package/network/utils/nftables/patches/102-build-allow-building-with-mini-gmp-instead-of-gmp.patch

   1 From da4e4f5db6561923ad239aa653660250aaeb5873 Mon Sep 17 00:00:00 2001
   2 From: Steven Barth <cyrus@openwrt.org>
   3 Date: Mon, 6 Oct 2014 07:26:13 +0200
   4 Subject: [PATCH 2/2] build: allow building with mini-gmp instead of gmp
   5
   6 This introduces --without-libgmp which includes mini-gmp into nft
   7 (adding ~30k) but avoids linking libgmp which is >400k.
   8
   9 This is useful for embedded distributions not using gmp otherwise.
  10
  11 Note: currently --without-libgmp must be used with --disable-debug.
  12
  13 Signed-off-by: Steven Barth <cyrus@openwrt.org>
  14 ---
  15  configure.ac          |   14 +-
  16  include/bignum.h      |   17 +
  17  include/expression.h  |    2 +-
  18  include/gmputil.h     |    2 +-
  19  include/mini-gmp.h    |  294 ++++
  20  include/utils.h       |    4 +-
  21  src/Makefile.in       |    5 +
  22  src/datatype.c        |    4 +-
  23  src/erec.c            |    4 +-
  24  src/evaluate.c        |    8 +-
  25  src/gmputil.c         |    1 -
  26  src/mini-gmp-printf.c |   62 +
  27  src/mini-gmp.c        | 4386 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
  28  13 files changed, 4790 insertions(+), 13 deletions(-)
  29  create mode 100644 include/bignum.h
  30  create mode 100644 include/mini-gmp.h
  31  create mode 100644 src/mini-gmp-printf.c
  32  create mode 100644 src/mini-gmp.c
  33
  34 --- a/configure.ac
  35 +++ b/configure.ac
  36 @@ -68,8 +68,18 @@ AC_CHECK_LIB([mnl], [mnl_socket_open], ,
  37  AC_CHECK_LIB([nftnl], [nft_rule_alloc], ,
  38              AC_MSG_ERROR([No suitable version of libnftnl found]))
  39
  40 -AC_CHECK_LIB([gmp], [__gmpz_init], ,
  41 -            AC_MSG_ERROR([No suitable version of libgmp found]))
  42 +AC_ARG_WITH([libgmp], [AS_HELP_STRING([--without-libgmp],
  43 +            [Disable libgmp support (use builtin mini-gmp)])], [],
  44 +            [with_libgmp=yes])
  45 +AS_IF([test "x$with_libgmp" != xno], [
  46 +AC_CHECK_LIB([gmp],[__gmpz_init], , AC_MSG_ERROR([No suitable version of libgmp found]))
  47 +])
  48 +AC_SUBST(with_libgmp)
  49 +
  50 +
  51 +AS_IF([test "x$with_libgmp" != xyes -a "x$CONFIG_DEBUG" = xy], [
  52 +AC_MSG_ERROR([--without-libgmp MUST be used with --disable-debug])
  53 +])
  54
  55  AC_ARG_WITH([cli], [AS_HELP_STRING([--without-cli],
  56              [disable interactive CLI (libreadline support)])],
  57 --- /dev/null
  58 +++ b/include/bignum.h
  59 @@ -0,0 +1,17 @@
  60 +#ifndef NFTABLES_BIGNUM_H
  61 +#define NFTABLES_BIGNUM_H
  62 +
  63 +#ifdef HAVE_LIBGMP
  64 +#include <gmp.h>
  65 +
  66 +#else
  67 +
  68 +#include <mini-gmp.h>
  69 +#include <stdio.h>
  70 +#include <stdarg.h>
  71 +
  72 +int gmp_printf(const char *format, const mpz_t value);
  73 +
  74 +#endif
  75 +
  76 +#endif /* NFTABLES_BIGNUM_H */
  77 --- a/include/expression.h
  78 +++ b/include/expression.h
  79 @@ -2,7 +2,7 @@
  80  #define NFTABLES_EXPRESSION_H
  81
  82  #include <stdbool.h>
  83 -#include <gmp.h>
  84 +#include <bignum.h>
  85  #include <linux/netfilter/nf_tables.h>
  86
  87  #include <nftables.h>
  88 --- a/include/gmputil.h
  89 +++ b/include/gmputil.h
  90 @@ -1,7 +1,7 @@
  91  #ifndef NFTABLES_GMPUTIL_H
  92  #define NFTABLES_GMPUTIL_H
  93
  94 -#include <gmp.h>
  95 +#include <bignum.h>
  96  #include <asm/byteorder.h>
  97
  98  enum mpz_word_order {
  99 --- /dev/null
 100 +++ b/include/mini-gmp.h
 101 @@ -0,0 +1,294 @@
 102 +/* mini-gmp, a minimalistic implementation of a GNU GMP subset.
 103 +
 104 +Copyright 2011-2014 Free Software Foundation, Inc.
 105 +
 106 +This file is part of the GNU MP Library.
 107 +
 108 +The GNU MP Library is free software; you can redistribute it and/or modify
 109 +it under the terms of either:
 110 +
 111 +  * the GNU Lesser General Public License as published by the Free
 112 +    Software Foundation; either version 3 of the License, or (at your
 113 +    option) any later version.
 114 +
 115 +or
 116 +
 117 +  * the GNU General Public License as published by the Free Software
 118 +    Foundation; either version 2 of the License, or (at your option) any
 119 +    later version.
 120 +
 121 +or both in parallel, as here.
 122 +
 123 +The GNU MP Library is distributed in the hope that it will be useful, but
 124 +WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY
 125 +or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
 126 +for more details.
 127 +
 128 +You should have received copies of the GNU General Public License and the
 129 +GNU Lesser General Public License along with the GNU MP Library.  If not,
 130 +see https://www.gnu.org/licenses/.  */
 131 +
 132 +/* About mini-gmp: This is a minimal implementation of a subset of the
 133 +   GMP interface. It is intended for inclusion into applications which
 134 +   have modest bignums needs, as a fallback when the real GMP library
 135 +   is not installed.
 136 +
 137 +   This file defines the public interface. */
 138 +
 139 +#ifndef __MINI_GMP_H__
 140 +#define __MINI_GMP_H__
 141 +
 142 +/* For size_t */
 143 +#include <stddef.h>
 144 +
 145 +#if defined (__cplusplus)
 146 +extern "C" {
 147 +#endif
 148 +
 149 +void mp_set_memory_functions (void *(*) (size_t),
 150 +                             void *(*) (void *, size_t, size_t),
 151 +                             void (*) (void *, size_t));
 152 +
 153 +void mp_get_memory_functions (void *(**) (size_t),
 154 +                             void *(**) (void *, size_t, size_t),
 155 +                             void (**) (void *, size_t));
 156 +
 157 +typedef unsigned long mp_limb_t;
 158 +typedef long mp_size_t;
 159 +typedef unsigned long mp_bitcnt_t;
 160 +
 161 +typedef mp_limb_t *mp_ptr;
 162 +typedef const mp_limb_t *mp_srcptr;
 163 +
 164 +typedef struct
 165 +{
 166 +  int _mp_alloc;               /* Number of *limbs* allocated and pointed
 167 +                                  to by the _mp_d field.  */
 168 +  int _mp_size;                        /* abs(_mp_size) is the number of limbs the
 169 +                                  last field points to.  If _mp_size is
 170 +                                  negative this is a negative number.  */
 171 +  mp_limb_t *_mp_d;            /* Pointer to the limbs.  */
 172 +} __mpz_struct;
 173 +
 174 +typedef __mpz_struct mpz_t[1];
 175 +
 176 +typedef __mpz_struct *mpz_ptr;
 177 +typedef const __mpz_struct *mpz_srcptr;
 178 +
 179 +extern const int mp_bits_per_limb;
 180 +
 181 +void mpn_copyi (mp_ptr, mp_srcptr, mp_size_t);
 182 +void mpn_copyd (mp_ptr, mp_srcptr, mp_size_t);
 183 +void mpn_zero (mp_ptr, mp_size_t);
 184 +
 185 +int mpn_cmp (mp_srcptr, mp_srcptr, mp_size_t);
 186 +
 187 +mp_limb_t mpn_add_1 (mp_ptr, mp_srcptr, mp_size_t, mp_limb_t);
 188 +mp_limb_t mpn_add_n (mp_ptr, mp_srcptr, mp_srcptr, mp_size_t);
 189 +mp_limb_t mpn_add (mp_ptr, mp_srcptr, mp_size_t, mp_srcptr, mp_size_t);
 190 +
 191 +mp_limb_t mpn_sub_1 (mp_ptr, mp_srcptr, mp_size_t, mp_limb_t);
 192 +mp_limb_t mpn_sub_n (mp_ptr, mp_srcptr, mp_srcptr, mp_size_t);
 193 +mp_limb_t mpn_sub (mp_ptr, mp_srcptr, mp_size_t, mp_srcptr, mp_size_t);
 194 +
 195 +mp_limb_t mpn_mul_1 (mp_ptr, mp_srcptr, mp_size_t, mp_limb_t);
 196 +mp_limb_t mpn_addmul_1 (mp_ptr, mp_srcptr, mp_size_t, mp_limb_t);
 197 +mp_limb_t mpn_submul_1 (mp_ptr, mp_srcptr, mp_size_t, mp_limb_t);
 198 +
 199 +mp_limb_t mpn_mul (mp_ptr, mp_srcptr, mp_size_t, mp_srcptr, mp_size_t);
 200 +void mpn_mul_n (mp_ptr, mp_srcptr, mp_srcptr, mp_size_t);
 201 +void mpn_sqr (mp_ptr, mp_srcptr, mp_size_t);
 202 +int mpn_perfect_square_p (mp_srcptr, mp_size_t);
 203 +mp_size_t mpn_sqrtrem (mp_ptr, mp_ptr, mp_srcptr, mp_size_t);
 204 +
 205 +mp_limb_t mpn_lshift (mp_ptr, mp_srcptr, mp_size_t, unsigned int);
 206 +mp_limb_t mpn_rshift (mp_ptr, mp_srcptr, mp_size_t, unsigned int);
 207 +
 208 +mp_bitcnt_t mpn_scan0 (mp_srcptr, mp_bitcnt_t);
 209 +mp_bitcnt_t mpn_scan1 (mp_srcptr, mp_bitcnt_t);
 210 +
 211 +mp_bitcnt_t mpn_popcount (mp_srcptr, mp_size_t);
 212 +
 213 +mp_limb_t mpn_invert_3by2 (mp_limb_t, mp_limb_t);
 214 +#define mpn_invert_limb(x) mpn_invert_3by2 ((x), 0)
 215 +
 216 +size_t mpn_get_str (unsigned char *, int, mp_ptr, mp_size_t);
 217 +mp_size_t mpn_set_str (mp_ptr, const unsigned char *, size_t, int);
 218 +
 219 +void mpz_init (mpz_t);
 220 +void mpz_init2 (mpz_t, mp_bitcnt_t);
 221 +void mpz_clear (mpz_t);
 222 +
 223 +#define mpz_odd_p(z)   (((z)->_mp_size != 0) & (int) (z)->_mp_d[0])
 224 +#define mpz_even_p(z)  (! mpz_odd_p (z))
 225 +
 226 +int mpz_sgn (const mpz_t);
 227 +int mpz_cmp_si (const mpz_t, long);
 228 +int mpz_cmp_ui (const mpz_t, unsigned long);
 229 +int mpz_cmp (const mpz_t, const mpz_t);
 230 +int mpz_cmpabs_ui (const mpz_t, unsigned long);
 231 +int mpz_cmpabs (const mpz_t, const mpz_t);
 232 +int mpz_cmp_d (const mpz_t, double);
 233 +int mpz_cmpabs_d (const mpz_t, double);
 234 +
 235 +void mpz_abs (mpz_t, const mpz_t);
 236 +void mpz_neg (mpz_t, const mpz_t);
 237 +void mpz_swap (mpz_t, mpz_t);
 238 +
 239 +void mpz_add_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 240 +void mpz_add (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 241 +void mpz_sub_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 242 +void mpz_ui_sub (mpz_t, unsigned long, const mpz_t);
 243 +void mpz_sub (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 244 +
 245 +void mpz_mul_si (mpz_t, const mpz_t, long int);
 246 +void mpz_mul_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long int);
 247 +void mpz_mul (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 248 +void mpz_mul_2exp (mpz_t, const mpz_t, mp_bitcnt_t);
 249 +void mpz_addmul_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long int);
 250 +void mpz_addmul (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 251 +void mpz_submul_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long int);
 252 +void mpz_submul (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 253 +
 254 +void mpz_cdiv_qr (mpz_t, mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 255 +void mpz_fdiv_qr (mpz_t, mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 256 +void mpz_tdiv_qr (mpz_t, mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 257 +void mpz_cdiv_q (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 258 +void mpz_fdiv_q (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 259 +void mpz_tdiv_q (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 260 +void mpz_cdiv_r (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 261 +void mpz_fdiv_r (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 262 +void mpz_tdiv_r (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 263 +
 264 +void mpz_cdiv_q_2exp (mpz_t, const mpz_t, mp_bitcnt_t);
 265 +void mpz_fdiv_q_2exp (mpz_t, const mpz_t, mp_bitcnt_t);
 266 +void mpz_tdiv_q_2exp (mpz_t, const mpz_t, mp_bitcnt_t);
 267 +void mpz_cdiv_r_2exp (mpz_t, const mpz_t, mp_bitcnt_t);
 268 +void mpz_fdiv_r_2exp (mpz_t, const mpz_t, mp_bitcnt_t);
 269 +void mpz_tdiv_r_2exp (mpz_t, const mpz_t, mp_bitcnt_t);
 270 +
 271 +void mpz_mod (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 272 +
 273 +void mpz_divexact (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 274 +
 275 +int mpz_divisible_p (const mpz_t, const mpz_t);
 276 +int mpz_congruent_p (const mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 277 +
 278 +unsigned long mpz_cdiv_qr_ui (mpz_t, mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 279 +unsigned long mpz_fdiv_qr_ui (mpz_t, mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 280 +unsigned long mpz_tdiv_qr_ui (mpz_t, mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 281 +unsigned long mpz_cdiv_q_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 282 +unsigned long mpz_fdiv_q_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 283 +unsigned long mpz_tdiv_q_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 284 +unsigned long mpz_cdiv_r_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 285 +unsigned long mpz_fdiv_r_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 286 +unsigned long mpz_tdiv_r_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 287 +unsigned long mpz_cdiv_ui (const mpz_t, unsigned long);
 288 +unsigned long mpz_fdiv_ui (const mpz_t, unsigned long);
 289 +unsigned long mpz_tdiv_ui (const mpz_t, unsigned long);
 290 +
 291 +unsigned long mpz_mod_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 292 +
 293 +void mpz_divexact_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 294 +
 295 +int mpz_divisible_ui_p (const mpz_t, unsigned long);
 296 +
 297 +unsigned long mpz_gcd_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 298 +void mpz_gcd (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 299 +void mpz_gcdext (mpz_t, mpz_t, mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 300 +void mpz_lcm_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 301 +void mpz_lcm (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 302 +int mpz_invert (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 303 +
 304 +void mpz_sqrtrem (mpz_t, mpz_t, const mpz_t);
 305 +void mpz_sqrt (mpz_t, const mpz_t);
 306 +int mpz_perfect_square_p (const mpz_t);
 307 +
 308 +void mpz_pow_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 309 +void mpz_ui_pow_ui (mpz_t, unsigned long, unsigned long);
 310 +void mpz_powm (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 311 +void mpz_powm_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long, const mpz_t);
 312 +
 313 +void mpz_rootrem (mpz_t, mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 314 +int mpz_root (mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 315 +
 316 +void mpz_fac_ui (mpz_t, unsigned long);
 317 +void mpz_bin_uiui (mpz_t, unsigned long, unsigned long);
 318 +
 319 +int mpz_probab_prime_p (const mpz_t, int);
 320 +
 321 +int mpz_tstbit (const mpz_t, mp_bitcnt_t);
 322 +void mpz_setbit (mpz_t, mp_bitcnt_t);
 323 +void mpz_clrbit (mpz_t, mp_bitcnt_t);
 324 +void mpz_combit (mpz_t, mp_bitcnt_t);
 325 +
 326 +void mpz_com (mpz_t, const mpz_t);
 327 +void mpz_and (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 328 +void mpz_ior (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 329 +void mpz_xor (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 330 +
 331 +mp_bitcnt_t mpz_popcount (const mpz_t);
 332 +mp_bitcnt_t mpz_hamdist (const mpz_t, const mpz_t);
 333 +mp_bitcnt_t mpz_scan0 (const mpz_t, mp_bitcnt_t);
 334 +mp_bitcnt_t mpz_scan1 (const mpz_t, mp_bitcnt_t);
 335 +
 336 +int mpz_fits_slong_p (const mpz_t);
 337 +int mpz_fits_ulong_p (const mpz_t);
 338 +long int mpz_get_si (const mpz_t);
 339 +unsigned long int mpz_get_ui (const mpz_t);
 340 +double mpz_get_d (const mpz_t);
 341 +size_t mpz_size (const mpz_t);
 342 +mp_limb_t mpz_getlimbn (const mpz_t, mp_size_t);
 343 +
 344 +void mpz_realloc2 (mpz_t, mp_bitcnt_t);
 345 +mp_srcptr mpz_limbs_read (mpz_srcptr);
 346 +mp_ptr mpz_limbs_modify (mpz_t, mp_size_t);
 347 +mp_ptr mpz_limbs_write (mpz_t, mp_size_t);
 348 +void mpz_limbs_finish (mpz_t, mp_size_t);
 349 +mpz_srcptr mpz_roinit_n (mpz_t, mp_srcptr, mp_size_t);
 350 +
 351 +#define MPZ_ROINIT_N(xp, xs) {{0, (xs),(xp) }}
 352 +
 353 +void mpz_set_si (mpz_t, signed long int);
 354 +void mpz_set_ui (mpz_t, unsigned long int);
 355 +void mpz_set (mpz_t, const mpz_t);
 356 +void mpz_set_d (mpz_t, double);
 357 +
 358 +void mpz_init_set_si (mpz_t, signed long int);
 359 +void mpz_init_set_ui (mpz_t, unsigned long int);
 360 +void mpz_init_set (mpz_t, const mpz_t);
 361 +void mpz_init_set_d (mpz_t, double);
 362 +
 363 +size_t mpz_sizeinbase (const mpz_t, int);
 364 +char *mpz_get_str (char *, int, const mpz_t);
 365 +int mpz_set_str (mpz_t, const char *, int);
 366 +int mpz_init_set_str (mpz_t, const char *, int);
 367 +
 368 +/* This long list taken from gmp.h. */
 369 +/* For reference, "defined(EOF)" cannot be used here.  In g++ 2.95.4,
 370 +   <iostream> defines EOF but not FILE.  */
 371 +#if defined (FILE)                                              \
 372 +  || defined (H_STDIO)                                          \
 373 +  || defined (_H_STDIO)               /* AIX */                 \
 374 +  || defined (_STDIO_H)               /* glibc, Sun, SCO */     \
 375 +  || defined (_STDIO_H_)              /* BSD, OSF */            \
 376 +  || defined (__STDIO_H)              /* Borland */             \
 377 +  || defined (__STDIO_H__)            /* IRIX */                \
 378 +  || defined (_STDIO_INCLUDED)        /* HPUX */                \
 379 +  || defined (__dj_include_stdio_h_)  /* DJGPP */               \
 380 +  || defined (_FILE_DEFINED)          /* Microsoft */           \
 381 +  || defined (__STDIO__)              /* Apple MPW MrC */       \
 382 +  || defined (_MSL_STDIO_H)           /* Metrowerks */          \
 383 +  || defined (_STDIO_H_INCLUDED)      /* QNX4 */               \
 384 +  || defined (_ISO_STDIO_ISO_H)       /* Sun C++ */            \
 385 +  || defined (__STDIO_LOADED)         /* VMS */
 386 +size_t mpz_out_str (FILE *, int, const mpz_t);
 387 +#endif
 388 +
 389 +void mpz_import (mpz_t, size_t, int, size_t, int, size_t, const void *);
 390 +void *mpz_export (void *, size_t *, int, size_t, int, size_t, const mpz_t);
 391 +
 392 +#if defined (__cplusplus)
 393 +}
 394 +#endif
 395 +#endif /* __MINI_GMP_H__ */
 396 --- a/include/utils.h
 397 +++ b/include/utils.h
 398 @@ -9,14 +9,14 @@
 399  #include <unistd.h>
 400  #include <assert.h>
 401  #include <list.h>
 402 -#include <gmp.h>
 403 +#include <bignum.h>
 404
 405  #define BITS_PER_BYTE  8
 406
 407  #ifdef DEBUG
 408  #define pr_debug(fmt, arg...) gmp_printf(fmt, ##arg)
 409  #else
 410 -#define pr_debug(fmt, arg...) ({ if (false) gmp_printf(fmt, ##arg); 0; })
 411 +#define pr_debug(fmt, arg...)
 412  #endif
 413
 414  #define __fmtstring(x, y)      __attribute__((format(printf, x, y)))
 415 --- a/src/Makefile.in
 416 +++ b/src/Makefile.in
 417 @@ -31,3 +31,8 @@ nft-extra-clean-files += parser.c parser
 418
 419  nft-obj                        += scanner.o
 420  nft-extra-clean-files  += scanner.c scanner.h
 421 +
 422 +ifneq (@with_libgmp@,yes)
 423 +nft-obj                        += mini-gmp.o
 424 +nft-obj                        += mini-gmp-printf.o
 425 +endif
 426 --- a/src/datatype.c
 427 +++ b/src/datatype.c
 428 @@ -267,11 +267,9 @@ static struct error_record *integer_type
 429                                                struct expr **res)
 430  {
 431         mpz_t v;
 432 -       int len;
 433
 434         mpz_init(v);
 435 -       if (gmp_sscanf(sym->identifier, "%Zu%n", v, &len) != 1 ||
 436 -           (int)strlen(sym->identifier) != len) {
 437 +       if (mpz_set_str(v, sym->identifier, 0)) {
 438                 mpz_clear(v);
 439                 if (sym->dtype != &integer_type)
 440                         return NULL;
 441 --- a/src/erec.c
 442 +++ b/src/erec.c
 443 @@ -43,6 +43,7 @@ static void erec_destroy(struct error_re
 444         xfree(erec);
 445  }
 446
 447 +__attribute__((format(printf, 3, 0)))
 448  struct error_record *erec_vcreate(enum error_record_types type,
 449                                   const struct location *loc,
 450                                   const char *fmt, va_list ap)
 451 @@ -54,10 +55,11 @@ struct error_record *erec_vcreate(enum e
 452         erec->num_locations     = 0;
 453         erec_add_location(erec, loc);
 454
 455 -       gmp_vasprintf(&erec->msg, fmt, ap);
 456 +       if (vasprintf(&erec->msg, fmt, ap)) {}
 457         return erec;
 458  }
 459
 460 +__attribute__((format(printf, 3, 4)))
 461  struct error_record *erec_create(enum error_record_types type,
 462                                  const struct location *loc,
 463                                  const char *fmt, ...)
