]> git.zerfleddert.de Git - proxmark3-svn/blobdiff - client/reveng/poly.c
add reveng-1.30
[proxmark3-svn] / client / reveng / poly.c
diff --git a/client/reveng/poly.c b/client/reveng/poly.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..1e22b8d
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,1195 @@
+/* poly.c
+ * Greg Cook, 9/Apr/2015
+ */
+
+/* CRC RevEng, an arbitrary-precision CRC calculator and algorithm finder
+ * Copyright (C) 2010, 2011, 2012, 2013, 2014, 2015  Gregory Cook
+ *
+ * This file is part of CRC RevEng.
+ *
+ * CRC RevEng is free software: you can redistribute it and/or modify
+ * it under the terms of the GNU General Public License as published by
+ * the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
+ * (at your option) any later version.
+ *
+ * CRC RevEng is distributed in the hope that it will be useful,
+ * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+ * GNU General Public License for more details.
+ *
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with CRC RevEng.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
+ */
+
+/* 2015-04-03: added direct mode to strtop()
+ * 2014-01-11: added LOFS(), RNDUP()
+ * 2013-09-16: SIZE(), IDX(), OFS() macros bitshift if BMP_POF2
+ * 2013-02-07: conditional non-2^n fix, pmpar() return mask constant type
+ * 2013-01-17: fixed pfirst(), plast() for non-2^n BMP_BIT
+ * 2012-07-16: added pident()
+ * 2012-05-23: added pmpar()
+ * 2012-03-03: internal lookup tables stored better
+ * 2012-03-02: fixed full-width masking in filtop()
+ * 2011-09-06: added prevch()
+ * 2011-08-27: fixed zero test in piter()
+ * 2011-01-17: fixed ANSI C warnings, uses bmp_t type
+ * 2011-01-15: palloc() and praloc() gracefully handle lengths slightly
+ *            less than ULONG_MAX
+ * 2011-01-15: strtop() error on invalid argument. pkchop() special case
+ *            when argument all zeroes
+ * 2011-01-14: added pkchop()
+ * 2011-01-04: fixed bogus final length calculation in wide pcrc()
+ * 2011-01-02: faster, more robust prcp()
+ * 2011-01-01: commented functions, full const declarations, all-LUT rev()
+ * 2010-12-26: renamed CRC RevEng
+ * 2010-12-18: removed pmods(), finished pcrc(), added piter()
+ * 2010-12-17: roughed out pcrc(). difficult, etiam aberat musa heri :(
+ * 2010-12-15: added psnorm(), psncmp(); optimised pnorm(); fix to praloc()
+ * 2010-12-14: strtop() resets count between passes
+ * 2010-12-12: added pright()
+ * 2010-12-11: filtop won't read more than length bits
+ * 2010-12-10: finished filtop. 26 public functions
+ * 2010-12-05: finished strtop, pxsubs; unit tests
+ * 2010-12-02: project started
+ */
+
+/* Note: WELL-FORMED poly_t objects have a valid bitmap pointer pointing
+ * to a malloc()-ed array of at least as many bits as stated in its
+ * length field.  Any poly_t with a length of 0 is also a WELL-FORMED
+ * poly_t (whatever value the bitmap pointer has.)
+ * All poly_t objects passed to and from functions must be WELL-FORMED
+ * unless otherwise stated.
+ *
+ * CLEAN (or CANONICAL) poly_t objects are WELL-FORMED objects in which
+ * all spare bits in the bitmap word containing the last bit are zero.
+ * (Any excess allocated words will not be accessed.)
+ *
+ * SEMI-NORMALISED poly_t objects are CLEAN objects in which the last
+ * bit, at position (length - 1), is one.
+ *
+ * NORMALISED poly_t objects are SEMI-NORMALISED objects in which the
+ * first bit is one.
+ *
+ * pfree() should be called on every poly_t object (including
+ * those returned by functions) after its last use.
+ * As always, free() should be called on every malloc()-ed string after
+ * its last use.
+ */
+
+#include <limits.h>
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include "reveng.h"
+
+static bmp_t getwrd(const poly_t poly, unsigned long iter);
+static bmp_t rev(bmp_t accu, int bits);
+static void prhex(char **spp, bmp_t bits, int flags, int bperhx);
+
+static const poly_t pzero = PZERO;
+
+/* word number (0..m-1) of var'th bit (0..n-1) */
+#if BMP_POF2 >= 5
+#  define IDX(var) ((var) >> BMP_POF2)
+#else
+#  define IDX(var) ((var) / BMP_BIT)
+#endif
+
+/* size of polynomial with var bits */
+#if BMP_POF2 >= 5
+#  define SIZE(var) ((BMP_BIT - 1UL + (var)) >> BMP_POF2)
+#else
+#  define SIZE(var) ((BMP_BIT - 1UL + (var)) / BMP_BIT)
+#endif
+
+/* polynomial length rounded up to BMP_BIT */
+#ifdef BMP_POF2
+#  define RNDUP(var) (~(BMP_BIT - 1UL) & (BMP_BIT - 1UL + (var)))
+#else
+#  define RNDUP(var) ((BMP_BIT - (var) % BMP_BIT) % BMP_BIT + (var))
+#endif
+
+/* bit offset (0..BMP_BIT-1, 0 = LSB) of var'th bit (0..n-1) */
+#ifdef BMP_POF2
+#  define OFS(var) ((int) ((BMP_BIT - 1UL) & ~(var)))
+#else
+#  define OFS(var) ((int) (BMP_BIT - 1UL - (var) % BMP_BIT))
+#endif
+
+/* bit offset (0..BMP_BIT-1, 0 = MSB) of var'th bit (0..n-1) */
+#ifdef BMP_POF2
+#  define LOFS(var) ((int) ((BMP_BIT - 1UL) & (var)))
+#else
+#  define LOFS(var) ((int) ((var) % BMP_BIT))
+#endif
+
+poly_t
+filtop(FILE *input, unsigned long length, int flags, int bperhx) {
+       /* reads binary data from input into a poly_t until EOF or until
+        * length bits are read.  Characters are read until
+        * ceil(bperhx / CHAR_BIT) bits are collected; if P_LTLBYT is
+        * set in flags then the first character contains the LSB,
+        * otherwise the last one does.  The least significant bperhx
+        * bits are taken, reflected (if P_REFIN) and appended to the
+        * result, then more characters are read.  The maximum number of
+        * characters read is
+        *   floor(length / bperhx) * ceil(bperhx / * CHAR_BIT).
