte(size_t n, byte value)
3105{
3106        reg.CleanGrow(RoundupSize(BytesToWords(n+1)));
3107        reg[n/WORD_SIZE] &= ~(word(0xff) << 8*(n%WORD_SIZE));
3108        reg[n/WORD_SIZE] |= (word(value) << 8*(n%WORD_SIZE));
3109}
3110
3111lword Integer::GetBits(size_t i, size_t n) const
3112{
3113        lword v = 0;
3114        CRYPTOPP_ASSERT(n <= sizeof(v)*8);
3115        for (unsigned int j=0; j<n; j++)
3116                v |= lword(GetBit(i+j)) << j;
3117        return v;
3118}
3119
3120Integer Integer::operator-() const
3121{
3122        Integer result(*this);
3123        result.Negate();
3124        return result;
3125}
3126
3127Integer Integer::AbsoluteValue() const
3128{
3129        Integer result(*this);
3130        result.sign = POSITIVE;
3131        return result;
3132}
3133
3134void Integer::swap(Integer &a)
3135{
3136        reg.swap(a.reg);
3137        std::swap(sign, a.sign);
3138}
3139
3140Integer::Integer(word value, size_t length)
3141        : reg(RoundupSize(length)), sign(POSITIVE)
3142{
3143        reg[0] = value;
3144        SetWords(reg+1, 0, reg.size()-1);
3145}
3146
3147template <class T>
3148static Integer StringToInteger(const T *str, ByteOrder order)
3149{
3150        CRYPTOPP_ASSERT( order == BIG_ENDIAN_ORDER || order == LITTLE_ENDIAN_ORDER );
3151
3152        int radix, sign = 1;
3153        // GCC workaround
3154        // std::char_traits<wchar_t>::length() not defined in GCC 3.2 and STLport 4.5.3
3155        unsigned int length;
3156        for (length = 0; str[length] != 0; length++) {}
3157
3158        Integer v;
3159
3160        if (length == 0)
3161                return Integer::Zero();
3162
3163        switch (str[length-1])
3164        {
3165        case 'h':
3166        case 'H':
3167                radix=16;
3168                break;
3169        case 'o':
3170        case 'O':
3171                radix=8;
3172                break;
3173        case 'b':
3174        case 'B':
3175                radix=2;
3176                break;
3177        default:
3178                radix=10;
3179        }
3180
3181        // 'str' is of length 1 or more
3182        if (str[0] == '-')
3183        {
3184                sign = -1;
3185                str += 1, length -= 1;
3186        }
3187
3188        if (length > 2 && str[0] == '0' && (str[1] == 'x' || str[1] == 'X'))
3189        {
3190                radix = 16;
3191                str += 2, length -= 2;
3192        }
3193
3194        if (order == BIG_ENDIAN_ORDER)
3195        {
3196                for (unsigned int i=0; i<length; i++)
3197                {
3198                        int digit, ch = static_cast<int>(str[i]);
3199
3200                        //  Profiling showd the second and third Else needed to be swapped
3201                        // The code change occurred at Commit dc99266599a0e72d.
3202                        if (ch >= '0' && ch <= '9')
3203                                digit = ch - '0';
3204                        else if (ch >= 'a' && ch <= 'f')
3205                                digit = ch - 'a' + 10;
3206                        else if (ch >= 'A' && ch <= 'F')
3207                                digit = ch - 'A' + 10;
3208                        else
3209                                digit = radix;
3210
3211                        if (digit < radix)
3212                        {
3213                                v *= radix;
3214                                v += digit;
3215                        }
3216                }
3217        }
3218        else if (radix == 16 && order == LITTLE_ENDIAN_ORDER)
3219        {
3220                // Nibble high, low and count
3221                unsigned int nh = 0, nl = 0, nc = 0;
3222                Integer position(Integer::One());
3223
3224                for (unsigned int i=0; i<length; i++)
3225                {
3226                        int digit, ch = static_cast<int>(str[i]);
3227
3228                        if (ch >= '0' && ch <= '9')
3229                                digit = ch - '0';
3230                        else if (ch >= 'a' && ch <= 'f')
3231                                digit = ch - 'a' + 10;
3232                        else if (ch >= 'A' && ch <= 'F')
3233                                digit = ch - 'A' + 10;
3234                        else
3235                                digit = radix;
3236
3237                        if (digit < radix)
3238                        {
3239                                if (nc++ == 0)
3240                                        nh = digit;
3241                                else
3242                                        nl = digit;
3243
3244                                if (nc == 2)
3245                                {
3246                                        v += position * (nh << 4 | nl);
3247                                        nc = 0, position <<= 8;
3248                                }
3249                        }
3250                }
3251
3252                if (nc == 1)
3253                        v += nh * position;
3254        }
3255        else // LITTLE_ENDIAN_ORDER && radix != 16
3256        {
3257                for (int i=static_cast<int>(length)-1; i>=0; i--)
3258                {
3259                        int digit, ch = static_cast<int>(str[i]);
3260
3261                        if (ch >= '0' && ch <= '9')
3262                                digit = ch - '0';
3263                        else if (ch >= 'a' && ch <= 'f')
3264                                digit = ch - 'a' + 10;
3265                        else if (ch >= 'A' && ch <= 'F')
3266                                digit = ch - 'A' + 10;
3267                        else
3268                                digit = radix;
3269
3270                        if (digit < radix)
3271                        {
3272                                v *= radix;
3273                                v += digit;
3274                        }
3275                }
3276        }
3277
3278        if (sign == -1)
3279                v.Negate();
3280
3281        return v;
3282}
3283
3284Integer::Integer(const char *str, ByteOrder order)
3285        : reg(2), sign(POSITIVE)
3286{
3287        *this = StringToInteger(str,order);
3288}
3289
3290Integer::Integer(const wchar_t *str, ByteOrder order)
3291        : reg(2), sign(POSITIVE)
3292{
3293        *this = StringToInteger(str,order);
3294}
3295
3296unsigned int Integer::WordCount() const
3297{
3298        return (unsigned int)CountWords(reg, reg.size());
3299}
3300
3301unsigned int Integer::ByteCount() const
3302{
3303        unsigned wordCount = WordCount();
3304        if (wordCount)
3305                return (wordCount-1)*WORD_SIZE + BytePrecision(reg[wordCount-1]);
3306        else
3307                return 0;
3308}
3309
3310unsigned int Integer::BitCount() const
3311{
3312        unsigned wordCount = WordCount();
3313        if (wordCount)
3314                return (wordCount-1)*WORD_BITS + BitPrecision(reg[wordCount-1]);
3315        else
3316                return 0;
3317}
3318
3319void Integer::Decode(const byte *input, size_t inputLen, Signedness s)
3320{
3321        StringStore store(input, inputLen);
3322        Decode(store, inputLen, s);
3323}
3324
3325void Integer::Decode(BufferedTransformation &bt, size_t inputLen, Signedness s)
3326{
3327        CRYPTOPP_ASSERT(bt.MaxRetrievable() >= inputLen);
3328
3329        byte b;
3330        bt.Peek(b);
3331        sign = ((s==SIGNED) && (b & 0x80)) ? NEGATIVE : POSITIVE;
3332
3333        while (inputLen>0 && (sign==POSITIVE ? b==0 : b==0xff))
3334        {
3335                bt.Skip(1);
3336                inputLen--;
3337                bt.Peek(b);
3338        }
3339
3340        // The call to CleanNew is optimized away above -O0/-Og.