 464 --- a/src/evaluate.c
 465 +++ b/src/evaluate.c
 466 @@ -232,9 +232,13 @@ static int expr_evaluate_value(struct ev
 467         case TYPE_INTEGER:
 468                 mpz_init_bitmask(mask, ctx->ectx.len);
 469                 if (mpz_cmp((*expr)->value, mask) > 0) {
 470 +                       char *valstr = mpz_get_str(NULL, 10, (*expr)->value);
 471 +                       char *rangestr = mpz_get_str(NULL, 10, mask);
 472                         expr_error(ctx->msgs, *expr,
 473 -                                  "Value %Zu exceeds valid range 0-%Zu",
 474 -                                  (*expr)->value, mask);
 475 +                                  "Value %s exceeds valid range 0-%s",
 476 +                                  valstr, rangestr);
 477 +                       free(valstr);
 478 +                       free(rangestr);
 479                         mpz_clear(mask);
 480                         return -1;
 481                 }
 482 --- a/src/gmputil.c
 483 +++ b/src/gmputil.c
 484 @@ -14,7 +14,6 @@
 485  #include <stdio.h>
 486  #include <unistd.h>
 487  #include <string.h>
 488 -#include <gmp.h>
 489
 490  #include <nftables.h>
 491  #include <datatype.h>
 492 --- /dev/null
 493 +++ b/src/mini-gmp-printf.c
 494 @@ -0,0 +1,63 @@
 495 +#include <stdarg.h>
 496 +#include <stdbool.h>
 497 +#include <stdio.h>
 498 +#include <stdlib.h>
 499 +#include <bignum.h>
 500 +
 501 +// nftables mostly uses gmp_printf as below so we build a minimalistic
 502 +// version to avoid the awkwardness of wrapping printf.
 503 +// This requires rewriting other occurences of gmp_printf or
 504 +// variants which are rare (only 1 so far).
 505 +// Also we exclude pr_debug here since this is a rathole
 506 +// and if debugging is desired then libgmp can be used.
 507 +
 508 +int gmp_printf(const char *f, const mpz_t value)
 509 +{
 510 +       int n = 0;
 511 +       while (*f) {
 512 +               if (*f != '%') {
 513 +                       if (fputc(*f, stdout) != *f)
 514 +                               return -1;
 515 +
 516 +                       ++n;
 517 +               } else {
 518 +                       unsigned long prec = 0;
 519 +                       int base;
 520 +                       size_t len;
 521 +                       char *str;
 522 +                       bool ok;
 523 +
 524 +                       if (*++f == '.')
 525 +                               prec = strtoul(++f, (char**)&f, 10);
 526 +
 527 +                       if (*f++ != 'Z')
 528 +                               return -1;
 529 +
 530 +                       if (*f == 'u')
 531 +                               base = 10;
 532 +                       else if (*f == 'x')
 533 +                               base = 16;
 534 +                       else
 535 +                               return -1;
 536 +
 537 +                       len = mpz_sizeinbase(value, base);
 538 +                       while (prec-- > len) {
 539 +                               if (fputc('0', stdout) != '0')
 540 +                                       return -1;
 541 +
 542 +                               ++n;
 543 +                       }
 544 +
 545 +                       str = mpz_get_str(NULL, base, value);
 546 +                       ok = str && fwrite(str, 1, len, stdout) == len;
 547 +                       free(str);
 548 +
 549 +                       if (!ok)
 550 +                               return -1;
 551 +
 552 +                       n += len;
 553 +               }
 554 +               ++f;
 555 +       }
 556 +       return n;
 557 +}
 558 --- /dev/null
 559 +++ b/src/mini-gmp.c
 560 @@ -0,0 +1,4386 @@
 561 +/* mini-gmp, a minimalistic implementation of a GNU GMP subset.
 562 +
 563 +   Contributed to the GNU project by Niels Möller
 564 +
 565 +Copyright 1991-1997, 1999-2014 Free Software Foundation, Inc.
 566 +
 567 +This file is part of the GNU MP Library.
 568 +
 569 +The GNU MP Library is free software; you can redistribute it and/or modify
 570 +it under the terms of either:
 571 +
 572 +  * the GNU Lesser General Public License as published by the Free
 573 +    Software Foundation; either version 3 of the License, or (at your
 574 +    option) any later version.
 575 +
 576 +or
 577 +
 578 +  * the GNU General Public License as published by the Free Software
 579 +    Foundation; either version 2 of the License, or (at your option) any
 580 +    later version.
 581 +
 582 +or both in parallel, as here.
 583 +
 584 +The GNU MP Library is distributed in the hope that it will be useful, but
 585 +WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY
 586 +or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
 587 +for more details.
 588 +
 589 +You should have received copies of the GNU General Public License and the
 590 +GNU Lesser General Public License along with the GNU MP Library.  If not,
 591 +see https://www.gnu.org/licenses/.  */
 592 +
 593 +/* NOTE: All functions in this file which are not declared in
 594 +   mini-gmp.h are internal, and are not intended to be compatible
 595 +   neither with GMP nor with future versions of mini-gmp. */
 596 +
 597 +/* Much of the material copied from GMP files, including: gmp-impl.h,
 598 +   longlong.h, mpn/generic/add_n.c, mpn/generic/addmul_1.c,
 599 +   mpn/generic/lshift.c, mpn/generic/mul_1.c,
 600 +   mpn/generic/mul_basecase.c, mpn/generic/rshift.c,
 601 +   mpn/generic/sbpi1_div_qr.c, mpn/generic/sub_n.c,
 602 +   mpn/generic/submul_1.c. */
 603 +
 604 +#include <assert.h>
 605 +#include <ctype.h>
 606 +#include <limits.h>
 607 +#include <stdio.h>
 608 +#include <stdlib.h>
 609 +#include <string.h>
 610 +
 611 +#include "mini-gmp.h"
 612 +
 613 +\f
 614 +/* Macros */
 615 +#define GMP_LIMB_BITS (sizeof(mp_limb_t) * CHAR_BIT)
 616 +
 617 +#define GMP_LIMB_MAX (~ (mp_limb_t) 0)
 618 +#define GMP_LIMB_HIGHBIT ((mp_limb_t) 1 << (GMP_LIMB_BITS - 1))
 619 +
 620 +#define GMP_HLIMB_BIT ((mp_limb_t) 1 << (GMP_LIMB_BITS / 2))
 621 +#define GMP_LLIMB_MASK (GMP_HLIMB_BIT - 1)
 622 +
 623 +#define GMP_ULONG_BITS (sizeof(unsigned long) * CHAR_BIT)
 624 +#define GMP_ULONG_HIGHBIT ((unsigned long) 1 << (GMP_ULONG_BITS - 1))
 625 +
 626 +#define GMP_ABS(x) ((x) >= 0 ? (x) : -(x))
 627 +#define GMP_NEG_CAST(T,x) (-((T)((x) + 1) - 1))
 628 +
 629 +#define GMP_MIN(a, b) ((a) < (b) ? (a) : (b))
 630 +#define GMP_MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))
 631 +
 632 +#define gmp_assert_nocarry(x) do { \
 633 +    mp_limb_t __cy = x;                   \
 634 +    assert (__cy == 0);                   \
 635 +  } while (0)
 636 +
 637 +#define gmp_clz(count, x) do {                                         \
 638 +    mp_limb_t __clz_x = (x);                                           \
 639 +    unsigned __clz_c;                                                  \
 640 +    for (__clz_c = 0;                                                  \
 641 +        (__clz_x & ((mp_limb_t) 0xff << (GMP_LIMB_BITS - 8))) == 0;    \
 642 +        __clz_c += 8)                                                  \
 643 +      __clz_x <<= 8;                                                   \
 644 +    for (; (__clz_x & GMP_LIMB_HIGHBIT) == 0; __clz_c++)               \
 645 +      __clz_x <<= 1;                                                   \
 646 +    (count) = __clz_c;                                                 \
 647 +  } while (0)
 648 +
 649 +#define gmp_ctz(count, x) do {                                         \
 650 +    mp_limb_t __ctz_x = (x);                                           \
 651 +    unsigned __ctz_c = 0;                                              \
 652 +    gmp_clz (__ctz_c, __ctz_x & - __ctz_x);                            \
 653 +    (count) = GMP_LIMB_BITS - 1 - __ctz_c;                             \
 654 +  } while (0)
 655 +
 656 +#define gmp_add_ssaaaa(sh, sl, ah, al, bh, bl) \
 657 +  do {                                                                 \
 658 +    mp_limb_t __x;                                                     \
 659 +    __x = (al) + (bl);                                                 \
 660 +    (sh) = (ah) + (bh) + (__x < (al));                                 \
 661 +    (sl) = __x;                                                                \
 662 +  } while (0)
 663 +
 664 +#define gmp_sub_ddmmss(sh, sl, ah, al, bh, bl) \
 665 +  do {                                                                 \
 666 +    mp_limb_t __x;                                                     \
 667 +    __x = (al) - (bl);                                                 \
 668 +    (sh) = (ah) - (bh) - ((al) < (bl));                                        \
 669 +    (sl) = __x;                                                                \
 670 +  } while (0)
 671 +
 672 +#define gmp_umul_ppmm(w1, w0, u, v)                                    \
 673 +  do {                                                                 \
 674 +    mp_limb_t __x0, __x1, __x2, __x3;                                  \
 675 +    unsigned __ul, __vl, __uh, __vh;                                   \
 676 +    mp_limb_t __u = (u), __v = (v);                                    \
 677 +                                                                       \
 678 +    __ul = __u & GMP_LLIMB_MASK;                                       \
 679 +    __uh = __u >> (GMP_LIMB_BITS / 2);                                 \
 680 +    __vl = __v & GMP_LLIMB_MASK;                                       \
 681 +    __vh = __v >> (GMP_LIMB_BITS / 2);                                 \
 682 +                                                                       \
 683 +    __x0 = (mp_limb_t) __ul * __vl;                                    \
 684 +    __x1 = (mp_limb_t) __ul * __vh;                                    \
 685 +    __x2 = (mp_limb_t) __uh * __vl;                                    \
 686 +    __x3 = (mp_limb_t) __uh * __vh;                                    \
 687 +                                                                       \
 688 +    __x1 += __x0 >> (GMP_LIMB_BITS / 2);/* this can't give carry */    \
 689 +    __x1 += __x2;              /* but this indeed can */               \
 690 +    if (__x1 < __x2)           /* did we get it? */                    \
 691 +      __x3 += GMP_HLIMB_BIT;   /* yes, add it in the proper pos. */    \
 692 +                                                                       \
 693 +    (w1) = __x3 + (__x1 >> (GMP_LIMB_BITS / 2));                       \
 694 +    (w0) = (__x1 << (GMP_LIMB_BITS / 2)) + (__x0 & GMP_LLIMB_MASK);    \
 695 +  } while (0)
 696 +
 697 +#define gmp_udiv_qrnnd_preinv(q, r, nh, nl, d, di)                     \
 698 +  do {                                                                 \
 699 +    mp_limb_t _qh, _ql, _r, _mask;                                     \
 700 +    gmp_umul_ppmm (_qh, _ql, (nh), (di));                              \
 701 +    gmp_add_ssaaaa (_qh, _ql, _qh, _ql, (nh) + 1, (nl));               \
 702 +    _r = (nl) - _qh * (d);                                             \
 703 +    _mask = -(mp_limb_t) (_r > _ql); /* both > and >= are OK */                \
 704 +    _qh += _mask;                                                      \
 705 +    _r += _mask & (d);                                                 \
 706 +    if (_r >= (d))                                                     \
 707 +      {                                                                        \
 708 +       _r -= (d);                                                      \
 709 +       _qh++;                                                          \
 710 +      }                                                                        \
 711 +                                                                       \
 712 +    (r) = _r;                                                          \
 713 +    (q) = _qh;                                                         \
 714 +  } while (0)
 715 +
 716 +#define gmp_udiv_qr_3by2(q, r1, r0, n2, n1, n0, d1, d0, dinv)          \
 717 +  do {                                                                 \
 718 +    mp_limb_t _q0, _t1, _t0, _mask;                                    \
 719 +    gmp_umul_ppmm ((q), _q0, (n2), (dinv));                            \
 720 +    gmp_add_ssaaaa ((q), _q0, (q), _q0, (n2), (n1));                   \
 721 +                                                                       \
 722 +    /* Compute the two most significant limbs of n - q'd */            \
 723 +    (r1) = (n1) - (d1) * (q);                                          \
 724 +    gmp_sub_ddmmss ((r1), (r0), (r1), (n0), (d1), (d0));               \
 725 +    gmp_umul_ppmm (_t1, _t0, (d0), (q));                               \
 726 +    gmp_sub_ddmmss ((r1), (r0), (r1), (r0), _t1, _t0);                 \
 727 +    (q)++;                                                             \
 728 +                                                                       \
 729 +    /* Conditionally adjust q and the remainders */                    \
 730 +    _mask = - (mp_limb_t) ((r1) >= _q0);                               \
 731 +    (q) += _mask;                                                      \
 732 +    gmp_add_ssaaaa ((r1), (r0), (r1), (r0), _mask & (d1), _mask & (d0)); \
 733 +    if ((r1) >= (d1))                                                  \
 734 +      {                                                                        \
 735 +       if ((r1) > (d1) || (r0) >= (d0))                                \
 736 +         {                                                             \
 737 +           (q)++;                                                      \
 738 +           gmp_sub_ddmmss ((r1), (r0), (r1), (r0), (d1), (d0));        \
 739 +         }                                                             \
 740 +      }                                                                        \
 741 +  } while (0)
 742 +
 743 +/* Swap macros. */
 744 +#define MP_LIMB_T_SWAP(x, y)                                           \
 745 +  do {                                                                 \
 746 +    mp_limb_t __mp_limb_t_swap__tmp = (x);                             \
 747 +    (x) = (y);                                                         \
 748 +    (y) = __mp_limb_t_swap__tmp;                                       \
 749 +  } while (0)
 750 +#define MP_SIZE_T_SWAP(x, y)                                           \
 751 +  do {                                                                 \
 752 +    mp_size_t __mp_size_t_swap__tmp = (x);                             \
 753 +    (x) = (y);                                                         \
 754 +    (y) = __mp_size_t_swap__tmp;                                       \
 755 +  } while (0)
 756 +#define MP_BITCNT_T_SWAP(x,y)                  \
 757 +  do {                                         \
 758 +    mp_bitcnt_t __mp_bitcnt_t_swap__tmp = (x); \
 759 +    (x) = (y);                                 \
 760 +    (y) = __mp_bitcnt_t_swap__tmp;             \
 761 +  } while (0)
 762 +#define MP_PTR_SWAP(x, y)                                              \
 763 +  do {                                                                 \
 764 +    mp_ptr __mp_ptr_swap__tmp = (x);                                   \
 765 +    (x) = (y);                                                         \
 766 +    (y) = __mp_ptr_swap__tmp;                                          \
 767 +  } while (0)
 768 +#define MP_SRCPTR_SWAP(x, y)                                           \
 769 +  do {                                                                 \
 770 +    mp_srcptr __mp_srcptr_swap__tmp = (x);                             \
 771 +    (x) = (y);                                                         \
 772 +    (y) = __mp_srcptr_swap__tmp;                                       \
 773 +  } while (0)
 774 +
 775 +#define MPN_PTR_SWAP(xp,xs, yp,ys)                                     \
 776 +  do {                                                                 \
 777 +    MP_PTR_SWAP (xp, yp);                                              \
 778 +    MP_SIZE_T_SWAP (xs, ys);                                           \
 779 +  } while(0)
 780 +#define MPN_SRCPTR_SWAP(xp,xs, yp,ys)                                  \
 781 +  do {                                                                 \
 782 +    MP_SRCPTR_SWAP (xp, yp);                                           \
 783 +    MP_SIZE_T_SWAP (xs, ys);                                           \
 784 +  } while(0)
 785 +
 786 +#define MPZ_PTR_SWAP(x, y)                                             \
 787 +  do {                                                                 \
 788 +    mpz_ptr __mpz_ptr_swap__tmp = (x);                                 \
 789 +    (x) = (y);                                                         \
 790 +    (y) = __mpz_ptr_swap__tmp;                                         \
 791 +  } while (0)
 792 +#define MPZ_SRCPTR_SWAP(x, y)                                          \
 793 +  do {                                                                 \
 794 +    mpz_srcptr __mpz_srcptr_swap__tmp = (x);                           \
 795 +    (x) = (y);                                                         \
 796 +    (y) = __mpz_srcptr_swap__tmp;                                      \
 797 +  } while (0)
 798 +
 799 +const int mp_bits_per_limb = GMP_LIMB_BITS;
 800 +
 801 +\f
 802 +/* Memory allocation and other helper functions. */
 803 +static void
 804 +gmp_die (const char *msg)
 805 +{
 806 +  fprintf (stderr, "%s\n", msg);
 807 +  abort();
 808 +}
 809 +
 810 +static void *
 811 +gmp_default_alloc (size_t size)
 812 +{
 813 +  void *p;
 814 +
 815 +  assert (size > 0);
 816 +
 817 +  p = malloc (size);
 818 +  if (!p)
 819 +    gmp_die("gmp_default_alloc: Virtual memory exhausted.");
 820 +
 821 +  return p;
 822 +}
 823 +
 824 +static void *
 825 +gmp_default_realloc (void *old, size_t old_size, size_t new_size)
 826 +{
 827 +  mp_ptr p;
 828 +
 829 +  p = realloc (old, new_size);
