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 @@ -72,8 +72,19 @@ AM_CONDITIONAL([BUILD_PDF], [test "$DBLA
  37  PKG_CHECK_MODULES([LIBMNL], [libmnl >= 1.0.3])
  38  PKG_CHECK_MODULES([LIBNFTNL], [libnftnl >= 1.0.2])
  39
  40 -AC_CHECK_LIB([gmp], [__gmpz_init], ,
  41 -            AC_MSG_ERROR([No suitable version of libgmp found]))
  42 +AC_ARG_WITH([libgmp], [AS_HELP_STRING([--without-libgmp],
  43 +            [Disable libgmp support (use builtin mini-gmp)])], [],
  44 +            [with_libgmp=yes])
  45 +AS_IF([test "x$with_libgmp" != xno], [
  46 +AC_CHECK_LIB([gmp],[__gmpz_init], , AC_MSG_ERROR([No suitable version of libgmp found]))
  47 +AC_DEFINE([HAVE_LIBGMP], [1], [])
  48 +])
  49 +AM_CONDITIONAL([BUILD_MINIGMP], [test "x$with_libgmp" == xno])
  50 +
  51 +
  52 +AS_IF([test "x$with_libgmp" != xyes -a "x$CONFIG_DEBUG" = xy], [
  53 +AC_MSG_ERROR([--without-libgmp MUST be used with --disable-debug])
  54 +])
  55
  56  AC_ARG_WITH([cli], [AS_HELP_STRING([--without-cli],
  57              [disable interactive CLI (libreadline support)])],
  58 --- /dev/null
  59 +++ b/include/bignum.h
  60 @@ -0,0 +1,17 @@
  61 +#ifndef NFTABLES_BIGNUM_H
  62 +#define NFTABLES_BIGNUM_H
  63 +
  64 +#ifdef HAVE_LIBGMP
  65 +#include <gmp.h>
  66 +
  67 +#else
  68 +
  69 +#include <mini-gmp.h>
  70 +#include <stdio.h>
  71 +#include <stdarg.h>
  72 +
  73 +int gmp_printf(const char *format, const mpz_t value);
  74 +
  75 +#endif
  76 +
  77 +#endif /* NFTABLES_BIGNUM_H */
  78 --- a/include/expression.h
  79 +++ b/include/expression.h
  80 @@ -2,7 +2,7 @@
  81  #define NFTABLES_EXPRESSION_H
  82
  83  #include <stdbool.h>
  84 -#include <gmp.h>
  85 +#include <bignum.h>
  86  #include <linux/netfilter/nf_tables.h>
  87
  88  #include <nftables.h>
  89 --- a/include/gmputil.h
  90 +++ b/include/gmputil.h
  91 @@ -1,7 +1,7 @@
  92  #ifndef NFTABLES_GMPUTIL_H
  93  #define NFTABLES_GMPUTIL_H
  94
  95 -#include <gmp.h>
  96 +#include <bignum.h>
  97  #include <asm/byteorder.h>
  98
  99  enum mpz_word_order {
 100 --- /dev/null
 101 +++ b/include/mini-gmp.h
 102 @@ -0,0 +1,294 @@
 103 +/* mini-gmp, a minimalistic implementation of a GNU GMP subset.
 104 +
 105 +Copyright 2011-2014 Free Software Foundation, Inc.
 106 +
 107 +This file is part of the GNU MP Library.
 108 +
 109 +The GNU MP Library is free software; you can redistribute it and/or modify
 110 +it under the terms of either:
 111 +
 112 +  * the GNU Lesser General Public License as published by the Free
 113 +    Software Foundation; either version 3 of the License, or (at your
 114 +    option) any later version.
 115 +
 116 +or
 117 +
 118 +  * the GNU General Public License as published by the Free Software
 119 +    Foundation; either version 2 of the License, or (at your option) any
 120 +    later version.
 121 +
 122 +or both in parallel, as here.
 123 +
 124 +The GNU MP Library is distributed in the hope that it will be useful, but
 125 +WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY
 126 +or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
 127 +for more details.
 128 +
 129 +You should have received copies of the GNU General Public License and the
 130 +GNU Lesser General Public License along with the GNU MP Library.  If not,
 131 +see https://www.gnu.org/licenses/.  */
 132 +
 133 +/* About mini-gmp: This is a minimal implementation of a subset of the
 134 +   GMP interface. It is intended for inclusion into applications which
 135 +   have modest bignums needs, as a fallback when the real GMP library
 136 +   is not installed.
 137 +
 138 +   This file defines the public interface. */
 139 +
 140 +#ifndef __MINI_GMP_H__
 141 +#define __MINI_GMP_H__
 142 +
 143 +/* For size_t */
 144 +#include <stddef.h>
 145 +
 146 +#if defined (__cplusplus)
 147 +extern "C" {
 148 +#endif
 149 +
 150 +void mp_set_memory_functions (void *(*) (size_t),
 151 +                             void *(*) (void *, size_t, size_t),
 152 +                             void (*) (void *, size_t));
 153 +
 154 +void mp_get_memory_functions (void *(**) (size_t),
 155 +                             void *(**) (void *, size_t, size_t),
 156 +                             void (**) (void *, size_t));
 157 +
 158 +typedef unsigned long mp_limb_t;
 159 +typedef long mp_size_t;
 160 +typedef unsigned long mp_bitcnt_t;
 161 +
 162 +typedef mp_limb_t *mp_ptr;
 163 +typedef const mp_limb_t *mp_srcptr;
 164 +
 165 +typedef struct
 166 +{
 167 +  int _mp_alloc;               /* Number of *limbs* allocated and pointed
 168 +                                  to by the _mp_d field.  */
 169 +  int _mp_size;                        /* abs(_mp_size) is the number of limbs the
 170 +                                  last field points to.  If _mp_size is
 171 +                                  negative this is a negative number.  */
 172 +  mp_limb_t *_mp_d;            /* Pointer to the limbs.  */
 173 +} __mpz_struct;
 174 +
 175 +typedef __mpz_struct mpz_t[1];
 176 +
 177 +typedef __mpz_struct *mpz_ptr;
 178 +typedef const __mpz_struct *mpz_srcptr;
 179 +
 180 +extern const int mp_bits_per_limb;
 181 +
 182 +void mpn_copyi (mp_ptr, mp_srcptr, mp_size_t);
 183 +void mpn_copyd (mp_ptr, mp_srcptr, mp_size_t);
 184 +void mpn_zero (mp_ptr, mp_size_t);
 185 +
 186 +int mpn_cmp (mp_srcptr, mp_srcptr, mp_size_t);
 187 +
 188 +mp_limb_t mpn_add_1 (mp_ptr, mp_srcptr, mp_size_t, mp_limb_t);
 189 +mp_limb_t mpn_add_n (mp_ptr, mp_srcptr, mp_srcptr, mp_size_t);
 190 +mp_limb_t mpn_add (mp_ptr, mp_srcptr, mp_size_t, mp_srcptr, mp_size_t);
 191 +
 192 +mp_limb_t mpn_sub_1 (mp_ptr, mp_srcptr, mp_size_t, mp_limb_t);
 193 +mp_limb_t mpn_sub_n (mp_ptr, mp_srcptr, mp_srcptr, mp_size_t);
 194 +mp_limb_t mpn_sub (mp_ptr, mp_srcptr, mp_size_t, mp_srcptr, mp_size_t);
 195 +
 196 +mp_limb_t mpn_mul_1 (mp_ptr, mp_srcptr, mp_size_t, mp_limb_t);
 197 +mp_limb_t mpn_addmul_1 (mp_ptr, mp_srcptr, mp_size_t, mp_limb_t);
 198 +mp_limb_t mpn_submul_1 (mp_ptr, mp_srcptr, mp_size_t, mp_limb_t);
 199 +
 200 +mp_limb_t mpn_mul (mp_ptr, mp_srcptr, mp_size_t, mp_srcptr, mp_size_t);
 201 +void mpn_mul_n (mp_ptr, mp_srcptr, mp_srcptr, mp_size_t);
 202 +void mpn_sqr (mp_ptr, mp_srcptr, mp_size_t);
 203 +int mpn_perfect_square_p (mp_srcptr, mp_size_t);
 204 +mp_size_t mpn_sqrtrem (mp_ptr, mp_ptr, mp_srcptr, mp_size_t);
 205 +
 206 +mp_limb_t mpn_lshift (mp_ptr, mp_srcptr, mp_size_t, unsigned int);
 207 +mp_limb_t mpn_rshift (mp_ptr, mp_srcptr, mp_size_t, unsigned int);
 208 +
 209 +mp_bitcnt_t mpn_scan0 (mp_srcptr, mp_bitcnt_t);
 210 +mp_bitcnt_t mpn_scan1 (mp_srcptr, mp_bitcnt_t);
 211 +
 212 +mp_bitcnt_t mpn_popcount (mp_srcptr, mp_size_t);
 213 +
 214 +mp_limb_t mpn_invert_3by2 (mp_limb_t, mp_limb_t);
 215 +#define mpn_invert_limb(x) mpn_invert_3by2 ((x), 0)
 216 +
 217 +size_t mpn_get_str (unsigned char *, int, mp_ptr, mp_size_t);
 218 +mp_size_t mpn_set_str (mp_ptr, const unsigned char *, size_t, int);
 219 +
 220 +void mpz_init (mpz_t);
 221 +void mpz_init2 (mpz_t, mp_bitcnt_t);
 222 +void mpz_clear (mpz_t);
 223 +
 224 +#define mpz_odd_p(z)   (((z)->_mp_size != 0) & (int) (z)->_mp_d[0])
 225 +#define mpz_even_p(z)  (! mpz_odd_p (z))
 226 +
 227 +int mpz_sgn (const mpz_t);
 228 +int mpz_cmp_si (const mpz_t, long);
 229 +int mpz_cmp_ui (const mpz_t, unsigned long);
 230 +int mpz_cmp (const mpz_t, const mpz_t);
 231 +int mpz_cmpabs_ui (const mpz_t, unsigned long);
 232 +int mpz_cmpabs (const mpz_t, const mpz_t);
 233 +int mpz_cmp_d (const mpz_t, double);
 234 +int mpz_cmpabs_d (const mpz_t, double);
 235 +
 236 +void mpz_abs (mpz_t, const mpz_t);
 237 +void mpz_neg (mpz_t, const mpz_t);
 238 +void mpz_swap (mpz_t, mpz_t);
 239 +
 240 +void mpz_add_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 241 +void mpz_add (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 242 +void mpz_sub_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 243 +void mpz_ui_sub (mpz_t, unsigned long, const mpz_t);
 244 +void mpz_sub (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 245 +
 246 +void mpz_mul_si (mpz_t, const mpz_t, long int);
 247 +void mpz_mul_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long int);
 248 +void mpz_mul (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 249 +void mpz_mul_2exp (mpz_t, const mpz_t, mp_bitcnt_t);
 250 +void mpz_addmul_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long int);
 251 +void mpz_addmul (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 252 +void mpz_submul_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long int);
 253 +void mpz_submul (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 254 +
 255 +void mpz_cdiv_qr (mpz_t, mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 256 +void mpz_fdiv_qr (mpz_t, mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 257 +void mpz_tdiv_qr (mpz_t, mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 258 +void mpz_cdiv_q (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 259 +void mpz_fdiv_q (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 260 +void mpz_tdiv_q (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 261 +void mpz_cdiv_r (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 262 +void mpz_fdiv_r (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 263 +void mpz_tdiv_r (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 264 +
 265 +void mpz_cdiv_q_2exp (mpz_t, const mpz_t, mp_bitcnt_t);
 266 +void mpz_fdiv_q_2exp (mpz_t, const mpz_t, mp_bitcnt_t);
 267 +void mpz_tdiv_q_2exp (mpz_t, const mpz_t, mp_bitcnt_t);
 268 +void mpz_cdiv_r_2exp (mpz_t, const mpz_t, mp_bitcnt_t);
 269 +void mpz_fdiv_r_2exp (mpz_t, const mpz_t, mp_bitcnt_t);
 270 +void mpz_tdiv_r_2exp (mpz_t, const mpz_t, mp_bitcnt_t);
 271 +
 272 +void mpz_mod (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 273 +
 274 +void mpz_divexact (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 275 +
 276 +int mpz_divisible_p (const mpz_t, const mpz_t);
 277 +int mpz_congruent_p (const mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 278 +
 279 +unsigned long mpz_cdiv_qr_ui (mpz_t, mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 280 +unsigned long mpz_fdiv_qr_ui (mpz_t, mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 281 +unsigned long mpz_tdiv_qr_ui (mpz_t, mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 282 +unsigned long mpz_cdiv_q_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 283 +unsigned long mpz_fdiv_q_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 284 +unsigned long mpz_tdiv_q_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 285 +unsigned long mpz_cdiv_r_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 286 +unsigned long mpz_fdiv_r_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 287 +unsigned long mpz_tdiv_r_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 288 +unsigned long mpz_cdiv_ui (const mpz_t, unsigned long);
 289 +unsigned long mpz_fdiv_ui (const mpz_t, unsigned long);
 290 +unsigned long mpz_tdiv_ui (const mpz_t, unsigned long);
 291 +
 292 +unsigned long mpz_mod_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 293 +
 294 +void mpz_divexact_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 295 +
 296 +int mpz_divisible_ui_p (const mpz_t, unsigned long);
 297 +
 298 +unsigned long mpz_gcd_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 299 +void mpz_gcd (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 300 +void mpz_gcdext (mpz_t, mpz_t, mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 301 +void mpz_lcm_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 302 +void mpz_lcm (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 303 +int mpz_invert (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 304 +
 305 +void mpz_sqrtrem (mpz_t, mpz_t, const mpz_t);
 306 +void mpz_sqrt (mpz_t, const mpz_t);
 307 +int mpz_perfect_square_p (const mpz_t);
 308 +
 309 +void mpz_pow_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 310 +void mpz_ui_pow_ui (mpz_t, unsigned long, unsigned long);
 311 +void mpz_powm (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 312 +void mpz_powm_ui (mpz_t, const mpz_t, unsigned long, const mpz_t);
 313 +
 314 +void mpz_rootrem (mpz_t, mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 315 +int mpz_root (mpz_t, const mpz_t, unsigned long);
 316 +
 317 +void mpz_fac_ui (mpz_t, unsigned long);
 318 +void mpz_bin_uiui (mpz_t, unsigned long, unsigned long);
 319 +
 320 +int mpz_probab_prime_p (const mpz_t, int);
 321 +
 322 +int mpz_tstbit (const mpz_t, mp_bitcnt_t);
 323 +void mpz_setbit (mpz_t, mp_bitcnt_t);
 324 +void mpz_clrbit (mpz_t, mp_bitcnt_t);
 325 +void mpz_combit (mpz_t, mp_bitcnt_t);
 326 +
 327 +void mpz_com (mpz_t, const mpz_t);
 328 +void mpz_and (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 329 +void mpz_ior (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 330 +void mpz_xor (mpz_t, const mpz_t, const mpz_t);
 331 +
 332 +mp_bitcnt_t mpz_popcount (const mpz_t);
 333 +mp_bitcnt_t mpz_hamdist (const mpz_t, const mpz_t);
 334 +mp_bitcnt_t mpz_scan0 (const mpz_t, mp_bitcnt_t);
 335 +mp_bitcnt_t mpz_scan1 (const mpz_t, mp_bitcnt_t);
 336 +
 337 +int mpz_fits_slong_p (const mpz_t);
 338 +int mpz_fits_ulong_p (const mpz_t);
 339 +long int mpz_get_si (const mpz_t);
 340 +unsigned long int mpz_get_ui (const mpz_t);
 341 +double mpz_get_d (const mpz_t);
 342 +size_t mpz_size (const mpz_t);
 343 +mp_limb_t mpz_getlimbn (const mpz_t, mp_size_t);
 344 +
 345 +void mpz_realloc2 (mpz_t, mp_bitcnt_t);
 346 +mp_srcptr mpz_limbs_read (mpz_srcptr);
 347 +mp_ptr mpz_limbs_modify (mpz_t, mp_size_t);
 348 +mp_ptr mpz_limbs_write (mpz_t, mp_size_t);
 349 +void mpz_limbs_finish (mpz_t, mp_size_t);
 350 +mpz_srcptr mpz_roinit_n (mpz_t, mp_srcptr, mp_size_t);
 351 +
 352 +#define MPZ_ROINIT_N(xp, xs) {{0, (xs),(xp) }}
 353 +
 354 +void mpz_set_si (mpz_t, signed long int);
 355 +void mpz_set_ui (mpz_t, unsigned long int);
 356 +void mpz_set (mpz_t, const mpz_t);
 357 +void mpz_set_d (mpz_t, double);
 358 +
 359 +void mpz_init_set_si (mpz_t, signed long int);
 360 +void mpz_init_set_ui (mpz_t, unsigned long int);
 361 +void mpz_init_set (mpz_t, const mpz_t);
 362 +void mpz_init_set_d (mpz_t, double);
 363 +
 364 +size_t mpz_sizeinbase (const mpz_t, int);
 365 +char *mpz_get_str (char *, int, const mpz_t);
 366 +int mpz_set_str (mpz_t, const char *, int);
 367 +int mpz_init_set_str (mpz_t, const char *, int);
 368 +
 369 +/* This long list taken from gmp.h. */
 370 +/* For reference, "defined(EOF)" cannot be used here.  In g++ 2.95.4,
 371 +   <iostream> defines EOF but not FILE.  */
 372 +#if defined (FILE)                                              \
 373 +  || defined (H_STDIO)                                          \
 374 +  || defined (_H_STDIO)               /* AIX */                 \
 375 +  || defined (_STDIO_H)               /* glibc, Sun, SCO */     \
 376 +  || defined (_STDIO_H_)              /* BSD, OSF */            \
 377 +  || defined (__STDIO_H)              /* Borland */             \
 378 +  || defined (__STDIO_H__)            /* IRIX */                \
 379 +  || defined (_STDIO_INCLUDED)        /* HPUX */                \
 380 +  || defined (__dj_include_stdio_h_)  /* DJGPP */               \
 381 +  || defined (_FILE_DEFINED)          /* Microsoft */           \
 382 +  || defined (__STDIO__)              /* Apple MPW MrC */       \
 383 +  || defined (_MSL_STDIO_H)           /* Metrowerks */          \
 384 +  || defined (_STDIO_H_INCLUDED)      /* QNX4 */               \
 385 +  || defined (_ISO_STDIO_ISO_H)       /* Sun C++ */            \
 386 +  || defined (__STDIO_LOADED)         /* VMS */
 387 +size_t mpz_out_str (FILE *, int, const mpz_t);
 388 +#endif
 389 +
 390 +void mpz_import (mpz_t, size_t, int, size_t, int, size_t, const void *);
 391 +void *mpz_export (void *, size_t *, int, size_t, int, size_t, const mpz_t);
 392 +
 393 +#if defined (__cplusplus)
 394 +}
 395 +#endif
 396 +#endif /* __MINI_GMP_H__ */
 397 --- a/include/utils.h
 398 +++ b/include/utils.h
 399 @@ -9,14 +9,14 @@
 400  #include <unistd.h>
 401  #include <assert.h>
 402  #include <list.h>
 403 -#include <gmp.h>
 404 +#include <bignum.h>
 405
 406  #define BITS_PER_BYTE  8
 407
 408  #ifdef DEBUG
 409  #define pr_debug(fmt, arg...) gmp_printf(fmt, ##arg)
 410  #else
 411 -#define pr_debug(fmt, arg...) ({ if (false) gmp_printf(fmt, ##arg); 0; })
 412 +#define pr_debug(fmt, arg...)