3341        const size_t size = RoundupSize(BytesToWords(inputLen));
3342        reg.CleanNew(size);
3343
3344        CRYPTOPP_ASSERT(reg.SizeInBytes() >= inputLen);
3345        for (size_t i=inputLen; i > 0; i--)
3346        {
3347                bt.Get(b);
3348                reg[(i-1)/WORD_SIZE] |= word(b) << ((i-1)%WORD_SIZE)*8;
3349        }
3350
3351        if (sign == NEGATIVE)
3352        {
3353                for (size_t i=inputLen; i<reg.size()*WORD_SIZE; i++)
3354                        reg[i/WORD_SIZE] |= word(0xff) << (i%WORD_SIZE)*8;
3355                TwosComplement(reg, reg.size());
3356        }
3357}
3358
3359size_t Integer::MinEncodedSize(Signedness signedness) const
3360{
3361        // Profiling tells us the original second If was dominant, so it was promoted to the first If statement.
3362        // The code change occurred at Commit dc99266599a0e72d.
3363        unsigned int outputLen = STDMAX(1U, ByteCount());
3364        const bool pre = (signedness == UNSIGNED);
3365        if (!pre && NotNegative() && (GetByte(outputLen-1) & 0x80))
3366                outputLen++;
3367        if (pre)
3368                return outputLen;
3369        if (IsNegative() && *this < -Power2(outputLen*8-1))
3370                outputLen++;
3371        return outputLen;
3372}
3373
3374void Integer::Encode(byte *output, size_t outputLen, Signedness signedness) const
3375{
3376        CRYPTOPP_ASSERT(output && outputLen);
3377        ArraySink sink(output, outputLen);
3378        Encode(sink, outputLen, signedness);
3379}
3380
3381void Integer::Encode(BufferedTransformation &bt, size_t outputLen, Signedness signedness) const
3382{
3383        if (signedness == UNSIGNED || NotNegative())
3384        {
3385                for (size_t i=outputLen; i > 0; i--)
3386                        bt.Put(GetByte(i-1));
3387        }
3388        else
3389        {
3390                // take two's complement of *this
3391                Integer temp = Integer::Power2(8*STDMAX((size_t)ByteCount(), outputLen)) + *this;
3392                temp.Encode(bt, outputLen, UNSIGNED);
3393        }
3394}
3395
3396void Integer::DEREncode(BufferedTransformation &bt) const
3397{
3398        DERGeneralEncoder enc(bt, INTEGER);
3399        Encode(enc, MinEncodedSize(SIGNED), SIGNED);
3400        enc.MessageEnd();
3401}
3402
3403void Integer::BERDecode(const byte *input, size_t len)
3404{
3405        StringStore store(input, len);
3406        BERDecode(store);
3407}
3408
3409void Integer::BERDecode(BufferedTransformation &bt)
3410{
3411        BERGeneralDecoder dec(bt, INTEGER);
3412        if (!dec.IsDefiniteLength() || dec.MaxRetrievable() < dec.RemainingLength())
3413                BERDecodeError();
3414        Decode(dec, (size_t)dec.RemainingLength(), SIGNED);
3415        dec.MessageEnd();
3416}
3417
3418void Integer::DEREncodeAsOctetString(BufferedTransformation &bt, size_t length) const
3419{
3420        DERGeneralEncoder enc(bt, OCTET_STRING);
3421        Encode(enc, length);
3422        enc.MessageEnd();
3423}
3424
3425void Integer::BERDecodeAsOctetString(BufferedTransformation &bt, size_t length)
3426{
3427        BERGeneralDecoder dec(bt, OCTET_STRING);
3428        if (!dec.IsDefiniteLength() || dec.RemainingLength() != length)
3429                BERDecodeError();
3430        Decode(dec, length);
3431        dec.MessageEnd();
3432}
3433
3434size_t Integer::OpenPGPEncode(byte *output, size_t len) const
3435{
3436        ArraySink sink(output, len);
3437        return OpenPGPEncode(sink);
3438}
3439
3440size_t Integer::OpenPGPEncode(BufferedTransformation &bt) const
3441{
3442        word16 bitCount = word16(BitCount());
3443        bt.PutWord16(bitCount);
3444        size_t byteCount = BitsToBytes(bitCount);
3445        Encode(bt, byteCount);
3446        return 2 + byteCount;
3447}
3448
3449void Integer::OpenPGPDecode(const byte *input, size_t len)
3450{
3451        StringStore store(input, len);
3452        OpenPGPDecode(store);
3453}
3454
3455void Integer::OpenPGPDecode(BufferedTransformation &bt)
3456{
3457        word16 bitCount;
3458        if (bt.GetWord16(bitCount) != 2 || bt.MaxRetrievable() < BitsToBytes(bitCount))
3459                throw OpenPGPDecodeErr();
3460        Decode(bt, BitsToBytes(bitCount));
3461}
3462
3463void Integer::Randomize(RandomNumberGenerator &rng, size_t nbits)
3464{
3465        const size_t nbytes = nbits/8 + 1;
3466        SecByteBlock buf(nbytes);
3467        rng.GenerateBlock(buf, nbytes);
3468        if (nbytes)
3469                buf[0] = (byte)Crop(buf[0], nbits % 8);
3470        Decode(buf, nbytes, UNSIGNED);
3471}
3472
3473void Integer::Randomize(RandomNumberGenerator &rng, const Integer &min, const Integer &max)
3474{
3475        if (min > max)
3476                throw InvalidArgument("Integer: Min must be no greater than Max");
3477
3478        Integer range = max - min;
3479        const unsigned int nbits = range.BitCount();
3480
3481        do
3482        {
3483                Randomize(rng, nbits);
3484        }
3485        while (*this > range);
3486
3487        *this += min;
3488}
3489
3490bool Integer::Randomize(RandomNumberGenerator &rng, const Integer &min, const Integer &max, RandomNumberType rnType, const Integer &equiv, const Integer &mod)
3491{
3492        return GenerateRandomNoThrow(rng, MakeParameters("Min", min)("Max", max)("RandomNumberType", rnType)("EquivalentTo", equiv)("Mod", mod));
3493}
3494
3495class KDF2_RNG : public RandomNumberGenerator
3496{
3497public:
3498        KDF2_RNG(const byte *seed, size_t seedSize)
3499                : m_counter(0), m_counterAndSeed(seedSize + 4)
3500        {
3501                memcpy(m_counterAndSeed + 4, seed, seedSize);
3502        }
3503
3504        void GenerateBlock(byte *output, size_t size)