 830 +
 831 +  if (!p)
 832 +    gmp_die("gmp_default_realoc: Virtual memory exhausted.");
 833 +
 834 +  return p;
 835 +}
 836 +
 837 +static void
 838 +gmp_default_free (void *p, size_t size)
 839 +{
 840 +  free (p);
 841 +}
 842 +
 843 +static void * (*gmp_allocate_func) (size_t) = gmp_default_alloc;
 844 +static void * (*gmp_reallocate_func) (void *, size_t, size_t) = gmp_default_realloc;
 845 +static void (*gmp_free_func) (void *, size_t) = gmp_default_free;
 846 +
 847 +void
 848 +mp_get_memory_functions (void *(**alloc_func) (size_t),
 849 +                        void *(**realloc_func) (void *, size_t, size_t),
 850 +                        void (**free_func) (void *, size_t))
 851 +{
 852 +  if (alloc_func)
 853 +    *alloc_func = gmp_allocate_func;
 854 +
 855 +  if (realloc_func)
 856 +    *realloc_func = gmp_reallocate_func;
 857 +
 858 +  if (free_func)
 859 +    *free_func = gmp_free_func;
 860 +}
 861 +
 862 +void
 863 +mp_set_memory_functions (void *(*alloc_func) (size_t),
 864 +                        void *(*realloc_func) (void *, size_t, size_t),
 865 +                        void (*free_func) (void *, size_t))
 866 +{
 867 +  if (!alloc_func)
 868 +    alloc_func = gmp_default_alloc;
 869 +  if (!realloc_func)
 870 +    realloc_func = gmp_default_realloc;
 871 +  if (!free_func)
 872 +    free_func = gmp_default_free;
 873 +
 874 +  gmp_allocate_func = alloc_func;
 875 +  gmp_reallocate_func = realloc_func;
 876 +  gmp_free_func = free_func;
 877 +}
 878 +
 879 +#define gmp_xalloc(size) ((*gmp_allocate_func)((size)))
 880 +#define gmp_free(p) ((*gmp_free_func) ((p), 0))
 881 +
 882 +static mp_ptr
 883 +gmp_xalloc_limbs (mp_size_t size)
 884 +{
 885 +  return gmp_xalloc (size * sizeof (mp_limb_t));
 886 +}
 887 +
 888 +static mp_ptr
 889 +gmp_xrealloc_limbs (mp_ptr old, mp_size_t size)
 890 +{
 891 +  assert (size > 0);
 892 +  return (*gmp_reallocate_func) (old, 0, size * sizeof (mp_limb_t));
 893 +}
 894 +
 895 +\f
 896 +/* MPN interface */
 897 +
 898 +void
 899 +mpn_copyi (mp_ptr d, mp_srcptr s, mp_size_t n)
 900 +{
 901 +  mp_size_t i;
 902 +  for (i = 0; i < n; i++)
 903 +    d[i] = s[i];
 904 +}
 905 +
 906 +void
 907 +mpn_copyd (mp_ptr d, mp_srcptr s, mp_size_t n)
 908 +{
 909 +  while (n-- > 0)
 910 +    d[n] = s[n];
 911 +}
 912 +
 913 +int
 914 +mpn_cmp (mp_srcptr ap, mp_srcptr bp, mp_size_t n)
 915 +{
 916 +  while (--n >= 0)
 917 +    {
 918 +      if (ap[n] != bp[n])
 919 +       return ap[n] > bp[n] ? 1 : -1;
 920 +    }
 921 +  return 0;
 922 +}
 923 +
 924 +static int
 925 +mpn_cmp4 (mp_srcptr ap, mp_size_t an, mp_srcptr bp, mp_size_t bn)
 926 +{
 927 +  if (an != bn)
 928 +    return an < bn ? -1 : 1;
 929 +  else
 930 +    return mpn_cmp (ap, bp, an);
 931 +}
 932 +
 933 +static mp_size_t
 934 +mpn_normalized_size (mp_srcptr xp, mp_size_t n)
 935 +{
 936 +  for (; n > 0 && xp[n-1] == 0; n--)
 937 +    ;
 938 +  return n;
 939 +}
 940 +
 941 +#define mpn_zero_p(xp, n) (mpn_normalized_size ((xp), (n)) == 0)
 942 +
 943 +void
 944 +mpn_zero (mp_ptr rp, mp_size_t n)
 945 +{
 946 +  mp_size_t i;
 947 +
 948 +  for (i = 0; i < n; i++)
 949 +    rp[i] = 0;
 950 +}
 951 +
 952 +mp_limb_t
 953 +mpn_add_1 (mp_ptr rp, mp_srcptr ap, mp_size_t n, mp_limb_t b)
 954 +{
 955 +  mp_size_t i;
 956 +
 957 +  assert (n > 0);
 958 +  i = 0;
 959 +  do
 960 +    {
 961 +      mp_limb_t r = ap[i] + b;
 962 +      /* Carry out */
 963 +      b = (r < b);
 964 +      rp[i] = r;
 965 +    }
 966 +  while (++i < n);
 967 +
 968 +  return b;
 969 +}
 970 +
 971 +mp_limb_t
 972 +mpn_add_n (mp_ptr rp, mp_srcptr ap, mp_srcptr bp, mp_size_t n)
 973 +{
 974 +  mp_size_t i;
 975 +  mp_limb_t cy;
 976 +
 977 +  for (i = 0, cy = 0; i < n; i++)
 978 +    {
 979 +      mp_limb_t a, b, r;
 980 +      a = ap[i]; b = bp[i];
 981 +      r = a + cy;
 982 +      cy = (r < cy);
 983 +      r += b;
 984 +      cy += (r < b);
 985 +      rp[i] = r;
 986 +    }
 987 +  return cy;
 988 +}
 989 +
 990 +mp_limb_t
 991 +mpn_add (mp_ptr rp, mp_srcptr ap, mp_size_t an, mp_srcptr bp, mp_size_t bn)
 992 +{
 993 +  mp_limb_t cy;
 994 +
 995 +  assert (an >= bn);
 996 +
 997 +  cy = mpn_add_n (rp, ap, bp, bn);
 998 +  if (an > bn)
 999 +    cy = mpn_add_1 (rp + bn, ap + bn, an - bn, cy);
1000 +  return cy;
1001 +}
1002 +
1003 +mp_limb_t
1004 +mpn_sub_1 (mp_ptr rp, mp_srcptr ap, mp_size_t n, mp_limb_t b)
1005 +{
1006 +  mp_size_t i;
1007 +
1008 +  assert (n > 0);
1009 +
1010 +  i = 0;
1011 +  do
1012 +    {
1013 +      mp_limb_t a = ap[i];
1014 +      /* Carry out */
1015 +      mp_limb_t cy = a < b;;
1016 +      rp[i] = a - b;
1017 +      b = cy;
1018 +    }
1019 +  while (++i < n);
1020 +
1021 +  return b;
1022 +}
1023 +
1024 +mp_limb_t
1025 +mpn_sub_n (mp_ptr rp, mp_srcptr ap, mp_srcptr bp, mp_size_t n)
1026 +{
1027 +  mp_size_t i;
1028 +  mp_limb_t cy;
1029 +
1030 +  for (i = 0, cy = 0; i < n; i++)
1031 +    {
1032 +      mp_limb_t a, b;
1033 +      a = ap[i]; b = bp[i];
1034 +      b += cy;
1035 +      cy = (b < cy);
1036 +      cy += (a < b);
1037 +      rp[i] = a - b;
1038 +    }
1039 +  return cy;
1040 +}
1041 +
1042 +mp_limb_t
1043 +mpn_sub (mp_ptr rp, mp_srcptr ap, mp_size_t an, mp_srcptr bp, mp_size_t bn)
1044 +{
1045 +  mp_limb_t cy;
1046 +
1047 +  assert (an >= bn);
1048 +
1049 +  cy = mpn_sub_n (rp, ap, bp, bn);
1050 +  if (an > bn)
1051 +    cy = mpn_sub_1 (rp + bn, ap + bn, an - bn, cy);
1052 +  return cy;
1053 +}
1054 +
1055 +mp_limb_t
1056 +mpn_mul_1 (mp_ptr rp, mp_srcptr up, mp_size_t n, mp_limb_t vl)
1057 +{
1058 +  mp_limb_t ul, cl, hpl, lpl;
1059 +
1060 +  assert (n >= 1);
1061 +
1062 +  cl = 0;
1063 +  do
1064 +    {
1065 +      ul = *up++;
1066 +      gmp_umul_ppmm (hpl, lpl, ul, vl);
1067 +
1068 +      lpl += cl;
1069 +      cl = (lpl < cl) + hpl;
1070 +
1071 +      *rp++ = lpl;
1072 +    }
1073 +  while (--n != 0);
1074 +
1075 +  return cl;
1076 +}
1077 +
1078 +mp_limb_t
1079 +mpn_addmul_1 (mp_ptr rp, mp_srcptr up, mp_size_t n, mp_limb_t vl)
1080 +{
1081 +  mp_limb_t ul, cl, hpl, lpl, rl;
1082 +
1083 +  assert (n >= 1);
1084 +
1085 +  cl = 0;
1086 +  do
1087 +    {
1088 +      ul = *up++;
1089 +      gmp_umul_ppmm (hpl, lpl, ul, vl);
1090 +
1091 +      lpl += cl;
1092 +      cl = (lpl < cl) + hpl;
1093 +
1094 +      rl = *rp;
1095 +      lpl = rl + lpl;
1096 +      cl += lpl < rl;
1097 +      *rp++ = lpl;
1098 +    }
1099 +  while (--n != 0);
1100 +
1101 +  return cl;
1102 +}
1103 +
1104 +mp_limb_t
1105 +mpn_submul_1 (mp_ptr rp, mp_srcptr up, mp_size_t n, mp_limb_t vl)
1106 +{
1107 +  mp_limb_t ul, cl, hpl, lpl, rl;
1108 +
1109 +  assert (n >= 1);
1110 +
1111 +  cl = 0;
1112 +  do
1113 +    {
1114 +      ul = *up++;
1115 +      gmp_umul_ppmm (hpl, lpl, ul, vl);
1116 +
1117 +      lpl += cl;
1118 +      cl = (lpl < cl) + hpl;
1119 +
1120 +      rl = *rp;
1121 +      lpl = rl - lpl;
1122 +      cl += lpl > rl;
1123 +      *rp++ = lpl;
1124 +    }
1125 +  while (--n != 0);
1126 +
1127 +  return cl;
1128 +}
1129 +
1130 +mp_limb_t
1131 +mpn_mul (mp_ptr rp, mp_srcptr up, mp_size_t un, mp_srcptr vp, mp_size_t vn)
1132 +{
1133 +  assert (un >= vn);
1134 +  assert (vn >= 1);
1135 +
1136 +  /* We first multiply by the low order limb. This result can be
1137 +     stored, not added, to rp. We also avoid a loop for zeroing this
1138 +     way. */
1139 +
1140 +  rp[un] = mpn_mul_1 (rp, up, un, vp[0]);
1141 +  rp += 1, vp += 1, vn -= 1;
1142 +
1143 +  /* Now accumulate the product of up[] and the next higher limb from
1144 +     vp[]. */
1145 +
1146 +  while (vn >= 1)
1147 +    {
1148 +      rp[un] = mpn_addmul_1 (rp, up, un, vp[0]);
1149 +      rp += 1, vp += 1, vn -= 1;
1150 +    }
1151 +  return rp[un - 1];
1152 +}
1153 +
1154 +void
1155 +mpn_mul_n (mp_ptr rp, mp_srcptr ap, mp_srcptr bp, mp_size_t n)
1156 +{
1157 +  mpn_mul (rp, ap, n, bp, n);
1158 +}
1159 +
1160 +void
1161 +mpn_sqr (mp_ptr rp, mp_srcptr ap, mp_size_t n)
1162 +{
1163 +  mpn_mul (rp, ap, n, ap, n);
1164 +}
1165 +
1166 +mp_limb_t
1167 +mpn_lshift (mp_ptr rp, mp_srcptr up, mp_size_t n, unsigned int cnt)
1168 +{
1169 +  mp_limb_t high_limb, low_limb;
1170 +  unsigned int tnc;
1171 +  mp_size_t i;
1172 +  mp_limb_t retval;
1173 +
1174 +  assert (n >= 1);
1175 +  assert (cnt >= 1);
1176 +  assert (cnt < GMP_LIMB_BITS);
1177 +
1178 +  up += n;
1179 +  rp += n;
1180 +
1181 +  tnc = GMP_LIMB_BITS - cnt;
1182 +  low_limb = *--up;
1183 +  retval = low_limb >> tnc;
1184 +  high_limb = (low_limb << cnt);
1185 +
1186 +  for (i = n; --i != 0;)
1187 +    {
1188 +      low_limb = *--up;
1189 +      *--rp = high_limb | (low_limb >> tnc);
1190 +      high_limb = (low_limb << cnt);
1191 +    }
1192 +  *--rp = high_limb;
1193 +
1194 +  return retval;
1195 +}
1196 +
1197 +mp_limb_t
1198 +mpn_rshift (mp_ptr rp, mp_srcptr up, mp_size_t n, unsigned int cnt)
1199 +{
1200 +  mp_limb_t high_limb, low_limb;
1201 +  unsigned int tnc;
1202 +  mp_size_t i;
1203 +  mp_limb_t retval;
1204 +
1205 +  assert (n >= 1);
1206 +  assert (cnt >= 1);
1207 +  assert (cnt < GMP_LIMB_BITS);
1208 +
1209 +  tnc = GMP_LIMB_BITS - cnt;
1210 +  high_limb = *up++;
1211 +  retval = (high_limb << tnc);
1212 +  low_limb = high_limb >> cnt;
1213 +
1214 +  for (i = n; --i != 0;)
1215 +    {
1216 +      high_limb = *up++;
1217 +      *rp++ = low_limb | (high_limb << tnc);
1218 +      low_limb = high_limb >> cnt;
1219 +    }
1220 +  *rp = low_limb;
1221 +
1222 +  return retval;
1223 +}
1224 +
1225 +static mp_bitcnt_t
1226 +mpn_common_scan (mp_limb_t limb, mp_size_t i, mp_srcptr up, mp_size_t un,
1227 +                mp_limb_t ux)
1228 +{
1229 +  unsigned cnt;
1230 +
1231 +  assert (ux == 0 || ux == GMP_LIMB_MAX);
1232 +  assert (0 <= i && i <= un );
1233 +
1234 +  while (limb == 0)
1235 +    {
1236 +      i++;
1237 +      if (i == un)
1238 +       return (ux == 0 ? ~(mp_bitcnt_t) 0 : un * GMP_LIMB_BITS);
1239 +      limb = ux ^ up[i];
1240 +    }
1241 +  gmp_ctz (cnt, limb);
1242 +  return (mp_bitcnt_t) i * GMP_LIMB_BITS + cnt;
1243 +}
1244 +
1245 +mp_bitcnt_t
1246 +mpn_scan1 (mp_srcptr ptr, mp_bitcnt_t bit)
1247 +{
1248 +  mp_size_t i;
1249 +  i = bit / GMP_LIMB_BITS;
1250 +
1251 +  return mpn_common_scan ( ptr[i] & (GMP_LIMB_MAX << (bit % GMP_LIMB_BITS)),
1252 +                         i, ptr, i, 0);
1253 +}
1254 +
1255 +mp_bitcnt_t
1256 +mpn_scan0 (mp_srcptr ptr, mp_bitcnt_t bit)
1257 +{
1258 +  mp_size_t i;
1259 +  i = bit / GMP_LIMB_BITS;
1260 +
1261 +  return mpn_common_scan (~ptr[i] & (GMP_LIMB_MAX << (bit % GMP_LIMB_BITS)),
1262 +                         i, ptr, i, GMP_LIMB_MAX);
1263 +}
1264 +
1265 +\f
1266 +/* MPN division interface. */
1267 +mp_limb_t
1268 +mpn_invert_3by2 (mp_limb_t u1, mp_limb_t u0)
1269 +{
1270 +  mp_limb_t r, p, m;
1271 +  unsigned ul, uh;
1272 +  unsigned ql, qh;
1273 +
1274 +  /* First, do a 2/1 inverse. */
1275 +  /* The inverse m is defined as floor( (B^2 - 1 - u1)/u1 ), so that 0 <
1276 +   * B^2 - (B + m) u1 <= u1 */
1277 +  assert (u1 >= GMP_LIMB_HIGHBIT);
1278 +
1279 +  ul = u1 & GMP_LLIMB_MASK;
1280 +  uh = u1 >> (GMP_LIMB_BITS / 2);
1281 +
1282 +  qh = ~u1 / uh;
1283 +  r = ((~u1 - (mp_limb_t) qh * uh) << (GMP_LIMB_BITS / 2)) | GMP_LLIMB_MASK;
1284 +
1285 +  p = (mp_limb_t) qh * ul;
1286 +  /* Adjustment steps taken from udiv_qrnnd_c */
1287 +  if (r < p)
1288 +    {
1289 +      qh--;
1290 +      r += u1;
1291 +      if (r >= u1) /* i.e. we didn't get carry when adding to r */
1292 +       if (r < p)
1293 +         {
1294 +           qh--;
1295 +           r += u1;
1296 +         }
1297 +    }
1298 +  r -= p;
1299 +
1300 +  /* Do a 3/2 division (with half limb size) */
1301 +  p = (r >> (GMP_LIMB_BITS / 2)) * qh + r;
1302 +  ql = (p >> (GMP_LIMB_BITS / 2)) + 1;
1303 +
1304 +  /* By the 3/2 method, we don't need the high half limb. */
1305 +  r = (r << (GMP_LIMB_BITS / 2)) + GMP_LLIMB_MASK - ql * u1;
1306 +
1307 +  if (r >= (p << (GMP_LIMB_BITS / 2)))
1308 +    {
1309 +      ql--;
1310 +      r += u1;
1311 +    }
1312 +  m = ((mp_limb_t) qh << (GMP_LIMB_BITS / 2)) + ql;
1313 +  if (r >= u1)
1314 +    {
1315 +      m++;
1316 +      r -= u1;
1317 +    }
1318 +
1319 +  if (u0 > 0)
1320 +    {
1321 +      mp_limb_t th, tl;
1322 +      r = ~r;
1323 +      r += u0;
1324 +      if (r < u0)
1325 +       {
1326 +         m--;
1327 +         if (r >= u1)
1328 +           {
1329 +             m--;
1330 +             r -= u1;
1331 +           }
1332 +         r -= u1;
1333 +       }
1334 +      gmp_umul_ppmm (th, tl, u0, m);
1335 +      r += th;
1336 +      if (r < th)
1337 +       {
1338 +         m--;
1339 +         m -= ((r > u1) | ((r == u1) & (tl > u0)));
1340 +       }
1341 +    }
1342 +
1343 +  return m;
1344 +}
1345 +
1346 +struct gmp_div_inverse
1347 +{
1348 +  /* Normalization shift count. */
1349 +  unsigned shift;
1350 +  /* Normalized divisor (d0 unused for mpn_div_qr_1) */
1351 +  mp_limb_t d1, d0;
1352 +  /* Inverse, for 2/1 or 3/2. */
1353 +  mp_limb_t di;
1354 +};
1355 +
1356 +static void
1357 +mpn_div_qr_1_invert (struct gmp_div_inverse *inv, mp_limb_t d)
1358 +{
1359 +  unsigned shift;
1360 +
1361 +  assert (d > 0);
1362 +  gmp_clz (shift, d);
1363 +  inv->shift = shift;
1364 +  inv->d1 = d << shift;
1365 +  inv->di = mpn_invert_limb (inv->d1);
1366 +}
1367 +
1368 +static void
1369 +mpn_div_qr_2_invert (struct gmp_div_inverse *inv,
1370 +                    mp_limb_t d1, mp_limb_t d0)
1371 +{
1372 +  unsigned shift;
1373 +
1374 +  assert (d1 > 0);
1375 +  gmp_clz (shift, d1);
1376 +  inv->shift = shift;
1377 +  if (shift > 0)
1378 +    {
1379 +      d1 = (d1 << shift) | (d0 >> (GMP_LIMB_BITS - shift));
1380 +      d0 <<= shift;
1381 +    }
1382 +  inv->d1 = d1;
1383 +  inv->d0 = d0;
1384 +  inv->di = mpn_invert_3by2 (d1, d0);
1385 +}
1386 +
1387 +static void
1388 +mpn_div_qr_invert (struct gmp_div_inverse *inv,
1389 +                  mp_srcptr dp, mp_size_t dn)
1390 +{
1391 +  assert (dn > 0);
1392 +
1393 +  if (dn == 1)
1394 +    mpn_div_qr_1_invert (inv, dp[0]);
1395 +  else if (dn == 2)
1396 +    mpn_div_qr_2_invert (inv, dp[1], dp[0]);
1397 +  else
1398 +    {
1399 +      unsigned shift;
1400 +      mp_limb_t d1, d0;
1401 +
1402 +      d1 = dp[dn-1];
1403 +      d0 = dp[dn-2];
1404 +      assert (d1 > 0);
1405 +      gmp_clz (shift, d1);
1406 +      inv->shift = shift;
1407 +      if (shift > 0)
1408 +       {
1409 +         d1 = (d1 << shift) | (d0 >> (GMP_LIMB_BITS - shift));
1410 +         d0 = (d0 << shift) | (dp[dn-3] >> (GMP_LIMB_BITS - shift));
1411 +       }
1412 +      inv->d1 = d1;
1413 +      inv->d0 = d0;
1414 +      inv->di = mpn_invert_3by2 (d1, d0);
1415 +    }
1416 +}
1417 +
1418 +/* Not matching current public gmp interface, rather corresponding to
1419 +   the sbpi1_div_* functions. */
1420 +static mp_limb_t
1421 +mpn_div_qr_1_preinv (mp_ptr qp, mp_srcptr np, mp_size_t nn,
1422 +                    const struct gmp_div_inverse *inv)
1423 +{
1424 +  mp_limb_t d, di;
1425 +  mp_limb_t r;
1426 +  mp_ptr tp = NULL;
1427 +
1428 +  if (inv->shift > 0)
1429 +    {
1430 +      tp = gmp_xalloc_limbs (nn);
1431 +      r = mpn_lshift (tp, np, nn, inv->shift);
1432 +      np = tp;
1433 +    }
1434 +  else
1435 +    r = 0;
1436 +
1437 +  d = inv->d1;
1438 +  di = inv->di;
1439 +  while (nn-- > 0)
1440 +    {
1441 +      mp_limb_t q;
1442 +
1443 +      gmp_udiv_qrnnd_preinv (q, r, r, np[nn], d, di);
1444 +      if (qp)
1445 +       qp[nn] = q;
1446 +    }
1447 +  if (inv->shift > 0)
1448 +    gmp_free (tp);
1449 +
1450 +  return r >> inv->shift;
1451 +}
1452 +
1453 +static mp_limb_t
1454 +mpn_div_qr_1 (mp_ptr qp, mp_srcptr np, mp_size_t nn, mp_limb_t d)
1455 +{
1456 +  assert (d > 0);
1457 +
1458 +  /* Special case for powers of two. */
1459 +  if ((d & (d-1)) == 0)
1460 +    {
1461 +      mp_limb_t r = np[0] & (d-1);
1462 +      if (qp)
1463 +       {
1464 +         if (d <= 1)
1465 +           mpn_copyi (qp, np, nn);
1466 +         else
1467 +           {
1468 +             unsigned shift;
1469 +             gmp_ctz (shift, d);
1470 +             mpn_rshift (qp, np, nn, shift);
1471 +           }
1472 +       }
1473 +      return r;
1474 +    }
1475 +  else
1476 +    {
1477 +      struct gmp_div_inverse inv;
1478 +      mpn_div_qr_1_invert (&inv, d);
1479 +      return mpn_div_qr_1_preinv (qp, np, nn, &inv);
1480 +    }
1481 +}
1482 +
1483 +static void
1484 +mpn_div_qr_2_preinv (mp_ptr qp, mp_ptr rp, mp_srcptr np, mp_size_t nn,
1485 +                    const struct gmp_div_inverse *inv)
1486 +{
1487 +  unsigned shift;
1488 +  mp_size_t i;
1489 +  mp_limb_t d1, d0, di, r1, r0;
1490 +  mp_ptr tp;
1491 +
1492 +  assert (nn >= 2);
1493 +  shift = inv->shift;
1494 +  d1 = inv->d1;
1495 +  d0 = inv->d0;
1496 +  di = inv->di;
1497 +
1498 +  if (shift > 0)
1499 +    {
1500 +      tp = gmp_xalloc_limbs (nn);
1501 +      r1 = mpn_lshift (tp, np, nn, shift);
1502 +      np = tp;
1503 +    }
1504 +  else
1505 +    r1 = 0;
1506 +
1507 +  r0 = np[nn - 1];
1508 +
1509 +  i = nn - 2;
1510 +  do
1511 +    {
1512 +      mp_limb_t n0, q;
1513 +      n0 = np[i];
1514 +      gmp_udiv_qr_3by2 (q, r1, r0, r1, r0, n0, d1, d0, di);
1515 +
1516 +      if (qp)
1517 +       qp[i] = q;
1518 +    }
1519 +  while (--i >= 0);
1520 +
1521 +  if (shift > 0)
1522 +    {
1523 +      assert ((r0 << (GMP_LIMB_BITS - shift)) == 0);
1524 +      r0 = (r0 >> shift) | (r1 << (GMP_LIMB_BITS - shift));
1525 +      r1 >>= shift;
1526 +
1527 +      gmp_free (tp);
1528 +    }
1529 +
1530 +  rp[1] = r1;
1531 +  rp[0] = r0;
1532 +}
1533 +
1534 +#if 0
1535 +static void
1536 +mpn_div_qr_2 (mp_ptr qp, mp_ptr rp, mp_srcptr np, mp_size_t nn,
1537 +             mp_limb_t d1, mp_limb_t d0)
1538 +{
1539 +  struct gmp_div_inverse inv;
1540 +  assert (nn >= 2);
1541 +
1542 +  mpn_div_qr_2_invert (&inv, d1, d0);
1543 +  mpn_div_qr_2_preinv (qp, rp, np, nn, &inv);
1544 +}
1545 +#endif
1546 +
1547 +static void
1548 +mpn_div_qr_pi1 (mp_ptr qp,
1549 +               mp_ptr np, mp_size_t nn, mp_limb_t n1,
1550 +               mp_srcptr dp, mp_size_t dn,
1551 +               mp_limb_t dinv)
1552 +{
1553 +  mp_size_t i;
1554 +
1555 +  mp_limb_t d1, d0;
1556 +  mp_limb_t cy, cy1;
1557 +  mp_limb_t q;
1558 +
1559 +  assert (dn > 2);
1560 +  assert (nn >= dn);
1561 +
1562 +  d1 = dp[dn - 1];
1563 +  d0 = dp[dn - 2];
1564 +
1565 +  assert ((d1 & GMP_LIMB_HIGHBIT) != 0);
1566 +  /* Iteration variable is the index of the q limb.