 413  #endif
 414
 415  #define __fmtstring(x, y)      __attribute__((format(printf, x, y)))
 416 --- a/src/datatype.c
 417 +++ b/src/datatype.c
 418 @@ -275,11 +275,9 @@ static struct error_record *integer_type
 419                                                struct expr **res)
 420  {
 421         mpz_t v;
 422 -       int len;
 423
 424         mpz_init(v);
 425 -       if (gmp_sscanf(sym->identifier, "%Zu%n", v, &len) != 1 ||
 426 -           (int)strlen(sym->identifier) != len) {
 427 +       if (mpz_set_str(v, sym->identifier, 0)) {
 428                 mpz_clear(v);
 429                 return error(&sym->location, "Could not parse %s",
 430                              sym->dtype->desc);
 431 --- a/src/erec.c
 432 +++ b/src/erec.c
 433 @@ -44,6 +44,7 @@ static void erec_destroy(struct error_re
 434         xfree(erec);
 435  }
 436
 437 +__attribute__((format(printf, 3, 0)))
 438  struct error_record *erec_vcreate(enum error_record_types type,
 439                                   const struct location *loc,
 440                                   const char *fmt, va_list ap)
 441 @@ -55,10 +56,11 @@ struct error_record *erec_vcreate(enum e
 442         erec->num_locations     = 0;
 443         erec_add_location(erec, loc);
 444
 445 -       gmp_vasprintf(&erec->msg, fmt, ap);
 446 +       if (vasprintf(&erec->msg, fmt, ap)) {}
 447         return erec;
 448  }
 449
 450 +__attribute__((format(printf, 3, 4)))
 451  struct error_record *erec_create(enum error_record_types type,
 452                                  const struct location *loc,
 453                                  const char *fmt, ...)
 454 --- a/src/evaluate.c
 455 +++ b/src/evaluate.c
 456 @@ -232,9 +232,13 @@ static int expr_evaluate_value(struct ev
 457         case TYPE_INTEGER:
 458                 mpz_init_bitmask(mask, ctx->ectx.len);
 459                 if (mpz_cmp((*expr)->value, mask) > 0) {
 460 +                       char *valstr = mpz_get_str(NULL, 10, (*expr)->value);
 461 +                       char *rangestr = mpz_get_str(NULL, 10, mask);
 462                         expr_error(ctx->msgs, *expr,
 463 -                                  "Value %Zu exceeds valid range 0-%Zu",
 464 -                                  (*expr)->value, mask);
 465 +                                  "Value %s exceeds valid range 0-%s",
 466 +                                  valstr, rangestr);
 467 +                       free(valstr);
 468 +                       free(rangestr);
 469                         mpz_clear(mask);
 470                         return -1;
 471                 }
 472 --- a/src/gmputil.c
 473 +++ b/src/gmputil.c
 474 @@ -14,7 +14,6 @@
 475  #include <stdio.h>
 476  #include <unistd.h>
 477  #include <string.h>
 478 -#include <gmp.h>
 479
 480  #include <nftables.h>
 481  #include <datatype.h>
 482 --- /dev/null
 483 +++ b/src/mini-gmp-printf.c
 484 @@ -0,0 +1,63 @@
 485 +#include <stdarg.h>
 486 +#include <stdbool.h>
 487 +#include <stdio.h>
 488 +#include <stdlib.h>
 489 +#include <bignum.h>
 490 +
 491 +// nftables mostly uses gmp_printf as below so we build a minimalistic
 492 +// version to avoid the awkwardness of wrapping printf.
 493 +// This requires rewriting other occurences of gmp_printf or
 494 +// variants which are rare (only 1 so far).
 495 +// Also we exclude pr_debug here since this is a rathole
 496 +// and if debugging is desired then libgmp can be used.
 497 +
 498 +int gmp_printf(const char *f, const mpz_t value)
 499 +{
 500 +       int n = 0;
 501 +       while (*f) {
 502 +               if (*f != '%') {
 503 +                       if (fputc(*f, stdout) != *f)
 504 +                               return -1;
 505 +
 506 +                       ++n;
 507 +               } else {
 508 +                       unsigned long prec = 0;
 509 +                       int base;
 510 +                       size_t len;
 511 +                       char *str;
 512 +                       bool ok;
 513 +
 514 +                       if (*++f == '.')
 515 +                               prec = strtoul(++f, (char**)&f, 10);
 516 +
 517 +                       if (*f++ != 'Z')
 518 +                               return -1;
 519 +
 520 +                       if (*f == 'u')
 521 +                               base = 10;
 522 +                       else if (*f == 'x')
 523 +                               base = 16;
 524 +                       else
 525 +                               return -1;
 526 +
 527 +                       len = mpz_sizeinbase(value, base);
 528 +                       while (prec-- > len) {
 529 +                               if (fputc('0', stdout) != '0')
 530 +                                       return -1;
 531 +
 532 +                               ++n;
 533 +                       }
 534 +
 535 +                       str = mpz_get_str(NULL, base, value);
 536 +                       ok = str && fwrite(str, 1, len, stdout) == len;
 537 +                       free(str);
 538 +
 539 +                       if (!ok)
 540 +                               return -1;
 541 +
 542 +                       n += len;
 543 +               }
 544 +               ++f;
 545 +       }
 546 +       return n;
 547 +}
 548 --- /dev/null
 549 +++ b/src/mini-gmp.c
 550 @@ -0,0 +1,4386 @@
 551 +/* mini-gmp, a minimalistic implementation of a GNU GMP subset.
 552 +
 553 +   Contributed to the GNU project by Niels Möller
 554 +
 555 +Copyright 1991-1997, 1999-2014 Free Software Foundation, Inc.
 556 +
 557 +This file is part of the GNU MP Library.
 558 +
 559 +The GNU MP Library is free software; you can redistribute it and/or modify
 560 +it under the terms of either:
 561 +
 562 +  * the GNU Lesser General Public License as published by the Free
 563 +    Software Foundation; either version 3 of the License, or (at your
 564 +    option) any later version.
 565 +
 566 +or
 567 +
 568 +  * the GNU General Public License as published by the Free Software
 569 +    Foundation; either version 2 of the License, or (at your option) any
 570 +    later version.
 571 +
 572 +or both in parallel, as here.
 573 +
 574 +The GNU MP Library is distributed in the hope that it will be useful, but
 575 +WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY
 576 +or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
 577 +for more details.
 578 +
 579 +You should have received copies of the GNU General Public License and the
 580 +GNU Lesser General Public License along with the GNU MP Library.  If not,
 581 +see https://www.gnu.org/licenses/.  */
 582 +
 583 +/* NOTE: All functions in this file which are not declared in
 584 +   mini-gmp.h are internal, and are not intended to be compatible
 585 +   neither with GMP nor with future versions of mini-gmp. */
 586 +
 587 +/* Much of the material copied from GMP files, including: gmp-impl.h,
 588 +   longlong.h, mpn/generic/add_n.c, mpn/generic/addmul_1.c,
 589 +   mpn/generic/lshift.c, mpn/generic/mul_1.c,
 590 +   mpn/generic/mul_basecase.c, mpn/generic/rshift.c,
 591 +   mpn/generic/sbpi1_div_qr.c, mpn/generic/sub_n.c,
 592 +   mpn/generic/submul_1.c. */
 593 +
 594 +#include <assert.h>
 595 +#include <ctype.h>
 596 +#include <limits.h>
 597 +#include <stdio.h>
 598 +#include <stdlib.h>
 599 +#include <string.h>
 600 +
 601 +#include "mini-gmp.h"
 602 +
 603 +\f
 604 +/* Macros */
 605 +#define GMP_LIMB_BITS (sizeof(mp_limb_t) * CHAR_BIT)
 606 +
 607 +#define GMP_LIMB_MAX (~ (mp_limb_t) 0)
 608 +#define GMP_LIMB_HIGHBIT ((mp_limb_t) 1 << (GMP_LIMB_BITS - 1))
 609 +
 610 +#define GMP_HLIMB_BIT ((mp_limb_t) 1 << (GMP_LIMB_BITS / 2))
 611 +#define GMP_LLIMB_MASK (GMP_HLIMB_BIT - 1)
 612 +
 613 +#define GMP_ULONG_BITS (sizeof(unsigned long) * CHAR_BIT)
 614 +#define GMP_ULONG_HIGHBIT ((unsigned long) 1 << (GMP_ULONG_BITS - 1))
 615 +
 616 +#define GMP_ABS(x) ((x) >= 0 ? (x) : -(x))
 617 +#define GMP_NEG_CAST(T,x) (-((T)((x) + 1) - 1))
 618 +
 619 +#define GMP_MIN(a, b) ((a) < (b) ? (a) : (b))
 620 +#define GMP_MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))
 621 +
 622 +#define gmp_assert_nocarry(x) do { \
 623 +    mp_limb_t __cy = x;                   \
 624 +    assert (__cy == 0);                   \
 625 +  } while (0)
 626 +
 627 +#define gmp_clz(count, x) do {                                         \
 628 +    mp_limb_t __clz_x = (x);                                           \
 629 +    unsigned __clz_c;                                                  \
 630 +    for (__clz_c = 0;                                                  \
 631 +        (__clz_x & ((mp_limb_t) 0xff << (GMP_LIMB_BITS - 8))) == 0;    \
 632 +        __clz_c += 8)                                                  \
 633 +      __clz_x <<= 8;                                                   \
 634 +    for (; (__clz_x & GMP_LIMB_HIGHBIT) == 0; __clz_c++)               \
 635 +      __clz_x <<= 1;                                                   \
 636 +    (count) = __clz_c;                                                 \
 637 +  } while (0)
 638 +
 639 +#define gmp_ctz(count, x) do {                                         \
 640 +    mp_limb_t __ctz_x = (x);                                           \
 641 +    unsigned __ctz_c = 0;                                              \
 642 +    gmp_clz (__ctz_c, __ctz_x & - __ctz_x);                            \
 643 +    (count) = GMP_LIMB_BITS - 1 - __ctz_c;                             \
 644 +  } while (0)
 645 +
 646 +#define gmp_add_ssaaaa(sh, sl, ah, al, bh, bl) \
 647 +  do {                                                                 \
 648 +    mp_limb_t __x;                                                     \
 649 +    __x = (al) + (bl);                                                 \
 650 +    (sh) = (ah) + (bh) + (__x < (al));                                 \
 651 +    (sl) = __x;                                                                \
 652 +  } while (0)
 653 +
 654 +#define gmp_sub_ddmmss(sh, sl, ah, al, bh, bl) \
 655 +  do {                                                                 \
 656 +    mp_limb_t __x;                                                     \
 657 +    __x = (al) - (bl);                                                 \
 658 +    (sh) = (ah) - (bh) - ((al) < (bl));                                        \
 659 +    (sl) = __x;                                                                \
 660 +  } while (0)
 661 +
 662 +#define gmp_umul_ppmm(w1, w0, u, v)                                    \
 663 +  do {                                                                 \
 664 +    mp_limb_t __x0, __x1, __x2, __x3;                                  \
 665 +    unsigned __ul, __vl, __uh, __vh;                                   \
 666 +    mp_limb_t __u = (u), __v = (v);                                    \
 667 +                                                                       \
 668 +    __ul = __u & GMP_LLIMB_MASK;                                       \
 669 +    __uh = __u >> (GMP_LIMB_BITS / 2);                                 \
 670 +    __vl = __v & GMP_LLIMB_MASK;                                       \
 671 +    __vh = __v >> (GMP_LIMB_BITS / 2);                                 \
 672 +                                                                       \
 673 +    __x0 = (mp_limb_t) __ul * __vl;                                    \
 674 +    __x1 = (mp_limb_t) __ul * __vh;                                    \
 675 +    __x2 = (mp_limb_t) __uh * __vl;                                    \
 676 +    __x3 = (mp_limb_t) __uh * __vh;                                    \
 677 +                                                                       \
 678 +    __x1 += __x0 >> (GMP_LIMB_BITS / 2);/* this can't give carry */    \
 679 +    __x1 += __x2;              /* but this indeed can */               \
 680 +    if (__x1 < __x2)           /* did we get it? */                    \
 681 +      __x3 += GMP_HLIMB_BIT;   /* yes, add it in the proper pos. */    \
 682 +                                                                       \
 683 +    (w1) = __x3 + (__x1 >> (GMP_LIMB_BITS / 2));                       \
 684 +    (w0) = (__x1 << (GMP_LIMB_BITS / 2)) + (__x0 & GMP_LLIMB_MASK);    \
 685 +  } while (0)
 686 +
 687 +#define gmp_udiv_qrnnd_preinv(q, r, nh, nl, d, di)                     \
 688 +  do {                                                                 \
 689 +    mp_limb_t _qh, _ql, _r, _mask;                                     \
 690 +    gmp_umul_ppmm (_qh, _ql, (nh), (di));                              \
 691 +    gmp_add_ssaaaa (_qh, _ql, _qh, _ql, (nh) + 1, (nl));               \