3505        {
3506                PutWord(false, BIG_ENDIAN_ORDER, m_counterAndSeed, m_counter);
3507                ++m_counter;
3508                P1363_KDF2<SHA1>::DeriveKey(output, size, m_counterAndSeed, m_counterAndSeed.size(), NULL, 0);
3509        }
3510
3511private:
3512        word32 m_counter;
3513        SecByteBlock m_counterAndSeed;
3514};
3515
3516bool Integer::GenerateRandomNoThrow(RandomNumberGenerator &i_rng, const NameValuePairs &params)
3517{
3518        Integer min = params.GetValueWithDefault("Min", Integer::Zero());
3519        Integer max;
3520        if (!params.GetValue("Max", max))
3521        {
3522                int bitLength;
3523                if (params.GetIntValue("BitLength", bitLength))
3524                        max = Integer::Power2(bitLength);
3525                else
3526                        throw InvalidArgument("Integer: missing Max argument");
3527        }
3528        if (min > max)
3529                throw InvalidArgument("Integer: Min must be no greater than Max");
3530
3531        Integer equiv = params.GetValueWithDefault("EquivalentTo", Integer::Zero());
3532        Integer mod = params.GetValueWithDefault("Mod", Integer::One());
3533
3534        if (equiv.IsNegative() || equiv >= mod)
3535                throw InvalidArgument("Integer: invalid EquivalentTo and/or Mod argument");
3536
3537        Integer::RandomNumberType rnType = params.GetValueWithDefault("RandomNumberType", Integer::ANY);
3538
3539        member_ptr<KDF2_RNG> kdf2Rng;
3540        ConstByteArrayParameter seed;
3541        if (params.GetValue(Name::Seed(), seed))
3542        {
3543                ByteQueue bq;
3544                DERSequenceEncoder seq(bq);
3545                min.DEREncode(seq);
3546                max.DEREncode(seq);
3547                equiv.DEREncode(seq);
3548                mod.DEREncode(seq);
3549                DEREncodeUnsigned(seq, rnType);
3550                DEREncodeOctetString(seq, seed.begin(), seed.size());
3551                seq.MessageEnd();
3552
3553                SecByteBlock finalSeed((size_t)bq.MaxRetrievable());
3554                bq.Get(finalSeed, finalSeed.size());
3555                kdf2Rng.reset(new KDF2_RNG(finalSeed.begin(), finalSeed.size()));
3556        }
3557        RandomNumberGenerator &rng = kdf2Rng.get() ? (RandomNumberGenerator &)*kdf2Rng : i_rng;
3558
3559        switch (rnType)
3560        {
3561                case ANY:
3562                        if (mod == One())
3563                                Randomize(rng, min, max);
3564                        else
3565                        {
3566                                Integer min1 = min + (equiv-min)%mod;
3567                                if (max < min1)
3568                                        return false;
3569                                Randomize(rng, Zero(), (max - min1) / mod);
3570                                *this *= mod;
3571                                *this += min1;
3572                        }
3573                        return true;
3574
3575                case PRIME:
3576                {
3577                        const PrimeSelector *pSelector = params.GetValueWithDefault(Name::PointerToPrimeSelector(), (const PrimeSelector *)NULL);
3578
3579                        int i;
3580                        i = 0;
3581                        while (1)
3582                        {
3583                                if (++i==16)
3584                                {
3585                                        // check if there are any suitable primes in [min, max]
3586                                        Integer first = min;
3587                                        if (FirstPrime(first, max, equiv, mod, pSelector))
3588                                        {
3589                                                // if there is only one suitable prime, we're done
3590                                                *this = first;
3591                                                if (!FirstPrime(first, max, equiv, mod, pSelector))
3592                                                        return true;
3593                                        }
3594                                        else
3595                                                return false;
3596                                }
3597
3598                                Randomize(rng, min, max);
3599                                if (FirstPrime(*this, STDMIN(*this+mod*PrimeSearchInterval(max), max), equiv, mod, pSelector))
3600                                        return true;
3601                        }
3602                }
3603
3604                default:
3605                        throw InvalidArgument("Integer: invalid RandomNumberType argument");
3606        }
3607}
3608
3609std::istream& operator>>(std::istream& in, Integer &a)
3610{
3611        char c;
3612        unsigned int length = 0;
3613        SecBlock<char> str(length + 16);
3614
3615        std::ws(in);
3616
3617        do
3618        {
3619                in.read(&c, 1);
3620                str[length++] = c;
3621                if (length >= str.size())
3622                        str.Grow(length + 16);
3623        }
3624        while (in && (c=='-' || c=='x' || (c>='0' && c<='9') || (c>='a' && c<='f') || (c>='A' && c<='F') || c=='h' || c=='H' || c=='o' || c=='O' || c==',' || c=='.'));
3625
3626        if (in.gcount())
3627                in.putback(c);
3628        str[length-1] = '\0';
3629        a = Integer(str);
3630
3631        return in;
3632}
3633
3634std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const Integer &a)
3635{
3636        // Get relevant conversion specifications from ostream.
3637        const long f = out.flags() & std::ios::basefield; // Get base digits.