1567 +   *
1568 +   * We divide <n1, np[dn-1+i], np[dn-2+i], np[dn-3+i],..., np[i]>
1569 +   * by            <d1,          d0,        dp[dn-3],  ..., dp[0] >
1570 +   */
1571 +
1572 +  i = nn - dn;
1573 +  do
1574 +    {
1575 +      mp_limb_t n0 = np[dn-1+i];
1576 +
1577 +      if (n1 == d1 && n0 == d0)
1578 +       {
1579 +         q = GMP_LIMB_MAX;
1580 +         mpn_submul_1 (np+i, dp, dn, q);
1581 +         n1 = np[dn-1+i];      /* update n1, last loop's value will now be invalid */
1582 +       }
1583 +      else
1584 +       {
1585 +         gmp_udiv_qr_3by2 (q, n1, n0, n1, n0, np[dn-2+i], d1, d0, dinv);
1586 +
1587 +         cy = mpn_submul_1 (np + i, dp, dn-2, q);
1588 +
1589 +         cy1 = n0 < cy;
1590 +         n0 = n0 - cy;
1591 +         cy = n1 < cy1;
1592 +         n1 = n1 - cy1;
1593 +         np[dn-2+i] = n0;
1594 +
1595 +         if (cy != 0)
1596 +           {
1597 +             n1 += d1 + mpn_add_n (np + i, np + i, dp, dn - 1);
1598 +             q--;
1599 +           }
1600 +       }
1601 +
1602 +      if (qp)
1603 +       qp[i] = q;
1604 +    }
1605 +  while (--i >= 0);
1606 +
1607 +  np[dn - 1] = n1;
1608 +}
1609 +
1610 +static void
1611 +mpn_div_qr_preinv (mp_ptr qp, mp_ptr np, mp_size_t nn,
1612 +                  mp_srcptr dp, mp_size_t dn,
1613 +                  const struct gmp_div_inverse *inv)
1614 +{
1615 +  assert (dn > 0);
1616 +  assert (nn >= dn);
1617 +
1618 +  if (dn == 1)
1619 +    np[0] = mpn_div_qr_1_preinv (qp, np, nn, inv);
1620 +  else if (dn == 2)
1621 +    mpn_div_qr_2_preinv (qp, np, np, nn, inv);
1622 +  else
1623 +    {
1624 +      mp_limb_t nh;
1625 +      unsigned shift;
1626 +
1627 +      assert (inv->d1 == dp[dn-1]);
1628 +      assert (inv->d0 == dp[dn-2]);
1629 +      assert ((inv->d1 & GMP_LIMB_HIGHBIT) != 0);
1630 +
1631 +      shift = inv->shift;
1632 +      if (shift > 0)
1633 +       nh = mpn_lshift (np, np, nn, shift);
1634 +      else
1635 +       nh = 0;
1636 +
1637 +      mpn_div_qr_pi1 (qp, np, nn, nh, dp, dn, inv->di);
1638 +
1639 +      if (shift > 0)
1640 +       gmp_assert_nocarry (mpn_rshift (np, np, dn, shift));
1641 +    }
1642 +}
1643 +
1644 +static void
1645 +mpn_div_qr (mp_ptr qp, mp_ptr np, mp_size_t nn, mp_srcptr dp, mp_size_t dn)
1646 +{
1647 +  struct gmp_div_inverse inv;
1648 +  mp_ptr tp = NULL;
1649 +
1650 +  assert (dn > 0);
1651 +  assert (nn >= dn);
1652 +
1653 +  mpn_div_qr_invert (&inv, dp, dn);
1654 +  if (dn > 2 && inv.shift > 0)
1655 +    {
1656 +      tp = gmp_xalloc_limbs (dn);
1657 +      gmp_assert_nocarry (mpn_lshift (tp, dp, dn, inv.shift));
1658 +      dp = tp;
1659 +    }
1660 +  mpn_div_qr_preinv (qp, np, nn, dp, dn, &inv);
1661 +  if (tp)
1662 +    gmp_free (tp);
1663 +}
1664 +
1665 +\f
1666 +/* MPN base conversion. */
1667 +static unsigned
1668 +mpn_base_power_of_two_p (unsigned b)
1669 +{
1670 +  switch (b)
1671 +    {
1672 +    case 2: return 1;
1673 +    case 4: return 2;
1674 +    case 8: return 3;
1675 +    case 16: return 4;
1676 +    case 32: return 5;
1677 +    case 64: return 6;
1678 +    case 128: return 7;
1679 +    case 256: return 8;
1680 +    default: return 0;
1681 +    }
1682 +}
1683 +
1684 +struct mpn_base_info
1685 +{
1686 +  /* bb is the largest power of the base which fits in one limb, and
1687 +     exp is the corresponding exponent. */
1688 +  unsigned exp;
1689 +  mp_limb_t bb;
1690 +};
1691 +
1692 +static void
1693 +mpn_get_base_info (struct mpn_base_info *info, mp_limb_t b)
1694 +{
1695 +  mp_limb_t m;
1696 +  mp_limb_t p;
1697 +  unsigned exp;
1698 +
1699 +  m = GMP_LIMB_MAX / b;
1700 +  for (exp = 1, p = b; p <= m; exp++)
1701 +    p *= b;
1702 +
1703 +  info->exp = exp;
1704 +  info->bb = p;
1705 +}
1706 +
1707 +static mp_bitcnt_t
1708 +mpn_limb_size_in_base_2 (mp_limb_t u)
1709 +{
1710 +  unsigned shift;
1711 +
1712 +  assert (u > 0);
1713 +  gmp_clz (shift, u);
1714 +  return GMP_LIMB_BITS - shift;
1715 +}
1716 +
1717 +static size_t
1718 +mpn_get_str_bits (unsigned char *sp, unsigned bits, mp_srcptr up, mp_size_t un)
1719 +{
1720 +  unsigned char mask;
1721 +  size_t sn, j;
1722 +  mp_size_t i;
1723 +  int shift;
1724 +
1725 +  sn = ((un - 1) * GMP_LIMB_BITS + mpn_limb_size_in_base_2 (up[un-1])
1726 +       + bits - 1) / bits;
1727 +
1728 +  mask = (1U << bits) - 1;
1729 +
1730 +  for (i = 0, j = sn, shift = 0; j-- > 0;)
1731 +    {
1732 +      unsigned char digit = up[i] >> shift;
1733 +
1734 +      shift += bits;
1735 +
1736 +      if (shift >= GMP_LIMB_BITS && ++i < un)
1737 +       {
1738 +         shift -= GMP_LIMB_BITS;
1739 +         digit |= up[i] << (bits - shift);
1740 +       }
1741 +      sp[j] = digit & mask;
1742 +    }
1743 +  return sn;
1744 +}
1745 +
1746 +/* We generate digits from the least significant end, and reverse at
1747 +   the end. */
1748 +static size_t
1749 +mpn_limb_get_str (unsigned char *sp, mp_limb_t w,
1750 +                 const struct gmp_div_inverse *binv)
1751 +{
1752 +  mp_size_t i;
1753 +  for (i = 0; w > 0; i++)
1754 +    {
1755 +      mp_limb_t h, l, r;
1756 +
1757 +      h = w >> (GMP_LIMB_BITS - binv->shift);
1758 +      l = w << binv->shift;
1759 +
1760 +      gmp_udiv_qrnnd_preinv (w, r, h, l, binv->d1, binv->di);
1761 +      assert ( (r << (GMP_LIMB_BITS - binv->shift)) == 0);
1762 +      r >>= binv->shift;
1763 +
1764 +      sp[i] = r;
1765 +    }
1766 +  return i;
1767 +}
1768 +
1769 +static size_t
1770 +mpn_get_str_other (unsigned char *sp,
1771 +                  int base, const struct mpn_base_info *info,
1772 +                  mp_ptr up, mp_size_t un)
1773 +{
1774 +  struct gmp_div_inverse binv;
1775 +  size_t sn;
1776 +  size_t i;
1777 +
1778 +  mpn_div_qr_1_invert (&binv, base);
1779 +
1780 +  sn = 0;
1781 +
1782 +  if (un > 1)
1783 +    {
1784 +      struct gmp_div_inverse bbinv;
1785 +      mpn_div_qr_1_invert (&bbinv, info->bb);
1786 +
1787 +      do
1788 +       {
1789 +         mp_limb_t w;
1790 +         size_t done;
1791 +         w = mpn_div_qr_1_preinv (up, up, un, &bbinv);
1792 +         un -= (up[un-1] == 0);
1793 +         done = mpn_limb_get_str (sp + sn, w, &binv);
1794 +
1795 +         for (sn += done; done < info->exp; done++)
1796 +           sp[sn++] = 0;
1797 +       }
1798 +      while (un > 1);
1799 +    }
1800 +  sn += mpn_limb_get_str (sp + sn, up[0], &binv);
1801 +
1802 +  /* Reverse order */
1803 +  for (i = 0; 2*i + 1 < sn; i++)
1804 +    {
1805 +      unsigned char t = sp[i];
1806 +      sp[i] = sp[sn - i - 1];
1807 +      sp[sn - i - 1] = t;
1808 +    }
1809 +
1810 +  return sn;
1811 +}
1812 +
1813 +size_t
1814 +mpn_get_str (unsigned char *sp, int base, mp_ptr up, mp_size_t un)
1815 +{
1816 +  unsigned bits;
1817 +
1818 +  assert (un > 0);
1819 +  assert (up[un-1] > 0);
1820 +
1821 +  bits = mpn_base_power_of_two_p (base);
1822 +  if (bits)
1823 +    return mpn_get_str_bits (sp, bits, up, un);
1824 +  else
1825 +    {
1826 +      struct mpn_base_info info;
1827 +
1828 +      mpn_get_base_info (&info, base);
1829 +      return mpn_get_str_other (sp, base, &info, up, un);
1830 +    }
1831 +}
1832 +
1833 +static mp_size_t
1834 +mpn_set_str_bits (mp_ptr rp, const unsigned char *sp, size_t sn,
1835 +                 unsigned bits)
1836 +{
1837 +  mp_size_t rn;
1838 +  size_t j;
1839 +  unsigned shift;
1840 +
1841 +  for (j = sn, rn = 0, shift = 0; j-- > 0; )
1842 +    {
1843 +      if (shift == 0)
1844 +       {
1845 +         rp[rn++] = sp[j];
1846 +         shift += bits;
1847 +       }
1848 +      else
1849 +       {
1850 +         rp[rn-1] |= (mp_limb_t) sp[j] << shift;
1851 +         shift += bits;
1852 +         if (shift >= GMP_LIMB_BITS)
1853 +           {
1854 +             shift -= GMP_LIMB_BITS;
1855 +             if (shift > 0)
1856 +               rp[rn++] = (mp_limb_t) sp[j] >> (bits - shift);
1857 +           }
1858 +       }
1859 +    }
1860 +  rn = mpn_normalized_size (rp, rn);
1861 +  return rn;
1862 +}
1863 +
1864 +static mp_size_t
1865 +mpn_set_str_other (mp_ptr rp, const unsigned char *sp, size_t sn,
1866 +                  mp_limb_t b, const struct mpn_base_info *info)
1867 +{
1868 +  mp_size_t rn;
1869 +  mp_limb_t w;
1870 +  unsigned k;
1871 +  size_t j;
1872 +
1873 +  k = 1 + (sn - 1) % info->exp;
1874 +
1875 +  j = 0;
1876 +  w = sp[j++];
1877 +  for (; --k > 0; )
1878 +    w = w * b + sp[j++];
1879 +
1880 +  rp[0] = w;
1881 +
1882 +  for (rn = (w > 0); j < sn;)
1883 +    {
1884 +      mp_limb_t cy;
1885 +
1886 +      w = sp[j++];
1887 +      for (k = 1; k < info->exp; k++)
1888 +       w = w * b + sp[j++];
1889 +
1890 +      cy = mpn_mul_1 (rp, rp, rn, info->bb);
1891 +      cy += mpn_add_1 (rp, rp, rn, w);
1892 +      if (cy > 0)
1893 +       rp[rn++] = cy;
1894 +    }
1895 +  assert (j == sn);
1896 +
1897 +  return rn;
1898 +}
1899 +
1900 +mp_size_t
1901 +mpn_set_str (mp_ptr rp, const unsigned char *sp, size_t sn, int base)
1902 +{
1903 +  unsigned bits;
1904 +
1905 +  if (sn == 0)
1906 +    return 0;
1907 +
1908 +  bits = mpn_base_power_of_two_p (base);
1909 +  if (bits)
1910 +    return mpn_set_str_bits (rp, sp, sn, bits);
1911 +  else
1912 +    {
1913 +      struct mpn_base_info info;
1914 +
1915 +      mpn_get_base_info (&info, base);
1916 +      return mpn_set_str_other (rp, sp, sn, base, &info);
1917 +    }
1918 +}
1919 +
1920 +\f
1921 +/* MPZ interface */
1922 +void
1923 +mpz_init (mpz_t r)
1924 +{
1925 +  r->_mp_alloc = 1;
1926 +  r->_mp_size = 0;
1927 +  r->_mp_d = gmp_xalloc_limbs (1);
1928 +}
1929 +
1930 +/* The utility of this function is a bit limited, since many functions
1931 +   assigns the result variable using mpz_swap. */
1932 +void
1933 +mpz_init2 (mpz_t r, mp_bitcnt_t bits)
1934 +{
1935 +  mp_size_t rn;
1936 +
1937 +  bits -= (bits != 0);         /* Round down, except if 0 */
1938 +  rn = 1 + bits / GMP_LIMB_BITS;
1939 +
1940 +  r->_mp_alloc = rn;
1941 +  r->_mp_size = 0;
1942 +  r->_mp_d = gmp_xalloc_limbs (rn);
1943 +}
1944 +
1945 +void
1946 +mpz_clear (mpz_t r)
1947 +{
1948 +  gmp_free (r->_mp_d);
1949 +}
1950 +
1951 +static void *
1952 +mpz_realloc (mpz_t r, mp_size_t size)
1953 +{
1954 +  size = GMP_MAX (size, 1);
1955 +
1956 +  r->_mp_d = gmp_xrealloc_limbs (r->_mp_d, size);
1957 +  r->_mp_alloc = size;
1958 +
1959 +  if (GMP_ABS (r->_mp_size) > size)
1960 +    r->_mp_size = 0;
1961 +
1962 +  return r->_mp_d;
1963 +}
1964 +
1965 +/* Realloc for an mpz_t WHAT if it has less than NEEDED limbs.  */
1966 +#define MPZ_REALLOC(z,n) ((n) > (z)->_mp_alloc                 \
1967 +                         ? mpz_realloc(z,n)                    \
1968 +                         : (z)->_mp_d)
1969 +\f
1970 +/* MPZ assignment and basic conversions. */
1971 +void
1972 +mpz_set_si (mpz_t r, signed long int x)
1973 +{
1974 +  if (x >= 0)
1975 +    mpz_set_ui (r, x);
1976 +  else /* (x < 0) */
1977 +    {
1978 +      r->_mp_size = -1;
1979 +      r->_mp_d[0] = GMP_NEG_CAST (unsigned long int, x);
1980 +    }
1981 +}
1982 +
1983 +void
1984 +mpz_set_ui (mpz_t r, unsigned long int x)
1985 +{
1986 +  if (x > 0)
1987 +    {
1988 +      r->_mp_size = 1;
1989 +      r->_mp_d[0] = x;
1990 +    }
1991 +  else
1992 +    r->_mp_size = 0;
1993 +}
1994 +
1995 +void
1996 +mpz_set (mpz_t r, const mpz_t x)
1997 +{
1998 +  /* Allow the NOP r == x */
1999 +  if (r != x)
2000 +    {
2001 +      mp_size_t n;
2002 +      mp_ptr rp;
2003 +
2004 +      n = GMP_ABS (x->_mp_size);
2005 +      rp = MPZ_REALLOC (r, n);
2006 +
2007 +      mpn_copyi (rp, x->_mp_d, n);
2008 +      r->_mp_size = x->_mp_size;
2009 +    }
2010 +}
2011 +
2012 +void
2013 +mpz_init_set_si (mpz_t r, signed long int x)
2014 +{
2015 +  mpz_init (r);
2016 +  mpz_set_si (r, x);
2017 +}
2018 +
2019 +void
2020 +mpz_init_set_ui (mpz_t r, unsigned long int x)
2021 +{
2022 +  mpz_init (r);
2023 +  mpz_set_ui (r, x);
2024 +}
2025 +
2026 +void
2027 +mpz_init_set (mpz_t r, const mpz_t x)
2028 +{
2029 +  mpz_init (r);
2030 +  mpz_set (r, x);
2031 +}
2032 +
2033 +int
2034 +mpz_fits_slong_p (const mpz_t u)
2035 +{
2036 +  mp_size_t us = u->_mp_size;
2037 +
2038 +  if (us == 0)
2039 +    return 1;
2040 +  else if (us == 1)
2041 +    return u->_mp_d[0] < GMP_LIMB_HIGHBIT;
2042 +  else if (us == -1)
2043 +    return u->_mp_d[0] <= GMP_LIMB_HIGHBIT;
2044 +  else
2045 +    return 0;
2046 +}
2047 +
2048 +int
2049 +mpz_fits_ulong_p (const mpz_t u)
2050 +{
2051 +  mp_size_t us = u->_mp_size;
2052 +
2053 +  return (us == (us > 0));
2054 +}
2055 +
2056 +long int
2057 +mpz_get_si (const mpz_t u)
2058 +{
2059 +  mp_size_t us = u->_mp_size;
2060 +
2061 +  if (us > 0)
2062 +    return (long) (u->_mp_d[0] & ~GMP_LIMB_HIGHBIT);
2063 +  else if (us < 0)
2064 +    return (long) (- u->_mp_d[0] | GMP_LIMB_HIGHBIT);
2065 +  else
2066 +    return 0;
2067 +}
2068 +
2069 +unsigned long int
2070 +mpz_get_ui (const mpz_t u)
2071 +{
2072 +  return u->_mp_size == 0 ? 0 : u->_mp_d[0];
2073 +}
2074 +
2075 +size_t
2076 +mpz_size (const mpz_t u)
2077 +{
2078 +  return GMP_ABS (u->_mp_size);
2079 +}
2080 +
2081 +mp_limb_t
2082 +mpz_getlimbn (const mpz_t u, mp_size_t n)
2083 +{
2084 +  if (n >= 0 && n < GMP_ABS (u->_mp_size))
2085 +    return u->_mp_d[n];
2086 +  else
2087 +    return 0;
2088 +}
2089 +
2090 +void
2091 +mpz_realloc2 (mpz_t x, mp_bitcnt_t n)
2092 +{
2093 +  mpz_realloc (x, 1 + (n - (n != 0)) / GMP_LIMB_BITS);
2094 +}
2095 +
2096 +mp_srcptr
2097 +mpz_limbs_read (mpz_srcptr x)
2098 +{
2099 +  return x->_mp_d;;
2100 +}
2101 +
2102 +mp_ptr
2103 +mpz_limbs_modify (mpz_t x, mp_size_t n)
2104 +{
2105 +  assert (n > 0);
2106 +  return MPZ_REALLOC (x, n);
2107 +}
2108 +
2109 +mp_ptr
2110 +mpz_limbs_write (mpz_t x, mp_size_t n)
2111 +{
2112 +  return mpz_limbs_modify (x, n);
2113 +}
2114 +
2115 +void
2116 +mpz_limbs_finish (mpz_t x, mp_size_t xs)
2117 +{
2118 +  mp_size_t xn;
2119 +  xn = mpn_normalized_size (x->_mp_d, GMP_ABS (xs));
2120 +  x->_mp_size = xs < 0 ? -xn : xn;
2121 +}
2122 +
2123 +mpz_srcptr
2124 +mpz_roinit_n (mpz_t x, mp_srcptr xp, mp_size_t xs)
2125 +{
2126 +  x->_mp_alloc = 0;
2127 +  x->_mp_d = (mp_ptr) xp;
2128 +  mpz_limbs_finish (x, xs);
2129 +  return x;
2130 +}
2131 +
2132 +\f
2133 +/* Conversions and comparison to double. */
2134 +void
2135 +mpz_set_d (mpz_t r, double x)
2136 +{
2137 +  int sign;
2138 +  mp_ptr rp;
2139 +  mp_size_t rn, i;
2140 +  double B;
2141 +  double Bi;
2142 +  mp_limb_t f;
2143 +
2144 +  /* x != x is true when x is a NaN, and x == x * 0.5 is true when x is
2145 +     zero or infinity. */
2146 +  if (x != x || x == x * 0.5)
2147 +    {
2148 +      r->_mp_size = 0;
2149 +      return;
2150 +    }
2151 +
2152 +  sign = x < 0.0 ;
2153 +  if (sign)
2154 +    x = - x;
2155 +
2156 +  if (x < 1.0)
2157 +    {
2158 +      r->_mp_size = 0;
2159 +      return;
2160 +    }
2161 +  B = 2.0 * (double) GMP_LIMB_HIGHBIT;
2162 +  Bi = 1.0 / B;
2163 +  for (rn = 1; x >= B; rn++)
2164 +    x *= Bi;
2165 +
2166 +  rp = MPZ_REALLOC (r, rn);
2167 +
2168 +  f = (mp_limb_t) x;
2169 +  x -= f;
2170 +  assert (x < 1.0);
2171 +  i = rn-1;
2172 +  rp[i] = f;
2173 +  while (--i >= 0)
2174 +    {
2175 +      x = B * x;
2176 +      f = (mp_limb_t) x;
2177 +      x -= f;
2178 +      assert (x < 1.0);
2179 +      rp[i] = f;
2180 +    }
2181 +
2182 +  r->_mp_size = sign ? - rn : rn;
2183 +}
2184 +
2185 +void
2186 +mpz_init_set_d (mpz_t r, double x)
2187 +{
2188 +  mpz_init (r);
2189 +  mpz_set_d (r, x);
2190 +}
2191 +
2192 +double
2193 +mpz_get_d (const mpz_t u)
2194 +{
2195 +  mp_size_t un;
2196 +  double x;
2197 +  double B = 2.0 * (double) GMP_LIMB_HIGHBIT;
2198 +
2199 +  un = GMP_ABS (u->_mp_size);
2200 +
2201 +  if (un == 0)
2202 +    return 0.0;
2203 +
2204 +  x = u->_mp_d[--un];
2205 +  while (un > 0)
2206 +    x = B*x + u->_mp_d[--un];
2207 +
2208 +  if (u->_mp_size < 0)
2209 +    x = -x;
2210 +
2211 +  return x;
2212 +}
2213 +
2214 +int
2215 +mpz_cmpabs_d (const mpz_t x, double d)
2216 +{
2217 +  mp_size_t xn;
2218 +  double B, Bi;
2219 +  mp_size_t i;
2220 +
2221 +  xn = x->_mp_size;
2222 +  d = GMP_ABS (d);
2223 +