 692 +    _r = (nl) - _qh * (d);                                             \
 693 +    _mask = -(mp_limb_t) (_r > _ql); /* both > and >= are OK */                \
 694 +    _qh += _mask;                                                      \
 695 +    _r += _mask & (d);                                                 \
 696 +    if (_r >= (d))                                                     \
 697 +      {                                                                        \
 698 +       _r -= (d);                                                      \
 699 +       _qh++;                                                          \
 700 +      }                                                                        \
 701 +                                                                       \
 702 +    (r) = _r;                                                          \
 703 +    (q) = _qh;                                                         \
 704 +  } while (0)
 705 +
 706 +#define gmp_udiv_qr_3by2(q, r1, r0, n2, n1, n0, d1, d0, dinv)          \
 707 +  do {                                                                 \
 708 +    mp_limb_t _q0, _t1, _t0, _mask;                                    \
 709 +    gmp_umul_ppmm ((q), _q0, (n2), (dinv));                            \
 710 +    gmp_add_ssaaaa ((q), _q0, (q), _q0, (n2), (n1));                   \
 711 +                                                                       \
 712 +    /* Compute the two most significant limbs of n - q'd */            \
 713 +    (r1) = (n1) - (d1) * (q);                                          \
 714 +    gmp_sub_ddmmss ((r1), (r0), (r1), (n0), (d1), (d0));               \
 715 +    gmp_umul_ppmm (_t1, _t0, (d0), (q));                               \
 716 +    gmp_sub_ddmmss ((r1), (r0), (r1), (r0), _t1, _t0);                 \
 717 +    (q)++;                                                             \
 718 +                                                                       \
 719 +    /* Conditionally adjust q and the remainders */                    \
 720 +    _mask = - (mp_limb_t) ((r1) >= _q0);                               \
 721 +    (q) += _mask;                                                      \
 722 +    gmp_add_ssaaaa ((r1), (r0), (r1), (r0), _mask & (d1), _mask & (d0)); \
 723 +    if ((r1) >= (d1))                                                  \
 724 +      {                                                                        \
 725 +       if ((r1) > (d1) || (r0) >= (d0))                                \
 726 +         {                                                             \
 727 +           (q)++;                                                      \
 728 +           gmp_sub_ddmmss ((r1), (r0), (r1), (r0), (d1), (d0));        \
 729 +         }                                                             \
 730 +      }                                                                        \
 731 +  } while (0)
 732 +
 733 +/* Swap macros. */
 734 +#define MP_LIMB_T_SWAP(x, y)                                           \
 735 +  do {                                                                 \
 736 +    mp_limb_t __mp_limb_t_swap__tmp = (x);                             \
 737 +    (x) = (y);                                                         \
 738 +    (y) = __mp_limb_t_swap__tmp;                                       \
 739 +  } while (0)
 740 +#define MP_SIZE_T_SWAP(x, y)                                           \
 741 +  do {                                                                 \
 742 +    mp_size_t __mp_size_t_swap__tmp = (x);                             \
 743 +    (x) = (y);                                                         \
 744 +    (y) = __mp_size_t_swap__tmp;                                       \
 745 +  } while (0)
 746 +#define MP_BITCNT_T_SWAP(x,y)                  \
 747 +  do {                                         \
 748 +    mp_bitcnt_t __mp_bitcnt_t_swap__tmp = (x); \
 749 +    (x) = (y);                                 \
 750 +    (y) = __mp_bitcnt_t_swap__tmp;             \
 751 +  } while (0)
 752 +#define MP_PTR_SWAP(x, y)                                              \
 753 +  do {                                                                 \
 754 +    mp_ptr __mp_ptr_swap__tmp = (x);                                   \
 755 +    (x) = (y);                                                         \
 756 +    (y) = __mp_ptr_swap__tmp;                                          \
 757 +  } while (0)
 758 +#define MP_SRCPTR_SWAP(x, y)                                           \
 759 +  do {                                                                 \
 760 +    mp_srcptr __mp_srcptr_swap__tmp = (x);                             \
 761 +    (x) = (y);                                                         \
 762 +    (y) = __mp_srcptr_swap__tmp;                                       \
 763 +  } while (0)
 764 +
 765 +#define MPN_PTR_SWAP(xp,xs, yp,ys)                                     \
 766 +  do {                                                                 \
 767 +    MP_PTR_SWAP (xp, yp);                                              \
 768 +    MP_SIZE_T_SWAP (xs, ys);                                           \
 769 +  } while(0)
 770 +#define MPN_SRCPTR_SWAP(xp,xs, yp,ys)                                  \
 771 +  do {                                                                 \
 772 +    MP_SRCPTR_SWAP (xp, yp);                                           \
 773 +    MP_SIZE_T_SWAP (xs, ys);                                           \
 774 +  } while(0)
 775 +
 776 +#define MPZ_PTR_SWAP(x, y)                                             \
 777 +  do {                                                                 \
 778 +    mpz_ptr __mpz_ptr_swap__tmp = (x);                                 \
 779 +    (x) = (y);                                                         \
 780 +    (y) = __mpz_ptr_swap__tmp;                                         \
 781 +  } while (0)
 782 +#define MPZ_SRCPTR_SWAP(x, y)                                          \
 783 +  do {                                                                 \
 784 +    mpz_srcptr __mpz_srcptr_swap__tmp = (x);                           \
 785 +    (x) = (y);                                                         \
 786 +    (y) = __mpz_srcptr_swap__tmp;                                      \
 787 +  } while (0)
 788 +
 789 +const int mp_bits_per_limb = GMP_LIMB_BITS;
 790 +
 791 +\f
 792 +/* Memory allocation and other helper functions. */
 793 +static void
 794 +gmp_die (const char *msg)
 795 +{
 796 +  fprintf (stderr, "%s\n", msg);
 797 +  abort();
 798 +}
 799 +
 800 +static void *
 801 +gmp_default_alloc (size_t size)
 802 +{
 803 +  void *p;
 804 +
 805 +  assert (size > 0);
 806 +
 807 +  p = malloc (size);
 808 +  if (!p)
 809 +    gmp_die("gmp_default_alloc: Virtual memory exhausted.");
 810 +
 811 +  return p;
 812 +}
 813 +
 814 +static void *
 815 +gmp_default_realloc (void *old, size_t old_size, size_t new_size)
 816 +{
 817 +  mp_ptr p;
 818 +
 819 +  p = realloc (old, new_size);
 820 +
 821 +  if (!p)
 822 +    gmp_die("gmp_default_realoc: Virtual memory exhausted.");
 823 +
 824 +  return p;
 825 +}
 826 +
 827 +static void
 828 +gmp_default_free (void *p, size_t size)
 829 +{
 830 +  free (p);
 831 +}
 832 +
 833 +static void * (*gmp_allocate_func) (size_t) = gmp_default_alloc;
 834 +static void * (*gmp_reallocate_func) (void *, size_t, size_t) = gmp_default_realloc;
 835 +static void (*gmp_free_func) (void *, size_t) = gmp_default_free;
 836 +
 837 +void
 838 +mp_get_memory_functions (void *(**alloc_func) (size_t),
 839 +                        void *(**realloc_func) (void *, size_t, size_t),
 840 +                        void (**free_func) (void *, size_t))
 841 +{
 842 +  if (alloc_func)
 843 +    *alloc_func = gmp_allocate_func;
 844 +
 845 +  if (realloc_func)
 846 +    *realloc_func = gmp_reallocate_func;
 847 +
 848 +  if (free_func)
 849 +    *free_func = gmp_free_func;
 850 +}
 851 +
 852 +void
 853 +mp_set_memory_functions (void *(*alloc_func) (size_t),
 854 +                        void *(*realloc_func) (void *, size_t, size_t),
 855 +                        void (*free_func) (void *, size_t))
 856 +{
 857 +  if (!alloc_func)
 858 +    alloc_func = gmp_default_alloc;
 859 +  if (!realloc_func)
 860 +    realloc_func = gmp_default_realloc;
 861 +  if (!free_func)
 862 +    free_func = gmp_default_free;
 863 +
 864 +  gmp_allocate_func = alloc_func;
 865 +  gmp_reallocate_func = realloc_func;
 866 +  gmp_free_func = free_func;
 867 +}
 868 +
 869 +#define gmp_xalloc(size) ((*gmp_allocate_func)((size)))
 870 +#define gmp_free(p) ((*gmp_free_func) ((p), 0))
 871 +
 872 +static mp_ptr
 873 +gmp_xalloc_limbs (mp_size_t size)
 874 +{
 875 +  return gmp_xalloc (size * sizeof (mp_limb_t));
 876 +}
 877 +
 878 +static mp_ptr
 879 +gmp_xrealloc_limbs (mp_ptr old, mp_size_t size)
 880 +{
 881 +  assert (size > 0);
 882 +  return (*gmp_reallocate_func) (old, 0, size * sizeof (mp_limb_t));
 883 +}
 884 +
 885 +\f
 886 +/* MPN interface */
 887 +
 888 +void
 889 +mpn_copyi (mp_ptr d, mp_srcptr s, mp_size_t n)
 890 +{
 891 +  mp_size_t i;
 892 +  for (i = 0; i < n; i++)
 893 +    d[i] = s[i];
 894 +}
 895 +
 896 +void
 897 +mpn_copyd (mp_ptr d, mp_srcptr s, mp_size_t n)
 898 +{
 899 +  while (n-- > 0)
 900 +    d[n] = s[n];
 901 +}
 902 +
 903 +int
 904 +mpn_cmp (mp_srcptr ap, mp_srcptr bp, mp_size_t n)
 905 +{
 906 +  while (--n >= 0)
 907 +    {
 908 +      if (ap[n] != bp[n])
 909 +       return ap[n] > bp[n] ? 1 : -1;
 910 +    }
 911 +  return 0;
 912 +}
 913 +
 914 +static int
 915 +mpn_cmp4 (mp_srcptr ap, mp_size_t an, mp_srcptr bp, mp_size_t bn)
 916 +{
 917 +  if (an != bn)
 918 +    return an < bn ? -1 : 1;
 919 +  else
 920 +    return mpn_cmp (ap, bp, an);
 921 +}
 922 +
 923 +static mp_size_t
 924 +mpn_normalized_size (mp_srcptr xp, mp_size_t n)
 925 +{
 926 +  for (; n > 0 && xp[n-1] == 0; n--)
 927 +    ;
 928 +  return n;
 929 +}
 930 +
 931 +#define mpn_zero_p(xp, n) (mpn_normalized_size ((xp), (n)) == 0)
 932 +
 933 +void
 934 +mpn_zero (mp_ptr rp, mp_size_t n)
 935 +{
 936 +  mp_size_t i;
 937 +
 938 +  for (i = 0; i < n; i++)
 939 +    rp[i] = 0;
 940 +}
 941 +
 942 +mp_limb_t
 943 +mpn_add_1 (mp_ptr rp, mp_srcptr ap, mp_size_t n, mp_limb_t b)
 944 +{
 945 +  mp_size_t i;
 946 +
 947 +  assert (n > 0);
 948 +  i = 0;
 949 +  do
 950 +    {
 951 +      mp_limb_t r = ap[i] + b;
 952 +      /* Carry out */
 953 +      b = (r < b);
 954 +      rp[i] = r;
 955 +    }
 956 +  while (++i < n);
 957 +
 958 +  return b;
 959 +}
 960 +
 961 +mp_limb_t
 962 +mpn_add_n (mp_ptr rp, mp_srcptr ap, mp_srcptr bp, mp_size_t n)
 963 +{
 964 +  mp_size_t i;
 965 +  mp_limb_t cy;
 966 +
 967 +  for (i = 0, cy = 0; i < n; i++)
 968 +    {
 969 +      mp_limb_t a, b, r;
 970 +      a = ap[i]; b = bp[i];
 971 +      r = a + cy;
 972 +      cy = (r < cy);
 973 +      r += b;
 974 +      cy += (r < b);
 975 +      rp[i] = r;
 976 +    }
 977 +  return cy;
 978 +}
 979 +
 980 +mp_limb_t
 981 +mpn_add (mp_ptr rp, mp_srcptr ap, mp_size_t an, mp_srcptr bp, mp_size_t bn)
 982 +{
 983 +  mp_limb_t cy;
 984 +
 985 +  assert (an >= bn);
 986 +
 987 +  cy = mpn_add_n (rp, ap, bp, bn);
 988 +  if (an > bn)
 989 +    cy = mpn_add_1 (rp + bn, ap + bn, an - bn, cy);
 990 +  return cy;
 991 +}
 992 +
 993 +mp_limb_t
 994 +mpn_sub_1 (mp_ptr rp, mp_srcptr ap, mp_size_t n, mp_limb_t b)
 995 +{
 996 +  mp_size_t i;
 997 +
 998 +  assert (n > 0);
 999 +
1000 +  i = 0;
1001 +  do
1002 +    {
1003 +      mp_limb_t a = ap[i];
1004 +      /* Carry out */
1005 +      mp_limb_t cy = a < b;;
1006 +      rp[i] = a - b;
1007 +      b = cy;
1008 +    }
1009 +  while (++i < n);
1010 +
1011 +  return b;
1012 +}
1013 +
1014 +mp_limb_t
1015 +mpn_sub_n (mp_ptr rp, mp_srcptr ap, mp_srcptr bp, mp_size_t n)
1016 +{
1017 +  mp_size_t i;
1018 +  mp_limb_t cy;
1019 +
1020 +  for (i = 0, cy = 0; i < n; i++)
1021 +    {
1022 +      mp_limb_t a, b;
1023 +      a = ap[i]; b = bp[i];
1024 +      b += cy;
1025 +      cy = (b < cy);
1026 +      cy += (a < b);
1027 +      rp[i] = a - b;
1028 +    }
1029 +  return cy;
1030 +}
1031 +
1032 +mp_limb_t
1033 +mpn_sub (mp_ptr rp, mp_srcptr ap, mp_size_t an, mp_srcptr bp, mp_size_t bn)
1034 +{
1035 +  mp_limb_t cy;
1036 +
1037 +  assert (an >= bn);
1038 +
1039 +  cy = mpn_sub_n (rp, ap, bp, bn);
1040 +  if (an > bn)
1041 +    cy = mpn_sub_1 (rp + bn, ap + bn, an - bn, cy);
1042 +  return cy;
1043 +}
1044 +
1045 +mp_limb_t