+        * The returned poly_t is CLEAN.
+        */
+
+       bmp_t accu = BMP_C(0);
+       bmp_t mask = bperhx == BMP_BIT ? ~BMP_C(0) : (BMP_C(1) << bperhx) - BMP_C(1);
+       unsigned long iter = 0UL, idx;
+       int cmask = ~(~0 << CHAR_BIT), c;
+       int count = 0, ofs;
+       poly_t poly = PZERO;
+       if(bperhx == 0) return(poly);
+
+       length -= length % bperhx;
+       palloc(&poly, length); /* >= 0 */
+
+       while(iter < length && (c = fgetc(input)) != EOF) {
+               if(flags & P_LTLBYT)
+                       accu |= (bmp_t) (c & cmask) << count;
+               else
+                       accu = (accu << CHAR_BIT) | (bmp_t) (c & cmask);
+               count += CHAR_BIT;
+               if(count >= bperhx) {
+                       /* the low bperhx bits of accu contain bits of the poly.*/
+                       iter += bperhx;
+                       count = 0;
+                       if(flags & P_REFIN)
+                               accu = rev(accu, bperhx);
+                       accu &= mask;
+
+                       /* iter >= bperhx > 0 */
+                       idx = IDX(iter - 1UL);
+                       ofs = OFS(iter - 1UL);
+                       poly.bitmap[idx] |= accu << ofs;
+                       if(ofs + bperhx > BMP_BIT) {
+                               poly.bitmap[idx-1] |= accu >> (BMP_BIT - ofs);
+                       }
+                       accu = BMP_C(0); /* only needed for P_LTLBYT */
+               }
+       }
+       praloc(&poly, iter);
+       return(poly);
+}
+
+poly_t
+strtop(const char *string, int flags, int bperhx) {
+       /* Converts a hex or character string to a poly_t.
+        * Each character is converted to a hex nibble yielding 4 bits
+        * unless P_DIRECT, when each character yields CHAR_BIT bits.
+        * Nibbles and characters are accumulated left-to-right
+        * unless P_DIRECT && P_LTLBYT, when they are accumulated
+        * right-to-left without reflection.
+        * As soon as at least bperhx bits are accumulated, the
+        * rightmost bperhx bits are reflected (if P_REFIN)
+        * and appended to the poly.  When !P_DIRECT:
+        * bperhx=8 reads hex nibbles in pairs
+        * bperhx=7 reads hex nibbles in pairs and discards
+        *   b3 of first nibble
+        * bperhx=4 reads hex nibbles singly
+        * bperhx=3 reads octal
+        * bperhx=1 reads longhand binary
+        * in theory if !P_REFIN, bperhx can be any multiple of 4
+        * with equal effect
+        * The returned poly_t is CLEAN.
+        */
+
+       /* make two passes, one to determine the poly size
+        * one to populate the bitmap
+        */
+       unsigned long length = 1UL, idx;
+       bmp_t accu;
+       bmp_t mask = bperhx == BMP_BIT ? ~BMP_C(0) : (BMP_C(1) << bperhx) - BMP_C(1);
+       int pass, count, ofs;
+       int cmask = ~(~0 << CHAR_BIT), c;
+       const char *s;
+
+       poly_t poly = PZERO;
+       if(bperhx > BMP_BIT || bperhx <= 0 || string == NULL || *string == '\0')
+               return(poly);
+
+       for(pass=0; pass<2 && length > 0UL; ++pass) {
+               s = string;
+               length = 0UL;
+               count = 0;
+               accu = BMP_C(0);
+               while((c = *s++)) {
+                       if(flags & P_DIRECT) {
+                               if(flags & P_LTLBYT)
+                                       accu |= (bmp_t) (c & cmask) << count;
+                               else
+                                       accu = (accu << CHAR_BIT) | (bmp_t) (c & cmask);
+                               count += CHAR_BIT;
+                       } else {
+                               if(c == ' ' || c == '\t' || c == '\r' || c == '\n') continue;
+                               accu <<= 4;
+                               count += 4;
+                               switch(c) {
+                                       case '0':
+                                       case '1':
+                                       case '2':
+                                       case '3':
+                                       case '4':
+                                       case '5':
+                                       case '6':
+                                       case '7':
+                                       case '8':
+                                       case '9':
+                                               accu |= (bmp_t) c - '0';
+                                               break;
+                                       case 'A':
+                                       case 'a':
+                                               accu |= BMP_C(0xa);
+                                               break;
+                                       case 'B':
+                                       case 'b':
+                                               accu |= BMP_C(0xb);
+                                               break;
+                                       case 'C':
+                                       case 'c':
+                                               accu |= BMP_C(0xc);
+                                               break;
+                                       case 'D':
+                                       case 'd':
+                                               accu |= BMP_C(0xd);
+                                               break;
+                                       case 'E':
+                                       case 'e':
+                                               accu |= BMP_C(0xe);
+                                               break;
+                                       case 'F':
+                                       case 'f':
+                                               accu |= BMP_C(0xf);
+                                               break;
+                                       default:
+                                               uerror("invalid character in hexadecimal argument");
+                               }
+                       }
+
+                       if(count >= bperhx) {
+                               /* the low bperhx bits of accu contain bits of the poly.
+                                * in pass 0, increment length by bperhx.
+                                * in pass 1, put the low bits of accu into the bitmap. */
+                               length += bperhx;
+                               count = 0;
+                               if(pass == 1) {
+                                       if(flags & P_REFIN)
+                                               accu = rev(accu, bperhx);
+                                       accu &= mask;
+
+                                       /* length >= bperhx > 0 */
+                                       idx = IDX(length - 1);
+                                       ofs = OFS(length - 1);
+                                       poly.bitmap[idx] |= accu << ofs;
+                                       if(ofs + bperhx > BMP_BIT)
+                                               poly.bitmap[idx-1] |= accu >> (BMP_BIT - ofs);
+                                       accu = BMP_C(0); /* only needed for P_LTLBYT */
+                               }
+                       }
+               }
+               if(pass == 0) palloc(&poly, length);
+       }
+       return(poly);
+}
+
+char *
+ptostr(const poly_t poly, int flags, int bperhx) {
+       /* Returns a malloc()-ed string containing a hexadecimal
+        * representation of poly. See phxsubs().