2224 +  if (xn != 0)
2225 +    {
2226 +      xn = GMP_ABS (xn);
2227 +
2228 +      B = 2.0 * (double) GMP_LIMB_HIGHBIT;
2229 +      Bi = 1.0 / B;
2230 +
2231 +      /* Scale d so it can be compared with the top limb. */
2232 +      for (i = 1; i < xn; i++)
2233 +       d *= Bi;
2234 +
2235 +      if (d >= B)
2236 +       return -1;
2237 +
2238 +      /* Compare floor(d) to top limb, subtract and cancel when equal. */
2239 +      for (i = xn; i-- > 0;)
2240 +       {
2241 +         mp_limb_t f, xl;
2242 +
2243 +         f = (mp_limb_t) d;
2244 +         xl = x->_mp_d[i];
2245 +         if (xl > f)
2246 +           return 1;
2247 +         else if (xl < f)
2248 +           return -1;
2249 +         d = B * (d - f);
2250 +       }
2251 +    }
2252 +  return - (d > 0.0);
2253 +}
2254 +
2255 +int
2256 +mpz_cmp_d (const mpz_t x, double d)
2257 +{
2258 +  if (x->_mp_size < 0)
2259 +    {
2260 +      if (d >= 0.0)
2261 +       return -1;
2262 +      else
2263 +       return -mpz_cmpabs_d (x, d);
2264 +    }
2265 +  else
2266 +    {
2267 +      if (d < 0.0)
2268 +       return 1;
2269 +      else
2270 +       return mpz_cmpabs_d (x, d);
2271 +    }
2272 +}
2273 +
2274 +\f
2275 +/* MPZ comparisons and the like. */
2276 +int
2277 +mpz_sgn (const mpz_t u)
2278 +{
2279 +  mp_size_t usize = u->_mp_size;
2280 +
2281 +  return (usize > 0) - (usize < 0);
2282 +}
2283 +
2284 +int
2285 +mpz_cmp_si (const mpz_t u, long v)
2286 +{
2287 +  mp_size_t usize = u->_mp_size;
2288 +
2289 +  if (usize < -1)
2290 +    return -1;
2291 +  else if (v >= 0)
2292 +    return mpz_cmp_ui (u, v);
2293 +  else if (usize >= 0)
2294 +    return 1;
2295 +  else /* usize == -1 */
2296 +    {
2297 +      mp_limb_t ul = u->_mp_d[0];
2298 +      if ((mp_limb_t)GMP_NEG_CAST (unsigned long int, v) < ul)
2299 +       return -1;
2300 +      else
2301 +       return (mp_limb_t)GMP_NEG_CAST (unsigned long int, v) > ul;
2302 +    }
2303 +}
2304 +
2305 +int
2306 +mpz_cmp_ui (const mpz_t u, unsigned long v)
2307 +{
2308 +  mp_size_t usize = u->_mp_size;
2309 +
2310 +  if (usize > 1)
2311 +    return 1;
2312 +  else if (usize < 0)
2313 +    return -1;
2314 +  else
2315 +    {
2316 +      mp_limb_t ul = (usize > 0) ? u->_mp_d[0] : 0;
2317 +      return (ul > v) - (ul < v);
2318 +    }
2319 +}
2320 +
2321 +int
2322 +mpz_cmp (const mpz_t a, const mpz_t b)
2323 +{
2324 +  mp_size_t asize = a->_mp_size;
2325 +  mp_size_t bsize = b->_mp_size;
2326 +
2327 +  if (asize != bsize)
2328 +    return (asize < bsize) ? -1 : 1;
2329 +  else if (asize >= 0)
2330 +    return mpn_cmp (a->_mp_d, b->_mp_d, asize);
2331 +  else
2332 +    return mpn_cmp (b->_mp_d, a->_mp_d, -asize);
2333 +}
2334 +
2335 +int
2336 +mpz_cmpabs_ui (const mpz_t u, unsigned long v)
2337 +{
2338 +  mp_size_t un = GMP_ABS (u->_mp_size);
2339 +  mp_limb_t ul;
2340 +
2341 +  if (un > 1)
2342 +    return 1;
2343 +
2344 +  ul = (un == 1) ? u->_mp_d[0] : 0;
2345 +
2346 +  return (ul > v) - (ul < v);
2347 +}
2348 +
2349 +int
2350 +mpz_cmpabs (const mpz_t u, const mpz_t v)
2351 +{
2352 +  return mpn_cmp4 (u->_mp_d, GMP_ABS (u->_mp_size),
2353 +                  v->_mp_d, GMP_ABS (v->_mp_size));
2354 +}
2355 +
2356 +void
2357 +mpz_abs (mpz_t r, const mpz_t u)
2358 +{
2359 +  if (r != u)
2360 +    mpz_set (r, u);
2361 +
2362 +  r->_mp_size = GMP_ABS (r->_mp_size);
2363 +}
2364 +
2365 +void
2366 +mpz_neg (mpz_t r, const mpz_t u)
2367 +{
2368 +  if (r != u)
2369 +    mpz_set (r, u);
2370 +
2371 +  r->_mp_size = -r->_mp_size;
2372 +}
2373 +
2374 +void
2375 +mpz_swap (mpz_t u, mpz_t v)
2376 +{
2377 +  MP_SIZE_T_SWAP (u->_mp_size, v->_mp_size);
2378 +  MP_SIZE_T_SWAP (u->_mp_alloc, v->_mp_alloc);
2379 +  MP_PTR_SWAP (u->_mp_d, v->_mp_d);
2380 +}
2381 +
2382 +\f
2383 +/* MPZ addition and subtraction */
2384 +
2385 +/* Adds to the absolute value. Returns new size, but doesn't store it. */
2386 +static mp_size_t
2387 +mpz_abs_add_ui (mpz_t r, const mpz_t a, unsigned long b)
2388 +{
2389 +  mp_size_t an;
2390 +  mp_ptr rp;
2391 +  mp_limb_t cy;
2392 +
2393 +  an = GMP_ABS (a->_mp_size);
2394 +  if (an == 0)
2395 +    {
2396 +      r->_mp_d[0] = b;
2397 +      return b > 0;
2398 +    }
2399 +
2400 +  rp = MPZ_REALLOC (r, an + 1);
2401 +
2402 +  cy = mpn_add_1 (rp, a->_mp_d, an, b);
2403 +  rp[an] = cy;
2404 +  an += cy;
2405 +
2406 +  return an;
2407 +}
2408 +
2409 +/* Subtract from the absolute value. Returns new size, (or -1 on underflow),
2410 +   but doesn't store it. */
2411 +static mp_size_t
2412 +mpz_abs_sub_ui (mpz_t r, const mpz_t a, unsigned long b)
2413 +{
2414 +  mp_size_t an = GMP_ABS (a->_mp_size);
2415 +  mp_ptr rp = MPZ_REALLOC (r, an);
2416 +
2417 +  if (an == 0)
2418 +    {
2419 +      rp[0] = b;
2420 +      return -(b > 0);
2421 +    }
2422 +  else if (an == 1 && a->_mp_d[0] < b)
2423 +    {
2424 +      rp[0] = b - a->_mp_d[0];
2425 +      return -1;
2426 +    }
2427 +  else
2428 +    {
2429 +      gmp_assert_nocarry (mpn_sub_1 (rp, a->_mp_d, an, b));
2430 +      return mpn_normalized_size (rp, an);
2431 +    }
2432 +}
2433 +
2434 +void
2435 +mpz_add_ui (mpz_t r, const mpz_t a, unsigned long b)
2436 +{
2437 +  if (a->_mp_size >= 0)
2438 +    r->_mp_size = mpz_abs_add_ui (r, a, b);
2439 +  else
2440 +    r->_mp_size = -mpz_abs_sub_ui (r, a, b);
2441 +}
2442 +
2443 +void
2444 +mpz_sub_ui (mpz_t r, const mpz_t a, unsigned long b)
2445 +{
2446 +  if (a->_mp_size < 0)
2447 +    r->_mp_size = -mpz_abs_add_ui (r, a, b);
2448 +  else
2449 +    r->_mp_size = mpz_abs_sub_ui (r, a, b);
2450 +}
2451 +
2452 +void
2453 +mpz_ui_sub (mpz_t r, unsigned long a, const mpz_t b)
2454 +{
2455 +  if (b->_mp_size < 0)
2456 +    r->_mp_size = mpz_abs_add_ui (r, b, a);
2457 +  else
2458 +    r->_mp_size = -mpz_abs_sub_ui (r, b, a);
2459 +}
2460 +
2461 +static mp_size_t
2462 +mpz_abs_add (mpz_t r, const mpz_t a, const mpz_t b)
2463 +{
2464 +  mp_size_t an = GMP_ABS (a->_mp_size);
2465 +  mp_size_t bn = GMP_ABS (b->_mp_size);
2466 +  mp_ptr rp;
2467 +  mp_limb_t cy;
2468 +
2469 +  if (an < bn)
2470 +    {
2471 +      MPZ_SRCPTR_SWAP (a, b);
2472 +      MP_SIZE_T_SWAP (an, bn);
2473 +    }
2474 +
2475 +  rp = MPZ_REALLOC (r, an + 1);
2476 +  cy = mpn_add (rp, a->_mp_d, an, b->_mp_d, bn);
2477 +
2478 +  rp[an] = cy;
2479 +
2480 +  return an + cy;
2481 +}
2482 +
2483 +static mp_size_t
2484 +mpz_abs_sub (mpz_t r, const mpz_t a, const mpz_t b)
2485 +{
2486 +  mp_size_t an = GMP_ABS (a->_mp_size);
2487 +  mp_size_t bn = GMP_ABS (b->_mp_size);
2488 +  int cmp;
2489 +  mp_ptr rp;
2490 +
2491 +  cmp = mpn_cmp4 (a->_mp_d, an, b->_mp_d, bn);
2492 +  if (cmp > 0)
2493 +    {
2494 +      rp = MPZ_REALLOC (r, an);
2495 +      gmp_assert_nocarry (mpn_sub (rp, a->_mp_d, an, b->_mp_d, bn));
2496 +      return mpn_normalized_size (rp, an);
2497 +    }
2498 +  else if (cmp < 0)
2499 +    {
2500 +      rp = MPZ_REALLOC (r, bn);
2501 +      gmp_assert_nocarry (mpn_sub (rp, b->_mp_d, bn, a->_mp_d, an));
2502 +      return -mpn_normalized_size (rp, bn);
2503 +    }
2504 +  else
2505 +    return 0;
2506 +}
2507 +
2508 +void
2509 +mpz_add (mpz_t r, const mpz_t a, const mpz_t b)
2510 +{
2511 +  mp_size_t rn;
2512 +
2513 +  if ( (a->_mp_size ^ b->_mp_size) >= 0)
2514 +    rn = mpz_abs_add (r, a, b);
2515 +  else
2516 +    rn = mpz_abs_sub (r, a, b);
2517 +
2518 +  r->_mp_size = a->_mp_size >= 0 ? rn : - rn;
2519 +}
2520 +
2521 +void
2522 +mpz_sub (mpz_t r, const mpz_t a, const mpz_t b)
2523 +{
2524 +  mp_size_t rn;
2525 +
2526 +  if ( (a->_mp_size ^ b->_mp_size) >= 0)
2527 +    rn = mpz_abs_sub (r, a, b);
2528 +  else
2529 +    rn = mpz_abs_add (r, a, b);
2530 +
2531 +  r->_mp_size = a->_mp_size >= 0 ? rn : - rn;
2532 +}
2533 +
2534 +\f
2535 +/* MPZ multiplication */
2536 +void
2537 +mpz_mul_si (mpz_t r, const mpz_t u, long int v)
2538 +{
2539 +  if (v < 0)
2540 +    {
2541 +      mpz_mul_ui (r, u, GMP_NEG_CAST (unsigned long int, v));
2542 +      mpz_neg (r, r);
2543 +    }
2544 +  else
2545 +    mpz_mul_ui (r, u, (unsigned long int) v);
2546 +}
2547 +
2548 +void
2549 +mpz_mul_ui (mpz_t r, const mpz_t u, unsigned long int v)
2550 +{
2551 +  mp_size_t un, us;
2552 +  mp_ptr tp;
2553 +  mp_limb_t cy;
2554 +
2555 +  us = u->_mp_size;
2556 +
2557 +  if (us == 0 || v == 0)
2558 +    {
2559 +      r->_mp_size = 0;
2560 +      return;
2561 +    }
2562 +
2563 +  un = GMP_ABS (us);
2564 +
2565 +  tp = MPZ_REALLOC (r, un + 1);
2566 +  cy = mpn_mul_1 (tp, u->_mp_d, un, v);
2567 +  tp[un] = cy;
2568 +
2569 +  un += (cy > 0);
2570 +  r->_mp_size = (us < 0) ? - un : un;
2571 +}
2572 +
2573 +void
2574 +mpz_mul (mpz_t r, const mpz_t u, const mpz_t v)
2575 +{
2576 +  int sign;
2577 +  mp_size_t un, vn, rn;
2578 +  mpz_t t;
2579 +  mp_ptr tp;
2580 +
2581 +  un = u->_mp_size;
2582 +  vn = v->_mp_size;
2583 +
2584 +  if (un == 0 || vn == 0)
2585 +    {
2586 +      r->_mp_size = 0;
2587 +      return;
2588 +    }
2589 +
2590 +  sign = (un ^ vn) < 0;
2591 +
2592 +  un = GMP_ABS (un);
2593 +  vn = GMP_ABS (vn);
2594 +
2595 +  mpz_init2 (t, (un + vn) * GMP_LIMB_BITS);
2596 +
2597 +  tp = t->_mp_d;
2598 +  if (un >= vn)
2599 +    mpn_mul (tp, u->_mp_d, un, v->_mp_d, vn);
2600 +  else
2601 +    mpn_mul (tp, v->_mp_d, vn, u->_mp_d, un);
2602 +
2603 +  rn = un + vn;
2604 +  rn -= tp[rn-1] == 0;
2605 +
2606 +  t->_mp_size = sign ? - rn : rn;
2607 +  mpz_swap (r, t);
2608 +  mpz_clear (t);
2609 +}
2610 +
2611 +void
2612 +mpz_mul_2exp (mpz_t r, const mpz_t u, mp_bitcnt_t bits)
2613 +{
2614 +  mp_size_t un, rn;
2615 +  mp_size_t limbs;
2616 +  unsigned shift;
2617 +  mp_ptr rp;
2618 +
2619 +  un = GMP_ABS (u->_mp_size);
2620 +  if (un == 0)
2621 +    {
2622 +      r->_mp_size = 0;
2623 +      return;
2624 +    }
2625 +
2626 +  limbs = bits / GMP_LIMB_BITS;
2627 +  shift = bits % GMP_LIMB_BITS;
2628 +
2629 +  rn = un + limbs + (shift > 0);
2630 +  rp = MPZ_REALLOC (r, rn);
2631 +  if (shift > 0)
2632 +    {
2633 +      mp_limb_t cy = mpn_lshift (rp + limbs, u->_mp_d, un, shift);
2634 +      rp[rn-1] = cy;
2635 +      rn -= (cy == 0);
2636 +    }
2637 +  else
2638 +    mpn_copyd (rp + limbs, u->_mp_d, un);
2639 +
2640 +  while (limbs > 0)
2641 +    rp[--limbs] = 0;
2642 +
2643 +  r->_mp_size = (u->_mp_size < 0) ? - rn : rn;
2644 +}
2645 +
2646 +void
2647 +mpz_addmul_ui (mpz_t r, const mpz_t u, unsigned long int v)
2648 +{
2649 +  mpz_t t;
2650 +  mpz_init (t);
2651 +  mpz_mul_ui (t, u, v);
2652 +  mpz_add (r, r, t);
2653 +  mpz_clear (t);
2654 +}
2655 +
2656 +void
2657 +mpz_submul_ui (mpz_t r, const mpz_t u, unsigned long int v)
2658 +{
2659 +  mpz_t t;
2660 +  mpz_init (t);
2661 +  mpz_mul_ui (t, u, v);
2662 +  mpz_sub (r, r, t);
2663 +  mpz_clear (t);
2664 +}
2665 +
2666 +void
2667 +mpz_addmul (mpz_t r, const mpz_t u, const mpz_t v)
2668 +{
2669 +  mpz_t t;
2670 +  mpz_init (t);
2671 +  mpz_mul (t, u, v);
2672 +  mpz_add (r, r, t);
2673 +  mpz_clear (t);
2674 +}
2675 +
2676 +void
2677 +mpz_submul (mpz_t r, const mpz_t u, const mpz_t v)
2678 +{
2679 +  mpz_t t;
2680 +  mpz_init (t);
2681 +  mpz_mul (t, u, v);
2682 +  mpz_sub (r, r, t);
2683 +  mpz_clear (t);
2684 +}
2685 +
2686 +\f
2687 +/* MPZ division */
2688 +enum mpz_div_round_mode { GMP_DIV_FLOOR, GMP_DIV_CEIL, GMP_DIV_TRUNC };
2689 +
2690 +/* Allows q or r to be zero. Returns 1 iff remainder is non-zero. */
2691 +static int
2692 +mpz_div_qr (mpz_t q, mpz_t r,
2693 +           const mpz_t n, const mpz_t d, enum mpz_div_round_mode mode)
2694 +{
2695 +  mp_size_t ns, ds, nn, dn, qs;
2696 +  ns = n->_mp_size;
2697 +  ds = d->_mp_size;
2698 +
2699 +  if (ds == 0)
2700 +    gmp_die("mpz_div_qr: Divide by zero.");
2701 +
2702 +  if (ns == 0)
2703 +    {
2704 +      if (q)
2705 +       q->_mp_size = 0;
2706 +      if (r)
2707 +       r->_mp_size = 0;
2708 +      return 0;
2709 +    }
2710 +
2711 +  nn = GMP_ABS (ns);
2712 +  dn = GMP_ABS (ds);
2713 +
2714 +  qs = ds ^ ns;
2715 +
2716 +  if (nn < dn)
2717 +    {
2718 +      if (mode == GMP_DIV_CEIL && qs >= 0)
2719 +       {
2720 +         /* q = 1, r = n - d */
2721 +         if (r)
2722 +           mpz_sub (r, n, d);
2723 +         if (q)
2724 +           mpz_set_ui (q, 1);
2725 +       }
2726 +      else if (mode == GMP_DIV_FLOOR && qs < 0)
2727 +       {
2728 +         /* q = -1, r = n + d */
2729 +         if (r)
2730 +           mpz_add (r, n, d);
2731 +         if (q)
2732 +           mpz_set_si (q, -1);
2733 +       }
2734 +      else
2735 +       {
2736 +         /* q = 0, r = d */
2737 +         if (r)
2738 +           mpz_set (r, n);
2739 +         if (q)
2740 +           q->_mp_size = 0;
2741 +       }
2742 +      return 1;
2743 +    }
2744 +  else
2745 +    {
2746 +      mp_ptr np, qp;
2747 +      mp_size_t qn, rn;
2748 +      mpz_t tq, tr;
2749 +
2750 +      mpz_init_set (tr, n);
2751 +      np = tr->_mp_d;
2752 +
2753 +      qn = nn - dn + 1;
2754 +
2755 +      if (q)
2756 +       {
2757 +         mpz_init2 (tq, qn * GMP_LIMB_BITS);
2758 +         qp = tq->_mp_d;
2759 +       }
2760 +      else
2761 +       qp = NULL;
2762 +
2763 +      mpn_div_qr (qp, np, nn, d->_mp_d, dn);
2764 +
2765 +      if (qp)
2766 +       {
2767 +         qn -= (qp[qn-1] == 0);
2768 +
2769 +         tq->_mp_size = qs < 0 ? -qn : qn;
2770 +       }
2771 +      rn = mpn_normalized_size (np, dn);
2772 +      tr->_mp_size = ns < 0 ? - rn : rn;
2773 +
2774 +      if (mode == GMP_DIV_FLOOR && qs < 0 && rn != 0)
2775 +       {
2776 +         if (q)
2777 +           mpz_sub_ui (tq, tq, 1);
2778 +         if (r)
2779 +           mpz_add (tr, tr, d);
2780 +       }
2781 +      else if (mode == GMP_DIV_CEIL && qs >= 0 && rn != 0)
2782 +       {
2783 +         if (q)
2784 +           mpz_add_ui (tq, tq, 1);
2785 +         if (r)
2786 +           mpz_sub (tr, tr, d);
2787 +       }
2788 +
2789 +      if (q)
2790 +       {
2791 +         mpz_swap (tq, q);
2792 +         mpz_clear (tq);
2793 +       }
2794 +      if (r)
2795 +       mpz_swap (tr, r);
2796 +
2797 +      mpz_clear (tr);
2798 +
2799 +      return rn != 0;
2800 +    }
2801 +}
2802 +
2803 +void
2804 +mpz_cdiv_qr (mpz_t q, mpz_t r, const mpz_t n, const mpz_t d)
2805 +{
2806 +  mpz_div_qr (q, r, n, d, GMP_DIV_CEIL);
2807 +}
2808 +
2809 +void
2810 +mpz_fdiv_qr (mpz_t q, mpz_t r, const mpz_t n, const mpz_t d)
2811 +{
2812 +  mpz_div_qr (q, r, n, d, GMP_DIV_FLOOR);
2813 +}
2814 +
2815 +void
2816 +mpz_tdiv_qr (mpz_t q, mpz_t r, const mpz_t n, const mpz_t d)
2817 +{
2818 +  mpz_div_qr (q, r, n, d, GMP_DIV_TRUNC);
2819 +}
2820 +
2821 +void
2822 +mpz_cdiv_q (mpz_t q, const mpz_t n, const mpz_t d)
2823 +{
2824 +  mpz_div_qr (q, NULL, n, d, GMP_DIV_CEIL);
2825 +}
2826 +
2827 +void
2828 +mpz_fdiv_q (mpz_t q, const mpz_t n, const mpz_t d)
2829 +{
2830 +  mpz_div_qr (q, NULL, n, d, GMP_DIV_FLOOR);
2831 +}
2832 +
2833 +void
2834 +mpz_tdiv_q (mpz_t q, const mpz_t n, const mpz_t d)
2835 +{
2836 +  mpz_div_qr (q, NULL, n, d, GMP_DIV_TRUNC);
2837 +}
2838 +
2839 +void
2840 +mpz_cdiv_r (mpz_t r, const mpz_t n, const mpz_t d)
2841 +{
2842 +  mpz_div_qr (NULL, r, n, d, GMP_DIV_CEIL);
2843 +}
2844 +
2845 +void
2846 +mpz_fdiv_r (mpz_t r, const mpz_t n, const mpz_t d)
2847 +{
2848 +  mpz_div_qr (NULL, r, n, d, GMP_DIV_FLOOR);
2849 +}
2850 +
2851 +void
2852 +mpz_tdiv_r (mpz_t r, const mpz_t n, const mpz_t d)
2853 +{
2854 +  mpz_div_qr (NULL, r, n, d, GMP_DIV_TRUNC);
2855 +}
2856 +
2857 +void
2858 +mpz_mod (mpz_t r, const mpz_t n, const mpz_t d)
2859 +{
2860 +  mpz_div_qr (NULL, r, n, d, d->_mp_size >= 0 ? GMP_DIV_FLOOR : GMP_DIV_CEIL);
2861 +}
2862 +
2863 +static void
2864 +mpz_div_q_2exp (mpz_t q, const mpz_t u, mp_bitcnt_t bit_index,
2865 +               enum mpz_div_round_mode mode)
2866 +{
2867 +  mp_size_t un, qn;
2868 +  mp_size_t limb_cnt;
2869 +  mp_ptr qp;
2870 +  int adjust;
2871 +
2872 +  un = u->_mp_size;
2873 +  if (un == 0)
2874 +    {
2875 +      q->_mp_size = 0;
2876 +      return;
2877 +    }
2878 +  limb_cnt = bit_index / GMP_LIMB_BITS;
2879 +  qn = GMP_ABS (un) - limb_cnt;
2880 +  bit_index %= GMP_LIMB_BITS;
2881 +
2882 +  if (mode == ((un > 0) ? GMP_DIV_CEIL : GMP_DIV_FLOOR)) /* un != 0 here. */