1046 +mpn_mul_1 (mp_ptr rp, mp_srcptr up, mp_size_t n, mp_limb_t vl)
1047 +{
1048 +  mp_limb_t ul, cl, hpl, lpl;
1049 +
1050 +  assert (n >= 1);
1051 +
1052 +  cl = 0;
1053 +  do
1054 +    {
1055 +      ul = *up++;
1056 +      gmp_umul_ppmm (hpl, lpl, ul, vl);
1057 +
1058 +      lpl += cl;
1059 +      cl = (lpl < cl) + hpl;
1060 +
1061 +      *rp++ = lpl;
1062 +    }
1063 +  while (--n != 0);
1064 +
1065 +  return cl;
1066 +}
1067 +
1068 +mp_limb_t
1069 +mpn_addmul_1 (mp_ptr rp, mp_srcptr up, mp_size_t n, mp_limb_t vl)
1070 +{
1071 +  mp_limb_t ul, cl, hpl, lpl, rl;
1072 +
1073 +  assert (n >= 1);
1074 +
1075 +  cl = 0;
1076 +  do
1077 +    {
1078 +      ul = *up++;
1079 +      gmp_umul_ppmm (hpl, lpl, ul, vl);
1080 +
1081 +      lpl += cl;
1082 +      cl = (lpl < cl) + hpl;
1083 +
1084 +      rl = *rp;
1085 +      lpl = rl + lpl;
1086 +      cl += lpl < rl;
1087 +      *rp++ = lpl;
1088 +    }
1089 +  while (--n != 0);
1090 +
1091 +  return cl;
1092 +}
1093 +
1094 +mp_limb_t
1095 +mpn_submul_1 (mp_ptr rp, mp_srcptr up, mp_size_t n, mp_limb_t vl)
1096 +{
1097 +  mp_limb_t ul, cl, hpl, lpl, rl;
1098 +
1099 +  assert (n >= 1);
1100 +
1101 +  cl = 0;
1102 +  do
1103 +    {
1104 +      ul = *up++;
1105 +      gmp_umul_ppmm (hpl, lpl, ul, vl);
1106 +
1107 +      lpl += cl;
1108 +      cl = (lpl < cl) + hpl;
1109 +
1110 +      rl = *rp;
1111 +      lpl = rl - lpl;
1112 +      cl += lpl > rl;
1113 +      *rp++ = lpl;
1114 +    }
1115 +  while (--n != 0);
1116 +
1117 +  return cl;
1118 +}
1119 +
1120 +mp_limb_t
1121 +mpn_mul (mp_ptr rp, mp_srcptr up, mp_size_t un, mp_srcptr vp, mp_size_t vn)
1122 +{
1123 +  assert (un >= vn);
1124 +  assert (vn >= 1);
1125 +
1126 +  /* We first multiply by the low order limb. This result can be
1127 +     stored, not added, to rp. We also avoid a loop for zeroing this
1128 +     way. */
1129 +
1130 +  rp[un] = mpn_mul_1 (rp, up, un, vp[0]);
1131 +  rp += 1, vp += 1, vn -= 1;
1132 +
1133 +  /* Now accumulate the product of up[] and the next higher limb from
1134 +     vp[]. */
1135 +
1136 +  while (vn >= 1)
1137 +    {
1138 +      rp[un] = mpn_addmul_1 (rp, up, un, vp[0]);
1139 +      rp += 1, vp += 1, vn -= 1;
1140 +    }
1141 +  return rp[un - 1];
1142 +}
1143 +
1144 +void
1145 +mpn_mul_n (mp_ptr rp, mp_srcptr ap, mp_srcptr bp, mp_size_t n)
1146 +{
1147 +  mpn_mul (rp, ap, n, bp, n);
1148 +}
1149 +
1150 +void
1151 +mpn_sqr (mp_ptr rp, mp_srcptr ap, mp_size_t n)
1152 +{
1153 +  mpn_mul (rp, ap, n, ap, n);
1154 +}
1155 +
1156 +mp_limb_t
1157 +mpn_lshift (mp_ptr rp, mp_srcptr up, mp_size_t n, unsigned int cnt)
1158 +{
1159 +  mp_limb_t high_limb, low_limb;
1160 +  unsigned int tnc;
1161 +  mp_size_t i;
1162 +  mp_limb_t retval;
1163 +
1164 +  assert (n >= 1);
1165 +  assert (cnt >= 1);
1166 +  assert (cnt < GMP_LIMB_BITS);
1167 +
1168 +  up += n;
1169 +  rp += n;
1170 +
1171 +  tnc = GMP_LIMB_BITS - cnt;
1172 +  low_limb = *--up;
1173 +  retval = low_limb >> tnc;
1174 +  high_limb = (low_limb << cnt);
1175 +
1176 +  for (i = n; --i != 0;)
1177 +    {
1178 +      low_limb = *--up;
1179 +      *--rp = high_limb | (low_limb >> tnc);
1180 +      high_limb = (low_limb << cnt);
1181 +    }
1182 +  *--rp = high_limb;
1183 +
1184 +  return retval;
1185 +}
1186 +
1187 +mp_limb_t
1188 +mpn_rshift (mp_ptr rp, mp_srcptr up, mp_size_t n, unsigned int cnt)
1189 +{
1190 +  mp_limb_t high_limb, low_limb;
1191 +  unsigned int tnc;
1192 +  mp_size_t i;
1193 +  mp_limb_t retval;
1194 +
1195 +  assert (n >= 1);
1196 +  assert (cnt >= 1);
1197 +  assert (cnt < GMP_LIMB_BITS);
1198 +
1199 +  tnc = GMP_LIMB_BITS - cnt;
1200 +  high_limb = *up++;
1201 +  retval = (high_limb << tnc);
1202 +  low_limb = high_limb >> cnt;
1203 +
1204 +  for (i = n; --i != 0;)
1205 +    {
1206 +      high_limb = *up++;
1207 +      *rp++ = low_limb | (high_limb << tnc);
1208 +      low_limb = high_limb >> cnt;
1209 +    }
1210 +  *rp = low_limb;
1211 +
1212 +  return retval;
1213 +}
1214 +
1215 +static mp_bitcnt_t
1216 +mpn_common_scan (mp_limb_t limb, mp_size_t i, mp_srcptr up, mp_size_t un,
1217 +                mp_limb_t ux)
1218 +{
1219 +  unsigned cnt;
1220 +
1221 +  assert (ux == 0 || ux == GMP_LIMB_MAX);
1222 +  assert (0 <= i && i <= un );
1223 +
1224 +  while (limb == 0)
1225 +    {
1226 +      i++;
1227 +      if (i == un)
1228 +       return (ux == 0 ? ~(mp_bitcnt_t) 0 : un * GMP_LIMB_BITS);
1229 +      limb = ux ^ up[i];
1230 +    }
1231 +  gmp_ctz (cnt, limb);
1232 +  return (mp_bitcnt_t) i * GMP_LIMB_BITS + cnt;
1233 +}
1234 +
1235 +mp_bitcnt_t
1236 +mpn_scan1 (mp_srcptr ptr, mp_bitcnt_t bit)
1237 +{
1238 +  mp_size_t i;
1239 +  i = bit / GMP_LIMB_BITS;
1240 +
1241 +  return mpn_common_scan ( ptr[i] & (GMP_LIMB_MAX << (bit % GMP_LIMB_BITS)),
1242 +                         i, ptr, i, 0);
1243 +}
1244 +
1245 +mp_bitcnt_t
1246 +mpn_scan0 (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, GMP_LIMB_MAX);
1253 +}
1254 +
1255 +\f
1256 +/* MPN division interface. */
1257 +mp_limb_t
1258 +mpn_invert_3by2 (mp_limb_t u1, mp_limb_t u0)
1259 +{
1260 +  mp_limb_t r, p, m;
1261 +  unsigned ul, uh;
1262 +  unsigned ql, qh;
1263 +
1264 +  /* First, do a 2/1 inverse. */
1265 +  /* The inverse m is defined as floor( (B^2 - 1 - u1)/u1 ), so that 0 <
1266 +   * B^2 - (B + m) u1 <= u1 */
1267 +  assert (u1 >= GMP_LIMB_HIGHBIT);
1268 +
1269 +  ul = u1 & GMP_LLIMB_MASK;
1270 +  uh = u1 >> (GMP_LIMB_BITS / 2);
1271 +
1272 +  qh = ~u1 / uh;
1273 +  r = ((~u1 - (mp_limb_t) qh * uh) << (GMP_LIMB_BITS / 2)) | GMP_LLIMB_MASK;
1274 +
1275 +  p = (mp_limb_t) qh * ul;
1276 +  /* Adjustment steps taken from udiv_qrnnd_c */
1277 +  if (r < p)
1278 +    {
1279 +      qh--;
1280 +      r += u1;
1281 +      if (r >= u1) /* i.e. we didn't get carry when adding to r */
1282 +       if (r < p)
1283 +         {
1284 +           qh--;
1285 +           r += u1;
1286 +         }
1287 +    }
1288 +  r -= p;
1289 +
1290 +  /* Do a 3/2 division (with half limb size) */
1291 +  p = (r >> (GMP_LIMB_BITS / 2)) * qh + r;
1292 +  ql = (p >> (GMP_LIMB_BITS / 2)) + 1;
1293 +
1294 +  /* By the 3/2 method, we don't need the high half limb. */
1295 +  r = (r << (GMP_LIMB_BITS / 2)) + GMP_LLIMB_MASK - ql * u1;
1296 +
1297 +  if (r >= (p << (GMP_LIMB_BITS / 2)))
1298 +    {
1299 +      ql--;
1300 +      r += u1;
1301 +    }
1302 +  m = ((mp_limb_t) qh << (GMP_LIMB_BITS / 2)) + ql;
1303 +  if (r >= u1)
1304 +    {
1305 +      m++;
1306 +      r -= u1;
1307 +    }
1308 +
1309 +  if (u0 > 0)
1310 +    {
1311 +      mp_limb_t th, tl;
1312 +      r = ~r;
1313 +      r += u0;
1314 +      if (r < u0)
1315 +       {
1316 +         m--;
1317 +         if (r >= u1)
1318 +           {
1319 +             m--;
1320 +             r -= u1;
1321 +           }
1322 +         r -= u1;
1323 +       }
1324 +      gmp_umul_ppmm (th, tl, u0, m);
1325 +      r += th;
1326 +      if (r < th)
1327 +       {
1328 +         m--;
1329 +         m -= ((r > u1) | ((r == u1) & (tl > u0)));
1330 +       }
1331 +    }
1332 +
1333 +  return m;
1334 +}
1335 +
1336 +struct gmp_div_inverse
1337 +{
1338 +  /* Normalization shift count. */
1339 +  unsigned shift;
1340 +  /* Normalized divisor (d0 unused for mpn_div_qr_1) */
1341 +  mp_limb_t d1, d0;
1342 +  /* Inverse, for 2/1 or 3/2. */
1343 +  mp_limb_t di;
1344 +};
1345 +
1346 +static void
1347 +mpn_div_qr_1_invert (struct gmp_div_inverse *inv, mp_limb_t d)
1348 +{
1349 +  unsigned shift;
1350 +
1351 +  assert (d > 0);
1352 +  gmp_clz (shift, d);
1353 +  inv->shift = shift;
1354 +  inv->d1 = d << shift;
1355 +  inv->di = mpn_invert_limb (inv->d1);
1356 +}
1357 +
1358 +static void
1359 +mpn_div_qr_2_invert (struct gmp_div_inverse *inv,
1360 +                    mp_limb_t d1, mp_limb_t d0)
1361 +{
1362 +  unsigned shift;
1363 +
1364 +  assert (d1 > 0);
1365 +  gmp_clz (shift, d1);
1366 +  inv->shift = shift;
1367 +  if (shift > 0)
1368 +    {
1369 +      d1 = (d1 << shift) | (d0 >> (GMP_LIMB_BITS - shift));
1370 +      d0 <<= shift;
1371 +    }
1372 +  inv->d1 = d1;
1373 +  inv->d0 = d0;
1374 +  inv->di = mpn_invert_3by2 (d1, d0);
1375 +}
1376 +
1377 +static void
1378 +mpn_div_qr_invert (struct gmp_div_inverse *inv,
1379 +                  mp_srcptr dp, mp_size_t dn)
1380 +{
1381 +  assert (dn > 0);
1382 +
1383 +  if (dn == 1)
1384 +    mpn_div_qr_1_invert (inv, dp[0]);
1385 +  else if (dn == 2)
1386 +    mpn_div_qr_2_invert (inv, dp[1], dp[0]);
1387 +  else
1388 +    {
1389 +      unsigned shift;
1390 +      mp_limb_t d1, d0;
1391 +
1392 +      d1 = dp[dn-1];
1393 +      d0 = dp[dn-2];
1394 +      assert (d1 > 0);
1395 +      gmp_clz (shift, d1);
1396 +      inv->shift = shift;
1397 +      if (shift > 0)
1398 +       {
1399 +         d1 = (d1 << shift) | (d0 >> (GMP_LIMB_BITS - shift));
1400 +         d0 = (d0 << shift) | (dp[dn-3] >> (GMP_LIMB_BITS - shift));
1401 +       }
1402 +      inv->d1 = d1;
1403 +      inv->d0 = d0;
1404 +      inv->di = mpn_invert_3by2 (d1, d0);
1405 +    }
1406 +}
1407 +
1408 +/* Not matching current public gmp interface, rather corresponding to
1409 +   the sbpi1_div_* functions. */
1410 +static mp_limb_t
1411 +mpn_div_qr_1_preinv (mp_ptr qp, mp_srcptr np, mp_size_t nn,
1412 +                    const struct gmp_div_inverse *inv)
1413 +{
1414 +  mp_limb_t d, di;
1415 +  mp_limb_t r;
1416 +  mp_ptr tp = NULL;
1417 +
1418 +  if (inv->shift > 0)
1419 +    {
1420 +      tp = gmp_xalloc_limbs (nn);
1421 +      r = mpn_lshift (tp, np, nn, inv->shift);
1422 +      np = tp;
1423 +    }
1424 +  else
1425 +    r = 0;
1426 +
1427 +  d = inv->d1;
1428 +  di = inv->di;
1429 +  while (nn-- > 0)
1430 +    {
1431 +      mp_limb_t q;
1432 +
1433 +      gmp_udiv_qrnnd_preinv (q, r, r, np[nn], d, di);
1434 +      if (qp)
1435 +       qp[nn] = q;
1436 +    }
1437 +  if (inv->shift > 0)
1438 +    gmp_free (tp);
1439 +
1440 +  return r >> inv->shift;
1441 +}
1442 +
1443 +static mp_limb_t
1444 +mpn_div_qr_1 (mp_ptr qp, mp_srcptr np, mp_size_t nn, mp_limb_t d)
1445 +{
1446 +  assert (d > 0);
1447 +
1448 +  /* Special case for powers of two. */
1449 +  if ((d & (d-1)) == 0)
1450 +    {
1451 +      mp_limb_t r = np[0] & (d-1);
1452 +      if (qp)
1453 +       {
1454 +         if (d <= 1)
1455 +           mpn_copyi (qp, np, nn);
1456 +         else
1457 +           {
1458 +             unsigned shift;
1459 +             gmp_ctz (shift, d);
1460 +             mpn_rshift (qp, np, nn, shift);
1461 +           }
1462 +       }
1463 +      return r;
1464 +    }
1465 +  else
1466 +    {
1467 +      struct gmp_div_inverse inv;
1468 +      mpn_div_qr_1_invert (&inv, d);
1469 +      return mpn_div_qr_1_preinv (qp, np, nn, &inv);
1470 +    }
1471 +}
1472 +
1473 +static void
1474 +mpn_div_qr_2_preinv (mp_ptr qp, mp_ptr rp, mp_srcptr np, mp_size_t nn,
1475 +                    const struct gmp_div_inverse *inv)
1476 +{
1477 +  unsigned shift;
1478 +  mp_size_t i;
1479 +  mp_limb_t d1, d0, di, r1, r0;
1480 +  mp_ptr tp;
1481 +
1482 +  assert (nn >= 2);
1483 +  shift = inv->shift;
1484 +  d1 = inv->d1;
1485 +  d0 = inv->d0;
1486 +  di = inv->di;
1487 +
1488 +  if (shift > 0)
1489 +    {
1490 +      tp = gmp_xalloc_limbs (nn);
1491 +      r1 = mpn_lshift (tp, np, nn, shift);
1492 +      np = tp;
1493 +    }
1494 +  else
1495 +    r1 = 0;
1496 +
1497 +  r0 = np[nn - 1];
1498 +
1499 +  i = nn - 2;
1500 +  do
1501 +    {
1502 +      mp_limb_t n0, q;
1503 +      n0 = np[i];
1504 +      gmp_udiv_qr_3by2 (q, r1, r0, r1, r0, n0, d1, d0, di);
1505 +
1506 +      if (qp)
1507 +       qp[i] = q;
1508 +    }
1509 +  while (--i >= 0);
1510 +
1511 +  if (shift > 0)
1512 +    {
1513 +      assert ((r0 << (GMP_LIMB_BITS - shift)) == 0);
1514 +      r0 = (r0 >> shift) | (r1 << (GMP_LIMB_BITS - shift));
1515 +      r1 >>= shift;
1516 +
1517 +      gmp_free (tp);
1518 +    }
1519 +
1520 +  rp[1] = r1;
1521 +  rp[0] = r0;
1522 +}
1523 +
1524 +#if 0
1525 +static void
1526 +mpn_div_qr_2 (mp_ptr qp, mp_ptr rp, mp_srcptr np, mp_size_t nn,
1527 +             mp_limb_t d1, mp_limb_t d0)
1528 +{
1529 +  struct gmp_div_inverse inv;
1530 +  assert (nn >= 2);
1531 +
1532 +  mpn_div_qr_2_invert (&inv, d1, d0);
1533 +  mpn_div_qr_2_preinv (qp, rp, np, nn, &inv);
1534 +}
1535 +#endif
1536 +
1537 +static void
1538 +mpn_div_qr_pi1 (mp_ptr qp,
1539 +               mp_ptr np, mp_size_t nn, mp_limb_t n1,
1540 +               mp_srcptr dp, mp_size_t dn,
1541 +               mp_limb_t dinv)
1542 +{
1543 +  mp_size_t i;
1544 +
1545 +  mp_limb_t d1, d0;
1546 +  mp_limb_t cy, cy1;
1547 +  mp_limb_t q;
1548 +
1549 +  assert (dn > 2);
1550 +  assert (nn >= dn);
1551 +
1552 +  d1 = dp[dn - 1];
1553 +  d0 = dp[dn - 2];
1554 +
1555 +  assert ((d1 & GMP_LIMB_HIGHBIT) != 0);
1556 +  /* Iteration variable is the index of the q limb.