+        */
+       return(pxsubs(poly, flags, bperhx, 0UL, poly.length));
+}
+
+char *
+pxsubs(const poly_t poly, int flags, int bperhx, unsigned long start, unsigned long end) {
+       /* Returns a malloc()-ed string containing a hexadecimal
+        * representation of a portion of poly, from bit offset start to
+        * (end - 1) inclusive.  The output is grouped into words of
+        * bperhx bits each.  If P_RTJUST then the first word is padded
+        * with zeroes at the MSB end to make a whole number of words,
+        * otherwise the last word is padded at the LSB end.  After
+        * justification the bperhx bits of each word are reversed (if
+        * P_REFOUT) and printed as a hex sequence, with words
+        * optionally separated by spaces (P_SPACE).
+        * If end exceeds the length of poly then zero bits are appended
+        * to make up the difference, in which case poly must be CLEAN.
+        */
+       char *string, *sptr;
+       unsigned long size, iter;
+       bmp_t accu;
+       bmp_t mask = bperhx == BMP_BIT ? ~BMP_C(0) : (BMP_C(1) << bperhx) - BMP_C(1);
+       int cperhx, part;
+
+       if(bperhx <= 0 || bperhx > BMP_BIT) return(NULL);
+
+       if(start > poly.length) start = poly.length;
+       if(end > poly.length) end = poly.length;
+       if(end < start) end = start;
+
+       cperhx = (bperhx + 3) >> 2;
+       if(flags & P_SPACE) ++cperhx;
+
+       size = (end - start + bperhx - 1UL) / bperhx;
+       size *= cperhx;
+       if(!size || ~flags & P_SPACE) ++size; /* for trailing null */
+
+       if(!(sptr = string = (char *) malloc(size)))
+               uerror("cannot allocate memory for string");
+
+       size = end - start;
+       part = (int) size % bperhx;
+       if(part && flags & P_RTJUST) {
+               iter = start + part;
+               accu = getwrd(poly, iter - 1UL) & ((BMP_C(1) << part) - BMP_C(1));
+               if(flags & P_REFOUT)
+                       /* best to reverse over bperhx rather than part, I think
+                        * e.g. converting a 7-bit poly to 8-bit little-endian hex
+                        */
+                       accu = rev(accu, bperhx);
+               prhex(&sptr, accu, flags, bperhx);
+               if(flags & P_SPACE && size > iter) *sptr++ = ' ';
+       } else {
+               iter = start;
+       }
+
+       while((iter+=bperhx) <= end) {
+               accu = getwrd(poly, iter - 1UL) & mask;
+               if(flags & P_REFOUT)
+                       accu = rev(accu, bperhx);
+               prhex(&sptr, accu, flags, bperhx);
+               if(flags & P_SPACE && size > iter) *sptr++ = ' ';
+       }
+
+       if(part && ~flags & P_RTJUST) {
+               accu = getwrd(poly, end - 1UL);
+               if(flags & P_REFOUT)
+                       accu = rev(accu, part);
+               else
+                       accu = accu << (bperhx - part) & mask;
+               prhex(&sptr, accu, flags, bperhx);
+       }
+       *sptr = '\0';
+       return(string);
+}
+
+poly_t
+pclone(const poly_t poly) {
+       /* Returns a freestanding copy of poly.  Does not clean poly or
+        * the result.
+        */
+       poly_t clone = PZERO;
+
+       pcpy(&clone, poly);
+       return(clone);
+}
+
+void
+pcpy(poly_t *dest, const poly_t src) {
+       /* Assigns (copies) src into dest.  Does not clean src or dest.
+        */
+       unsigned long iter, idx;
+
+       praloc(dest, src.length);
+       for(iter=0UL, idx=0UL; iter < src.length; iter += BMP_BIT, ++idx)
+               dest->bitmap[idx] = src.bitmap[idx];
+}
+
+void
+pcanon(poly_t *poly) {
+       /* Converts poly into a CLEAN object by freeing unused bitmap words
+        * and clearing any bits in the last word beyond the last bit.
+        * The length field has absolute priority over the contents of the bitmap.
+        * Canonicalisation differs from normalisation in that leading and trailing
+        * zero terms are significant and preserved.
+        * poly may or may not be WELL-FORMED.
+        */
+       praloc(poly, poly->length);
+}
+
+void
+pnorm(poly_t *poly) {
+       /* Converts poly into a NORMALISED object by removing leading
+        * and trailing zeroes, so that the polynomial starts and ends
+        * with significant terms.
+        * poly may or may not be WELL-FORMED.
+        */
+       unsigned long first;
+
+       /* call pcanon() here so pfirst() and plast() return the correct
+        * results
+        */
+       pcanon(poly);
+       first = pfirst(*poly);
+       if(first)
+               pshift(poly, *poly, 0UL, first, plast(*poly), 0UL);
+       else
+               praloc(poly, plast(*poly));
+}
+
+void
+psnorm(poly_t *poly) {
+       /* Converts poly into a SEMI-NORMALISED object by removing
+        * trailing zeroes, so that the polynomial ends with a
+        * significant term.
+        * poly may or may not be WELL-FORMED.
+        */
+
+       /* call pcanon() here so plast() returns the correct result */
+       pcanon(poly);
+       praloc(poly, plast(*poly));
+}
+
+void
+pchop(poly_t *poly) {
+       /* Normalise poly, then chop off the highest significant term
+        * (produces a SEMI-NORMALISED object).  poly becomes a suitable
+        * divisor for pcrc().
+        * poly may or may not be WELL-FORMED.
+        */
+
+        /* call pcanon() here so pfirst() and plast() return correct
+         * results
+         */
+       pcanon(poly);
+       pshift(poly, *poly, 0UL, pfirst(*poly) + 1UL, plast(*poly), 0UL);
+}
+
+void
+pkchop(poly_t *poly) {
+       /* Convert poly from Koopman notation to chopped form (produces
+        * a SEMI-NORMALISED object).  poly becomes a suitable divisor
+        * for pcrc().
+        * poly may or may not be WELL-FORMED.