2883 +    /* Note: Below, the final indexing at limb_cnt is valid because at
2884 +       that point we have qn > 0. */
2885 +    adjust = (qn <= 0
2886 +             || !mpn_zero_p (u->_mp_d, limb_cnt)
2887 +             || (u->_mp_d[limb_cnt]
2888 +                 & (((mp_limb_t) 1 << bit_index) - 1)));
2889 +  else
2890 +    adjust = 0;
2891 +
2892 +  if (qn <= 0)
2893 +    qn = 0;
2894 +
2895 +  else
2896 +    {
2897 +      qp = MPZ_REALLOC (q, qn);
2898 +
2899 +      if (bit_index != 0)
2900 +       {
2901 +         mpn_rshift (qp, u->_mp_d + limb_cnt, qn, bit_index);
2902 +         qn -= qp[qn - 1] == 0;
2903 +       }
2904 +      else
2905 +       {
2906 +         mpn_copyi (qp, u->_mp_d + limb_cnt, qn);
2907 +       }
2908 +    }
2909 +
2910 +  q->_mp_size = qn;
2911 +
2912 +  if (adjust)
2913 +    mpz_add_ui (q, q, 1);
2914 +  if (un < 0)
2915 +    mpz_neg (q, q);
2916 +}
2917 +
2918 +static void
2919 +mpz_div_r_2exp (mpz_t r, const mpz_t u, mp_bitcnt_t bit_index,
2920 +               enum mpz_div_round_mode mode)
2921 +{
2922 +  mp_size_t us, un, rn;
2923 +  mp_ptr rp;
2924 +  mp_limb_t mask;
2925 +
2926 +  us = u->_mp_size;
2927 +  if (us == 0 || bit_index == 0)
2928 +    {
2929 +      r->_mp_size = 0;
2930 +      return;
2931 +    }
2932 +  rn = (bit_index + GMP_LIMB_BITS - 1) / GMP_LIMB_BITS;
2933 +  assert (rn > 0);
2934 +
2935 +  rp = MPZ_REALLOC (r, rn);
2936 +  un = GMP_ABS (us);
2937 +
2938 +  mask = GMP_LIMB_MAX >> (rn * GMP_LIMB_BITS - bit_index);
2939 +
2940 +  if (rn > un)
2941 +    {
2942 +      /* Quotient (with truncation) is zero, and remainder is
2943 +        non-zero */
2944 +      if (mode == ((us > 0) ? GMP_DIV_CEIL : GMP_DIV_FLOOR)) /* us != 0 here. */
2945 +       {
2946 +         /* Have to negate and sign extend. */
2947 +         mp_size_t i;
2948 +         mp_limb_t cy;
2949 +
2950 +         for (cy = 1, i = 0; i < un; i++)
2951 +           {
2952 +             mp_limb_t s = ~u->_mp_d[i] + cy;
2953 +             cy = s < cy;
2954 +             rp[i] = s;
2955 +           }
2956 +         assert (cy == 0);
2957 +         for (; i < rn - 1; i++)
2958 +           rp[i] = GMP_LIMB_MAX;
2959 +
2960 +         rp[rn-1] = mask;
2961 +         us = -us;
2962 +       }
2963 +      else
2964 +       {
2965 +         /* Just copy */
2966 +         if (r != u)
2967 +           mpn_copyi (rp, u->_mp_d, un);
2968 +
2969 +         rn = un;
2970 +       }
2971 +    }
2972 +  else
2973 +    {
2974 +      if (r != u)
2975 +       mpn_copyi (rp, u->_mp_d, rn - 1);
2976 +
2977 +      rp[rn-1] = u->_mp_d[rn-1] & mask;
2978 +
2979 +      if (mode == ((us > 0) ? GMP_DIV_CEIL : GMP_DIV_FLOOR)) /* us != 0 here. */
2980 +       {
2981 +         /* If r != 0, compute 2^{bit_count} - r. */
2982 +         mp_size_t i;
2983 +
2984 +         for (i = 0; i < rn && rp[i] == 0; i++)
2985 +           ;
2986 +         if (i < rn)
2987 +           {
2988 +             /* r > 0, need to flip sign. */
2989 +             rp[i] = ~rp[i] + 1;
2990 +             while (++i < rn)
2991 +               rp[i] = ~rp[i];
2992 +
2993 +             rp[rn-1] &= mask;
2994 +
2995 +             /* us is not used for anything else, so we can modify it
2996 +                here to indicate flipped sign. */
2997 +             us = -us;
2998 +           }
2999 +       }
3000 +    }
3001 +  rn = mpn_normalized_size (rp, rn);
3002 +  r->_mp_size = us < 0 ? -rn : rn;
3003 +}
3004 +
3005 +void
3006 +mpz_cdiv_q_2exp (mpz_t r, const mpz_t u, mp_bitcnt_t cnt)
3007 +{
3008 +  mpz_div_q_2exp (r, u, cnt, GMP_DIV_CEIL);
3009 +}
3010 +
3011 +void
3012 +mpz_fdiv_q_2exp (mpz_t r, const mpz_t u, mp_bitcnt_t cnt)
3013 +{
3014 +  mpz_div_q_2exp (r, u, cnt, GMP_DIV_FLOOR);
3015 +}
3016 +
3017 +void
3018 +mpz_tdiv_q_2exp (mpz_t r, const mpz_t u, mp_bitcnt_t cnt)
3019 +{
3020 +  mpz_div_q_2exp (r, u, cnt, GMP_DIV_TRUNC);
3021 +}
3022 +
3023 +void
3024 +mpz_cdiv_r_2exp (mpz_t r, const mpz_t u, mp_bitcnt_t cnt)
3025 +{
3026 +  mpz_div_r_2exp (r, u, cnt, GMP_DIV_CEIL);
3027 +}
3028 +
3029 +void
3030 +mpz_fdiv_r_2exp (mpz_t r, const mpz_t u, mp_bitcnt_t cnt)
3031 +{
3032 +  mpz_div_r_2exp (r, u, cnt, GMP_DIV_FLOOR);
3033 +}
3034 +
3035 +void
3036 +mpz_tdiv_r_2exp (mpz_t r, const mpz_t u, mp_bitcnt_t cnt)
3037 +{
3038 +  mpz_div_r_2exp (r, u, cnt, GMP_DIV_TRUNC);
3039 +}
3040 +
3041 +void
3042 +mpz_divexact (mpz_t q, const mpz_t n, const mpz_t d)
3043 +{
3044 +  gmp_assert_nocarry (mpz_div_qr (q, NULL, n, d, GMP_DIV_TRUNC));
3045 +}
3046 +
3047 +int
3048 +mpz_divisible_p (const mpz_t n, const mpz_t d)
3049 +{
3050 +  return mpz_div_qr (NULL, NULL, n, d, GMP_DIV_TRUNC) == 0;
3051 +}
3052 +
3053 +int
3054 +mpz_congruent_p (const mpz_t a, const mpz_t b, const mpz_t m)
3055 +{
3056 +  mpz_t t;
3057 +  int res;
3058 +
3059 +  /* a == b (mod 0) iff a == b */
3060 +  if (mpz_sgn (m) == 0)
3061 +    return (mpz_cmp (a, b) == 0);
3062 +
3063 +  mpz_init (t);
3064 +  mpz_sub (t, a, b);
3065 +  res = mpz_divisible_p (t, m);
3066 +  mpz_clear (t);
3067 +
3068 +  return res;
3069 +}
3070 +
3071 +static unsigned long
3072 +mpz_div_qr_ui (mpz_t q, mpz_t r,
3073 +              const mpz_t n, unsigned long d, enum mpz_div_round_mode mode)
3074 +{
3075 +  mp_size_t ns, qn;
3076 +  mp_ptr qp;
3077 +  mp_limb_t rl;
3078 +  mp_size_t rs;
3079 +
3080 +  ns = n->_mp_size;
3081 +  if (ns == 0)
3082 +    {
3083 +      if (q)
3084 +       q->_mp_size = 0;
3085 +      if (r)
3086 +       r->_mp_size = 0;
3087 +      return 0;
3088 +    }
3089 +
3090 +  qn = GMP_ABS (ns);
3091 +  if (q)
3092 +    qp = MPZ_REALLOC (q, qn);
3093 +  else
3094 +    qp = NULL;
3095 +
3096 +  rl = mpn_div_qr_1 (qp, n->_mp_d, qn, d);
3097 +  assert (rl < d);
3098 +
3099 +  rs = rl > 0;
3100 +  rs = (ns < 0) ? -rs : rs;
3101 +
3102 +  if (rl > 0 && ( (mode == GMP_DIV_FLOOR && ns < 0)
3103 +                 || (mode == GMP_DIV_CEIL && ns >= 0)))
3104 +    {
3105 +      if (q)
3106 +       gmp_assert_nocarry (mpn_add_1 (qp, qp, qn, 1));
3107 +      rl = d - rl;
3108 +      rs = -rs;
3109 +    }
3110 +
3111 +  if (r)
3112 +    {
3113 +      r->_mp_d[0] = rl;
3114 +      r->_mp_size = rs;
3115 +    }
3116 +  if (q)
3117 +    {
3118 +      qn -= (qp[qn-1] == 0);
3119 +      assert (qn == 0 || qp[qn-1] > 0);
3120 +
3121 +      q->_mp_size = (ns < 0) ? - qn : qn;
3122 +    }
3123 +
3124 +  return rl;
3125 +}
3126 +
3127 +unsigned long
3128 +mpz_cdiv_qr_ui (mpz_t q, mpz_t r, const mpz_t n, unsigned long d)
3129 +{
3130 +  return mpz_div_qr_ui (q, r, n, d, GMP_DIV_CEIL);
3131 +}
3132 +
3133 +unsigned long
3134 +mpz_fdiv_qr_ui (mpz_t q, mpz_t r, const mpz_t n, unsigned long d)
3135 +{
3136 +  return mpz_div_qr_ui (q, r, n, d, GMP_DIV_FLOOR);
3137 +}
3138 +
3139 +unsigned long
3140 +mpz_tdiv_qr_ui (mpz_t q, mpz_t r, const mpz_t n, unsigned long d)
3141 +{
3142 +  return mpz_div_qr_ui (q, r, n, d, GMP_DIV_TRUNC);
3143 +}
3144 +
3145 +unsigned long
3146 +mpz_cdiv_q_ui (mpz_t q, const mpz_t n, unsigned long d)
3147 +{
3148 +  return mpz_div_qr_ui (q, NULL, n, d, GMP_DIV_CEIL);
3149 +}
3150 +
3151 +unsigned long
3152 +mpz_fdiv_q_ui (mpz_t q, const mpz_t n, unsigned long d)
3153 +{
3154 +  return mpz_div_qr_ui (q, NULL, n, d, GMP_DIV_FLOOR);
3155 +}
3156 +
3157 +unsigned long
3158 +mpz_tdiv_q_ui (mpz_t q, const mpz_t n, unsigned long d)
3159 +{
3160 +  return mpz_div_qr_ui (q, NULL, n, d, GMP_DIV_TRUNC);
3161 +}
3162 +
3163 +unsigned long
3164 +mpz_cdiv_r_ui (mpz_t r, const mpz_t n, unsigned long d)
3165 +{
3166 +  return mpz_div_qr_ui (NULL, r, n, d, GMP_DIV_CEIL);
3167 +}
3168 +unsigned long
3169 +mpz_fdiv_r_ui (mpz_t r, const mpz_t n, unsigned long d)
3170 +{
3171 +  return mpz_div_qr_ui (NULL, r, n, d, GMP_DIV_FLOOR);
3172 +}
3173 +unsigned long
3174 +mpz_tdiv_r_ui (mpz_t r, const mpz_t n, unsigned long d)
3175 +{
3176 +  return mpz_div_qr_ui (NULL, r, n, d, GMP_DIV_TRUNC);
3177 +}
3178 +
3179 +unsigned long
3180 +mpz_cdiv_ui (const mpz_t n, unsigned long d)
3181 +{
3182 +  return mpz_div_qr_ui (NULL, NULL, n, d, GMP_DIV_CEIL);
3183 +}
3184 +
3185 +unsigned long
3186 +mpz_fdiv_ui (const mpz_t n, unsigned long d)
3187 +{
3188 +  return mpz_div_qr_ui (NULL, NULL, n, d, GMP_DIV_FLOOR);
3189 +}
3190 +
3191 +unsigned long
3192 +mpz_tdiv_ui (const mpz_t n, unsigned long d)
3193 +{
3194 +  return mpz_div_qr_ui (NULL, NULL, n, d, GMP_DIV_TRUNC);
3195 +}
3196 +
3197 +unsigned long
3198 +mpz_mod_ui (mpz_t r, const mpz_t n, unsigned long d)
3199 +{
3200 +  return mpz_div_qr_ui (NULL, r, n, d, GMP_DIV_FLOOR);
3201 +}
3202 +
3203 +void
3204 +mpz_divexact_ui (mpz_t q, const mpz_t n, unsigned long d)
3205 +{
3206 +  gmp_assert_nocarry (mpz_div_qr_ui (q, NULL, n, d, GMP_DIV_TRUNC));
3207 +}
3208 +
3209 +int
3210 +mpz_divisible_ui_p (const mpz_t n, unsigned long d)
3211 +{
3212 +  return mpz_div_qr_ui (NULL, NULL, n, d, GMP_DIV_TRUNC) == 0;
3213 +}
3214 +
3215 +\f
3216 +/* GCD */
3217 +static mp_limb_t
3218 +mpn_gcd_11 (mp_limb_t u, mp_limb_t v)
3219 +{
3220 +  unsigned shift;
3221 +
3222 +  assert ( (u | v) > 0);
3223 +
3224 +  if (u == 0)
3225 +    return v;
3226 +  else if (v == 0)
3227 +    return u;
3228 +
3229 +  gmp_ctz (shift, u | v);
3230 +
3231 +  u >>= shift;
3232 +  v >>= shift;
3233 +
3234 +  if ( (u & 1) == 0)
3235 +    MP_LIMB_T_SWAP (u, v);
3236 +
3237 +  while ( (v & 1) == 0)
3238 +    v >>= 1;
3239 +
3240 +  while (u != v)
3241 +    {
3242 +      if (u > v)
3243 +       {
3244 +         u -= v;
3245 +         do
3246 +           u >>= 1;
3247 +         while ( (u & 1) == 0);
3248 +       }
3249 +      else
3250 +       {
3251 +         v -= u;
3252 +         do
3253 +           v >>= 1;
3254 +         while ( (v & 1) == 0);
3255 +       }
3256 +    }
3257 +  return u << shift;
3258 +}
3259 +
3260 +unsigned long
3261 +mpz_gcd_ui (mpz_t g, const mpz_t u, unsigned long v)
3262 +{
3263 +  mp_size_t un;
3264 +
3265 +  if (v == 0)
3266 +    {
3267 +      if (g)
3268 +       mpz_abs (g, u);
3269 +    }
3270 +  else
3271 +    {
3272 +      un = GMP_ABS (u->_mp_size);
3273 +      if (un != 0)
3274 +       v = mpn_gcd_11 (mpn_div_qr_1 (NULL, u->_mp_d, un, v), v);
3275 +
3276 +      if (g)
3277 +       mpz_set_ui (g, v);
3278 +    }
3279 +
3280 +  return v;
3281 +}
3282 +
3283 +static mp_bitcnt_t
3284 +mpz_make_odd (mpz_t r)
3285 +{
3286 +  mp_bitcnt_t shift;
3287 +
3288 +  assert (r->_mp_size > 0);
3289 +  /* Count trailing zeros, equivalent to mpn_scan1, because we know that there is a 1 */
3290 +  shift = mpn_common_scan (r->_mp_d[0], 0, r->_mp_d, 0, 0);
3291 +  mpz_tdiv_q_2exp (r, r, shift);
3292 +
3293 +  return shift;
3294 +}
3295 +
3296 +void
3297 +mpz_gcd (mpz_t g, const mpz_t u, const mpz_t v)
3298 +{
3299 +  mpz_t tu, tv;
3300 +  mp_bitcnt_t uz, vz, gz;
3301 +
3302 +  if (u->_mp_size == 0)
3303 +    {
3304 +      mpz_abs (g, v);
3305 +      return;
3306 +    }
3307 +  if (v->_mp_size == 0)
3308 +    {
3309 +      mpz_abs (g, u);
3310 +      return;
3311 +    }
3312 +
3313 +  mpz_init (tu);
3314 +  mpz_init (tv);
3315 +
3316 +  mpz_abs (tu, u);
3317 +  uz = mpz_make_odd (tu);
3318 +  mpz_abs (tv, v);
3319 +  vz = mpz_make_odd (tv);
3320 +  gz = GMP_MIN (uz, vz);
3321 +
3322 +  if (tu->_mp_size < tv->_mp_size)
3323 +    mpz_swap (tu, tv);
3324 +
3325 +  mpz_tdiv_r (tu, tu, tv);
3326 +  if (tu->_mp_size == 0)
3327 +    {
3328 +      mpz_swap (g, tv);
3329 +    }
3330 +  else
3331 +    for (;;)
3332 +      {
3333 +       int c;
3334 +
3335 +       mpz_make_odd (tu);
3336 +       c = mpz_cmp (tu, tv);
3337 +       if (c == 0)
3338 +         {
3339 +           mpz_swap (g, tu);
3340 +           break;
3341 +         }
3342 +       if (c < 0)
3343 +         mpz_swap (tu, tv);
3344 +
3345 +       if (tv->_mp_size == 1)
3346 +         {
3347 +           mp_limb_t vl = tv->_mp_d[0];
3348 +           mp_limb_t ul = mpz_tdiv_ui (tu, vl);
3349 +           mpz_set_ui (g, mpn_gcd_11 (ul, vl));
3350 +           break;
3351 +         }
3352 +       mpz_sub (tu, tu, tv);
3353 +      }
3354 +  mpz_clear (tu);
3355 +  mpz_clear (tv);
3356 +  mpz_mul_2exp (g, g, gz);
3357 +}
3358 +
3359 +void
3360 +mpz_gcdext (mpz_t g, mpz_t s, mpz_t t, const mpz_t u, const mpz_t v)
3361 +{
3362 +  mpz_t tu, tv, s0, s1, t0, t1;
3363 +  mp_bitcnt_t uz, vz, gz;
3364 +  mp_bitcnt_t power;
3365 +
3366 +  if (u->_mp_size == 0)
3367 +    {
3368 +      /* g = 0 u + sgn(v) v */
3369 +      signed long sign = mpz_sgn (v);
3370 +      mpz_abs (g, v);
3371 +      if (s)
3372 +       mpz_set_ui (s, 0);
3373 +      if (t)
3374 +       mpz_set_si (t, sign);
3375 +      return;
3376 +    }
3377 +
3378 +  if (v->_mp_size == 0)
3379 +    {
3380 +      /* g = sgn(u) u + 0 v */
3381 +      signed long sign = mpz_sgn (u);
3382 +      mpz_abs (g, u);
3383 +      if (s)
3384 +       mpz_set_si (s, sign);
3385 +      if (t)
3386 +       mpz_set_ui (t, 0);
3387 +      return;
3388 +    }
3389 +
3390 +  mpz_init (tu);
3391 +  mpz_init (tv);
3392 +  mpz_init (s0);
3393 +  mpz_init (s1);
3394 +  mpz_init (t0);
3395 +  mpz_init (t1);
3396 +
3397 +  mpz_abs (tu, u);
3398 +  uz = mpz_make_odd (tu);
3399 +  mpz_abs (tv, v);
3400 +  vz = mpz_make_odd (tv);
3401 +  gz = GMP_MIN (uz, vz);
3402 +
3403 +  uz -= gz;
3404 +  vz -= gz;
3405 +
3406 +  /* Cofactors corresponding to odd gcd. gz handled later. */
3407 +  if (tu->_mp_size < tv->_mp_size)
3408 +    {
3409 +      mpz_swap (tu, tv);
3410 +      MPZ_SRCPTR_SWAP (u, v);
3411 +      MPZ_PTR_SWAP (s, t);
3412 +      MP_BITCNT_T_SWAP (uz, vz);
3413 +    }
3414 +
3415 +  /* Maintain
3416 +   *
3417 +   * u = t0 tu + t1 tv
3418 +   * v = s0 tu + s1 tv
3419 +   *
3420 +   * where u and v denote the inputs with common factors of two
3421 +   * eliminated, and det (s0, t0; s1, t1) = 2^p. Then
3422 +   *
3423 +   * 2^p tu =  s1 u - t1 v
3424 +   * 2^p tv = -s0 u + t0 v
3425 +   */
3426 +
3427 +  /* After initial division, tu = q tv + tu', we have
3428 +   *
3429 +   * u = 2^uz (tu' + q tv)
3430 +   * v = 2^vz tv
3431 +   *
3432 +   * or
3433 +   *
3434 +   * t0 = 2^uz, t1 = 2^uz q
3435 +   * s0 = 0,    s1 = 2^vz
3436 +   */
3437 +
3438 +  mpz_setbit (t0, uz);
3439 +  mpz_tdiv_qr (t1, tu, tu, tv);
3440 +  mpz_mul_2exp (t1, t1, uz);
3441 +
3442 +  mpz_setbit (s1, vz);
3443 +  power = uz + vz;
3444 +
3445 +  if (tu->_mp_size > 0)
3446 +    {
3447 +      mp_bitcnt_t shift;
3448 +      shift = mpz_make_odd (tu);
3449 +      mpz_mul_2exp (t0, t0, shift);
3450 +      mpz_mul_2exp (s0, s0, shift);
3451 +      power += shift;
3452 +
3453 +      for (;;)
3454 +       {
3455 +         int c;
3456 +         c = mpz_cmp (tu, tv);
3457 +         if (c == 0)
3458 +           break;
3459 +
3460 +         if (c < 0)
3461 +           {
3462 +             /* tv = tv' + tu
3463 +              *
3464 +              * u = t0 tu + t1 (tv' + tu) = (t0 + t1) tu + t1 tv'
3465 +              * v = s0 tu + s1 (tv' + tu) = (s0 + s1) tu + s1 tv' */
3466 +
3467 +             mpz_sub (tv, tv, tu);
3468 +             mpz_add (t0, t0, t1);
3469 +             mpz_add (s0, s0, s1);
3470 +
3471 +             shift = mpz_make_odd (tv);
3472 +             mpz_mul_2exp (t1, t1, shift);
3473 +             mpz_mul_2exp (s1, s1, shift);
3474 +           }
3475 +         else
3476 +           {
3477 +             mpz_sub (tu, tu, tv);
3478 +             mpz_add (t1, t0, t1);
3479 +             mpz_add (s1, s0, s1);
3480 +
3481 +             shift = mpz_make_odd (tu);
3482 +             mpz_mul_2exp (t0, t0, shift);
3483 +             mpz_mul_2exp (s0, s0, shift);
3484 +           }
3485 +         power += shift;
3486 +       }
3487 +    }
3488 +
3489 +  /* Now tv = odd part of gcd, and -s0 and t0 are corresponding
3490 +     cofactors. */
3491 +
3492 +  mpz_mul_2exp (tv, tv, gz);
3493 +  mpz_neg (s0, s0);
3494 +
3495 +  /* 2^p g = s0 u + t0 v. Eliminate one factor of two at a time. To
3496 +     adjust cofactors, we need u / g and v / g */
3497 +
3498 +  mpz_divexact (s1, v, tv);
3499 +  mpz_abs (s1, s1);
3500 +  mpz_divexact (t1, u, tv);