1557 +   *
1558 +   * We divide <n1, np[dn-1+i], np[dn-2+i], np[dn-3+i],..., np[i]>
1559 +   * by            <d1,          d0,        dp[dn-3],  ..., dp[0] >
1560 +   */
1561 +
1562 +  i = nn - dn;
1563 +  do
1564 +    {
1565 +      mp_limb_t n0 = np[dn-1+i];
1566 +
1567 +      if (n1 == d1 && n0 == d0)
1568 +       {
1569 +         q = GMP_LIMB_MAX;
1570 +         mpn_submul_1 (np+i, dp, dn, q);
1571 +         n1 = np[dn-1+i];      /* update n1, last loop's value will now be invalid */
1572 +       }
1573 +      else
1574 +       {
1575 +         gmp_udiv_qr_3by2 (q, n1, n0, n1, n0, np[dn-2+i], d1, d0, dinv);
1576 +
1577 +         cy = mpn_submul_1 (np + i, dp, dn-2, q);
1578 +
1579 +         cy1 = n0 < cy;
1580 +         n0 = n0 - cy;
1581 +         cy = n1 < cy1;
1582 +         n1 = n1 - cy1;
1583 +         np[dn-2+i] = n0;
1584 +
1585 +         if (cy != 0)
1586 +           {
1587 +             n1 += d1 + mpn_add_n (np + i, np + i, dp, dn - 1);
1588 +             q--;
1589 +           }
1590 +       }
1591 +
1592 +      if (qp)
1593 +       qp[i] = q;
1594 +    }
1595 +  while (--i >= 0);
1596 +
1597 +  np[dn - 1] = n1;
1598 +}
1599 +
1600 +static void
1601 +mpn_div_qr_preinv (mp_ptr qp, mp_ptr np, mp_size_t nn,
1602 +                  mp_srcptr dp, mp_size_t dn,
1603 +                  const struct gmp_div_inverse *inv)
1604 +{
1605 +  assert (dn > 0);
1606 +  assert (nn >= dn);
1607 +
1608 +  if (dn == 1)
1609 +    np[0] = mpn_div_qr_1_preinv (qp, np, nn, inv);
1610 +  else if (dn == 2)
1611 +    mpn_div_qr_2_preinv (qp, np, np, nn, inv);
1612 +  else
1613 +    {
1614 +      mp_limb_t nh;
1615 +      unsigned shift;
1616 +
1617 +      assert (inv->d1 == dp[dn-1]);
1618 +      assert (inv->d0 == dp[dn-2]);
1619 +      assert ((inv->d1 & GMP_LIMB_HIGHBIT) != 0);
1620 +
1621 +      shift = inv->shift;
1622 +      if (shift > 0)
1623 +       nh = mpn_lshift (np, np, nn, shift);
1624 +      else
1625 +       nh = 0;
1626 +
1627 +      mpn_div_qr_pi1 (qp, np, nn, nh, dp, dn, inv->di);
1628 +
1629 +      if (shift > 0)
1630 +       gmp_assert_nocarry (mpn_rshift (np, np, dn, shift));
1631 +    }
1632 +}
1633 +
1634 +static void
1635 +mpn_div_qr (mp_ptr qp, mp_ptr np, mp_size_t nn, mp_srcptr dp, mp_size_t dn)
1636 +{
1637 +  struct gmp_div_inverse inv;
1638 +  mp_ptr tp = NULL;
1639 +
1640 +  assert (dn > 0);
1641 +  assert (nn >= dn);
1642 +
1643 +  mpn_div_qr_invert (&inv, dp, dn);
1644 +  if (dn > 2 && inv.shift > 0)
1645 +    {
1646 +      tp = gmp_xalloc_limbs (dn);
1647 +      gmp_assert_nocarry (mpn_lshift (tp, dp, dn, inv.shift));
1648 +      dp = tp;
1649 +    }
1650 +  mpn_div_qr_preinv (qp, np, nn, dp, dn, &inv);
1651 +  if (tp)
1652 +    gmp_free (tp);
1653 +}
1654 +
1655 +\f
1656 +/* MPN base conversion. */
1657 +static unsigned
1658 +mpn_base_power_of_two_p (unsigned b)
1659 +{
1660 +  switch (b)
1661 +    {
1662 +    case 2: return 1;
1663 +    case 4: return 2;
1664 +    case 8: return 3;
1665 +    case 16: return 4;
1666 +    case 32: return 5;
1667 +    case 64: return 6;
1668 +    case 128: return 7;
1669 +    case 256: return 8;
1670 +    default: return 0;
1671 +    }
1672 +}
1673 +
1674 +struct mpn_base_info
1675 +{
1676 +  /* bb is the largest power of the base which fits in one limb, and
1677 +     exp is the corresponding exponent. */
1678 +  unsigned exp;
1679 +  mp_limb_t bb;
1680 +};
1681 +
1682 +static void
1683 +mpn_get_base_info (struct mpn_base_info *info, mp_limb_t b)
1684 +{
1685 +  mp_limb_t m;
1686 +  mp_limb_t p;
1687 +  unsigned exp;
1688 +
1689 +  m = GMP_LIMB_MAX / b;
1690 +  for (exp = 1, p = b; p <= m; exp++)
1691 +    p *= b;
1692 +
1693 +  info->exp = exp;
1694 +  info->bb = p;
1695 +}
1696 +
1697 +static mp_bitcnt_t
1698 +mpn_limb_size_in_base_2 (mp_limb_t u)
1699 +{
1700 +  unsigned shift;
1701 +
1702 +  assert (u > 0);
1703 +  gmp_clz (shift, u);
1704 +  return GMP_LIMB_BITS - shift;
1705 +}
1706 +
1707 +static size_t
1708 +mpn_get_str_bits (unsigned char *sp, unsigned bits, mp_srcptr up, mp_size_t un)
1709 +{
1710 +  unsigned char mask;
1711 +  size_t sn, j;
1712 +  mp_size_t i;
1713 +  int shift;
1714 +
1715 +  sn = ((un - 1) * GMP_LIMB_BITS + mpn_limb_size_in_base_2 (up[un-1])
1716 +       + bits - 1) / bits;
1717 +
1718 +  mask = (1U << bits) - 1;
1719 +
1720 +  for (i = 0, j = sn, shift = 0; j-- > 0;)
1721 +    {
1722 +      unsigned char digit = up[i] >> shift;
1723 +
1724 +      shift += bits;
1725 +
1726 +      if (shift >= GMP_LIMB_BITS && ++i < un)
1727 +       {
1728 +         shift -= GMP_LIMB_BITS;
1729 +         digit |= up[i] << (bits - shift);
1730 +       }
1731 +      sp[j] = digit & mask;
1732 +    }
1733 +  return sn;
1734 +}
1735 +
1736 +/* We generate digits from the least significant end, and reverse at
1737 +   the end. */
1738 +static size_t
1739 +mpn_limb_get_str (unsigned char *sp, mp_limb_t w,
1740 +                 const struct gmp_div_inverse *binv)
1741 +{
1742 +  mp_size_t i;
1743 +  for (i = 0; w > 0; i++)
1744 +    {
1745 +      mp_limb_t h, l, r;
1746 +
1747 +      h = w >> (GMP_LIMB_BITS - binv->shift);
1748 +      l = w << binv->shift;
1749 +
1750 +      gmp_udiv_qrnnd_preinv (w, r, h, l, binv->d1, binv->di);
1751 +      assert ( (r << (GMP_LIMB_BITS - binv->shift)) == 0);
1752 +      r >>= binv->shift;
1753 +
1754 +      sp[i] = r;
1755 +    }
1756 +  return i;
1757 +}
1758 +
1759 +static size_t
1760 +mpn_get_str_other (unsigned char *sp,
1761 +                  int base, const struct mpn_base_info *info,
1762 +                  mp_ptr up, mp_size_t un)
1763 +{
1764 +  struct gmp_div_inverse binv;
1765 +  size_t sn;
1766 +  size_t i;
1767 +
1768 +  mpn_div_qr_1_invert (&binv, base);
1769 +
1770 +  sn = 0;
1771 +
1772 +  if (un > 1)
1773 +    {
1774 +      struct gmp_div_inverse bbinv;
1775 +      mpn_div_qr_1_invert (&bbinv, info->bb);
1776 +
1777 +      do
1778 +       {
1779 +         mp_limb_t w;
1780 +         size_t done;
1781 +         w = mpn_div_qr_1_preinv (up, up, un, &bbinv);
1782 +         un -= (up[un-1] == 0);
1783 +         done = mpn_limb_get_str (sp + sn, w, &binv);
1784 +
1785 +         for (sn += done; done < info->exp; done++)
1786 +           sp[sn++] = 0;
1787 +       }
1788 +      while (un > 1);
1789 +    }
1790 +  sn += mpn_limb_get_str (sp + sn, up[0], &binv);
1791 +
1792 +  /* Reverse order */
1793 +  for (i = 0; 2*i + 1 < sn; i++)
1794 +    {
1795 +      unsigned char t = sp[i];
1796 +      sp[i] = sp[sn - i - 1];
1797 +      sp[sn - i - 1] = t;
1798 +    }
1799 +
1800 +  return sn;
1801 +}
1802 +
1803 +size_t
1804 +mpn_get_str (unsigned char *sp, int base, mp_ptr up, mp_size_t un)
1805 +{
1806 +  unsigned bits;
1807 +
1808 +  assert (un > 0);
1809 +  assert (up[un-1] > 0);
1810 +
1811 +  bits = mpn_base_power_of_two_p (base);
1812 +  if (bits)
1813 +    return mpn_get_str_bits (sp, bits, up, un);
1814 +  else
1815 +    {
1816 +      struct mpn_base_info info;
1817 +
1818 +      mpn_get_base_info (&info, base);
1819 +      return mpn_get_str_other (sp, base, &info, up, un);
1820 +    }
1821 +}
1822 +
1823 +static mp_size_t
1824 +mpn_set_str_bits (mp_ptr rp, const unsigned char *sp, size_t sn,
1825 +                 unsigned bits)
1826 +{
1827 +  mp_size_t rn;
1828 +  size_t j;
1829 +  unsigned shift;
1830 +
1831 +  for (j = sn, rn = 0, shift = 0; j-- > 0; )
1832 +    {
1833 +      if (shift == 0)
1834 +       {
1835 +         rp[rn++] = sp[j];
1836 +         shift += bits;
1837 +       }
1838 +      else
1839 +       {
1840 +         rp[rn-1] |= (mp_limb_t) sp[j] << shift;
1841 +         shift += bits;
1842 +         if (shift >= GMP_LIMB_BITS)
1843 +           {
1844 +             shift -= GMP_LIMB_BITS;
1845 +             if (shift > 0)
1846 +               rp[rn++] = (mp_limb_t) sp[j] >> (bits - shift);
1847 +           }
1848 +       }
1849 +    }
1850 +  rn = mpn_normalized_size (rp, rn);
1851 +  return rn;
1852 +}
1853 +
1854 +static mp_size_t
1855 +mpn_set_str_other (mp_ptr rp, const unsigned char *sp, size_t sn,
1856 +                  mp_limb_t b, const struct mpn_base_info *info)
1857 +{
1858 +  mp_size_t rn;
1859 +  mp_limb_t w;
1860 +  unsigned k;
1861 +  size_t j;
1862 +
1863 +  k = 1 + (sn - 1) % info->exp;
1864 +
1865 +  j = 0;
1866 +  w = sp[j++];
1867 +  for (; --k > 0; )
1868 +    w = w * b + sp[j++];
1869 +
1870 +  rp[0] = w;
1871 +
1872 +  for (rn = (w > 0); j < sn;)
1873 +    {
1874 +      mp_limb_t cy;
1875 +
1876 +      w = sp[j++];
1877 +      for (k = 1; k < info->exp; k++)
1878 +       w = w * b + sp[j++];
1879 +
1880 +      cy = mpn_mul_1 (rp, rp, rn, info->bb);
1881 +      cy += mpn_add_1 (rp, rp, rn, w);
1882 +      if (cy > 0)
1883 +       rp[rn++] = cy;
1884 +    }
1885 +  assert (j == sn);
1886 +
1887 +  return rn;
1888 +}
1889 +
1890 +mp_size_t
1891 +mpn_set_str (mp_ptr rp, const unsigned char *sp, size_t sn, int base)
1892 +{
1893 +  unsigned bits;
1894 +
1895 +  if (sn == 0)
1896 +    return 0;
1897 +
1898 +  bits = mpn_base_power_of_two_p (base);
1899 +  if (bits)
1900 +    return mpn_set_str_bits (rp, sp, sn, bits);
1901 +  else
1902 +    {
1903 +      struct mpn_base_info info;
1904 +
1905 +      mpn_get_base_info (&info, base);
1906 +      return mpn_set_str_other (rp, sp, sn, base, &info);
1907 +    }
1908 +}
1909 +
1910 +\f
1911 +/* MPZ interface */
1912 +void
1913 +mpz_init (mpz_t r)
1914 +{
1915 +  r->_mp_alloc = 1;
1916 +  r->_mp_size = 0;
1917 +  r->_mp_d = gmp_xalloc_limbs (1);
1918 +}
1919 +
1920 +/* The utility of this function is a bit limited, since many functions
1921 +   assigns the result variable using mpz_swap. */
1922 +void
1923 +mpz_init2 (mpz_t r, mp_bitcnt_t bits)
1924 +{
1925 +  mp_size_t rn;
1926 +
1927 +  bits -= (bits != 0);         /* Round down, except if 0 */
1928 +  rn = 1 + bits / GMP_LIMB_BITS;
1929 +
1930 +  r->_mp_alloc = rn;
1931 +  r->_mp_size = 0;
1932 +  r->_mp_d = gmp_xalloc_limbs (rn);
1933 +}
1934 +
1935 +void
1936 +mpz_clear (mpz_t r)
1937 +{
1938 +  gmp_free (r->_mp_d);
1939 +}
1940 +
1941 +static void *
1942 +mpz_realloc (mpz_t r, mp_size_t size)
1943 +{
1944 +  size = GMP_MAX (size, 1);
1945 +
1946 +  r->_mp_d = gmp_xrealloc_limbs (r->_mp_d, size);
1947 +  r->_mp_alloc = size;
1948 +
1949 +  if (GMP_ABS (r->_mp_size) > size)
1950 +    r->_mp_size = 0;
1951 +
1952 +  return r->_mp_d;
1953 +}
1954 +
1955 +/* Realloc for an mpz_t WHAT if it has less than NEEDED limbs.  */
1956 +#define MPZ_REALLOC(z,n) ((n) > (z)->_mp_alloc                 \
1957 +                         ? mpz_realloc(z,n)                    \
1958 +                         : (z)->_mp_d)
1959 +\f
1960 +/* MPZ assignment and basic conversions. */
1961 +void
1962 +mpz_set_si (mpz_t r, signed long int x)
1963 +{
1964 +  if (x >= 0)
1965 +    mpz_set_ui (r, x);
1966 +  else /* (x < 0) */
1967 +    {
1968 +      r->_mp_size = -1;
