src/plugins/ioam/lib-pot/math64.h

   1 /*
   2  * math64.h provides the 64 bit unsigned integer add, multiply followed by  modulo operation
   3  * The linux/math64.h provides divide and multiply 64 bit integers but:
   4  * 1. multiply: mul_u64_u64_shr - only returns 64 bits of the result and has to be called
   5  *                     twice to get the complete 128 bits of the result.
   6  * 2. Modulo operation of the result of  addition and multiplication of u64 that may result
   7  *                        in integers > 64 bits is not supported
   8  * Hence this header to combine add/multiply followed by modulo of u64 integrers
   9  * always resulting in u64.
  10  *
  11  * Copyright (c) 2016 Cisco and/or its affiliates.
  12  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
  13  * you may not use this file except in compliance with the License.
  14  * You may obtain a copy of the License at:
  15  *
  16  *     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
  17  *
  18  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  19  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  20  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  21  * See the License for the specific language governing permissions and
  22  * limitations under the License.
  23  */
  24 #ifndef include_vnet_math64_h
  25 #define include_vnet_math64_h
  26 #include <stdint.h>
  27
  28 /*
  29  * multiplies and returns result in hi and lo
  30  */
  31 static inline void mul64by64(u64 a, u64 b, u64 * hi, u64 * lo)
  32 {
  33     u64 a_lo = (u64) (uint32_t) a;
  34     u64 a_hi = a >> 32;
  35     u64 b_lo = (u64) (u32) b;
  36     u64 b_hi = b >> 32;
  37
  38     u64 p0 = a_lo * b_lo;
  39     u64 p1 = a_lo * b_hi;
  40     u64 p2 = a_hi * b_lo;
  41     u64 p3 = a_hi * b_hi;
  42
  43     u32 cy = (u32) (((p0 >> 32) + (u32) p1 + (u32) p2) >> 32);
  44
  45     *lo = p0 + (p1 << 32) + (p2 << 32);
  46     *hi = p3 + (p1 >> 32) + (p2 >> 32) + cy;
  47     return;
  48 }
  49
  50 #define TWO64 18446744073709551616.0
  51
  52 static inline u64 mod128by64(u64 x, u64 y, u64 m, double di)
  53 {
  54   u64 q1, q2;
  55   u64 p1, p0;
  56   double dq;
  57
  58   /* calculate quotient first pass 53 bits */
  59   dq = (TWO64 * (double) x + (double) y) * di;
  60
  61   if (dq >= TWO64)
  62     q1 = 0xfffffffffffff800L;
  63   else
  64     q1 = dq;
  65
  66   /* q1 * m to compare the product to the dividend.  */
  67   mul64by64 (q1, m, &p1, &p0);
  68
  69   /* Adjust quotient. is it > actual result: */
  70   if (x < p1 || (x == p1 && y < p0))
  71     {
  72         /* q1 > quotient.  calculate abs remainder */
  73         x = p1 - (x + (p0 < y));
  74         y = p0 - y;
  75
  76         /* use the remainder as new dividend to adjust quotient */
  77         q2 = (u64) ((TWO64 * (double)x + (double)y) * di);
  78         mul64by64(q2, m, &p1, &p0);
  79
  80         if (x < p1 || (x == p1 && y <= p0))
  81         {
  82             y = p0 - y;
  83         }
  84         else
  85         {
  86             y = p0 - y;
  87             y += m;
  88         }
  89     }
  90     else
  91     {
  92         x = x - (p1 + (y < p0));
  93         y = y - p0;
  94
  95         q2 = (u64) ((TWO64 * (double)x + (double)y) * di);
  96         mul64by64(q2, m, &p1, &p0);
  97
  98         if (x < p1 || (x == p1 && y < p0))
  99         {
 100             y = y - p0;
 101             y += m;
 102         }
 103         else
 104         {
 105             y = y - p0;
 106             if (y >= m)
 107             {
 108                 y -= m;
 109             }
 110         }
 111     }
 112
 113     return y;
 114 }
 115
 116 /*
 117  * returns a % p
 118  */
 119 static inline u64 mod64by64(u64 a, u64 p, u64 primeinv)
 120 {
 121     return (mod128by64(0, a, p, primeinv));
 122 }
 123
 124 static inline void add64(u64 a, u64 b, u64 * whi, u64 * wlo)
 125 {
 126     *wlo = a + b;
 127     if (*wlo < a)
 128         *whi = 1;
 129
 130 }
 131
 132 /*
 133  * returns (a + b)%p
 134  */
 135 static inline u64 add64_mod(u64 a, u64 b, u64 p, double pi)
 136 {
 137     u64 shi = 0, slo = 0;
 138
 139     add64(a, b, &shi, &slo);
 140     return (mod128by64(shi, slo, p, pi));
 141 }
 142
 143 /*
 144  * returns (ab) % p
 145  */
 146 static inline u64 mul64_mod(u64 a, u64 b, u64 p, double pi)
 147 {
 148     u64 phi = 0, plo = 0;
 149
 150     mul64by64(a, b, &phi, &plo);
 151     return (mod128by64(phi, plo, p, pi));
 152 }
 153
 154 #endif