3638        int base, block;
3639        char suffix;
3640        switch(f)
3641        {
3642        case std::ios::oct :
3643                base = 8;
3644                block = 8;
3645                suffix = 'o';
3646                break;
3647        case std::ios::hex :
3648                base = 16;
3649                block = 4;
3650                suffix = 'h';
3651                break;
3652        default :
3653                base = 10;
3654                block = 3;
3655                suffix = '.';
3656        }
3657
3658        Integer temp1=a, temp2;
3659
3660        if (a.IsNegative())
3661        {
3662                out << '-';
3663                temp1.Negate();
3664        }
3665
3666        if (!a)
3667                out << '0';
3668
3669        static const char upper[]="0123456789ABCDEF";
3670        static const char lower[]="0123456789abcdef";
3671
3672        const char* vec = (out.flags() & std::ios::uppercase) ? upper : lower;
3673        unsigned int i=0;
3674        SecBlock<char> s(a.BitCount() / (SaturatingSubtract1(BitPrecision(base),1U)) + 1);
3675
3676        while (!!temp1)
3677        {
3678                word digit;
3679                Integer::Divide(digit, temp2, temp1, base);
3680                s[i++]=vec[digit];
3681                temp1.swap(temp2);
3682        }
3683
3684        while (i--)
3685        {
3686                out << s[i];
3687//              if (i && !(i%block))
3688//                      out << ",";
3689        }
3690
3691#ifdef CRYPTOPP_USE_STD_SHOWBASE
3692        if (out.flags() & std::ios_base::showbase)
3693                out << suffix;
3694
3695        return out;
3696#else
3697        return out << suffix;
3698#endif
3699}
3700
3701Integer& Integer::operator++()
3702{
3703        if (NotNegative())
3704        {
3705                if (Increment(reg, reg.size()))
3706                {
3707                        reg.CleanGrow(2*reg.size());
3708                        reg[reg.size()/2]=1;
3709                }
3710        }
3711        else
3712        {
3713                word borrow = Decrement(reg, reg.size());
3714                CRYPTOPP_ASSERT(!borrow);
3715                CRYPTOPP_UNUSED(borrow);
3716
3717                if (WordCount()==0)
3718                        *this = Zero();
3719        }
3720        return *this;
3721}
3722
3723Integer& Integer::operator--()
3724{
3725        if (IsNegative())
3726        {
3727                if (Increment(reg, reg.size()))
3728                {
3729                        reg.CleanGrow(2*reg.size());
3730                        reg[reg.size()/2]=1;
3731                }
3732        }
3733        else
3734        {
3735                if (Decrement(reg, reg.size()))
3736                        *this = -One();
3737        }
3738        return *this;
3739}
3740
3741void PositiveAdd(Integer &sum, const Integer &a, const Integer& b)
3742{
3743        // Profiling tells us the original second Else If was dominant, so it was promoted to the first If statement.
3744        // The code change occurred at Commit dc99266599a0e72d.
3745        int carry; const bool pre = (a.reg.size() == b.reg.size());
3746        if (!pre && a.reg.size() > b.reg.size())
3747        {
3748                carry = Add(sum.reg, a.reg, b.reg, b.reg.size());
3749                CopyWords(sum.reg+b.reg.size(), a.reg+b.reg.size(), a.reg.size()-b.reg.size());
3750                carry = Increment(sum.reg+b.reg.size(), a.reg.size()-b.reg.size(), carry);
3751        }
3752        else if (pre)
3753        {
3754                carry = Add(sum.reg, a.reg, b.reg, a.reg.size());
3755        }
3756        else
3757        {
3758                carry = Add(sum.reg, a.reg, b.reg, a.reg.size());
3759                CopyWords(sum.reg+a.reg.size(), b.reg+a.reg.size(), b.reg.size()-a.reg.size());
3760                carry = Increment(sum.reg+a.reg.size(), b.reg.size()-a.reg.size(), carry);
3761        }
3762
3763        if (carry)
3764        {
3765                sum.reg.CleanGrow(2*sum.reg.size());
3766                sum.reg[sum.reg.size()/2] = 1;
3767        }
3768        sum.sign = Integer::POSITIVE;
3769}
3770
3771void PositiveSubtract(Integer &diff, const Integer &a, const Integer& b)
3772{
3773        unsigned aSize = a.WordCount();
3774        aSize += aSize%2;
3775        unsigned bSize = b.WordCount();
3776        bSize += bSize%2;
3777
3778        // Profiling tells us the original second Else If was dominant, so it was promoted to the first If statement.
3779        // The code change occurred at Commit dc99266599a0e72d.
3780        if (aSize > bSize)
3781        {
3782                word borrow = Subtract(diff.reg, a.reg, b.reg, bSize);
3783                CopyWords(diff.reg+bSize, a.reg+bSize, aSize-bSize);
3784                borrow = Decrement(diff.reg+bSize, aSize-bSize, borrow);
3785                CRYPTOPP_ASSERT(!borrow);
3786                diff.sign = Integer::POSITIVE;
3787        }
3788        else if (aSize == bSize)
3789        {
3790                if (Compare(a.reg, b.reg, aSize) >= 0)
3791                {
3792                        Subtract(diff.reg, a.reg, b.reg, aSize);
3793                        diff.sign = Integer::POSITIVE;
3794                }
3795                else
3796                {
3797                        Subtract(diff.reg, b.reg, a.reg, aSize);
3798                        diff.sign = Integer::NEGATIVE;
3799                }
3800        }
3801        else
3802        {
3803                word borrow = Subtract(diff.reg, b.reg, a.reg, aSize);
3804                CopyWords(diff.reg+aSize, b.reg+aSize, bSize-aSize);
3805                borrow = Decrement(diff.reg+aSize, bSize-aSize, borrow);
3806                CRYPTOPP_ASSERT(!borrow);
3807                diff.sign = Integer::NEGATIVE;
3808        }
3809}
3810
3811// MSVC .NET 2003 workaround
3812template <class T> inline const T& STDMAX2(const T& a, const T& b)
3813{
3814        return a < b ? b : a;
3815}
3816
3817Integer Integer::Plus(const Integer& b) const
3818{
3819        Integer sum((word)0, STDMAX2(reg.size(), b.reg.size()));
3820        if (NotNegative())
3821        {
3822                if (b.NotNegative())
3823                        PositiveAdd(sum, *this, b);
3824                else
3825                        PositiveSubtract(sum, *this, b);
3826        }
3827        else
3828        {
3829                if (b.NotNegative())
3830                        PositiveSubtract(sum, b, *this);
3831                else
3832                {
3833                        PositiveAdd(sum, *this, b);
3834                        sum.sign = Integer::NEGATIVE;