1969 +      r->_mp_d[0] = GMP_NEG_CAST (unsigned long int, x);
1970 +    }
1971 +}
1972 +
1973 +void
1974 +mpz_set_ui (mpz_t r, unsigned long int x)
1975 +{
1976 +  if (x > 0)
1977 +    {
1978 +      r->_mp_size = 1;
1979 +      r->_mp_d[0] = x;
1980 +    }
1981 +  else
1982 +    r->_mp_size = 0;
1983 +}
1984 +
1985 +void
1986 +mpz_set (mpz_t r, const mpz_t x)
1987 +{
1988 +  /* Allow the NOP r == x */
1989 +  if (r != x)
1990 +    {
1991 +      mp_size_t n;
1992 +      mp_ptr rp;
1993 +
1994 +      n = GMP_ABS (x->_mp_size);
1995 +      rp = MPZ_REALLOC (r, n);
1996 +
1997 +      mpn_copyi (rp, x->_mp_d, n);
1998 +      r->_mp_size = x->_mp_size;
1999 +    }
2000 +}
2001 +
2002 +void
2003 +mpz_init_set_si (mpz_t r, signed long int x)
2004 +{
2005 +  mpz_init (r);
2006 +  mpz_set_si (r, x);
2007 +}
2008 +
2009 +void
2010 +mpz_init_set_ui (mpz_t r, unsigned long int x)
2011 +{
2012 +  mpz_init (r);
2013 +  mpz_set_ui (r, x);
2014 +}
2015 +
2016 +void
2017 +mpz_init_set (mpz_t r, const mpz_t x)
2018 +{
2019 +  mpz_init (r);
2020 +  mpz_set (r, x);
2021 +}
2022 +
2023 +int
2024 +mpz_fits_slong_p (const mpz_t u)
2025 +{
2026 +  mp_size_t us = u->_mp_size;
2027 +
2028 +  if (us == 0)
2029 +    return 1;
2030 +  else if (us == 1)
2031 +    return u->_mp_d[0] < GMP_LIMB_HIGHBIT;
2032 +  else if (us == -1)
2033 +    return u->_mp_d[0] <= GMP_LIMB_HIGHBIT;
2034 +  else
2035 +    return 0;
2036 +}
2037 +
2038 +int
2039 +mpz_fits_ulong_p (const mpz_t u)
2040 +{
2041 +  mp_size_t us = u->_mp_size;
2042 +
2043 +  return (us == (us > 0));
2044 +}
2045 +
2046 +long int
2047 +mpz_get_si (const mpz_t u)
2048 +{
2049 +  mp_size_t us = u->_mp_size;
2050 +
2051 +  if (us > 0)
2052 +    return (long) (u->_mp_d[0] & ~GMP_LIMB_HIGHBIT);
2053 +  else if (us < 0)
2054 +    return (long) (- u->_mp_d[0] | GMP_LIMB_HIGHBIT);
2055 +  else
2056 +    return 0;
2057 +}
2058 +
2059 +unsigned long int
2060 +mpz_get_ui (const mpz_t u)
2061 +{
2062 +  return u->_mp_size == 0 ? 0 : u->_mp_d[0];
2063 +}
2064 +
2065 +size_t
2066 +mpz_size (const mpz_t u)
2067 +{
2068 +  return GMP_ABS (u->_mp_size);
2069 +}
2070 +
2071 +mp_limb_t
2072 +mpz_getlimbn (const mpz_t u, mp_size_t n)
2073 +{
2074 +  if (n >= 0 && n < GMP_ABS (u->_mp_size))
2075 +    return u->_mp_d[n];
2076 +  else
2077 +    return 0;
2078 +}
2079 +
2080 +void
2081 +mpz_realloc2 (mpz_t x, mp_bitcnt_t n)
2082 +{
2083 +  mpz_realloc (x, 1 + (n - (n != 0)) / GMP_LIMB_BITS);
2084 +}
2085 +
2086 +mp_srcptr
2087 +mpz_limbs_read (mpz_srcptr x)
2088 +{
2089 +  return x->_mp_d;;
2090 +}
2091 +
2092 +mp_ptr
2093 +mpz_limbs_modify (mpz_t x, mp_size_t n)
2094 +{
2095 +  assert (n > 0);
2096 +  return MPZ_REALLOC (x, n);
2097 +}
2098 +
2099 +mp_ptr
2100 +mpz_limbs_write (mpz_t x, mp_size_t n)
2101 +{
2102 +  return mpz_limbs_modify (x, n);
2103 +}
2104 +
2105 +void
2106 +mpz_limbs_finish (mpz_t x, mp_size_t xs)
2107 +{
2108 +  mp_size_t xn;
2109 +  xn = mpn_normalized_size (x->_mp_d, GMP_ABS (xs));
2110 +  x->_mp_size = xs < 0 ? -xn : xn;
2111 +}
2112 +
2113 +mpz_srcptr
2114 +mpz_roinit_n (mpz_t x, mp_srcptr xp, mp_size_t xs)
2115 +{
2116 +  x->_mp_alloc = 0;
2117 +  x->_mp_d = (mp_ptr) xp;
2118 +  mpz_limbs_finish (x, xs);
2119 +  return x;
2120 +}
2121 +
2122 +\f
2123 +/* Conversions and comparison to double. */
2124 +void
2125 +mpz_set_d (mpz_t r, double x)
2126 +{
2127 +  int sign;
2128 +  mp_ptr rp;
2129 +  mp_size_t rn, i;
2130 +  double B;
2131 +  double Bi;
2132 +  mp_limb_t f;
2133 +
2134 +  /* x != x is true when x is a NaN, and x == x * 0.5 is true when x is
2135 +     zero or infinity. */
2136 +  if (x != x || x == x * 0.5)
2137 +    {
2138 +      r->_mp_size = 0;
2139 +      return;
2140 +    }
2141 +
2142 +  sign = x < 0.0 ;
2143 +  if (sign)
2144 +    x = - x;
2145 +
2146 +  if (x < 1.0)
2147 +    {
2148 +      r->_mp_size = 0;
2149 +      return;
2150 +    }
2151 +  B = 2.0 * (double) GMP_LIMB_HIGHBIT;
2152 +  Bi = 1.0 / B;
2153 +  for (rn = 1; x >= B; rn++)
2154 +    x *= Bi;
2155 +
2156 +  rp = MPZ_REALLOC (r, rn);
2157 +
2158 +  f = (mp_limb_t) x;
2159 +  x -= f;
2160 +  assert (x < 1.0);
2161 +  i = rn-1;
2162 +  rp[i] = f;
2163 +  while (--i >= 0)
2164 +    {
2165 +      x = B * x;
2166 +      f = (mp_limb_t) x;
2167 +      x -= f;
2168 +      assert (x < 1.0);
2169 +      rp[i] = f;
2170 +    }
2171 +
2172 +  r->_mp_size = sign ? - rn : rn;
2173 +}
2174 +
2175 +void
2176 +mpz_init_set_d (mpz_t r, double x)
2177 +{
2178 +  mpz_init (r);
2179 +  mpz_set_d (r, x);
2180 +}
2181 +
2182 +double
2183 +mpz_get_d (const mpz_t u)
2184 +{
2185 +  mp_size_t un;
2186 +  double x;
2187 +  double B = 2.0 * (double) GMP_LIMB_HIGHBIT;
2188 +
2189 +  un = GMP_ABS (u->_mp_size);
2190 +
2191 +  if (un == 0)
2192 +    return 0.0;
2193 +
2194 +  x = u->_mp_d[--un];
2195 +  while (un > 0)
2196 +    x = B*x + u->_mp_d[--un];
2197 +
2198 +  if (u->_mp_size < 0)
2199 +    x = -x;
2200 +
2201 +  return x;
2202 +}
2203 +
2204 +int
2205 +mpz_cmpabs_d (const mpz_t x, double d)
2206 +{
2207 +  mp_size_t xn;
2208 +  double B, Bi;
2209 +  mp_size_t i;
2210 +
2211 +  xn = x->_mp_size;
2212 +  d = GMP_ABS (d);
2213 +
2214 +  if (xn != 0)
2215 +    {
2216 +      xn = GMP_ABS (xn);
2217 +
2218 +      B = 2.0 * (double) GMP_LIMB_HIGHBIT;
2219 +      Bi = 1.0 / B;
2220 +
2221 +      /* Scale d so it can be compared with the top limb. */
2222 +      for (i = 1; i < xn; i++)
2223 +       d *= Bi;
2224 +
2225 +      if (d >= B)
2226 +       return -1;
2227 +
2228 +      /* Compare floor(d) to top limb, subtract and cancel when equal. */
2229 +      for (i = xn; i-- > 0;)
2230 +       {
2231 +         mp_limb_t f, xl;
2232 +
2233 +         f = (mp_limb_t) d;
2234 +         xl = x->_mp_d[i];
2235 +         if (xl > f)
2236 +           return 1;
2237 +         else if (xl < f)
2238 +           return -1;
2239 +         d = B * (d - f);
2240 +       }
2241 +    }
2242 +  return - (d > 0.0);
2243 +}
2244 +
2245 +int
2246 +mpz_cmp_d (const mpz_t x, double d)
2247 +{
2248 +  if (x->_mp_size < 0)
2249 +    {
2250 +      if (d >= 0.0)
2251 +       return -1;
2252 +      else
2253 +       return -mpz_cmpabs_d (x, d);
2254 +    }
2255 +  else
2256 +    {
2257 +      if (d < 0.0)
2258 +       return 1;
2259 +      else
2260 +       return mpz_cmpabs_d (x, d);
2261 +    }
2262 +}
2263 +
2264 +\f
2265 +/* MPZ comparisons and the like. */
2266 +int
2267 +mpz_sgn (const mpz_t u)
2268 +{
2269 +  mp_size_t usize = u->_mp_size;
2270 +
2271 +  return (usize > 0) - (usize < 0);
2272 +}
2273 +
2274 +int
2275 +mpz_cmp_si (const mpz_t u, long v)
2276 +{
2277 +  mp_size_t usize = u->_mp_size;
2278 +
2279 +  if (usize < -1)
2280 +    return -1;
2281 +  else if (v >= 0)
2282 +    return mpz_cmp_ui (u, v);
2283 +  else if (usize >= 0)
2284 +    return 1;
2285 +  else /* usize == -1 */
2286 +    {
2287 +      mp_limb_t ul = u->_mp_d[0];
2288 +      if ((mp_limb_t)GMP_NEG_CAST (unsigned long int, v) < ul)
2289 +       return -1;
2290 +      else
2291 +       return (mp_limb_t)GMP_NEG_CAST (unsigned long int, v) > ul;
2292 +    }
2293 +}
2294 +
2295 +int
2296 +mpz_cmp_ui (const mpz_t u, unsigned long v)
2297 +{
2298 +  mp_size_t usize = u->_mp_size;
2299 +
2300 +  if (usize > 1)
2301 +    return 1;
2302 +  else if (usize < 0)
2303 +    return -1;
2304 +  else
2305 +    {
2306 +      mp_limb_t ul = (usize > 0) ? u->_mp_d[0] : 0;
2307 +      return (ul > v) - (ul < v);
2308 +    }
2309 +}
2310 +
2311 +int
2312 +mpz_cmp (const mpz_t a, const mpz_t b)
2313 +{
2314 +  mp_size_t asize = a->_mp_size;
2315 +  mp_size_t bsize = b->_mp_size;
2316 +
2317 +  if (asize != bsize)
2318 +    return (asize < bsize) ? -1 : 1;
2319 +  else if (asize >= 0)
2320 +    return mpn_cmp (a->_mp_d, b->_mp_d, asize);
2321 +  else
2322 +    return mpn_cmp (b->_mp_d, a->_mp_d, -asize);
2323 +}
2324 +
2325 +int
2326 +mpz_cmpabs_ui (const mpz_t u, unsigned long v)
2327 +{
2328 +  mp_size_t un = GMP_ABS (u->_mp_size);
2329 +  mp_limb_t ul;
2330 +
2331 +  if (un > 1)
2332 +    return 1;
2333 +
2334 +  ul = (un == 1) ? u->_mp_d[0] : 0;
2335 +
2336 +  return (ul > v) - (ul < v);
2337 +}
2338 +
2339 +int
2340 +mpz_cmpabs (const mpz_t u, const mpz_t v)
2341 +{
2342 +  return mpn_cmp4 (u->_mp_d, GMP_ABS (u->_mp_size),
2343 +                  v->_mp_d, GMP_ABS (v->_mp_size));
2344 +}
2345 +
2346 +void
2347 +mpz_abs (mpz_t r, const mpz_t u)
2348 +{
2349 +  if (r != u)
2350 +    mpz_set (r, u);
2351 +
2352 +  r->_mp_size = GMP_ABS (r->_mp_size);
2353 +}
2354 +
2355 +void
2356 +mpz_neg (mpz_t r, const mpz_t u)
2357 +{
2358 +  if (r != u)
2359 +    mpz_set (r, u);
2360 +
2361 +  r->_mp_size = -r->_mp_size;
2362 +}
2363 +
2364 +void
2365 +mpz_swap (mpz_t u, mpz_t v)
2366 +{
2367 +  MP_SIZE_T_SWAP (u->_mp_size, v->_mp_size);
2368 +  MP_SIZE_T_SWAP (u->_mp_alloc, v->_mp_alloc);
2369 +  MP_PTR_SWAP (u->_mp_d, v->_mp_d);
2370 +}
2371 +
2372 +\f
2373 +/* MPZ addition and subtraction */
2374 +
2375 +/* Adds to the absolute value. Returns new size, but doesn't store it. */
2376 +static mp_size_t
2377 +mpz_abs_add_ui (mpz_t r, const mpz_t a, unsigned long b)
2378 +{
2379 +  mp_size_t an;
2380 +  mp_ptr rp;
2381 +  mp_limb_t cy;
2382 +
2383 +  an = GMP_ABS (a->_mp_size);
2384 +  if (an == 0)
2385 +    {
2386 +      r->_mp_d[0] = b;
2387 +      return b > 0;
2388 +    }
2389 +
2390 +  rp = MPZ_REALLOC (r, an + 1);
2391 +
2392 +  cy = mpn_add_1 (rp, a->_mp_d, an, b);
2393 +  rp[an] = cy;
2394 +  an += cy;
2395 +
2396 +  return an;
2397 +}
2398 +
2399 +/* Subtract from the absolute value. Returns new size, (or -1 on underflow),
2400 +   but doesn't store it. */
2401 +static mp_size_t
2402 +mpz_abs_sub_ui (mpz_t r, const mpz_t a, unsigned long b)
2403 +{
2404 +  mp_size_t an = GMP_ABS (a->_mp_size);
2405 +  mp_ptr rp = MPZ_REALLOC (r, an);
2406 +
2407 +  if (an == 0)
2408 +    {
2409 +      rp[0] = b;
2410 +      return -(b > 0);
2411 +    }
2412 +  else if (an == 1 && a->_mp_d[0] < b)
2413 +    {
2414 +      rp[0] = b - a->_mp_d[0];
2415 +      return -1;
2416 +    }
2417 +  else
2418 +    {
2419 +      gmp_assert_nocarry (mpn_sub_1 (rp, a->_mp_d, an, b));
2420 +      return mpn_normalized_size (rp, an);
2421 +    }
2422 +}
2423 +
2424 +void
2425 +mpz_add_ui (mpz_t r, const mpz_t a, unsigned long b)
2426 +{
2427 +  if (a->_mp_size >= 0)
2428 +    r->_mp_size = mpz_abs_add_ui (r, a, b);
2429 +  else
2430 +    r->_mp_size = -mpz_abs_sub_ui (r, a, b);
2431 +}
2432 +
2433 +void
2434 +mpz_sub_ui (mpz_t r, const mpz_t a, unsigned long b)
2435 +{
2436 +  if (a->_mp_size < 0)
2437 +    r->_mp_size = -mpz_abs_add_ui (r, a, b);
2438 +  else
2439 +    r->_mp_size = mpz_abs_sub_ui (r, a, b);
2440 +}
2441 +
2442 +void
2443 +mpz_ui_sub (mpz_t r, unsigned long a, const mpz_t b)
2444 +{
2445 +  if (b->_mp_size < 0)
2446 +    r->_mp_size = mpz_abs_add_ui (r, b, a);
2447 +  else
2448 +    r->_mp_size = -mpz_abs_sub_ui (r, b, a);
2449 +}
2450 +