+        */
+       unsigned long first;
+
+       /* call pcanon() here so pfirst() returns the correct result */
+       pcanon(poly);
+       first = pfirst(*poly);
+       if(first >= poly->length) {
+               pfree(poly);
+               return;
+       }
+       pshift(poly, *poly, 0UL, first + 1UL, poly->length, 1UL);
+       piter(poly);
+}
+
+unsigned long
+plen(const poly_t poly) {
+       /* Return length of polynomial.
+        * poly may or may not be WELL-FORMED.
+        */
+       return(poly.length);
+}
+
+int
+pcmp(const poly_t *a, const poly_t *b) {
+       /* Compares poly_t objects for identical sizes and contents.
+        * a and b must be CLEAN.
+        * Defines a total order relation for sorting, etc. although
+        * mathematically, polynomials of equal degree are no greater or
+        * less than one another.
+        */
+       unsigned long iter;
+       bmp_t *aptr, *bptr;
+
+       if(!a || !b) return(!b - !a);
+       if(a->length < b->length) return(-1);
+       if(a->length > b->length) return(1);
+       aptr = a->bitmap;
+       bptr = b->bitmap;
+       for(iter=0UL; iter < a->length; iter += BMP_BIT) {
+               if(*aptr < *bptr)
+                       return(-1);
+               if(*aptr++ > *bptr++)
+                       return(1);
+       }
+       return(0);
+}
+
+int
+psncmp(const poly_t *a, const poly_t *b) {
+       /* Compares polys for identical effect, i.e. as though the
+        * shorter poly were padded with zeroes to the length of the
+        * longer.
+        * a and b must still be CLEAN, therefore psncmp() is *not*
+        * identical to pcmp() on semi-normalised polys as psnorm()
+        * clears the slack space.
+        */
+       unsigned long length, iter, idx;
+       bmp_t aword, bword;
+       if(!a || !b) return(!b - !a);
+       length = (a->length > b->length) ? a->length : b->length;
+       for(iter = 0UL, idx = 0UL; iter < length; iter += BMP_BIT, ++idx) {
+               aword = (iter < a->length) ? a->bitmap[idx] : BMP_C(0);
+               bword = (iter < b->length) ? b->bitmap[idx] : BMP_C(0);
+               if(aword < bword)
+                       return(-1);
+               if(aword > bword)
+                       return(1);
+       }
+       return(0);
+}
+
+
+int
+ptst(const poly_t poly) {
+       /* Tests whether a polynomial equals zero.  Returns 0 if equal,
+        * a nonzero value otherwise.
+        * poly must be CLEAN.
+        */
+       unsigned long iter;
+       bmp_t *bptr;
+       if(!poly.bitmap) return(0);
+       for(iter = 0UL, bptr = poly.bitmap; iter < poly.length; iter += BMP_BIT)
+               if(*bptr++) return(1);
+       return(0);
+}
+
+unsigned long
+pfirst(const poly_t poly) {
+       /* Returns the index of the first nonzero term in poly.  If none
+        * is found, returns the length of poly.
+        * poly must be CLEAN.
+        */
+       unsigned long idx = 0UL, size = SIZE(poly.length);
+       bmp_t accu = BMP_C(0); /* initialiser for Acorn C */
+       unsigned int probe = BMP_SUB, ofs = 0;
+
+       while(idx < size && !(accu = poly.bitmap[idx])) ++idx;
+       if(idx >= size) return(poly.length);
+       while(probe) {
+#ifndef BMP_POF2
+               while((ofs | probe) >= (unsigned int) BMP_BIT) probe >>= 1;
+#endif
+               if(accu >> (ofs | probe)) ofs |= probe;
+               probe >>= 1;
+       }
+
+       return(BMP_BIT - 1UL - ofs + idx * BMP_BIT);
+}
+
+unsigned long
+plast(const poly_t poly) {
+       /* Returns 1 plus the index of the last nonzero term in poly.
+        * If none is found, returns zero.
+        * poly must be CLEAN.
+        */
+       unsigned long idx, size = SIZE(poly.length);
+       bmp_t accu;
+       unsigned int probe = BMP_SUB, ofs = 0;
+
+       if(!poly.length) return(0UL);
+       idx = size - 1UL;
+       while(idx && !(accu = poly.bitmap[idx])) --idx;
+       if(!idx && !(accu = poly.bitmap[idx])) return(0UL);
+       /* now accu == poly.bitmap[idx] and contains last significant term */
+       while(probe) {
+#ifndef BMP_POF2
+               while((ofs | probe) >= (unsigned int) BMP_BIT) probe >>= 1;
+#endif
+               if(accu << (ofs | probe)) ofs |= probe;
+               probe >>= 1;
+       }
+
+       return(idx * BMP_BIT + ofs + 1UL);
+}
+
+poly_t
+psubs(const poly_t src, unsigned long head, unsigned long start, unsigned long end, unsigned long tail) {
+       poly_t dest = PZERO;
+       pshift(&dest, src, head, start, end, tail);
+       return(dest);
+}
+
+void
+pright(poly_t *poly, unsigned long length) {
+       /* Trims or extends poly to length at the left edge, prepending
+        * zeroes if necessary.  Analogous to praloc() except the
+        * rightmost terms of poly are preserved.
+        * On entry, poly may or may not be WELL-FORMED.
+        * On exit, poly is CLEAN.
+        */
+
+       if(length > poly->length)
+               pshift(poly, *poly, length - poly->length, 0UL, poly->length, 0UL);
+       else if(length < poly->length)
+               pshift(poly, *poly, 0UL, poly->length - length, poly->length, 0UL);
+       else
+               praloc(poly, poly->length);
+}
+
+void
+pshift(poly_t *dest, const poly_t src, unsigned long head, unsigned long start, unsigned long end, unsigned long tail) {
+       /* copies bits start to end-1 of src to dest, plus the number of leading and trailing zeroes given by head and tail.
+        * end may exceed the length of src in which case more zeroes are appended.
+        * dest may point to src, in which case the poly is edited in place.
+        * On exit, dest is CLEAN.