3835                }
3836        }
3837        return sum;
3838}
3839
3840Integer& Integer::operator+=(const Integer& t)
3841{
3842        reg.CleanGrow(t.reg.size());
3843        if (NotNegative())
3844        {
3845                if (t.NotNegative())
3846                        PositiveAdd(*this, *this, t);
3847                else
3848                        PositiveSubtract(*this, *this, t);
3849        }
3850        else
3851        {
3852                if (t.NotNegative())
3853                        PositiveSubtract(*this, t, *this);
3854                else
3855                {
3856                        PositiveAdd(*this, *this, t);
3857                        sign = Integer::NEGATIVE;
3858                }
3859        }
3860        return *this;
3861}
3862
3863Integer Integer::Minus(const Integer& b) const
3864{
3865        Integer diff((word)0, STDMAX2(reg.size(), b.reg.size()));
3866        if (NotNegative())
3867        {
3868                if (b.NotNegative())
3869                        PositiveSubtract(diff, *this, b);
3870                else
3871                        PositiveAdd(diff, *this, b);
3872        }
3873        else
3874        {
3875                if (b.NotNegative())
3876                {
3877                        PositiveAdd(diff, *this, b);
3878                        diff.sign = Integer::NEGATIVE;
3879                }
3880                else
3881                        PositiveSubtract(diff, b, *this);
3882        }
3883        return diff;
3884}
3885
3886Integer& Integer::operator-=(const Integer& t)
3887{
3888        reg.CleanGrow(t.reg.size());
3889        if (NotNegative())
3890        {
3891                if (t.NotNegative())
3892                        PositiveSubtract(*this, *this, t);
3893                else
3894                        PositiveAdd(*this, *this, t);
3895        }
3896        else
3897        {
3898                if (t.NotNegative())
3899                {
3900                        PositiveAdd(*this, *this, t);
3901                        sign = Integer::NEGATIVE;
3902                }
3903                else
3904                        PositiveSubtract(*this, t, *this);
3905        }
3906        return *this;
3907}
3908
3909Integer& Integer::operator<<=(size_t n)
3910{
3911        const size_t wordCount = WordCount();
3912        const size_t shiftWords = n / WORD_BITS;
3913        const unsigned int shiftBits = (unsigned int)(n % WORD_BITS);
3914
3915        reg.CleanGrow(RoundupSize(wordCount+BitsToWords(n)));
3916        ShiftWordsLeftByWords(reg, wordCount + shiftWords, shiftWords);
3917        ShiftWordsLeftByBits(reg+shiftWords, wordCount+BitsToWords(shiftBits), shiftBits);
3918        return *this;
3919}
3920
3921Integer& Integer::operator>>=(size_t n)
3922{
3923        const size_t wordCount = WordCount();
3924        const size_t shiftWords = n / WORD_BITS;
3925        const unsigned int shiftBits = (unsigned int)(n % WORD_BITS);
3926
3927        ShiftWordsRightByWords(reg, wordCount, shiftWords);
3928        if (wordCount > shiftWords)
3929                ShiftWordsRightByBits(reg, wordCount-shiftWords, shiftBits);
3930        if (IsNegative() && WordCount()==0)   // avoid -0
3931                *this = Zero();
3932        return *this;
3933}
3934
3935void PositiveMultiply(Integer &product, const Integer &a, const Integer &b)
3936{
3937        size_t aSize = RoundupSize(a.WordCount());
3938        size_t bSize = RoundupSize(b.WordCount());
3939
3940        product.reg.CleanNew(RoundupSize(aSize+bSize));
3941        product.sign = Integer::POSITIVE;
3942
3943        IntegerSecBlock workspace(aSize + bSize);
3944        AsymmetricMultiply(product.reg, workspace, a.reg, aSize, b.reg, bSize);
3945}
3946
3947void Multiply(Integer &product, const Integer &a, const Integer &b)
3948{
3949        PositiveMultiply(product, a, b);
3950
3951        if (a.NotNegative() != b.NotNegative())
3952                product.Negate();
3953}
3954
3955Integer Integer::Times(const Integer &b) const
3956{
3957        Integer product;
3958        Multiply(product, *this, b);
3959        return product;
3960}
3961
3962/*
3963void PositiveDivide(Integer &remainder, Integer &quotient,
3964                                   const Integer &dividend, const Integer &divisor)
3965{
3966        remainder.reg.CleanNew(divisor.reg.size());
3967        remainder.sign = Integer::POSITIVE;
3968        quotient.reg.New(0);
3969        quotient.sign = Integer::POSITIVE;
3970        unsigned i=dividend.BitCount();
3971        while (i--)
3972        {
3973                word overflow = ShiftWordsLeftByBits(remainder.reg, remainder.reg.size(), 1);
3974                remainder.reg[0] |= dividend[i];
3975                if (overflow || remainder >= divisor)
3976                {
3977                        Subtract(remainder.reg, remainder.reg, divisor.reg, remainder.reg.size());
3978                        quotient.SetBit(i);
3979                }
3980        }
3981}
3982*/
3983
3984void PositiveDivide(Integer &remainder, Integer &quotient,
3985                                   const Integer &a, const Integer &b)
3986{
3987        unsigned aSize = a.WordCount();
3988        unsigned bSize = b.WordCount();
3989
3990        if (!bSize)
3991                throw Integer::DivideByZero();
3992
3993        if (aSize < bSize)
3994        {
3995                remainder = a;
3996                remainder.sign = Integer::POSITIVE;
3997                quotient = Integer::Zero();
3998                return;
3999        }
4000
4001        aSize += aSize%2;       // round up to next even number
4002        bSize += bSize%2;
4003
4004        remainder.reg.CleanNew(RoundupSize(bSize));
4005        remainder.sign = Integer::POSITIVE;
4006        quotient.reg.CleanNew(RoundupSize(aSize-bSize+2));
4007        quotient.sign = Integer::POSITIVE;
4008
4009        IntegerSecBlock T(aSize+3*(bSize+2));
4010        Divide(remainder.reg, quotient.reg, T, a.reg, aSize, b.reg, bSize);
4011}
4012
4013void Integer::Divide(Integer &remainder, Integer &quotient, const Integer &dividend, const Integer &divisor)
4014{
4015        PositiveDivide(remainder, quotient, dividend, divisor);
4016
4017        if (dividend.IsNegative())
4018        {
4019                quotient.Negate();
4020                if (remainder.NotZero())
4021                {
4022                        --quotient;
4023                        remainder = divisor.AbsoluteValue() - remainder;
4024                }
4025        }
4026
4027        if (divisor.IsNegative())
4028                quotient.Negate();
4029}
4030