2451 +static mp_size_t
2452 +mpz_abs_add (mpz_t r, const mpz_t a, const mpz_t b)
2453 +{
2454 +  mp_size_t an = GMP_ABS (a->_mp_size);
2455 +  mp_size_t bn = GMP_ABS (b->_mp_size);
2456 +  mp_ptr rp;
2457 +  mp_limb_t cy;
2458 +
2459 +  if (an < bn)
2460 +    {
2461 +      MPZ_SRCPTR_SWAP (a, b);
2462 +      MP_SIZE_T_SWAP (an, bn);
2463 +    }
2464 +
2465 +  rp = MPZ_REALLOC (r, an + 1);
2466 +  cy = mpn_add (rp, a->_mp_d, an, b->_mp_d, bn);
2467 +
2468 +  rp[an] = cy;
2469 +
2470 +  return an + cy;
2471 +}
2472 +
2473 +static mp_size_t
2474 +mpz_abs_sub (mpz_t r, const mpz_t a, const mpz_t b)
2475 +{
2476 +  mp_size_t an = GMP_ABS (a->_mp_size);
2477 +  mp_size_t bn = GMP_ABS (b->_mp_size);
2478 +  int cmp;
2479 +  mp_ptr rp;
2480 +
2481 +  cmp = mpn_cmp4 (a->_mp_d, an, b->_mp_d, bn);
2482 +  if (cmp > 0)
2483 +    {
2484 +      rp = MPZ_REALLOC (r, an);
2485 +      gmp_assert_nocarry (mpn_sub (rp, a->_mp_d, an, b->_mp_d, bn));
2486 +      return mpn_normalized_size (rp, an);
2487 +    }
2488 +  else if (cmp < 0)
2489 +    {
2490 +      rp = MPZ_REALLOC (r, bn);
2491 +      gmp_assert_nocarry (mpn_sub (rp, b->_mp_d, bn, a->_mp_d, an));
2492 +      return -mpn_normalized_size (rp, bn);
2493 +    }
2494 +  else
2495 +    return 0;
2496 +}
2497 +
2498 +void
2499 +mpz_add (mpz_t r, const mpz_t a, const mpz_t b)
2500 +{
2501 +  mp_size_t rn;
2502 +
2503 +  if ( (a->_mp_size ^ b->_mp_size) >= 0)
2504 +    rn = mpz_abs_add (r, a, b);
2505 +  else
2506 +    rn = mpz_abs_sub (r, a, b);
2507 +
2508 +  r->_mp_size = a->_mp_size >= 0 ? rn : - rn;
2509 +}
2510 +
2511 +void
2512 +mpz_sub (mpz_t r, const mpz_t a, const mpz_t b)
2513 +{
2514 +  mp_size_t rn;
2515 +
2516 +  if ( (a->_mp_size ^ b->_mp_size) >= 0)
2517 +    rn = mpz_abs_sub (r, a, b);
2518 +  else
2519 +    rn = mpz_abs_add (r, a, b);
2520 +
2521 +  r->_mp_size = a->_mp_size >= 0 ? rn : - rn;
2522 +}
2523 +
2524 +\f
2525 +/* MPZ multiplication */
2526 +void
2527 +mpz_mul_si (mpz_t r, const mpz_t u, long int v)
2528 +{
2529 +  if (v < 0)
2530 +    {
2531 +      mpz_mul_ui (r, u, GMP_NEG_CAST (unsigned long int, v));
2532 +      mpz_neg (r, r);
2533 +    }
2534 +  else
2535 +    mpz_mul_ui (r, u, (unsigned long int) v);
2536 +}
2537 +
2538 +void
2539 +mpz_mul_ui (mpz_t r, const mpz_t u, unsigned long int v)
2540 +{
2541 +  mp_size_t un, us;
2542 +  mp_ptr tp;
2543 +  mp_limb_t cy;
2544 +
2545 +  us = u->_mp_size;
2546 +
2547 +  if (us == 0 || v == 0)
2548 +    {
2549 +      r->_mp_size = 0;
2550 +      return;
2551 +    }
2552 +
2553 +  un = GMP_ABS (us);
2554 +
2555 +  tp = MPZ_REALLOC (r, un + 1);
2556 +  cy = mpn_mul_1 (tp, u->_mp_d, un, v);
2557 +  tp[un] = cy;
2558 +
2559 +  un += (cy > 0);
2560 +  r->_mp_size = (us < 0) ? - un : un;
2561 +}
2562 +
2563 +void
2564 +mpz_mul (mpz_t r, const mpz_t u, const mpz_t v)
2565 +{
2566 +  int sign;
2567 +  mp_size_t un, vn, rn;
2568 +  mpz_t t;
2569 +  mp_ptr tp;
2570 +
2571 +  un = u->_mp_size;
2572 +  vn = v->_mp_size;
2573 +
2574 +  if (un == 0 || vn == 0)
2575 +    {
2576 +      r->_mp_size = 0;
2577 +      return;
2578 +    }
2579 +
2580 +  sign = (un ^ vn) < 0;
2581 +
2582 +  un = GMP_ABS (un);
2583 +  vn = GMP_ABS (vn);
2584 +
2585 +  mpz_init2 (t, (un + vn) * GMP_LIMB_BITS);
2586 +
2587 +  tp = t->_mp_d;
2588 +  if (un >= vn)
2589 +    mpn_mul (tp, u->_mp_d, un, v->_mp_d, vn);
2590 +  else
2591 +    mpn_mul (tp, v->_mp_d, vn, u->_mp_d, un);
2592 +
2593 +  rn = un + vn;
2594 +  rn -= tp[rn-1] == 0;
2595 +
2596 +  t->_mp_size = sign ? - rn : rn;
2597 +  mpz_swap (r, t);
2598 +  mpz_clear (t);
2599 +}
2600 +
2601 +void
2602 +mpz_mul_2exp (mpz_t r, const mpz_t u, mp_bitcnt_t bits)
2603 +{
2604 +  mp_size_t un, rn;
2605 +  mp_size_t limbs;
2606 +  unsigned shift;
2607 +  mp_ptr rp;
2608 +
2609 +  un = GMP_ABS (u->_mp_size);
2610 +  if (un == 0)
2611 +    {
2612 +      r->_mp_size = 0;
2613 +      return;
2614 +    }
2615 +
2616 +  limbs = bits / GMP_LIMB_BITS;
2617 +  shift = bits % GMP_LIMB_BITS;
2618 +
2619 +  rn = un + limbs + (shift > 0);
2620 +  rp = MPZ_REALLOC (r, rn);
2621 +  if (shift > 0)
2622 +    {
2623 +      mp_limb_t cy = mpn_lshift (rp + limbs, u->_mp_d, un, shift);
2624 +      rp[rn-1] = cy;
2625 +      rn -= (cy == 0);
2626 +    }
2627 +  else
2628 +    mpn_copyd (rp + limbs, u->_mp_d, un);
2629 +
2630 +  while (limbs > 0)
2631 +    rp[--limbs] = 0;
2632 +
2633 +  r->_mp_size = (u->_mp_size < 0) ? - rn : rn;
2634 +}
2635 +
2636 +void
2637 +mpz_addmul_ui (mpz_t r, const mpz_t u, unsigned long int v)
2638 +{
2639 +  mpz_t t;
2640 +  mpz_init (t);
2641 +  mpz_mul_ui (t, u, v);
2642 +  mpz_add (r, r, t);
2643 +  mpz_clear (t);
2644 +}
2645 +
2646 +void
2647 +mpz_submul_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_sub (r, r, t);
2653 +  mpz_clear (t);
2654 +}
2655 +
2656 +void
2657 +mpz_addmul (mpz_t r, const mpz_t u, const mpz_t v)
2658 +{
2659 +  mpz_t t;
2660 +  mpz_init (t);
2661 +  mpz_mul (t, u, v);
2662 +  mpz_add (r, r, t);
2663 +  mpz_clear (t);
2664 +}
2665 +
2666 +void
2667 +mpz_submul (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_sub (r, r, t);
2673 +  mpz_clear (t);
2674 +}
2675 +
2676 +\f
2677 +/* MPZ division */
2678 +enum mpz_div_round_mode { GMP_DIV_FLOOR, GMP_DIV_CEIL, GMP_DIV_TRUNC };
2679 +
2680 +/* Allows q or r to be zero. Returns 1 iff remainder is non-zero. */
2681 +static int
2682 +mpz_div_qr (mpz_t q, mpz_t r,
2683 +           const mpz_t n, const mpz_t d, enum mpz_div_round_mode mode)
2684 +{
2685 +  mp_size_t ns, ds, nn, dn, qs;
2686 +  ns = n->_mp_size;
2687 +  ds = d->_mp_size;
2688 +
2689 +  if (ds == 0)
2690 +    gmp_die("mpz_div_qr: Divide by zero.");
2691 +
2692 +  if (ns == 0)
2693 +    {
2694 +      if (q)
2695 +       q->_mp_size = 0;
2696 +      if (r)
2697 +       r->_mp_size = 0;
2698 +      return 0;
2699 +    }
2700 +
2701 +  nn = GMP_ABS (ns);
2702 +  dn = GMP_ABS (ds);
2703 +
2704 +  qs = ds ^ ns;
2705 +
2706 +  if (nn < dn)
2707 +    {
2708 +      if (mode == GMP_DIV_CEIL && qs >= 0)
2709 +       {
2710 +         /* q = 1, r = n - d */
2711 +         if (r)
2712 +           mpz_sub (r, n, d);
2713 +         if (q)
2714 +           mpz_set_ui (q, 1);
2715 +       }
2716 +      else if (mode == GMP_DIV_FLOOR && qs < 0)
2717 +       {
2718 +         /* q = -1, r = n + d */
2719 +         if (r)
2720 +           mpz_add (r, n, d);
2721 +         if (q)
2722 +           mpz_set_si (q, -1);
2723 +       }
2724 +      else
2725 +       {
2726 +         /* q = 0, r = d */
2727 +         if (r)
2728 +           mpz_set (r, n);
2729 +         if (q)
2730 +           q->_mp_size = 0;
2731 +       }
2732 +      return 1;
2733 +    }
2734 +  else
2735 +    {
2736 +      mp_ptr np, qp;
2737 +      mp_size_t qn, rn;
2738 +      mpz_t tq, tr;
2739 +
2740 +      mpz_init_set (tr, n);
2741 +      np = tr->_mp_d;
2742 +
2743 +      qn = nn - dn + 1;
2744 +
2745 +      if (q)
2746 +       {
2747 +         mpz_init2 (tq, qn * GMP_LIMB_BITS);
2748 +         qp = tq->_mp_d;
2749 +       }
2750 +      else
2751 +       qp = NULL;
2752 +
2753 +      mpn_div_qr (qp, np, nn, d->_mp_d, dn);
2754 +
2755 +      if (qp)
2756 +       {
2757 +         qn -= (qp[qn-1] == 0);
2758 +
2759 +         tq->_mp_size = qs < 0 ? -qn : qn;
2760 +       }
2761 +      rn = mpn_normalized_size (np, dn);
2762 +      tr->_mp_size = ns < 0 ? - rn : rn;
2763 +
2764 +      if (mode == GMP_DIV_FLOOR && qs < 0 && rn != 0)
2765 +       {
2766 +         if (q)
2767 +           mpz_sub_ui (tq, tq, 1);
2768 +         if (r)
2769 +           mpz_add (tr, tr, d);
2770 +       }
2771 +      else if (mode == GMP_DIV_CEIL && qs >= 0 && rn != 0)
2772 +       {
2773 +         if (q)
2774 +           mpz_add_ui (tq, tq, 1);
2775 +         if (r)
2776 +           mpz_sub (tr, tr, d);
2777 +       }
2778 +
2779 +      if (q)
2780 +       {
2781 +         mpz_swap (tq, q);
2782 +         mpz_clear (tq);
2783 +       }
2784 +      if (r)
2785 +       mpz_swap (tr, r);
2786 +
2787 +      mpz_clear (tr);
2788 +
2789 +      return rn != 0;
2790 +    }
2791 +}
2792 +
2793 +void
2794 +mpz_cdiv_qr (mpz_t q, mpz_t r, const mpz_t n, const mpz_t d)
2795 +{
2796 +  mpz_div_qr (q, r, n, d, GMP_DIV_CEIL);
2797 +}
2798 +
2799 +void
2800 +mpz_fdiv_qr (mpz_t q, mpz_t r, const mpz_t n, const mpz_t d)
2801 +{
2802 +  mpz_div_qr (q, r, n, d, GMP_DIV_FLOOR);
2803 +}
2804 +
2805 +void
2806 +mpz_tdiv_qr (mpz_t q, mpz_t r, const mpz_t n, const mpz_t d)
2807 +{
2808 +  mpz_div_qr (q, r, n, d, GMP_DIV_TRUNC);
2809 +}
2810 +
2811 +void
2812 +mpz_cdiv_q (mpz_t q, const mpz_t n, const mpz_t d)
2813 +{
2814 +  mpz_div_qr (q, NULL, n, d, GMP_DIV_CEIL);
2815 +}
2816 +
2817 +void
2818 +mpz_fdiv_q (mpz_t q, const mpz_t n, const mpz_t d)
2819 +{
2820 +  mpz_div_qr (q, NULL, n, d, GMP_DIV_FLOOR);
2821 +}
2822 +
2823 +void
2824 +mpz_tdiv_q (mpz_t q, const mpz_t n, const mpz_t d)
2825 +{
2826 +  mpz_div_qr (q, NULL, n, d, GMP_DIV_TRUNC);
2827 +}
2828 +
2829 +void
2830 +mpz_cdiv_r (mpz_t r, const mpz_t n, const mpz_t d)
2831 +{
2832 +  mpz_div_qr (NULL, r, n, d, GMP_DIV_CEIL);
2833 +}
2834 +
2835 +void
2836 +mpz_fdiv_r (mpz_t r, const mpz_t n, const mpz_t d)
2837 +{
2838 +  mpz_div_qr (NULL, r, n, d, GMP_DIV_FLOOR);
2839 +}
2840 +
2841 +void
2842 +mpz_tdiv_r (mpz_t r, const mpz_t n, const mpz_t d)
2843 +{
2844 +  mpz_div_qr (NULL, r, n, d, GMP_DIV_TRUNC);
2845 +}
2846 +
2847 +void
2848 +mpz_mod (mpz_t r, const mpz_t n, const mpz_t d)
2849 +{
2850 +  mpz_div_qr (NULL, r, n, d, d->_mp_size >= 0 ? GMP_DIV_FLOOR : GMP_DIV_CEIL);
2851 +}
2852 +
2853 +static void
2854 +mpz_div_q_2exp (mpz_t q, const mpz_t u, mp_bitcnt_t bit_index,
2855 +               enum mpz_div_round_mode mode)
2856 +{
2857 +  mp_size_t un, qn;
2858 +  mp_size_t limb_cnt;
2859 +  mp_ptr qp;
2860 +  int adjust;
2861 +
2862 +  un = u->_mp_size;
2863 +  if (un == 0)
2864 +    {
2865 +      q->_mp_size = 0;
2866 +      return;
2867 +    }
2868 +  limb_cnt = bit_index / GMP_LIMB_BITS;
2869 +  qn = GMP_ABS (un) - limb_cnt;
2870 +  bit_index %= GMP_LIMB_BITS;
2871 +
2872 +  if (mode == ((un > 0) ? GMP_DIV_CEIL : GMP_DIV_FLOOR)) /* un != 0 here. */
2873 +    /* Note: Below, the final indexing at limb_cnt is valid because at
2874 +       that point we have qn > 0. */
2875 +    adjust = (qn <= 0
2876 +             || !mpn_zero_p (u->_mp_d, limb_cnt)
2877 +             || (u->_mp_d[limb_cnt]
2878 +                 & (((mp_limb_t) 1 << bit_index) - 1)));
2879 +  else
2880 +    adjust = 0;
2881 +
2882 +  if (qn <= 0)
2883 +    qn = 0;
2884 +
2885 +  else
2886 +    {
2887 +      qp = MPZ_REALLOC (q, qn);
2888 +
2889 +      if (bit_index != 0)
2890 +       {
2891 +         mpn_rshift (qp, u->_mp_d + limb_cnt, qn, bit_index);
2892 +         qn -= qp[qn - 1] == 0;
2893 +       }
2894 +      else
2895 +       {
2896 +         mpn_copyi (qp, u->_mp_d + limb_cnt, qn);
2897 +       }
2898 +    }
2899 +