+        */
+
+       unsigned long length, fulllength, size, fullsize, iter, idx, datidx;
+       /* condition inputs; end, head and tail may be any value */
+       if(end < start) end = start;
+
+       length = end - start + head;
+       fulllength = length + tail;
+       if(fulllength > src.length)
+               praloc(dest, fulllength);
+       else
+               praloc(dest, src.length);
+
+       /* number of words in new poly */
+       size = SIZE(length);
+       fullsize = SIZE(fulllength);
+       /* array index of first word ending up with source material */
+       datidx = IDX(head);
+
+       if(head > start && end > start) {
+               /* shifting right, size > 0 */
+               /* index of the source bit ending up in the LSB of the last word
+                * size * BMP_BIT >= length > head > 0 */
+               iter = size * BMP_BIT - head - 1UL;
+               for(idx = size - 1UL; idx > datidx; iter -= BMP_BIT, --idx)
+                       dest->bitmap[idx] = getwrd(src, iter);
+               dest->bitmap[idx] = getwrd(src, iter);
+               /* iter == size * BMP_BIT - head - 1 - BMP_BIT * (size - 1 - datidx)
+                *      == BMP_BIT * (size - size + 1 + datidx) - head - 1
+                *      == BMP_BIT * (1 + head / BMP_BIT) - head - 1
+                *      == BMP_BIT + head - head % BMP_BIT - head - 1
+                *      == BMP_BIT - head % BMP_BIT - 1
+                *      >= 0
+                */
+       } else if(head <= start) {
+               /* shifting left or copying */
+               /* index of the source bit ending up in the LSB of bitmap[idx] */
+               iter = start - head + BMP_BIT - 1UL;
+               for(idx = datidx; idx < size; iter += BMP_BIT, ++idx)
+                       dest->bitmap[idx] = getwrd(src, iter);
+       }
+
+       /* clear head */
+       for(idx = 0UL; idx < datidx; ++idx)
+               dest->bitmap[idx] = BMP_C(0);
+       if(size)
+               dest->bitmap[datidx] &= ~BMP_C(0) >> LOFS(head);
+
+       /* clear tail */
+       if(LOFS(length))
+               dest->bitmap[size - 1UL] &= ~(~BMP_C(0) >> LOFS(length));
+       for(idx = size; idx < fullsize; ++idx)
+               dest->bitmap[idx] = BMP_C(0);
+
+       /* call praloc to shrink poly if required */
+       if(dest->length > fulllength)
+               praloc(dest, fulllength);
+}
+
+void
+ppaste(poly_t *dest, const poly_t src, unsigned long skip, unsigned long seek, unsigned long end, unsigned long fulllength) {
+       /* pastes terms of src, starting from skip, to positions seek to end-1 of dest
+        * then sets length of dest to fulllength (>= end)
+        * to paste n terms of src, give end = seek + n
+        * to truncate dest at end of paste, set fulllength = end
+        * to avoid truncating, set fulllength = plen(*dest)
+        * dest may point to src, in which case the poly is edited in place.
+        * src must be CLEAN in the case that the end is overrun.
+        * On exit, dest is CLEAN.
+        */
+       bmp_t mask;
+       unsigned long seekidx, endidx, iter;
+       int seekofs;
+       if(end < seek) end = seek;
+       if(fulllength < end) fulllength = end;
+
+       /* expand dest if necessary. don't shrink as dest may be src */
+       if(fulllength > dest->length)
+               praloc(dest, fulllength);
+       seekidx = IDX(seek);
+       endidx = IDX(end);
+       seekofs = OFS(seek);
+       /* index of the source bit ending up in the LSB of the first modified word */
+       iter = skip + seekofs;
+       if(seekidx == endidx) {
+               /* paste affects one word (traps end = seek case) */
+               mask = ((BMP_C(1) << seekofs) - (BMP_C(1) << OFS(end))) << 1;
+               dest->bitmap[seekidx] = (dest->bitmap[seekidx] & ~mask) | (getwrd(src, iter) & mask);
+       } else if(seek > skip) {
+               /* shifting right */
+               /* index of the source bit ending up in the LSB of the last modified word */
+               iter += (endidx - seekidx) * BMP_BIT;
+               mask = ~BMP_C(0) >> LOFS(end);
+               dest->bitmap[endidx] = (dest->bitmap[endidx] & mask) | (getwrd(src, iter) & ~mask);
+               for(iter -= BMP_BIT, --endidx; endidx > seekidx; iter -= BMP_BIT, --endidx)
+                       dest->bitmap[endidx] = getwrd(src, iter);
+               mask = ~BMP_C(0) >> LOFS(seek);
+               dest->bitmap[endidx] = (dest->bitmap[endidx] & ~mask) | (getwrd(src, iter) & mask);
+               /* iter == skip + seekofs + (endidx - seekidx) * BMP_BIT - BMP_BIT * (endidx - seekidx)
+                *      == skip + seekofs + BMP_BIT * (endidx - seekidx - endidx + seekidx)
+                *      == skip + seekofs
+                *      >= 0
+                */
+       } else {
+               /* shifting left or copying */
+               mask = ~BMP_C(0) >> LOFS(seek);
+               dest->bitmap[seekidx] = (dest->bitmap[seekidx] & ~mask) | (getwrd(src, iter) & mask);
+               for(iter += BMP_BIT, ++seekidx; seekidx < endidx; iter += BMP_BIT, ++seekidx)
+                       dest->bitmap[seekidx] = getwrd(src, iter);
+               mask = ~BMP_C(0) >> LOFS(end);
+               dest->bitmap[seekidx] = (dest->bitmap[seekidx] & mask) | (getwrd(src, iter) & ~mask);
+       }
+       /* shrink poly if required */
+       if(dest->length > fulllength)
+               praloc(dest, fulllength);
+}
+
+void
+pdiff(poly_t *dest, const poly_t src, unsigned long ofs) {
+       /* Subtract src from dest (modulo 2) at offset ofs.
+        * In modulo 2 arithmetic, subtraction is equivalent to addition
+        * We include an alias for those who wish to retain the distinction
+        * src and dest must be CLEAN.
+        */
+       psum(dest, src, ofs);
+}
+
+void
+psum(poly_t *dest, const poly_t src, unsigned long ofs) {
+       /* Adds src to dest (modulo 2) at offset ofs.
+        * When ofs == dest->length, catenates src on to dest.
+        * src and dest must be CLEAN.