4031void Integer::DivideByPowerOf2(Integer &r, Integer &q, const Integer &a, unsigned int n)
4032{
4033        q = a;
4034        q >>= n;
4035
4036        const size_t wordCount = BitsToWords(n);
4037        if (wordCount <= a.WordCount())
4038        {
4039                r.reg.resize(RoundupSize(wordCount));
4040                CopyWords(r.reg, a.reg, wordCount);
4041                SetWords(r.reg+wordCount, 0, r.reg.size()-wordCount);
4042                if (n % WORD_BITS != 0)
4043                        r.reg[wordCount-1] %= (word(1) << (n % WORD_BITS));
4044        }
4045        else
4046        {
4047                r.reg.resize(RoundupSize(a.WordCount()));
4048                CopyWords(r.reg, a.reg, r.reg.size());
4049        }
4050        r.sign = POSITIVE;
4051
4052        if (a.IsNegative() && r.NotZero())
4053        {
4054                --q;
4055                r = Power2(n) - r;
4056        }
4057}
4058
4059Integer Integer::DividedBy(const Integer &b) const
4060{
4061        Integer remainder, quotient;
4062        Integer::Divide(remainder, quotient, *this, b);
4063        return quotient;
4064}
4065
4066Integer Integer::Modulo(const Integer &b) const
4067{
4068        Integer remainder, quotient;
4069        Integer::Divide(remainder, quotient, *this, b);
4070        return remainder;
4071}
4072
4073void Integer::Divide(word &remainder, Integer &quotient, const Integer &dividend, word divisor)
4074{
4075        if (!divisor)
4076                throw Integer::DivideByZero();
4077
4078        if ((divisor & (divisor-1)) == 0)       // divisor is a power of 2
4079        {
4080                quotient = dividend >> (BitPrecision(divisor)-1);
4081                remainder = dividend.reg[0] & (divisor-1);
4082                return;
4083        }
4084
4085        unsigned int i = dividend.WordCount();
4086        quotient.reg.CleanNew(RoundupSize(i));
4087        remainder = 0;
4088        while (i--)
4089        {
4090                quotient.reg[i] = DWord(dividend.reg[i], remainder) / divisor;
4091                remainder = DWord(dividend.reg[i], remainder) % divisor;
4092        }
4093
4094        if (dividend.NotNegative())
4095                quotient.sign = POSITIVE;
4096        else
4097        {
4098                quotient.sign = NEGATIVE;
4099                if (remainder)
4100                {
4101                        --quotient;
4102                        remainder = divisor - remainder;
4103                }
4104        }
4105}
4106
4107Integer Integer::DividedBy(word b) const
4108{
4109        word remainder;
4110        Integer quotient;
4111        Integer::Divide(remainder, quotient, *this, b);
4112        return quotient;
4113}
4114
4115word Integer::Modulo(word divisor) const
4116{
4117        if (!divisor)
4118                throw Integer::DivideByZero();
4119
4120        word remainder;
4121
4122        // Profiling tells us the original Else was dominant, so it was promoted to the first If statement.
4123        // The code change occurred at Commit dc99266599a0e72d.
4124        if ((divisor & (divisor-1)) != 0)       // divisor is not a power of 2
4125        {
4126                // Profiling tells us the original Else was dominant, so it was promoted to the first If statement.
4127                // The code change occurred at Commit dc99266599a0e72d.
4128                unsigned int i = WordCount();
4129                if (divisor > 5)
4130                {
4131                        remainder = 0;
4132                        while (i--)
4133                                remainder = DWord(reg[i], remainder) % divisor;
4134                }
4135                else
4136                {
4137                        DWord sum(0, 0);
4138                        while (i--)
4139                                sum += reg[i];
4140                        remainder = sum % divisor;
4141                }
4142        }
4143        else  // divisor is a power of 2
4144        {
4145                remainder = reg[0] & (divisor-1);
4146        }
4147
4148        if (IsNegative() && remainder)
4149                remainder = divisor - remainder;
4150
4151        return remainder;
4152}
4153
4154void Integer::Negate()
4155{
4156        if (!!(*this))  // don't flip sign if *this==0
4157                sign = Sign(1-sign);
4158}
4159
4160int Integer::PositiveCompare(const Integer& t) const
4161{
4162        // Profiling tells us the original Else was dominant, so it was promoted to the first If statement.
4163        // The code change occurred at Commit dc99266599a0e72d.
4164        const unsigned size = WordCount(), tSize = t.WordCount();
4165        if (size != tSize)
4166                return size > tSize ? 1 : -1;
4167        else
4168                return CryptoPP::Compare(reg, t.reg, size);
4169}
4170
4171int Integer::Compare(const Integer& t) const
4172{
4173        if (NotNegative())
4174        {
4175                if (t.NotNegative())
4176                        return PositiveCompare(t);
4177                else
4178                        return 1;
4179        }
4180        else
4181        {
4182                if (t.NotNegative())
4183                        return -1;
4184                else
4185                        return -PositiveCompare(t);
4186        }
4187}
4188
4189Integer Integer::SquareRoot() const
4190{
4191        if (!IsPositive())
4192                return Zero();
4193
4194        // overestimate square root
4195        Integer x, y = Power2((BitCount()+1)/2);
4196        CRYPTOPP_ASSERT(y*y >= *this);
4197
4198        do
4199        {
4200                x = y;
4201                y = (x + *this/x) >> 1;
4202        } while (y<x);
4203
4204        return x;
4205}
4206
4207bool Integer::IsSquare() const
4208{
4209        Integer r = SquareRoot();
4210        return *this == r.Squared();
4211}
4212
4213bool Integer::IsUnit() const
4214{
4215        return (WordCount() == 1) && (reg[0] == 1);
4216}
4217
4218Integer Integer::MultiplicativeInverse() const
4219{
4220        return IsUnit() ? *this : Zero();
4221}
4222
4223Integer a_times_b_mod_c(const Integer &x, const Integer& y, const Integer& m)
4224{
4225        return x*y%m;
4226}
4227
4228Integer a_exp_b_mod_c(const Integer &x, const Integer& e, const Integer& m)
4229{
4230        ModularArithmetic mr(m);
4231        return mr.Exponentiate(x, e);
4232}
4233
4234Integer Integer::Gcd(const Integer &a, const Integer &b)
4235{
4236        return EuclideanDomainOf<Integer>().Gcd(a, b);
4237}
4238
4239Integer Integer::InverseMod(const Integer &m) const
4240{
4241        CRYPTOPP_ASSERT(m.NotNegative());