3501 +  mpz_abs (t1, t1);
3502 +
3503 +  while (power-- > 0)
3504 +    {
3505 +      /* s0 u + t0 v = (s0 - v/g) u - (t0 + u/g) v */
3506 +      if (mpz_odd_p (s0) || mpz_odd_p (t0))
3507 +       {
3508 +         mpz_sub (s0, s0, s1);
3509 +         mpz_add (t0, t0, t1);
3510 +       }
3511 +      mpz_divexact_ui (s0, s0, 2);
3512 +      mpz_divexact_ui (t0, t0, 2);
3513 +    }
3514 +
3515 +  /* Arrange so that |s| < |u| / 2g */
3516 +  mpz_add (s1, s0, s1);
3517 +  if (mpz_cmpabs (s0, s1) > 0)
3518 +    {
3519 +      mpz_swap (s0, s1);
3520 +      mpz_sub (t0, t0, t1);
3521 +    }
3522 +  if (u->_mp_size < 0)
3523 +    mpz_neg (s0, s0);
3524 +  if (v->_mp_size < 0)
3525 +    mpz_neg (t0, t0);
3526 +
3527 +  mpz_swap (g, tv);
3528 +  if (s)
3529 +    mpz_swap (s, s0);
3530 +  if (t)
3531 +    mpz_swap (t, t0);
3532 +
3533 +  mpz_clear (tu);
3534 +  mpz_clear (tv);
3535 +  mpz_clear (s0);
3536 +  mpz_clear (s1);
3537 +  mpz_clear (t0);
3538 +  mpz_clear (t1);
3539 +}
3540 +
3541 +void
3542 +mpz_lcm (mpz_t r, const mpz_t u, const mpz_t v)
3543 +{
3544 +  mpz_t g;
3545 +
3546 +  if (u->_mp_size == 0 || v->_mp_size == 0)
3547 +    {
3548 +      r->_mp_size = 0;
3549 +      return;
3550 +    }
3551 +
3552 +  mpz_init (g);
3553 +
3554 +  mpz_gcd (g, u, v);
3555 +  mpz_divexact (g, u, g);
3556 +  mpz_mul (r, g, v);
3557 +
3558 +  mpz_clear (g);
3559 +  mpz_abs (r, r);
3560 +}
3561 +
3562 +void
3563 +mpz_lcm_ui (mpz_t r, const mpz_t u, unsigned long v)
3564 +{
3565 +  if (v == 0 || u->_mp_size == 0)
3566 +    {
3567 +      r->_mp_size = 0;
3568 +      return;
3569 +    }
3570 +
3571 +  v /= mpz_gcd_ui (NULL, u, v);
3572 +  mpz_mul_ui (r, u, v);
3573 +
3574 +  mpz_abs (r, r);
3575 +}
3576 +
3577 +int
3578 +mpz_invert (mpz_t r, const mpz_t u, const mpz_t m)
3579 +{
3580 +  mpz_t g, tr;
3581 +  int invertible;
3582 +
3583 +  if (u->_mp_size == 0 || mpz_cmpabs_ui (m, 1) <= 0)
3584 +    return 0;
3585 +
3586 +  mpz_init (g);
3587 +  mpz_init (tr);
3588 +
3589 +  mpz_gcdext (g, tr, NULL, u, m);
3590 +  invertible = (mpz_cmp_ui (g, 1) == 0);
3591 +
3592 +  if (invertible)
3593 +    {
3594 +      if (tr->_mp_size < 0)
3595 +       {
3596 +         if (m->_mp_size >= 0)
3597 +           mpz_add (tr, tr, m);
3598 +         else
3599 +           mpz_sub (tr, tr, m);
3600 +       }
3601 +      mpz_swap (r, tr);
3602 +    }
3603 +
3604 +  mpz_clear (g);
3605 +  mpz_clear (tr);
3606 +  return invertible;
3607 +}
3608 +
3609 +\f
3610 +/* Higher level operations (sqrt, pow and root) */
3611 +
3612 +void
3613 +mpz_pow_ui (mpz_t r, const mpz_t b, unsigned long e)
3614 +{
3615 +  unsigned long bit;
3616 +  mpz_t tr;
3617 +  mpz_init_set_ui (tr, 1);
3618 +
3619 +  bit = GMP_ULONG_HIGHBIT;
3620 +  do
3621 +    {
3622 +      mpz_mul (tr, tr, tr);
3623 +      if (e & bit)
3624 +       mpz_mul (tr, tr, b);
3625 +      bit >>= 1;
3626 +    }
3627 +  while (bit > 0);
3628 +
3629 +  mpz_swap (r, tr);
3630 +  mpz_clear (tr);
3631 +}
3632 +
3633 +void
3634 +mpz_ui_pow_ui (mpz_t r, unsigned long blimb, unsigned long e)
3635 +{
3636 +  mpz_t b;
3637 +  mpz_init_set_ui (b, blimb);
3638 +  mpz_pow_ui (r, b, e);
3639 +  mpz_clear (b);
3640 +}
3641 +
3642 +void
3643 +mpz_powm (mpz_t r, const mpz_t b, const mpz_t e, const mpz_t m)
3644 +{
3645 +  mpz_t tr;
3646 +  mpz_t base;
3647 +  mp_size_t en, mn;
3648 +  mp_srcptr mp;
3649 +  struct gmp_div_inverse minv;
3650 +  unsigned shift;
3651 +  mp_ptr tp = NULL;
3652 +
3653 +  en = GMP_ABS (e->_mp_size);
3654 +  mn = GMP_ABS (m->_mp_size);
3655 +  if (mn == 0)
3656 +    gmp_die ("mpz_powm: Zero modulo.");
3657 +
3658 +  if (en == 0)
3659 +    {
3660 +      mpz_set_ui (r, 1);
3661 +      return;
3662 +    }
3663 +
3664 +  mp = m->_mp_d;
3665 +  mpn_div_qr_invert (&minv, mp, mn);
3666 +  shift = minv.shift;
3667 +
3668 +  if (shift > 0)
3669 +    {
3670 +      /* To avoid shifts, we do all our reductions, except the final
3671 +        one, using a *normalized* m. */
3672 +      minv.shift = 0;
3673 +
3674 +      tp = gmp_xalloc_limbs (mn);
3675 +      gmp_assert_nocarry (mpn_lshift (tp, mp, mn, shift));
3676 +      mp = tp;
3677 +    }
3678 +
3679 +  mpz_init (base);
3680 +
3681 +  if (e->_mp_size < 0)
3682 +    {
3683 +      if (!mpz_invert (base, b, m))
3684 +       gmp_die ("mpz_powm: Negative exponent and non-invertible base.");
3685 +    }
3686 +  else
3687 +    {
3688 +      mp_size_t bn;
3689 +      mpz_abs (base, b);
3690 +
3691 +      bn = base->_mp_size;
3692 +      if (bn >= mn)
3693 +       {
3694 +         mpn_div_qr_preinv (NULL, base->_mp_d, base->_mp_size, mp, mn, &minv);
3695 +         bn = mn;
3696 +       }
3697 +
3698 +      /* We have reduced the absolute value. Now take care of the
3699 +        sign. Note that we get zero represented non-canonically as
3700 +        m. */
3701 +      if (b->_mp_size < 0)
3702 +       {
3703 +         mp_ptr bp = MPZ_REALLOC (base, mn);
3704 +         gmp_assert_nocarry (mpn_sub (bp, mp, mn, bp, bn));
3705 +         bn = mn;
3706 +       }
3707 +      base->_mp_size = mpn_normalized_size (base->_mp_d, bn);
3708 +    }
3709 +  mpz_init_set_ui (tr, 1);
3710 +
3711 +  while (en-- > 0)
3712 +    {
3713 +      mp_limb_t w = e->_mp_d[en];
3714 +      mp_limb_t bit;
3715 +
3716 +      bit = GMP_LIMB_HIGHBIT;
3717 +      do
3718 +       {
3719 +         mpz_mul (tr, tr, tr);
3720 +         if (w & bit)
3721 +           mpz_mul (tr, tr, base);
3722 +         if (tr->_mp_size > mn)
3723 +           {
3724 +             mpn_div_qr_preinv (NULL, tr->_mp_d, tr->_mp_size, mp, mn, &minv);
3725 +             tr->_mp_size = mpn_normalized_size (tr->_mp_d, mn);
3726 +           }
3727 +         bit >>= 1;
3728 +       }
3729 +      while (bit > 0);
3730 +    }
3731 +
3732 +  /* Final reduction */
3733 +  if (tr->_mp_size >= mn)
3734 +    {
3735 +      minv.shift = shift;
3736 +      mpn_div_qr_preinv (NULL, tr->_mp_d, tr->_mp_size, mp, mn, &minv);
3737 +      tr->_mp_size = mpn_normalized_size (tr->_mp_d, mn);
3738 +    }
3739 +  if (tp)
3740 +    gmp_free (tp);
3741 +
3742 +  mpz_swap (r, tr);
3743 +  mpz_clear (tr);
3744 +  mpz_clear (base);
3745 +}
3746 +
3747 +void
3748 +mpz_powm_ui (mpz_t r, const mpz_t b, unsigned long elimb, const mpz_t m)
3749 +{
3750 +  mpz_t e;
3751 +  mpz_init_set_ui (e, elimb);
3752 +  mpz_powm (r, b, e, m);
3753 +  mpz_clear (e);
3754 +}
3755 +
3756 +/* x=trunc(y^(1/z)), r=y-x^z */
3757 +void
3758 +mpz_rootrem (mpz_t x, mpz_t r, const mpz_t y, unsigned long z)
3759 +{
3760 +  int sgn;
3761 +  mpz_t t, u;
3762 +
3763 +  sgn = y->_mp_size < 0;
3764 +  if ((~z & sgn) != 0)
3765 +    gmp_die ("mpz_rootrem: Negative argument, with even root.");
3766 +  if (z == 0)
3767 +    gmp_die ("mpz_rootrem: Zeroth root.");
3768 +
3769 +  if (mpz_cmpabs_ui (y, 1) <= 0) {
3770 +    if (x)
3771 +      mpz_set (x, y);
3772 +    if (r)
3773 +      r->_mp_size = 0;
3774 +    return;
3775 +  }
3776 +
3777 +  mpz_init (u);
3778 +  {
3779 +    mp_bitcnt_t tb;
3780 +    tb = mpz_sizeinbase (y, 2) / z + 1;
3781 +    mpz_init2 (t, tb);
3782 +    mpz_setbit (t, tb);
3783 +  }
3784 +
3785 +  if (z == 2) /* simplify sqrt loop: z-1 == 1 */
3786 +    do {
3787 +      mpz_swap (u, t);                 /* u = x */
3788 +      mpz_tdiv_q (t, y, u);            /* t = y/x */
3789 +      mpz_add (t, t, u);               /* t = y/x + x */
3790 +      mpz_tdiv_q_2exp (t, t, 1);       /* x'= (y/x + x)/2 */
3791 +    } while (mpz_cmpabs (t, u) < 0);   /* |x'| < |x| */
3792 +  else /* z != 2 */ {
3793 +    mpz_t v;
3794 +
3795 +    mpz_init (v);
3796 +    if (sgn)
3797 +      mpz_neg (t, t);
3798 +
3799 +    do {
3800 +      mpz_swap (u, t);                 /* u = x */
3801 +      mpz_pow_ui (t, u, z - 1);                /* t = x^(z-1) */
3802 +      mpz_tdiv_q (t, y, t);            /* t = y/x^(z-1) */
3803 +      mpz_mul_ui (v, u, z - 1);                /* v = x*(z-1) */
3804 +      mpz_add (t, t, v);               /* t = y/x^(z-1) + x*(z-1) */
3805 +      mpz_tdiv_q_ui (t, t, z);         /* x'=(y/x^(z-1) + x*(z-1))/z */
3806 +    } while (mpz_cmpabs (t, u) < 0);   /* |x'| < |x| */
3807 +
3808 +    mpz_clear (v);
3809 +  }
3810 +
3811 +  if (r) {
3812 +    mpz_pow_ui (t, u, z);
3813 +    mpz_sub (r, y, t);
3814 +  }
3815 +  if (x)
3816 +    mpz_swap (x, u);
3817 +  mpz_clear (u);
3818 +  mpz_clear (t);
3819 +}
3820 +
3821 +int
3822 +mpz_root (mpz_t x, const mpz_t y, unsigned long z)
3823 +{
3824 +  int res;
3825 +  mpz_t r;
3826 +
3827 +  mpz_init (r);
3828 +  mpz_rootrem (x, r, y, z);
3829 +  res = r->_mp_size == 0;
3830 +  mpz_clear (r);
3831 +
3832 +  return res;
3833 +}
3834 +
3835 +/* Compute s = floor(sqrt(u)) and r = u - s^2. Allows r == NULL */
3836 +void
3837 +mpz_sqrtrem (mpz_t s, mpz_t r, const mpz_t u)
3838 +{
3839 +  mpz_rootrem (s, r, u, 2);
3840 +}
3841 +
3842 +void
3843 +mpz_sqrt (mpz_t s, const mpz_t u)
3844 +{
3845 +  mpz_rootrem (s, NULL, u, 2);
3846 +}
3847 +
3848 +int
3849 +mpz_perfect_square_p (const mpz_t u)
3850 +{
3851 +  if (u->_mp_size <= 0)
3852 +    return (u->_mp_size == 0);
3853 +  else
3854 +    return mpz_root (NULL, u, 2);
3855 +}
3856 +
3857 +int
3858 +mpn_perfect_square_p (mp_srcptr p, mp_size_t n)
3859 +{
3860 +  mpz_t t;
3861 +
3862 +  assert (n > 0);
3863 +  assert (p [n-1] != 0);
3864 +  return mpz_root (NULL, mpz_roinit_n (t, p, n), 2);
3865 +}
3866 +
3867 +mp_size_t
3868 +mpn_sqrtrem (mp_ptr sp, mp_ptr rp, mp_srcptr p, mp_size_t n)
3869 +{
3870 +  mpz_t s, r, u;
3871 +  mp_size_t res;
3872 +
3873 +  assert (n > 0);
3874 +  assert (p [n-1] != 0);
3875 +
3876 +  mpz_init (r);
3877 +  mpz_init (s);
3878 +  mpz_rootrem (s, r, mpz_roinit_n (u, p, n), 2);
3879 +
3880 +  assert (s->_mp_size == (n+1)/2);
3881 +  mpn_copyd (sp, s->_mp_d, s->_mp_size);
3882 +  mpz_clear (s);
3883 +  res = r->_mp_size;
3884 +  if (rp)
3885 +    mpn_copyd (rp, r->_mp_d, res);
3886 +  mpz_clear (r);
3887 +  return res;
3888 +}
3889 +\f
3890 +/* Combinatorics */
3891 +
3892 +void
3893 +mpz_fac_ui (mpz_t x, unsigned long n)
3894 +{
3895 +  mpz_set_ui (x, n + (n == 0));
3896 +  for (;n > 2;)
3897 +    mpz_mul_ui (x, x, --n);
3898 +}
3899 +
3900 +void
3901 +mpz_bin_uiui (mpz_t r, unsigned long n, unsigned long k)
3902 +{
3903 +  mpz_t t;
3904 +
3905 +  mpz_set_ui (r, k <= n);
3906 +
3907 +  if (k > (n >> 1))
3908 +    k = (k <= n) ? n - k : 0;
3909 +
3910 +  mpz_init (t);
3911 +  mpz_fac_ui (t, k);
3912 +
3913 +  for (; k > 0; k--)
3914 +      mpz_mul_ui (r, r, n--);
3915 +
3916 +  mpz_divexact (r, r, t);
3917 +  mpz_clear (t);
3918 +}
3919 +
3920 +\f
3921 +/* Primality testing */
3922 +static int
3923 +gmp_millerrabin (const mpz_t n, const mpz_t nm1, mpz_t y,
3924 +                const mpz_t q, mp_bitcnt_t k)
3925 +{
3926 +  assert (k > 0);
3927 +
3928 +  /* Caller must initialize y to the base. */
3929 +  mpz_powm (y, y, q, n);
3930 +
3931 +  if (mpz_cmp_ui (y, 1) == 0 || mpz_cmp (y, nm1) == 0)
3932 +    return 1;
3933 +
3934 +  while (--k > 0)
3935 +    {
3936 +      mpz_powm_ui (y, y, 2, n);
3937 +      if (mpz_cmp (y, nm1) == 0)
3938 +       return 1;
3939 +      /* y == 1 means that the previous y was a non-trivial square root
3940 +        of 1 (mod n). y == 0 means that n is a power of the base.
3941 +        In either case, n is not prime. */
3942 +      if (mpz_cmp_ui (y, 1) <= 0)
3943 +       return 0;
3944 +    }
3945 +  return 0;
3946 +}
3947 +
3948 +/* This product is 0xc0cfd797, and fits in 32 bits. */
3949 +#define GMP_PRIME_PRODUCT \
3950 +  (3UL*5UL*7UL*11UL*13UL*17UL*19UL*23UL*29UL)
3951 +
3952 +/* Bit (p+1)/2 is set, for each odd prime <= 61 */
3953 +#define GMP_PRIME_MASK 0xc96996dcUL
3954 +
3955 +int
3956 +mpz_probab_prime_p (const mpz_t n, int reps)
3957 +{
3958 +  mpz_t nm1;
3959 +  mpz_t q;
3960 +  mpz_t y;
3961 +  mp_bitcnt_t k;
3962 +  int is_prime;
3963 +  int j;
3964 +
3965 +  /* Note that we use the absolute value of n only, for compatibility
3966 +     with the real GMP. */
3967 +  if (mpz_even_p (n))
3968 +    return (mpz_cmpabs_ui (n, 2) == 0) ? 2 : 0;
3969 +
3970 +  /* Above test excludes n == 0 */
3971 +  assert (n->_mp_size != 0);
3972 +
3973 +  if (mpz_cmpabs_ui (n, 64) < 0)
3974 +    return (GMP_PRIME_MASK >> (n->_mp_d[0] >> 1)) & 2;
3975 +
3976 +  if (mpz_gcd_ui (NULL, n, GMP_PRIME_PRODUCT) != 1)
3977 +    return 0;
3978 +
3979 +  /* All prime factors are >= 31. */
3980 +  if (mpz_cmpabs_ui (n, 31*31) < 0)
3981 +    return 2;
3982 +
3983 +  /* Use Miller-Rabin, with a deterministic sequence of bases, a[j] =
3984 +     j^2 + j + 41 using Euler's polynomial. We potentially stop early,
3985 +     if a[j] >= n - 1. Since n >= 31*31, this can happen only if reps >
3986 +     30 (a[30] == 971 > 31*31 == 961). */
3987 +
3988 +  mpz_init (nm1);
3989 +  mpz_init (q);
3990 +  mpz_init (y);
3991 +
3992 +  /* Find q and k, where q is odd and n = 1 + 2**k * q.  */
3993 +  nm1->_mp_size = mpz_abs_sub_ui (nm1, n, 1);
3994 +  k = mpz_scan1 (nm1, 0);
3995 +  mpz_tdiv_q_2exp (q, nm1, k);
3996 +
3997 +  for (j = 0, is_prime = 1; is_prime & (j < reps); j++)
3998 +    {
3999 +      mpz_set_ui (y, (unsigned long) j*j+j+41);
4000 +      if (mpz_cmp (y, nm1) >= 0)
4001 +       {
4002 +         /* Don't try any further bases. This "early" break does not affect
4003 +            the result for any reasonable reps value (<=5000 was tested) */
4004 +         assert (j >= 30);
4005 +         break;
4006 +       }
4007 +      is_prime = gmp_millerrabin (n, nm1, y, q, k);
4008 +    }
4009 +  mpz_clear (nm1);
4010 +  mpz_clear (q);
4011 +  mpz_clear (y);
4012 +
4013 +  return is_prime;
4014 +}
4015 +
4016 +\f
4017 +/* Logical operations and bit manipulation. */
4018 +
4019 +/* Numbers are treated as if represented in two's complement (and
4020 +   infinitely sign extended). For a negative values we get the two's
4021 +   complement from -x = ~x + 1, where ~ is bitwise complement.
4022 +   Negation transforms
4023 +
4024 +     xxxx10...0
4025 +
4026 +   into
4027 +
4028 +     yyyy10...0
4029 +
4030 +   where yyyy is the bitwise complement of xxxx. So least significant
4031 +   bits, up to and including the first one bit, are unchanged, and
4032 +   the more significant bits are all complemented.
4033 +
4034 +   To change a bit from zero to one in a negative number, subtract the
4035 +   corresponding power of two from the absolute value. This can never
4036 +   underflow. To change a bit from one to zero, add the corresponding
4037 +   power of two, and this might overflow. E.g., if x = -001111, the
4038 +   two's complement is 110001. Clearing the least significant bit, we
4039 +   get two's complement 110000, and -010000. */
4040 +
4041 +int
4042 +mpz_tstbit (const mpz_t d, mp_bitcnt_t bit_index)
4043 +{
4044 +  mp_size_t limb_index;
4045 +  unsigned shift;
4046 +  mp_size_t ds;
4047 +  mp_size_t dn;
4048 +  mp_limb_t w;
4049 +  int bit;
4050 +
4051 +  ds = d->_mp_size;
4052 +  dn = GMP_ABS (ds);
4053 +  limb_index = bit_index / GMP_LIMB_BITS;
4054 +  if (limb_index >= dn)
4055 +    return ds < 0;
4056 +
4057 +  shift = bit_index % GMP_LIMB_BITS;
4058 +  w = d->_mp_d[limb_index];
4059 +  bit = (w >> shift) & 1;
4060 +
4061 +  if (ds < 0)
4062 +    {
4063 +      /* d < 0. Check if any of the bits below is set: If so, our bit
4064 +        must be complemented. */
4065 +      if (shift > 0 && (w << (GMP_LIMB_BITS - shift)) > 0)
4066 +       return bit ^ 1;
4067 +      while (limb_index-- > 0)
4068 +       if (d->_mp_d[limb_index] > 0)
4069 +         return bit ^ 1;
4070 +    }
4071 +  return bit;
4072 +}
4073 +
4074 +static void
4075 +mpz_abs_add_bit (mpz_t d, mp_bitcnt_t bit_index)
4076 +{
4077 +  mp_size_t dn, limb_index;
4078 +  mp_limb_t bit;
4079 +  mp_ptr dp;
4080 +
4081 +  dn = GMP_ABS (d->_mp_size);
4082 +
4083 +  limb_index = bit_index / GMP_LIMB_BITS;
4084 +  bit = (mp_limb_t) 1 << (bit_index % GMP_LIMB_BITS);
4085 +
4086 +  if (limb_index >= dn)
4087 +    {
4088 +      mp_size_t i;
4089 +      /* The bit should be set outside of the end of the number.