+        */
+       unsigned long fulllength, idx, iter, end;
+
+       fulllength = ofs + src.length;
+       if(fulllength > dest->length)
+               praloc(dest, fulllength);
+       /* array index of first word in dest to be modified */
+       idx = IDX(ofs);
+       /* index of bit in src to be added to LSB of dest->bitmap[idx] */
+       iter = OFS(ofs);
+       /* stop value for iter */
+       end = BMP_BIT - 1UL + src.length;
+       for(; iter < end; iter += BMP_BIT, ++idx)
+               dest->bitmap[idx] ^= getwrd(src, iter);
+}
+
+void
+prev(poly_t *poly) {
+       /* Reverse or reciprocate a polynomial.
+        * On exit, poly is CLEAN.
+        */
+       unsigned long leftidx = 0UL, rightidx = SIZE(poly->length);
+       unsigned long ofs = LOFS(BMP_BIT - LOFS(poly->length));
+       unsigned long fulllength = poly->length + ofs;
+       bmp_t accu;
+
+       if(ofs)
+               /* removable optimisation */
+               if(poly->length < (unsigned long) BMP_BIT) {
+                       *poly->bitmap = rev(*poly->bitmap >> ofs, (int) poly->length) << ofs;
+                       return;
+               }
+
+               /* claim remaining bits of last word (as we use public function pshift()) */
+               poly->length = fulllength;
+
+       /* reverse and swap words in the array, leaving it right-justified */
+       while(leftidx < rightidx) {
+               /* rightidx > 0 */
+               accu = rev(poly->bitmap[--rightidx], BMP_BIT);
+               poly->bitmap[rightidx] = rev(poly->bitmap[leftidx], BMP_BIT);
+               poly->bitmap[leftidx++] = accu;
+       }
+       /* shift polynomial to left edge if required */
+       if(ofs)
+               pshift(poly, *poly, 0UL, ofs, fulllength, 0UL);
+}
+
+void
+prevch(poly_t *poly, int bperhx) {
+       /* Reverse each group of bperhx bits in a polynomial.
+        * Does not clean poly.
+        */
+       unsigned long iter = 0, idx, ofs;
+       bmp_t mask, accu;
+
+       if(bperhx < 2 || bperhx > BMP_BIT)
+               return;
+       if(poly->length % bperhx)
+               praloc(poly, bperhx - (poly->length % bperhx) + poly->length);
+       mask = ~BMP_C(0) >> (BMP_BIT - bperhx);
+       for(iter = (unsigned long) (bperhx - 1); iter < poly->length; iter += bperhx) {
+               accu = getwrd(*poly, iter) & mask;
+               accu ^= rev(accu, bperhx);
+               idx = IDX(iter);
+               ofs = OFS(iter);
+               poly->bitmap[idx] ^= accu << ofs;
+               if(ofs + bperhx > (unsigned int) BMP_BIT)
+                       /* (BMP_BIT - 1UL - (iter) % BMP_BIT) + bperhx > BMP_BIT
+                        * (-1UL - (iter) % BMP_BIT) + bperhx > 0
+                        * (- (iter % BMP_BIT)) + bperhx > 1
+                        * - (iter % BMP_BIT) > 1 - bperhx
+                        * iter % BMP_BIT < bperhx - 1, iter >= bperhx - 1
+                        * iter >= BMP_BIT
+                        * idx >= 1
+                        */
+                       poly->bitmap[idx-1] ^= accu >> (BMP_BIT - ofs);
+       }
+}
+
+void
+prcp(poly_t *poly) {
+       /* Reciprocate a chopped polynomial.  Use prev() on whole
+        * polynomials.
+        * On exit, poly is SEMI-NORMALISED.
+        */
+       unsigned long first;
+
+       praloc(poly, RNDUP(poly->length));
+       prev(poly);
+       first = pfirst(*poly);
+       if(first >= poly->length) {
+               pfree(poly);
+               return;
+       }
+       pshift(poly, *poly, 0UL, first + 1UL, poly->length, 1UL);
+       piter(poly);
+}
+
+void
+pinv(poly_t *poly) {
+       /* Invert a polynomial, i.e. add 1 (modulo 2) to the coefficient of each term
+        * on exit, poly is CLEAN.
+        */
+       unsigned long idx, size = SIZE(poly->length);
+
+       for(idx = 0UL; idx<size; ++idx)
+               poly->bitmap[idx] = ~poly->bitmap[idx];
+       if(LOFS(poly->length))
+               poly->bitmap[size - 1UL] &= ~(~BMP_C(0) >> LOFS(poly->length));
+}
+
+poly_t
+pmod(const poly_t dividend, const poly_t divisor) {
+       /* Divide dividend by normalised divisor and return the remainder
+        * This function generates a temporary 'chopped' divisor for pcrc()
+        * If calling repeatedly with a constant divisor, produce a chopped copy
+        * with pchop() and call pcrc() directly for higher efficiency.
+        * dividend and divisor must be CLEAN.
+        */
+
+       /* perhaps generate an error if divisor is zero */
+       poly_t subdivisor = psubs(divisor, 0UL, pfirst(divisor) + 1UL, plast(divisor), 0UL);
+       poly_t result = pcrc(dividend, subdivisor, pzero, pzero, 0);
+       pfree(&subdivisor);
+       return(result);
+}
+
+poly_t
+pcrc(const poly_t message, const poly_t divisor, const poly_t init, const poly_t xorout, int flags) {
+       /* Divide message by divisor and return the remainder.
+        * init is added to divisor, highest terms aligned, before
+        * division.
+        * xorout is added to the remainder, highest terms aligned.
+        * If P_MULXN is set in flags, message is multiplied by x^n
+        * (i.e. trailing zeroes equal to the CRC width are appended)
+        * before adding init and division.  Set P_MULXN for most CRC
+        * calculations.
+        * All inputs must be CLEAN.
+        * If all inputs are CLEAN, the returned poly_t will be CLEAN.