4242
4243        if (IsNegative())
4244                return Modulo(m).InverseMod(m);
4245
4246        if (m.IsEven())
4247        {
4248                if (!m || IsEven())
4249                        return Zero();  // no inverse
4250                if (*this == One())
4251                        return One();
4252
4253                Integer u = m.Modulo(*this).InverseMod(*this);
4254                return !u ? Zero() : (m*(*this-u)+1)/(*this);
4255        }
4256
4257        SecBlock<word> T(m.reg.size() * 4);
4258        Integer r((word)0, m.reg.size());
4259        unsigned k = AlmostInverse(r.reg, T, reg, reg.size(), m.reg, m.reg.size());
4260        DivideByPower2Mod(r.reg, r.reg, k, m.reg, m.reg.size());
4261        return r;
4262}
4263
4264word Integer::InverseMod(word mod) const
4265{
4266        word g0 = mod, g1 = *this % mod;
4267        word v0 = 0, v1 = 1;
4268        word y;
4269
4270        while (g1)
4271        {
4272                if (g1 == 1)
4273                        return v1;
4274                y = g0 / g1;
4275                g0 = g0 % g1;
4276                v0 += y * v1;
4277
4278                if (!g0)
4279                        break;
4280                if (g0 == 1)
4281                        return mod-v0;
4282                y = g1 / g0;
4283                g1 = g1 % g0;
4284                v1 += y * v0;
4285        }
4286        return 0;
4287}
4288
4289// ********************************************************
4290
4291ModularArithmetic::ModularArithmetic(BufferedTransformation &bt)
4292{
4293        BERSequenceDecoder seq(bt);
4294        OID oid(seq);
4295        if (oid != ASN1::prime_field())
4296                BERDecodeError();
4297        m_modulus.BERDecode(seq);
4298        seq.MessageEnd();
4299        m_result.reg.resize(m_modulus.reg.size());
4300}
4301
4302void ModularArithmetic::DEREncode(BufferedTransformation &bt) const
4303{
4304        DERSequenceEncoder seq(bt);
4305        ASN1::prime_field().DEREncode(seq);
4306        m_modulus.DEREncode(seq);
4307        seq.MessageEnd();
4308}
4309
4310void ModularArithmetic::DEREncodeElement(BufferedTransformation &out, const Element &a) const
4311{
4312        a.DEREncodeAsOctetString(out, MaxElementByteLength());
4313}
4314
4315void ModularArithmetic::BERDecodeElement(BufferedTransformation &in, Element &a) const
4316{
4317        a.BERDecodeAsOctetString(in, MaxElementByteLength());
4318}
4319
4320const Integer& ModularArithmetic::Half(const Integer &a) const
4321{
4322        if (a.reg.size()==m_modulus.reg.size())
4323        {
4324                CryptoPP::DivideByPower2Mod(m_result.reg.begin(), a.reg, 1, m_modulus.reg, a.reg.size());
4325                return m_result;
4326        }
4327        else
4328                return m_result1 = (a.IsEven() ? (a >> 1) : ((a+m_modulus) >> 1));
4329}
4330
4331const Integer& ModularArithmetic::Add(const Integer &a, const Integer &b) const
4332{
4333        if (a.reg.size()==m_modulus.reg.size() && b.reg.size()==m_modulus.reg.size())
4334        {
4335                if (CryptoPP::Add(m_result.reg.begin(), a.reg, b.reg, a.reg.size())
4336                        || Compare(m_result.reg, m_modulus.reg, a.reg.size()) >= 0)
4337                {
4338                        CryptoPP::Subtract(m_result.reg.begin(), m_result.reg, m_modulus.reg, a.reg.size());
4339                }
4340                return m_result;
4341        }
4342        else
4343        {
4344                m_result1 = a+b;
4345                if (m_result1 >= m_modulus)
4346                        m_result1 -= m_modulus;
4347                return m_result1;
4348        }
4349}
4350
4351Integer& ModularArithmetic::Accumulate(Integer &a, const Integer &b) const
4352{
4353        if (a.reg.size()==m_modulus.reg.size() && b.reg.size()==m_modulus.reg.size())
4354        {
4355                if (CryptoPP::Add(a.reg, a.reg, b.reg, a.reg.size())
4356                        || Compare(a.reg, m_modulus.reg, a.reg.size()) >= 0)
4357                {
4358                        CryptoPP::Subtract(a.reg, a.reg, m_modulus.reg, a.reg.size());
4359                }
4360        }
4361        else
4362        {
4363                a+=b;
4364                if (a>=m_modulus)
4365                        a-=m_modulus;
4366        }
4367
4368        return a;
4369}
4370
4371const Integer& ModularArithmetic::Subtract(const Integer &a, const Integer &b) const
4372{
4373        if (a.reg.size()==m_modulus.reg.size() && b.reg.size()==m_modulus.reg.size())
4374        {
4375                if (CryptoPP::Subtract(m_result.reg.begin(), a.reg, b.reg, a.reg.size()))
4376                        CryptoPP::Add(m_result.reg.begin(), m_result.reg, m_modulus.reg, a.reg.size());
4377                return m_result;
4378        }
4379        else
4380        {
4381                m_result1 = a-b;
4382                if (m_result1.IsNegative())
4383                        m_result1 += m_modulus;
4384                return m_result1;
4385        }
4386}
4387
4388Integer& ModularArithmetic::Reduce(Integer &a, const Integer &b) const
4389{
4390        if (a.reg.size()==m_modulus.reg.size() && b.reg.size()==m_modulus.reg.size())
4391        {
4392                if (CryptoPP::Subtract(a.reg, a.reg, b.reg, a.reg.size()))
4393                        CryptoPP::Add(a.reg, a.reg, m_modulus.reg, a.reg.size());
4394        }
4395        else
4396        {
4397                a-=b;
4398                if (a.IsNegative())
4399                        a+=m_modulus;
4400        }
4401
4402        return a;
4403}
4404
4405const Integer& ModularArithmetic::Inverse(const Integer &a) const
4406{
4407        if (!a)
4408                return a;
4409
4410        CopyWords(m_result.reg.begin(), m_modulus.reg, m_modulus.reg.size());
4411        if (CryptoPP::Subtract(m_result.reg.begin(), m_result.reg, a.reg, a.reg.size()))
4412                Decrement(m_result.reg.begin()+a.reg.size(), m_modulus.reg.size()-a.reg.size());
4413
4414        return m_result;
4415}
4416
4417Integer ModularArithmetic::CascadeExponentiate(const Integer &x, const Integer &e1, const Integer &y, const Integer &e2) const
4418{
4419        if (m_modulus.IsOdd())
4420        {
4421                MontgomeryRepresentation dr(m_modulus);
4422                return dr.ConvertOut(dr.CascadeExponentiate(dr.ConvertIn(x), e1, dr.ConvertIn(y), e2));
4423        }
4424        else
4425                return AbstractRing<Integer>::CascadeExponentiate(x, e1, y, e2);
4426}
4427
4428void ModularArithmetic::SimultaneousExponentiate(Integer *results, const Integer &base, const Integer *exponents, unsigned int exponentsCount) const