4090 +        We have to increase the size of the number. */
4091 +      dp = MPZ_REALLOC (d, limb_index + 1);
4092 +
4093 +      dp[limb_index] = bit;
4094 +      for (i = dn; i < limb_index; i++)
4095 +       dp[i] = 0;
4096 +      dn = limb_index + 1;
4097 +    }
4098 +  else
4099 +    {
4100 +      mp_limb_t cy;
4101 +
4102 +      dp = d->_mp_d;
4103 +
4104 +      cy = mpn_add_1 (dp + limb_index, dp + limb_index, dn - limb_index, bit);
4105 +      if (cy > 0)
4106 +       {
4107 +         dp = MPZ_REALLOC (d, dn + 1);
4108 +         dp[dn++] = cy;
4109 +       }
4110 +    }
4111 +
4112 +  d->_mp_size = (d->_mp_size < 0) ? - dn : dn;
4113 +}
4114 +
4115 +static void
4116 +mpz_abs_sub_bit (mpz_t d, mp_bitcnt_t bit_index)
4117 +{
4118 +  mp_size_t dn, limb_index;
4119 +  mp_ptr dp;
4120 +  mp_limb_t bit;
4121 +
4122 +  dn = GMP_ABS (d->_mp_size);
4123 +  dp = d->_mp_d;
4124 +
4125 +  limb_index = bit_index / GMP_LIMB_BITS;
4126 +  bit = (mp_limb_t) 1 << (bit_index % GMP_LIMB_BITS);
4127 +
4128 +  assert (limb_index < dn);
4129 +
4130 +  gmp_assert_nocarry (mpn_sub_1 (dp + limb_index, dp + limb_index,
4131 +                                dn - limb_index, bit));
4132 +  dn = mpn_normalized_size (dp, dn);
4133 +  d->_mp_size = (d->_mp_size < 0) ? - dn : dn;
4134 +}
4135 +
4136 +void
4137 +mpz_setbit (mpz_t d, mp_bitcnt_t bit_index)
4138 +{
4139 +  if (!mpz_tstbit (d, bit_index))
4140 +    {
4141 +      if (d->_mp_size >= 0)
4142 +       mpz_abs_add_bit (d, bit_index);
4143 +      else
4144 +       mpz_abs_sub_bit (d, bit_index);
4145 +    }
4146 +}
4147 +
4148 +void
4149 +mpz_clrbit (mpz_t d, mp_bitcnt_t bit_index)
4150 +{
4151 +  if (mpz_tstbit (d, bit_index))
4152 +    {
4153 +      if (d->_mp_size >= 0)
4154 +       mpz_abs_sub_bit (d, bit_index);
4155 +      else
4156 +       mpz_abs_add_bit (d, bit_index);
4157 +    }
4158 +}
4159 +
4160 +void
4161 +mpz_combit (mpz_t d, mp_bitcnt_t bit_index)
4162 +{
4163 +  if (mpz_tstbit (d, bit_index) ^ (d->_mp_size < 0))
4164 +    mpz_abs_sub_bit (d, bit_index);
4165 +  else
4166 +    mpz_abs_add_bit (d, bit_index);
4167 +}
4168 +
4169 +void
4170 +mpz_com (mpz_t r, const mpz_t u)
4171 +{
4172 +  mpz_neg (r, u);
4173 +  mpz_sub_ui (r, r, 1);
4174 +}
4175 +
4176 +void
4177 +mpz_and (mpz_t r, const mpz_t u, const mpz_t v)
4178 +{
4179 +  mp_size_t un, vn, rn, i;
4180 +  mp_ptr up, vp, rp;
4181 +
4182 +  mp_limb_t ux, vx, rx;
4183 +  mp_limb_t uc, vc, rc;
4184 +  mp_limb_t ul, vl, rl;
4185 +
4186 +  un = GMP_ABS (u->_mp_size);
4187 +  vn = GMP_ABS (v->_mp_size);
4188 +  if (un < vn)
4189 +    {
4190 +      MPZ_SRCPTR_SWAP (u, v);
4191 +      MP_SIZE_T_SWAP (un, vn);
4192 +    }
4193 +  if (vn == 0)
4194 +    {
4195 +      r->_mp_size = 0;
4196 +      return;
4197 +    }
4198 +
4199 +  uc = u->_mp_size < 0;
4200 +  vc = v->_mp_size < 0;
4201 +  rc = uc & vc;
4202 +
4203 +  ux = -uc;
4204 +  vx = -vc;
4205 +  rx = -rc;
4206 +
4207 +  /* If the smaller input is positive, higher limbs don't matter. */
4208 +  rn = vx ? un : vn;
4209 +
4210 +  rp = MPZ_REALLOC (r, rn + rc);
4211 +
4212 +  up = u->_mp_d;
4213 +  vp = v->_mp_d;
4214 +
4215 +  i = 0;
4216 +  do
4217 +    {
4218 +      ul = (up[i] ^ ux) + uc;
4219 +      uc = ul < uc;
4220 +
4221 +      vl = (vp[i] ^ vx) + vc;
4222 +      vc = vl < vc;
4223 +
4224 +      rl = ( (ul & vl) ^ rx) + rc;
4225 +      rc = rl < rc;
4226 +      rp[i] = rl;
4227 +    }
4228 +  while (++i < vn);
4229 +  assert (vc == 0);
4230 +
4231 +  for (; i < rn; i++)
4232 +    {
4233 +      ul = (up[i] ^ ux) + uc;
4234 +      uc = ul < uc;
4235 +
4236 +      rl = ( (ul & vx) ^ rx) + rc;
4237 +      rc = rl < rc;
4238 +      rp[i] = rl;
4239 +    }
4240 +  if (rc)
4241 +    rp[rn++] = rc;
4242 +  else
4243 +    rn = mpn_normalized_size (rp, rn);
4244 +
4245 +  r->_mp_size = rx ? -rn : rn;
4246 +}
4247 +
4248 +void
4249 +mpz_ior (mpz_t r, const mpz_t u, const mpz_t v)
4250 +{
4251 +  mp_size_t un, vn, rn, i;
4252 +  mp_ptr up, vp, rp;
4253 +
4254 +  mp_limb_t ux, vx, rx;
4255 +  mp_limb_t uc, vc, rc;
4256 +  mp_limb_t ul, vl, rl;
4257 +
4258 +  un = GMP_ABS (u->_mp_size);
4259 +  vn = GMP_ABS (v->_mp_size);
4260 +  if (un < vn)
4261 +    {
4262 +      MPZ_SRCPTR_SWAP (u, v);
4263 +      MP_SIZE_T_SWAP (un, vn);
4264 +    }
4265 +  if (vn == 0)
4266 +    {
4267 +      mpz_set (r, u);
4268 +      return;
4269 +    }
4270 +
4271 +  uc = u->_mp_size < 0;
4272 +  vc = v->_mp_size < 0;
4273 +  rc = uc | vc;
4274 +
4275 +  ux = -uc;
4276 +  vx = -vc;
4277 +  rx = -rc;
4278 +
4279 +  /* If the smaller input is negative, by sign extension higher limbs
4280 +     don't matter. */
4281 +  rn = vx ? vn : un;
4282 +
4283 +  rp = MPZ_REALLOC (r, rn + rc);
4284 +
4285 +  up = u->_mp_d;
4286 +  vp = v->_mp_d;
4287 +
4288 +  i = 0;
4289 +  do
4290 +    {
4291 +      ul = (up[i] ^ ux) + uc;
4292 +      uc = ul < uc;
4293 +
4294 +      vl = (vp[i] ^ vx) + vc;
4295 +      vc = vl < vc;
4296 +
4297 +      rl = ( (ul | vl) ^ rx) + rc;
4298 +      rc = rl < rc;
4299 +      rp[i] = rl;
4300 +    }
4301 +  while (++i < vn);
4302 +  assert (vc == 0);
4303 +
4304 +  for (; i < rn; i++)
4305 +    {
4306 +      ul = (up[i] ^ ux) + uc;
4307 +      uc = ul < uc;
4308 +
4309 +      rl = ( (ul | vx) ^ rx) + rc;
4310 +      rc = rl < rc;
4311 +      rp[i] = rl;
4312 +    }
4313 +  if (rc)
4314 +    rp[rn++] = rc;
4315 +  else
4316 +    rn = mpn_normalized_size (rp, rn);
4317 +
4318 +  r->_mp_size = rx ? -rn : rn;
4319 +}
4320 +
4321 +void
4322 +mpz_xor (mpz_t r, const mpz_t u, const mpz_t v)
4323 +{
4324 +  mp_size_t un, vn, i;
4325 +  mp_ptr up, vp, rp;
4326 +
4327 +  mp_limb_t ux, vx, rx;
4328 +  mp_limb_t uc, vc, rc;
4329 +  mp_limb_t ul, vl, rl;
4330 +
4331 +  un = GMP_ABS (u->_mp_size);
4332 +  vn = GMP_ABS (v->_mp_size);
4333 +  if (un < vn)
4334 +    {
4335 +      MPZ_SRCPTR_SWAP (u, v);
4336 +      MP_SIZE_T_SWAP (un, vn);
4337 +    }
4338 +  if (vn == 0)
4339 +    {
4340 +      mpz_set (r, u);
4341 +      return;
4342 +    }
4343 +
4344 +  uc = u->_mp_size < 0;
4345 +  vc = v->_mp_size < 0;
4346 +  rc = uc ^ vc;
4347 +
4348 +  ux = -uc;
4349 +  vx = -vc;
4350 +  rx = -rc;
4351 +
4352 +  rp = MPZ_REALLOC (r, un + rc);
4353 +
4354 +  up = u->_mp_d;
4355 +  vp = v->_mp_d;
4356 +
4357 +  i = 0;
4358 +  do
4359 +    {
4360 +      ul = (up[i] ^ ux) + uc;
4361 +      uc = ul < uc;
4362 +
4363 +      vl = (vp[i] ^ vx) + vc;
4364 +      vc = vl < vc;
4365 +
4366 +      rl = (ul ^ vl ^ rx) + rc;
4367 +      rc = rl < rc;
4368 +      rp[i] = rl;
4369 +    }
4370 +  while (++i < vn);
4371 +  assert (vc == 0);
4372 +
4373 +  for (; i < un; i++)
4374 +    {
4375 +      ul = (up[i] ^ ux) + uc;
4376 +      uc = ul < uc;
4377 +
4378 +      rl = (ul ^ ux) + rc;
4379 +      rc = rl < rc;
4380 +      rp[i] = rl;
4381 +    }
4382 +  if (rc)
4383 +    rp[un++] = rc;
4384 +  else
4385 +    un = mpn_normalized_size (rp, un);
4386 +
4387 +  r->_mp_size = rx ? -un : un;
4388 +}
4389 +
4390 +static unsigned
4391 +gmp_popcount_limb (mp_limb_t x)
4392 +{
4393 +  unsigned c;
4394 +
4395 +  /* Do 16 bits at a time, to avoid limb-sized constants. */
4396 +  for (c = 0; x > 0; x >>= 16)
4397 +    {
4398 +      unsigned w = ((x >> 1) & 0x5555) + (x & 0x5555);
4399 +      w = ((w >> 2) & 0x3333) + (w & 0x3333);
4400 +      w = ((w >> 4) & 0x0f0f) + (w & 0x0f0f);
4401 +      w = (w >> 8) + (w & 0x00ff);
4402 +      c += w;
4403 +    }
4404 +  return c;
4405 +}
4406 +
4407 +mp_bitcnt_t
4408 +mpn_popcount (mp_srcptr p, mp_size_t n)
4409 +{
4410 +  mp_size_t i;
4411 +  mp_bitcnt_t c;
4412 +
4413 +  for (c = 0, i = 0; i < n; i++)
4414 +    c += gmp_popcount_limb (p[i]);
4415 +
4416 +  return c;
4417 +}
4418 +
4419 +mp_bitcnt_t
4420 +mpz_popcount (const mpz_t u)
4421 +{
4422 +  mp_size_t un;
4423 +
4424 +  un = u->_mp_size;
4425 +
4426 +  if (un < 0)
4427 +    return ~(mp_bitcnt_t) 0;
4428 +
4429 +  return mpn_popcount (u->_mp_d, un);
4430 +}
4431 +
4432 +mp_bitcnt_t
4433 +mpz_hamdist (const mpz_t u, const mpz_t v)
4434 +{
4435 +  mp_size_t un, vn, i;
4436 +  mp_limb_t uc, vc, ul, vl, comp;
4437 +  mp_srcptr up, vp;
4438 +  mp_bitcnt_t c;
4439 +
4440 +  un = u->_mp_size;
4441 +  vn = v->_mp_size;
4442 +
4443 +  if ( (un ^ vn) < 0)
4444 +    return ~(mp_bitcnt_t) 0;
4445 +
4446 +  comp = - (uc = vc = (un < 0));
4447 +  if (uc)
4448 +    {
4449 +      assert (vn < 0);
4450 +      un = -un;
4451 +      vn = -vn;
4452 +    }
4453 +
4454 +  up = u->_mp_d;
4455 +  vp = v->_mp_d;
4456 +
4457 +  if (un < vn)
4458 +    MPN_SRCPTR_SWAP (up, un, vp, vn);
4459 +
4460 +  for (i = 0, c = 0; i < vn; i++)
4461 +    {
4462 +      ul = (up[i] ^ comp) + uc;
4463 +      uc = ul < uc;
4464 +
4465 +      vl = (vp[i] ^ comp) + vc;
4466 +      vc = vl < vc;
4467 +
4468 +      c += gmp_popcount_limb (ul ^ vl);
4469 +    }
4470 +  assert (vc == 0);
4471 +
4472 +  for (; i < un; i++)
4473 +    {
4474 +      ul = (up[i] ^ comp) + uc;
4475 +      uc = ul < uc;
4476 +
4477 +      c += gmp_popcount_limb (ul ^ comp);
4478 +    }
4479 +
4480 +  return c;
4481 +}
4482 +
4483 +mp_bitcnt_t
4484 +mpz_scan1 (const mpz_t u, mp_bitcnt_t starting_bit)
4485 +{
4486 +  mp_ptr up;
4487 +  mp_size_t us, un, i;
4488 +  mp_limb_t limb, ux;
4489 +
4490 +  us = u->_mp_size;
4491 +  un = GMP_ABS (us);
4492 +  i = starting_bit / GMP_LIMB_BITS;
4493 +
4494 +  /* Past the end there's no 1 bits for u>=0, or an immediate 1 bit
4495 +     for u<0. Notice this test picks up any u==0 too. */
4496 +  if (i >= un)
4497 +    return (us >= 0 ? ~(mp_bitcnt_t) 0 : starting_bit);
4498 +
4499 +  up = u->_mp_d;
4500 +  ux = 0;
4501 +  limb = up[i];
4502 +
4503 +  if (starting_bit != 0)
4504 +    {
4505 +      if (us < 0)
4506 +       {
4507 +         ux = mpn_zero_p (up, i);
4508 +         limb = ~ limb + ux;
4509 +         ux = - (mp_limb_t) (limb >= ux);
4510 +       }
4511 +
4512 +      /* Mask to 0 all bits before starting_bit, thus ignoring them. */
4513 +      limb &= (GMP_LIMB_MAX << (starting_bit % GMP_LIMB_BITS));
4514 +    }
4515 +
4516 +  return mpn_common_scan (limb, i, up, un, ux);
4517 +}
4518 +
4519 +mp_bitcnt_t
4520 +mpz_scan0 (const mpz_t u, mp_bitcnt_t starting_bit)
4521 +{
4522 +  mp_ptr up;
4523 +  mp_size_t us, un, i;
4524 +  mp_limb_t limb, ux;
4525 +
4526 +  us = u->_mp_size;
4527 +  ux = - (mp_limb_t) (us >= 0);
4528 +  un = GMP_ABS (us);
4529 +  i = starting_bit / GMP_LIMB_BITS;
4530 +
4531 +  /* When past end, there's an immediate 0 bit for u>=0, or no 0 bits for
4532 +     u<0.  Notice this test picks up all cases of u==0 too. */
4533 +  if (i >= un)
4534 +    return (ux ? starting_bit : ~(mp_bitcnt_t) 0);
4535 +
4536 +  up = u->_mp_d;
4537 +  limb = up[i] ^ ux;
4538 +
4539 +  if (ux == 0)
4540 +    limb -= mpn_zero_p (up, i); /* limb = ~(~limb + zero_p) */
4541 +
4542 +  /* Mask all bits before starting_bit, thus ignoring them. */
4543 +  limb &= (GMP_LIMB_MAX << (starting_bit % GMP_LIMB_BITS));
4544 +
4545 +  return mpn_common_scan (limb, i, up, un, ux);
4546 +}
4547 +
4548 +\f
4549 +/* MPZ base conversion. */
4550 +
4551 +size_t
4552 +mpz_sizeinbase (const mpz_t u, int base)
4553 +{
4554 +  mp_size_t un;
4555 +  mp_srcptr up;
4556 +  mp_ptr tp;
4557 +  mp_bitcnt_t bits;
4558 +  struct gmp_div_inverse bi;
4559 +  size_t ndigits;
4560 +
4561 +  assert (base >= 2);
4562 +  assert (base <= 36);
4563 +
4564 +  un = GMP_ABS (u->_mp_size);
4565 +  if (un == 0)
4566 +    return 1;
4567 +
4568 +  up = u->_mp_d;
4569 +
4570 +  bits = (un - 1) * GMP_LIMB_BITS + mpn_limb_size_in_base_2 (up[un-1]);
4571 +  switch (base)
4572 +    {
4573 +    case 2:
4574 +      return bits;
4575 +    case 4:
4576 +      return (bits + 1) / 2;
4577 +    case 8:
4578 +      return (bits + 2) / 3;
4579 +    case 16:
4580 +      return (bits + 3) / 4;
4581 +    case 32:
4582 +      return (bits + 4) / 5;
4583 +      /* FIXME: Do something more clever for the common case of base
4584 +        10. */
4585 +    }
4586 +
4587 +  tp = gmp_xalloc_limbs (un);
4588 +  mpn_copyi (tp, up, un);
4589 +  mpn_div_qr_1_invert (&bi, base);
4590 +
4591 +  ndigits = 0;
4592 +  do
4593 +    {
4594 +      ndigits++;
4595 +      mpn_div_qr_1_preinv (tp, tp, un, &bi);
4596 +      un -= (tp[un-1] == 0);
4597 +    }
4598 +  while (un > 0);
4599 +
4600 +  gmp_free (tp);
4601 +  return ndigits;
4602 +}
4603 +
4604 +char *
4605 +mpz_get_str (char *sp, int base, const mpz_t u)
4606 +{
4607 +  unsigned bits;
4608 +  const char *digits;
4609 +  mp_size_t un;
4610 +  size_t i, sn;
4611 +
4612 +  if (base >= 0)
4613 +    {
4614 +      digits = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
4615 +    }
4616 +  else
4617 +    {
4618 +      base = -base;
4619 +      digits = "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
4620 +    }
4621 +  if (base <= 1)
4622 +    base = 10;
4623 +  if (base > 36)
4624 +    return NULL;
4625 +
4626 +  sn = 1 + mpz_sizeinbase (u, base);
4627 +  if (!sp)
4628 +    sp = gmp_xalloc (1 + sn);
4629 +
4630 +  un = GMP_ABS (u->_mp_size);
4631 +
4632 +  if (un == 0)
4633 +    {
4634 +      sp[0] = '0';
4635 +      sp[1] = '\0';
4636 +      return sp;
4637 +    }
4638 +
4639 +  i = 0;
4640 +
4641 +  if (u->_mp_size < 0)
4642 +    sp[i++] = '-';
4643 +
4644 +  bits = mpn_base_power_of_two_p (base);
4645 +
4646 +  if (bits)
4647 +    /* Not modified in this case. */
4648 +    sn = i + mpn_get_str_bits ((unsigned char *) sp + i, bits, u->_mp_d, un);
4649 +  else
4650 +    {
4651 +      struct mpn_base_info info;
4652 +      mp_ptr tp;
4653 +
4654 +      mpn_get_base_info (&info, base);
4655 +      tp = gmp_xalloc_limbs (un);
4656 +      mpn_copyi (tp, u->_mp_d, un);
4657 +
4658 +      sn = i + mpn_get_str_other ((unsigned char *) sp + i, base, &info, tp, un);
4659 +      gmp_free (tp);
4660 +    }
4661 +
4662 +  for (; i < sn; i++)
4663 +    sp[i] = digits[(unsigned char) sp[i]];
4664 +
4665 +  sp[sn] = '\0';
4666 +  return sp;
4667 +}
4668 +
4669 +int
4670 +mpz_set_str (mpz_t r, const char *sp, int base)
4671 +{
4672 +  unsigned bits;
4673 +  mp_size_t rn, alloc;
4674 +  mp_ptr rp;
4675 +  size_t sn;
4676 +  int sign;
4677 +  unsigned char *dp;
4678 +
4679 +  assert (base == 0 || (base >= 2 && base <= 36));
4680 +
4681 +  while (isspace( (unsigned char) *sp))
4682 +    sp++;
4683 +
4684 +  sign = (*sp == '-');
4685 +  sp += sign;
4686 +
4687 +  if (base == 0)
4688 +    {
4689 +      if (*sp == '0')
4690 +       {
4691 +         sp++;
4692 +         if (*sp == 'x' || *sp == 'X')
4693 +           {
4694 +             base = 16;
4695 +             sp++;
4696 +           }
4697 +         else if (*sp == 'b' || *sp == 'B')
4698 +           {
4699 +             base = 2;
4700 +             sp++;
4701 +           }
4702 +         else
4703 +           base = 8;
4704 +       }
4705 +      else
4706 +       base = 10;
4707 +    }
4708 +
4709 +  sn = strlen (sp);
4710 +  dp = gmp_xalloc (sn + (sn == 0));
4711 +
4712 +  for (sn = 0; *sp; sp++)
4713 +    {
4714 +      unsigned digit;
4715 +
4716 +      if (isspace ((unsigned char) *sp))
4717 +       continue;
4718 +      if (*sp >= '0' && *sp <= '9')
4719 +       digit = *sp - '0';
4720 +      else if (*sp >= 'a' && *sp <= 'z')
4721 +       digit = *sp - 'a' + 10;
4722 +      else if (*sp >= 'A' && *sp <= 'Z')
4723 +       digit = *sp - 'A' + 10;
4724 +      else
4725 +       digit = base; /* fail */
4726 +
4727 +      if (digit >= base)
4728 +       {
4729 +         gmp_free (dp);
4730 +         r->_mp_size = 0;
4731 +         return -1;
4732 +       }
4733 +
4734 +      dp[sn++] = digit;
4735 +    }
4736 +
4737 +  bits = mpn_base_power_of_two_p (base);
4738 +
4739 +  if (bits > 0)
4740 +    {
4741 +      alloc = (sn * bits + GMP_LIMB_BITS - 1) / GMP_LIMB_BITS;
4742 +      rp = MPZ_REALLOC (r, alloc);
4743 +      rn = mpn_set_str_bits (rp, dp, sn, bits);
4744 +    }
4745 +  else
4746 +    {
4747 +      struct mpn_base_info info;
4748 +      mpn_get_base_info (&info, base);
4749 +      alloc = (sn + info.exp - 1) / info.exp;
4750 +      rp = MPZ_REALLOC (r, alloc);
4751 +      rn = mpn_set_str_other (rp, dp, sn, base, &info);
4752 +    }
4753 +  assert (rn <= alloc);
4754 +  gmp_free (dp);
4755 +
4756 +  r->_mp_size = sign ? - rn : rn;
4757 +
4758 +  return 0;
4759 +}
4760 +
4761 +int
4762 +mpz_init_set_str (mpz_t r, const char *sp, int base)
4763 +{
4764 +  mpz_init (r);
4765 +  return mpz_set_str (r, sp, base);
4766 +}
4767 +
4768 +size_t
4769 +mpz_out_str (FILE *stream, int base, const mpz_t x)
4770 +{
4771 +  char *str;
4772 +  size_t len;
4773 +
4774 +  str = mpz_get_str (NULL, base, x);
4775 +  len = strlen (str);
4776 +  len = fwrite (str, 1, len, stream);
4777 +  gmp_free (str);
4778 +  return len;
4779 +}
4780 +
4781 +\f
4782 +static int
4783 +gmp_detect_endian (void)
4784 +{
4785 +  static const int i = 2;
4786 +  const unsigned char *p = (const unsigned char *) &i;
4787 +  return 1 - *p;
4788 +}
4789 +
4790 +/* Import and export. Does not support nails. */
4791 +void
4792 +mpz_import (mpz_t r, size_t count, int order, size_t size, int endian,
4793 +           size_t nails, const void *src)
4794 +{
4795 +  const unsigned char *p;
4796 +  ptrdiff_t word_step;
4797 +  mp_ptr rp;
4798 +  mp_size_t rn;
4799 +
4800 +  /* The current (partial) limb. */
4801 +  mp_limb_t limb;
4802 +  /* The number of bytes already copied to this limb (starting from
4803 +     the low end). */
4804 +  size_t bytes;
4805 +  /* The index where the limb should be stored, when completed. */
4806 +  mp_size_t i;
4807 +
4808 +  if (nails != 0)
4809 +    gmp_die ("mpz_import: Nails not supported.");
4810 +
4811 +  assert (order == 1 || order == -1);
4812 +  assert (endian >= -1 && endian <= 1);
4813 +
4814 +  if (endian == 0)
4815 +    endian = gmp_detect_endian ();
4816 +
4817 +  p = (unsigned char *) src;
4818 +
4819 +  word_step = (order != endian) ? 2 * size : 0;
4820 +
4821 +  /* Process bytes from the least significant end, so point p at the
4822 +     least significant word. */
4823 +  if (order == 1)
4824 +    {
4825 +      p += size * (count - 1);
4826 +      word_step = - word_step;
4827 +    }
4828 +
4829 +  /* And at least significant byte of that word. */
4830 +  if (endian == 1)
4831 +    p += (size - 1);
4832 +
4833 +  rn = (size * count + sizeof(mp_limb_t) - 1) / sizeof(mp_limb_t);
4834 +  rp = MPZ_REALLOC (r, rn);
4835 +
4836 +  for (limb = 0, bytes = 0, i = 0; count > 0; count--, p += word_step)
4837 +    {
4838 +      size_t j;
4839 +      for (j = 0; j < size; j++, p -= (ptrdiff_t) endian)
4840 +       {
4841 +         limb |= (mp_limb_t) *p << (bytes++ * CHAR_BIT);
4842 +         if (bytes == sizeof(mp_limb_t))
4843 +           {
4844 +             rp[i++] = limb;
4845 +             bytes = 0;
4846 +             limb = 0;
4847 +           }
4848 +       }
4849 +    }
4850 +  assert (i + (bytes > 0) == rn);
4851 +  if (limb != 0)
4852 +    rp[i++] = limb;
4853 +  else
4854 +    i = mpn_normalized_size (rp, i);
4855 +
4856 +  r->_mp_size = i;
4857 +}
4858 +
4859 +void *
4860 +mpz_export (void *r, size_t *countp, int order, size_t size, int endian,
4861 +           size_t nails, const mpz_t u)
4862 +{
4863 +  size_t count;
4864 +  mp_size_t un;
4865 +
4866 +  if (nails != 0)
4867 +    gmp_die ("mpz_import: Nails not supported.");
4868 +
4869 +  assert (order == 1 || order == -1);
4870 +  assert (endian >= -1 && endian <= 1);
4871 +  assert (size > 0 || u->_mp_size == 0);
4872 +
4873 +  un = u->_mp_size;
4874 +  count = 0;
4875 +  if (un != 0)
4876 +    {
4877 +      size_t k;
4878 +      unsigned char *p;
4879 +      ptrdiff_t word_step;
4880 +      /* The current (partial) limb. */
4881 +      mp_limb_t limb;
4882 +      /* The number of bytes left to to in this limb. */
4883 +      size_t bytes;
4884 +      /* The index where the limb was read. */
4885 +      mp_size_t i;
4886 +
4887 +      un = GMP_ABS (un);
4888 +
4889 +      /* Count bytes in top limb. */
4890 +      limb = u->_mp_d[un-1];
4891 +      assert (limb != 0);
4892 +
4893 +      k = 0;
4894 +      do {
4895 +       k++; limb >>= CHAR_BIT;
4896 +      } while (limb != 0);
4897 +
4898 +      count = (k + (un-1) * sizeof (mp_limb_t) + size - 1) / size;
4899 +
4900 +      if (!r)
4901 +       r = gmp_xalloc (count * size);
4902 +
4903 +      if (endian == 0)
4904 +       endian = gmp_detect_endian ();
4905 +
4906 +      p = (unsigned char *) r;
4907 +
4908 +      word_step = (order != endian) ? 2 * size : 0;
4909 +
4910 +      /* Process bytes from the least significant end, so point p at the
4911 +        least significant word. */
4912 +      if (order == 1)
4913 +       {
4914 +         p += size * (count - 1);
4915 +         word_step = - word_step;
4916 +       }
4917 +
4918 +      /* And at least significant byte of that word. */
4919 +      if (endian == 1)
4920 +       p += (size - 1);
4921 +
4922 +      for (bytes = 0, i = 0, k = 0; k < count; k++, p += word_step)
4923 +       {
4924 +         size_t j;
4925 +         for (j = 0; j < size; j++, p -= (ptrdiff_t) endian)
4926 +           {
4927 +             if (bytes == 0)
4928 +               {
4929 +                 if (i < un)
4930 +                   limb = u->_mp_d[i++];
4931 +                 bytes = sizeof (mp_limb_t);
4932 +               }
4933 +             *p = limb;
4934 +             limb >>= CHAR_BIT;
4935 +             bytes--;
4936 +           }
4937 +       }
4938 +      assert (i == un);
4939 +      assert (k == count);
4940 +    }
4941 +
4942 +  if (countp)
4943 +    *countp = count;
4944 +
4945 +  return r;
4946 +}