+        */
+       unsigned long max = 0UL, iter, ofs, resiter;
+       bmp_t probe, rem, dvsr, *rptr, *sptr;
+       const bmp_t *bptr, *eptr;
+       poly_t result = PZERO;
+
+       if(flags & P_MULXN)
+               max = message.length;
+       else if(message.length > divisor.length)
+               max = message.length - divisor.length;
+       bptr=message.bitmap;
+       eptr=message.bitmap+SIZE(message.length);
+       probe=~(~BMP_C(0) >> 1);
+       if(divisor.length <= (unsigned long) BMP_BIT
+               && init.length <= (unsigned long) BMP_BIT) {
+               rem = init.length ? *init.bitmap : BMP_C(0);
+               dvsr = divisor.length ? *divisor.bitmap : BMP_C(0);
+               for(iter = 0UL, ofs = 0UL; iter < max; ++iter, --ofs) {
+                       if(!ofs) {
+                               ofs = BMP_BIT;
+                               rem ^= *bptr++;
+                       }
+                       if(rem & probe)
+                               rem = (rem << 1) ^ dvsr;
+                       else
+                               rem <<= 1;
+               }
+               if(bptr < eptr)
+                       /* max < message.length */
+                       rem ^= *bptr >> OFS(BMP_BIT - 1UL + max);
+               if(init.length > max && init.length - max > divisor.length) {
+                       palloc(&result, init.length - max);
+                       *result.bitmap = rem;
+               } else if(divisor.length) {
+                       palloc(&result, divisor.length);
+                       *result.bitmap = rem;
+               }
+       } else {
+               /* allocate maximum size plus one word for shifted divisors and one word containing zero.
+                * This also ensures that result[1] exists
+                */
+               palloc(&result, (init.length > divisor.length ? init.length : divisor.length) + (unsigned long) (BMP_BIT << 1));
+               /*if there is content in init, there will be an extra word in result to clear it */
+               psum(&result, init, 0UL);
+               if(max)
+                       *result.bitmap ^= *bptr++;
+               for(iter = 0UL, ofs = 0UL; iter < max; ++iter, probe >>= 1) {
+                       if(!probe) {
+                               probe = ~(~BMP_C(0) >> 1);
+                               ofs = 0UL;
+                               sptr = rptr = result.bitmap;
+                               ++sptr;
+                               /* iter < max <= message.length, so bptr is valid
+                                * shift result one word to the left, splicing in a message word
+                                * and clearing the last active word
+                                */
+                               *rptr++ = *sptr++ ^ *bptr++;
+                               for(resiter = (unsigned long) (BMP_BIT << 1); resiter < result.length; resiter += BMP_BIT)
+                                       *rptr++ = *sptr++;
+                       }
+                       ++ofs;
+                       if(*result.bitmap & probe)
+                               psum(&result, divisor, ofs);
+               }
+               rptr = result.bitmap;
+               ++rptr;
+               while(bptr < eptr)
+                       *rptr++ ^= *bptr++;
+               /* 0 <= ofs <= BMP_BIT, location of the first bit of the result */
+               pshift(&result, result, 0UL, ofs, (init.length > max + divisor.length ? init.length - max - divisor.length : 0UL) + divisor.length + ofs, 0UL);
+       }
+       psum(&result, xorout, 0UL);
+       return(result);
+}
+
+int
+piter(poly_t *poly) {
+       /* Replace poly with the 'next' polynomial of equal length.
+        * Returns zero if the next polynomial is all zeroes, a nonzero
+        * value otherwise.
+        * Does not clean poly.
+        */
+       bmp_t *bptr;
+       if(!poly->length) return(0);
+
+       bptr = poly->bitmap + IDX(poly->length - 1UL);
+       *bptr += BMP_C(1) << OFS(poly->length - 1UL);
+       while(bptr != poly->bitmap && !*bptr)
+               ++(*--bptr);
+       return(*bptr != BMP_C(0));
+}
+
+void
+palloc(poly_t *poly, unsigned long length) {
+       /* Replaces poly with a CLEAN object of the specified length,
+        * consisting of all zeroes.
+        * It is safe to call with length = 0, in which case the object
+        * is freed.
+        * poly may or may not be WELL-FORMED.
+        * On exit, poly is CLEAN.
+        */
+       unsigned long size = SIZE(length);
+
+       poly->length = 0UL;
+       free(poly->bitmap);
+       poly->bitmap = NULL;
+       if(!length) return;
+       if(!size)
+               size = IDX(length) + 1UL;
+       poly->bitmap = (bmp_t *) calloc(size, sizeof(bmp_t));
+       if(poly->bitmap) {
+               poly->length = length;
+       } else
+               uerror("cannot allocate memory for poly");
+}
+
+void
+pfree(poly_t *poly) {
+       /* Frees poly's bitmap storage and sets poly equal to the empty
+        * polynomial (PZERO).
+        * poly may or may not be WELL-FORMED.
+        * On exit, poly is CLEAN.
+        */
+
+       /* palloc(poly, 0UL); */
+
+       poly->length = 0UL;
+       free(poly->bitmap);
+       poly->bitmap = NULL;
+}
+
+void
+praloc(poly_t *poly, unsigned long length) {
+       /* Trims or extends poly to length at the right edge, appending
+        * zeroes if necessary.
+        * On entry, poly may or may not be WELL-FORMED.
+        * On exit, poly is CLEAN.
+        */
+       unsigned long oldsize, size = SIZE(length);
+       if(!poly) return;
+       if(!length) {
+               poly->length = 0UL;
+               free(poly->bitmap);
+               poly->bitmap = NULL;
+               return;
+       }
+       if(!size)
+               size = IDX(length) + 1UL;
+       if(!poly->bitmap)
+               poly->length = 0UL;
+       oldsize = SIZE(poly->length);
+       if(oldsize != size)
+               /* reallocate if array pointer is null or array resized */
+               poly->bitmap = (bmp_t *) realloc((void *)poly->bitmap, size * sizeof(bmp_t));
+       if(poly->bitmap) {
+               if(poly->length < length) {
+                       /* poly->length >= 0, length > 0, size > 0.
+                        * poly expanded. clear old last word and all new words
+                        */
+                       if(LOFS(poly->length))
+                               poly->bitmap[oldsize - 1UL] &= ~(~BMP_C(0) >> LOFS(poly->length));
+                       while(oldsize < size)
+                               poly->bitmap[oldsize++] = BMP_C(0);
+               } else if(LOFS(length))
+                       /* poly->length >= length > 0.
+                        * poly shrunk. clear new last word
+                        */
+                       poly->bitmap[size - 1UL] &= ~(~BMP_C(0) >> LOFS(length));
+               poly->length = length;
+       } else
+               uerror("cannot reallocate memory for poly");
+}
+
+int
+pmpar(const poly_t poly, const poly_t mask) {
+       /* Return even parity of poly masked with mask.