4429{
4430        if (m_modulus.IsOdd())
4431        {
4432                MontgomeryRepresentation dr(m_modulus);
4433                dr.SimultaneousExponentiate(results, dr.ConvertIn(base), exponents, exponentsCount);
4434                for (unsigned int i=0; i<exponentsCount; i++)
4435                        results[i] = dr.ConvertOut(results[i]);
4436        }
4437        else
4438                AbstractRing<Integer>::SimultaneousExponentiate(results, base, exponents, exponentsCount);
4439}
4440
4441MontgomeryRepresentation::MontgomeryRepresentation(const Integer &m)    // modulus must be odd
4442        : ModularArithmetic(m),
4443          m_u((word)0, m_modulus.reg.size()),
4444          m_workspace(5*m_modulus.reg.size())
4445{
4446        if (!m_modulus.IsOdd())
4447                throw InvalidArgument("MontgomeryRepresentation: Montgomery representation requires an odd modulus");
4448
4449        RecursiveInverseModPower2(m_u.reg, m_workspace, m_modulus.reg, m_modulus.reg.size());
4450}
4451
4452const Integer& MontgomeryRepresentation::Multiply(const Integer &a, const Integer &b) const
4453{
4454        word *const T = m_workspace.begin();
4455        word *const R = m_result.reg.begin();
4456        const size_t N = m_modulus.reg.size();
4457        CRYPTOPP_ASSERT(a.reg.size()<=N && b.reg.size()<=N);
4458
4459        AsymmetricMultiply(T, T+2*N, a.reg, a.reg.size(), b.reg, b.reg.size());
4460        SetWords(T+a.reg.size()+b.reg.size(), 0, 2*N-a.reg.size()-b.reg.size());
4461        MontgomeryReduce(R, T+2*N, T, m_modulus.reg, m_u.reg, N);
4462        return m_result;
4463}
4464
4465const Integer& MontgomeryRepresentation::Square(const Integer &a) const
4466{
4467        word *const T = m_workspace.begin();
4468        word *const R = m_result.reg.begin();
4469        const size_t N = m_modulus.reg.size();
4470        CRYPTOPP_ASSERT(a.reg.size()<=N);
4471
4472        CryptoPP::Square(T, T+2*N, a.reg, a.reg.size());
4473        SetWords(T+2*a.reg.size(), 0, 2*N-2*a.reg.size());
4474        MontgomeryReduce(R, T+2*N, T, m_modulus.reg, m_u.reg, N);
4475        return m_result;
4476}
4477
4478Integer MontgomeryRepresentation::ConvertOut(const Integer &a) const
4479{
4480        word *const T = m_workspace.begin();
4481        word *const R = m_result.reg.begin();
4482        const size_t N = m_modulus.reg.size();
4483        CRYPTOPP_ASSERT(a.reg.size()<=N);
4484
4485        CopyWords(T, a.reg, a.reg.size());
4486        SetWords(T+a.reg.size(), 0, 2*N-a.reg.size());
4487        MontgomeryReduce(R, T+2*N, T, m_modulus.reg, m_u.reg, N);
4488        return m_result;
4489}
4490
4491const Integer& MontgomeryRepresentation::MultiplicativeInverse(const Integer &a) const
4492{
4493//        return (EuclideanMultiplicativeInverse(a, modulus)<<(2*WORD_BITS*modulus.reg.size()))%modulus;
4494        word *const T = m_workspace.begin();
4495        word *const R = m_result.reg.begin();
4496        const size_t N = m_modulus.reg.size();
4497        CRYPTOPP_ASSERT(a.reg.size()<=N);
4498
4499        CopyWords(T, a.reg, a.reg.size());
4500        SetWords(T+a.reg.size(), 0, 2*N-a.reg.size());
4501        MontgomeryReduce(R, T+2*N, T, m_modulus.reg, m_u.reg, N);
4502        unsigned k = AlmostInverse(R, T, R, N, m_modulus.reg, N);
4503
4504//      cout << "k=" << k << " N*32=" << 32*N << endl;
4505
4506        if (k>N*WORD_BITS)
4507                DivideByPower2Mod(R, R, k-N*WORD_BITS, m_modulus.reg, N);
4508        else
4509                MultiplyByPower2Mod(R, R, N*WORD_BITS-k, m_modulus.reg, N);
4510
4511        return m_result;
4512}
4513
4514// Specialization declared in misc.h to allow us to print integers
4515//  with additional control options, like arbirary bases and uppercase.
4516template <> CRYPTOPP_DLL
4517std::string IntToString<Integer>(Integer value, unsigned int base)
4518{
4519        // Hack... set the high bit for uppercase. Set the next bit fo a suffix.
4520        static const unsigned int BIT_32 = (1U << 31);
4521        const bool UPPER = !!(base & BIT_32);
4522        static const unsigned int BIT_31 = (1U << 30);
4523        const bool BASE = !!(base & BIT_31);
4524
4525        const char CH = UPPER ? 'A' : 'a';
4526        base &= ~(BIT_32|BIT_31);
4527        CRYPTOPP_ASSERT(base >= 2 && base <= 32);
4528
4529        if (value == 0)
4530                return "0";
4531
4532        bool negative = false, zero = false;
4533        if (value.IsNegative())
4534        {
4535                negative = true;
4536                value.Negate();
4537        }
4538
4539        if (!value)
4540                zero = true;
4541
4542        SecBlock<char> s(value.BitCount() / (SaturatingSubtract1(BitPrecision(base),1U)) + 1);
4543        Integer temp;
4544
4545        unsigned int i=0;
4546        while (!!value)
4547        {
4548                word digit;
4549                Integer::Divide(digit, temp, value, word(base));
4550                s[i++]=char((digit < 10 ? '0' : (CH - 10)) + digit);
4551                value.swap(temp);
4552        }
4553
4554        std::string result;
4555        result.reserve(i+2);
4556
4557        if (negative)
4558                result += '-';
4559
4560        if (zero)
4561                result += '0';
4562
4563        while (i--)
4564                result += s[i];
4565
4566        if (BASE)
4567        {
4568                if (base == 10)
4569                        result += '.';
4570                else if (base == 16)
4571                        result += 'h';
4572                else if (base == 8)
4573                        result += 'o';
4574                else if (base == 2)
4575                        result += 'b';
4576        }
4577
4578        return result;
4579}
4580
4581// Specialization declared in misc.h to avoid Coverity findings.
4582template <> CRYPTOPP_DLL
4583std::string IntToString<word64>(word64 value, unsigned int base)
4584{
4585        // Hack... set the high bit for uppercase.
4586        static const unsigned int HIGH_BIT = (1U << 31);
4587        const char CH = !!(base & HIGH_BIT) ? 'A' : 'a';
4588        base &= ~HIGH_BIT;
4589
4590        CRYPTOPP_ASSERT(base >= 2);
4591        if (value == 0)
4592                return "0";
4593
4594        std::string result;
4595        while (value > 0)
4596        {
4597                word64 digit = value % base;
4598                result = char((digit < 10 ? '0' : (CH - 10)) + digit) + result;
4599                value /= base;
4600        }
4601        return result;
4602}
4603
4604NAMESPACE_END
4605
4606#endif
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.