+        * Poly and mask must be CLEAN.
+        */
+       bmp_t res = BMP_C(0);
+       int i = BMP_SUB;
+       const bmp_t *pptr = poly.bitmap, *mptr = mask.bitmap;
+       const bmp_t *const pend = poly.bitmap + SIZE(poly.length);
+       const bmp_t *const mend = mask.bitmap + SIZE(mask.length);
+
+       while(pptr < pend && mptr < mend)
+               res ^= *pptr++ & *mptr++;
+       do
+               res ^= res >> i;
+       while(i >>= 1);
+
+       return((int) (res & BMP_C(1)));
+}
+
+int
+pident(const poly_t a, const poly_t b) {
+       /* Return nonzero if a and b have the same length
+        * and point to the same bitmap.
+        * a and b need not be CLEAN.
+        */
+       return(a.length == b.length && a.bitmap == b.bitmap);
+}
+
+/* Private functions */
+
+static bmp_t
+getwrd(const poly_t poly, unsigned long iter) {
+       /* Fetch unaligned word from poly where LSB of result is
+        * bit iter of the bitmap (counting from zero).  If iter exceeds
+        * the length of poly then zeroes are appended as necessary.
+        * Factored from ptostr().
+        * poly must be CLEAN.
+        */
+       bmp_t accu = BMP_C(0);
+       unsigned long idx, size;
+       int ofs;
+
+       idx = IDX(iter);
+       ofs = OFS(iter);
+       size = SIZE(poly.length);
+
+       if(idx < size)
+               accu |= poly.bitmap[idx] >> ofs;
+       if(idx && idx <= size && ofs > 0)
+               accu |= poly.bitmap[idx - 1UL] << (BMP_BIT - ofs);
+       return(accu);
+}
+
+static bmp_t
+rev(bmp_t accu, int bits) {
+       /* Returns the bitmap word argument with the given number of
+        * least significant bits reversed and the rest cleared.
+        */
+       static const unsigned char revtab[256] = {
+               0x00,0x80,0x40,0xc0,0x20,0xa0,0x60,0xe0,
+               0x10,0x90,0x50,0xd0,0x30,0xb0,0x70,0xf0,
+               0x08,0x88,0x48,0xc8,0x28,0xa8,0x68,0xe8,
+               0x18,0x98,0x58,0xd8,0x38,0xb8,0x78,0xf8,
+               0x04,0x84,0x44,0xc4,0x24,0xa4,0x64,0xe4,
+               0x14,0x94,0x54,0xd4,0x34,0xb4,0x74,0xf4,
+               0x0c,0x8c,0x4c,0xcc,0x2c,0xac,0x6c,0xec,
+               0x1c,0x9c,0x5c,0xdc,0x3c,0xbc,0x7c,0xfc,
+               0x02,0x82,0x42,0xc2,0x22,0xa2,0x62,0xe2,
+               0x12,0x92,0x52,0xd2,0x32,0xb2,0x72,0xf2,
+               0x0a,0x8a,0x4a,0xca,0x2a,0xaa,0x6a,0xea,
+               0x1a,0x9a,0x5a,0xda,0x3a,0xba,0x7a,0xfa,
+               0x06,0x86,0x46,0xc6,0x26,0xa6,0x66,0xe6,
+               0x16,0x96,0x56,0xd6,0x36,0xb6,0x76,0xf6,
+               0x0e,0x8e,0x4e,0xce,0x2e,0xae,0x6e,0xee,
+               0x1e,0x9e,0x5e,0xde,0x3e,0xbe,0x7e,0xfe,
+               0x01,0x81,0x41,0xc1,0x21,0xa1,0x61,0xe1,
+               0x11,0x91,0x51,0xd1,0x31,0xb1,0x71,0xf1,
+               0x09,0x89,0x49,0xc9,0x29,0xa9,0x69,0xe9,
+               0x19,0x99,0x59,0xd9,0x39,0xb9,0x79,0xf9,
+               0x05,0x85,0x45,0xc5,0x25,0xa5,0x65,0xe5,
+               0x15,0x95,0x55,0xd5,0x35,0xb5,0x75,0xf5,
+               0x0d,0x8d,0x4d,0xcd,0x2d,0xad,0x6d,0xed,
+               0x1d,0x9d,0x5d,0xdd,0x3d,0xbd,0x7d,0xfd,
+               0x03,0x83,0x43,0xc3,0x23,0xa3,0x63,0xe3,
+               0x13,0x93,0x53,0xd3,0x33,0xb3,0x73,0xf3,
+               0x0b,0x8b,0x4b,0xcb,0x2b,0xab,0x6b,0xeb,
+               0x1b,0x9b,0x5b,0xdb,0x3b,0xbb,0x7b,0xfb,
+               0x07,0x87,0x47,0xc7,0x27,0xa7,0x67,0xe7,
+               0x17,0x97,0x57,0xd7,0x37,0xb7,0x77,0xf7,
+               0x0f,0x8f,0x4f,0xcf,0x2f,0xaf,0x6f,0xef,
+               0x1f,0x9f,0x5f,0xdf,0x3f,0xbf,0x7f,0xff
+       };
+       bmp_t result = BMP_C(0);
+       while(bits > 8) {
+               bits -= 8;
+               result = result << 8 | revtab[accu & 0xff];
+               accu >>= 8;
+       }
+       result = result << bits | (bmp_t) (revtab[accu & 0xff] >> (8 - bits));
+       return(result);
+}
+
+static void
+prhex(char **spp, bmp_t bits, int flags, int bperhx) {
+       /* Appends a hexadecimal string representing the bperhx least
+        * significant bits of bits to an external string.
+        * spp points to a character pointer that in turn points to the
+        * end of a hex string being built.  prhex() advances this
+        * second pointer by the number of characters written.
+        * The unused MSBs of bits MUST be cleared.
+        * Set P_UPPER in flags to write A-F in uppercase.
+        */
+       static const char hex[] = "0123456789abcdef0123456789ABCDEF";
+       const int upper = (flags & P_UPPER ? 0x10 : 0);
+       while(bperhx > 0) {
+               bperhx -= ((bperhx + 3) & 3) + 1;
+               *(*spp)++ = hex[(bits >> bperhx & BMP_C(0xf)) | upper];
+       }
+}
Impressum, Datenschutz