2900 +  q->_mp_size = qn;
2901 +
2902 +  if (adjust)
2903 +    mpz_add_ui (q, q, 1);
2904 +  if (un < 0)
2905 +    mpz_neg (q, q);
2906 +}
2907 +
2908 +static void
2909 +mpz_div_r_2exp (mpz_t r, const mpz_t u, mp_bitcnt_t bit_index,
2910 +               enum mpz_div_round_mode mode)
2911 +{
2912 +  mp_size_t us, un, rn;
2913 +  mp_ptr rp;
2914 +  mp_limb_t mask;
2915 +
2916 +  us = u->_mp_size;
2917 +  if (us == 0 || bit_index == 0)
2918 +    {
2919 +      r->_mp_size = 0;
2920 +      return;
2921 +    }
2922 +  rn = (bit_index + GMP_LIMB_BITS - 1) / GMP_LIMB_BITS;
2923 +  assert (rn > 0);
2924 +
2925 +  rp = MPZ_REALLOC (r, rn);
2926 +  un = GMP_ABS (us);
2927 +
2928 +  mask = GMP_LIMB_MAX >> (rn * GMP_LIMB_BITS - bit_index);
2929 +
2930 +  if (rn > un)
2931 +    {
2932 +      /* Quotient (with truncation) is zero, and remainder is
2933 +        non-zero */
2934 +      if (mode == ((us > 0) ? GMP_DIV_CEIL : GMP_DIV_FLOOR)) /* us != 0 here. */
2935 +       {
2936 +         /* Have to negate and sign extend. */
2937 +         mp_size_t i;
2938 +         mp_limb_t cy;
2939 +
2940 +         for (cy = 1, i = 0; i < un; i++)
2941 +           {
2942 +             mp_limb_t s = ~u->_mp_d[i] + cy;
2943 +             cy = s < cy;
2944 +             rp[i] = s;
2945 +           }
2946 +         assert (cy == 0);
2947 +         for (; i < rn - 1; i++)
2948 +           rp[i] = GMP_LIMB_MAX;
2949 +
2950 +         rp[rn-1] = mask;
2951 +         us = -us;
2952 +       }
2953 +      else
2954 +       {
2955 +         /* Just copy */
2956 +         if (r != u)
2957 +           mpn_copyi (rp, u->_mp_d, un);
2958 +
2959 +         rn = un;
2960 +       }
2961 +    }
2962 +  else
2963 +    {
2964 +      if (r != u)
2965 +       mpn_copyi (rp, u->_mp_d, rn - 1);
2966 +
2967 +      rp[rn-1] = u->_mp_d[rn-1] & mask;
2968 +
2969 +      if (mode == ((us > 0) ? GMP_DIV_CEIL : GMP_DIV_FLOOR)) /* us != 0 here. */
2970 +       {
2971 +         /* If r != 0, compute 2^{bit_count} - r. */
2972 +         mp_size_t i;
2973 +
2974 +         for (i = 0; i < rn && rp[i] == 0; i++)
2975 +           ;
2976 +         if (i < rn)
2977 +           {
2978 +             /* r > 0, need to flip sign. */
2979 +             rp[i] = ~rp[i] + 1;
2980 +             while (++i < rn)
2981 +               rp[i] = ~rp[i];
2982 +
2983 +             rp[rn-1] &= mask;
2984 +
2985 +             /* us is not used for anything else, so we can modify it
2986 +                here to indicate flipped sign. */
2987 +             us = -us;
2988 +           }
2989 +       }
2990 +    }
2991 +  rn = mpn_normalized_size (rp, rn);
2992 +  r->_mp_size = us < 0 ? -rn : rn;
2993 +}
2994 +
2995 +void
2996 +mpz_cdiv_q_2exp (mpz_t r, const mpz_t u, mp_bitcnt_t cnt)
2997 +{
2998 +  mpz_div_q_2exp (r, u, cnt, GMP_DIV_CEIL);
2999 +}
3000 +
3001 +void
3002 +mpz_fdiv_q_2exp (mpz_t r, const mpz_t u, mp_bitcnt_t cnt)
3003 +{
3004 +  mpz_div_q_2exp (r, u, cnt, GMP_DIV_FLOOR);
3005 +}
3006 +
3007 +void
3008 +mpz_tdiv_q_2exp (mpz_t r, const mpz_t u, mp_bitcnt_t cnt)
3009 +{
3010 +  mpz_div_q_2exp (r, u, cnt, GMP_DIV_TRUNC);
3011 +}
3012 +
3013 +void
3014 +mpz_cdiv_r_2exp (mpz_t r, const mpz_t u, mp_bitcnt_t cnt)
3015 +{
3016 +  mpz_div_r_2exp (r, u, cnt, GMP_DIV_CEIL);
3017 +}
3018 +
3019 +void
3020 +mpz_fdiv_r_2exp (mpz_t r, const mpz_t u, mp_bitcnt_t cnt)
3021 +{
3022 +  mpz_div_r_2exp (r, u, cnt, GMP_DIV_FLOOR);
3023 +}
3024 +
3025 +void
3026 +mpz_tdiv_r_2exp (mpz_t r, const mpz_t u, mp_bitcnt_t cnt)
3027 +{
3028 +  mpz_div_r_2exp (r, u, cnt, GMP_DIV_TRUNC);
3029 +}
3030 +
3031 +void
3032 +mpz_divexact (mpz_t q, const mpz_t n, const mpz_t d)
3033 +{
3034 +  gmp_assert_nocarry (mpz_div_qr (q, NULL, n, d, GMP_DIV_TRUNC));
3035 +}
3036 +
3037 +int
3038 +mpz_divisible_p (const mpz_t n, const mpz_t d)
3039 +{
3040 +  return mpz_div_qr (NULL, NULL, n, d, GMP_DIV_TRUNC) == 0;
3041 +}
3042 +
3043 +int
3044 +mpz_congruent_p (const mpz_t a, const mpz_t b, const mpz_t m)
3045 +{
3046 +  mpz_t t;
3047 +  int res;
3048 +
3049 +  /* a == b (mod 0) iff a == b */
3050 +  if (mpz_sgn (m) == 0)
3051 +    return (mpz_cmp (a, b) == 0);
3052 +
3053 +  mpz_init (t);
3054 +  mpz_sub (t, a, b);
3055 +  res = mpz_divisible_p (t, m);
3056 +  mpz_clear (t);
3057 +
3058 +  return res;
3059 +}
3060 +
3061 +static unsigned long
3062 +mpz_div_qr_ui (mpz_t q, mpz_t r,
3063 +              const mpz_t n, unsigned long d, enum mpz_div_round_mode mode)
3064 +{
3065 +  mp_size_t ns, qn;
3066 +  mp_ptr qp;
3067 +  mp_limb_t rl;
3068 +  mp_size_t rs;
3069 +
3070 +  ns = n->_mp_size;
3071 +  if (ns == 0)
3072 +    {
3073 +      if (q)
3074 +       q->_mp_size = 0;
3075 +      if (r)
3076 +       r->_mp_size = 0;
3077 +      return 0;
3078 +    }
3079 +
3080 +  qn = GMP_ABS (ns);
3081 +  if (q)
3082 +    qp = MPZ_REALLOC (q, qn);
3083 +  else
3084 +    qp = NULL;
3085 +
3086 +  rl = mpn_div_qr_1 (qp, n->_mp_d, qn, d);
3087 +  assert (rl < d);
3088 +
3089 +  rs = rl > 0;
3090 +  rs = (ns < 0) ? -rs : rs;
3091 +
3092 +  if (rl > 0 && ( (mode == GMP_DIV_FLOOR && ns < 0)
3093 +                 || (mode == GMP_DIV_CEIL && ns >= 0)))
3094 +    {
3095 +      if (q)
3096 +       gmp_assert_nocarry (mpn_add_1 (qp, qp, qn, 1));
3097 +      rl = d - rl;
3098 +      rs = -rs;
3099 +    }
3100 +
3101 +  if (r)
3102 +    {
3103 +      r->_mp_d[0] = rl;
3104 +      r->_mp_size = rs;
3105 +    }
3106 +  if (q)
3107 +    {
3108 +      qn -= (qp[qn-1] == 0);
3109 +      assert (qn == 0 || qp[qn-1] > 0);
3110 +
3111 +      q->_mp_size = (ns < 0) ? - qn : qn;
3112 +    }
3113 +
3114 +  return rl;
3115 +}
3116 +
3117 +unsigned long
3118 +mpz_cdiv_qr_ui (mpz_t q, mpz_t r, const mpz_t n, unsigned long d)
3119 +{
3120 +  return mpz_div_qr_ui (q, r, n, d, GMP_DIV_CEIL);
3121 +}
3122 +
3123 +unsigned long
3124 +mpz_fdiv_qr_ui (mpz_t q, mpz_t r, const mpz_t n, unsigned long d)
3125 +{
3126 +  return mpz_div_qr_ui (q, r, n, d, GMP_DIV_FLOOR);
3127 +}
3128 +
3129 +unsigned long
3130 +mpz_tdiv_qr_ui (mpz_t q, mpz_t r, const mpz_t n, unsigned long d)
3131 +{
3132 +  return mpz_div_qr_ui (q, r, n, d, GMP_DIV_TRUNC);
3133 +}
3134 +
3135 +unsigned long
3136 +mpz_cdiv_q_ui (mpz_t q, const mpz_t n, unsigned long d)
3137 +{
3138 +  return mpz_div_qr_ui (q, NULL, n, d, GMP_DIV_CEIL);
3139 +}
3140 +
3141 +unsigned long
3142 +mpz_fdiv_q_ui (mpz_t q, const mpz_t n, unsigned long d)
3143 +{
3144 +  return mpz_div_qr_ui (q, NULL, n, d, GMP_DIV_FLOOR);
3145 +}
3146 +
3147 +unsigned long
3148 +mpz_tdiv_q_ui (mpz_t q, const mpz_t n, unsigned long d)
3149 +{
3150 +  return mpz_div_qr_ui (q, NULL, n, d, GMP_DIV_TRUNC);
3151 +}
3152 +
3153 +unsigned long
3154 +mpz_cdiv_r_ui (mpz_t r, const mpz_t n, unsigned long d)
3155 +{
3156 +  return mpz_div_qr_ui (NULL, r, n, d, GMP_DIV_CEIL);
3157 +}
3158 +unsigned long
3159 +mpz_fdiv_r_ui (mpz_t r, const mpz_t n, unsigned long d)
3160 +{
3161 +  return mpz_div_qr_ui (NULL, r, n, d, GMP_DIV_FLOOR);
3162 +}
3163 +unsigned long
3164 +mpz_tdiv_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_TRUNC);
3167 +}
3168 +
3169 +unsigned long
3170 +mpz_cdiv_ui (const mpz_t n, unsigned long d)
3171 +{
3172 +  return mpz_div_qr_ui (NULL, NULL, n, d, GMP_DIV_CEIL);
3173 +}
3174 +
3175 +unsigned long
3176 +mpz_fdiv_ui (const mpz_t n, unsigned long d)
3177 +{
3178 +  return mpz_div_qr_ui (NULL, NULL, n, d, GMP_DIV_FLOOR);
3179 +}
3180 +
3181 +unsigned long
3182 +mpz_tdiv_ui (const mpz_t n, unsigned long d)
3183 +{
3184 +  return mpz_div_qr_ui (NULL, NULL, n, d, GMP_DIV_TRUNC);
3185 +}
3186 +
3187 +unsigned long
3188 +mpz_mod_ui (mpz_t r, const mpz_t n, unsigned long d)
3189 +{
3190 +  return mpz_div_qr_ui (NULL, r, n, d, GMP_DIV_FLOOR);
3191 +}
3192 +
3193 +void
3194 +mpz_divexact_ui (mpz_t q, const mpz_t n, unsigned long d)
3195 +{
3196 +  gmp_assert_nocarry (mpz_div_qr_ui (q, NULL, n, d, GMP_DIV_TRUNC));
3197 +}
3198 +
3199 +int
3200 +mpz_divisible_ui_p (const mpz_t n, unsigned long d)
3201 +{
3202 +  return mpz_div_qr_ui (NULL, NULL, n, d, GMP_DIV_TRUNC) == 0;
3203 +}
3204 +
3205 +\f
3206 +/* GCD */
3207 +static mp_limb_t
3208 +mpn_gcd_11 (mp_limb_t u, mp_limb_t v)
3209 +{
3210 +  unsigned shift;
3211 +
3212 +  assert ( (u | v) > 0);
3213 +
3214 +  if (u == 0)
3215 +    return v;
3216 +  else if (v == 0)
3217 +    return u;
3218 +
3219 +  gmp_ctz (shift, u | v);
3220 +
3221 +  u >>= shift;
3222 +  v >>= shift;
3223 +
3224 +  if ( (u & 1) == 0)
3225 +    MP_LIMB_T_SWAP (u, v);
3226 +
3227 +  while ( (v & 1) == 0)
3228 +    v >>= 1;
3229 +
3230 +  while (u != v)
3231 +    {
3232 +      if (u > v)
3233 +       {
3234 +         u -= v;
3235 +         do
3236 +           u >>= 1;
3237 +         while ( (u & 1) == 0);
3238 +       }
3239 +      else
3240 +       {
3241 +         v -= u;
3242 +         do
3243 +           v >>= 1;
3244 +         while ( (v & 1) == 0);
3245 +       }
3246 +    }
3247 +  return u << shift;
3248 +}
3249 +
3250 +unsigned long
3251 +mpz_gcd_ui (mpz_t g, const mpz_t u, unsigned long v)
3252 +{
3253 +  mp_size_t un;
3254 +
3255 +  if (v == 0)
3256 +    {
3257 +      if (g)
3258 +       mpz_abs (g, u);
3259 +    }
3260 +  else
3261 +    {
3262 +      un = GMP_ABS (u->_mp_size);
3263 +      if (un != 0)
3264 +       v = mpn_gcd_11 (mpn_div_qr_1 (NULL, u->_mp_d, un, v), v);
3265 +
3266 +      if (g)
3267 +       mpz_set_ui (g, v);
3268 +    }
3269 +
3270 +  return v;
3271 +}
3272 +
3273 +static mp_bitcnt_t
3274 +mpz_make_odd (mpz_t r)
3275 +{
3276 +  mp_bitcnt_t shift;
3277 +
3278 +  assert (r->_mp_size > 0);
3279 +  /* Count trailing zeros, equivalent to mpn_scan1, because we know that there is a 1 */
3280 +  shift = mpn_common_scan (r->_mp_d[0], 0, r->_mp_d, 0, 0);
3281 +  mpz_tdiv_q_2exp (r, r, shift);
3282 +
3283 +  return shift;
3284 +}
3285 +
3286 +void
3287 +mpz_gcd (mpz_t g, const mpz_t u, const mpz_t v)
3288 +{
3289 +  mpz_t tu, tv;
3290 +  mp_bitcnt_t uz, vz, gz;
3291 +
3292 +  if (u->_mp_size == 0)
3293 +    {
3294 +      mpz_abs (g, v);
3295 +      return;
3296 +    }
3297 +  if (v->_mp_size == 0)
3298 +    {
3299 +      mpz_abs (g, u);
3300 +      return;
3301 +    }
3302 +
3303 +  mpz_init (tu);
3304 +  mpz_init (tv);
3305 +
3306 +  mpz_abs (tu, u);
3307 +  uz = mpz_make_odd (tu);
3308 +  mpz_abs (tv, v);
3309 +  vz = mpz_make_odd (tv);
3310 +  gz = GMP_MIN (uz, vz);
3311 +
3312 +  if (tu->_mp_size < tv->_mp_size)
3313 +    mpz_swap (tu, tv);
3314 +
3315 +  mpz_tdiv_r (tu, tu, tv);
3316 +  if (tu->_mp_size == 0)
3317 +    {
3318 +      mpz_swap (g, tv);
3319 +    }
3320 +  else
3321 +    for (;;)
3322 +      {
3323 +       int c;
3324 +
3325 +       mpz_make_odd (tu);
3326 +       c = mpz_cmp (tu, tv);
3327 +       if (c == 0)
3328 +         {
3329 +           mpz_swap (g, tu);
3330 +           break;
3331 +         }
3332 +       if (c < 0)
3333 +         mpz_swap (tu, tv);
3334 +
3335 +       if (tv->_mp_size == 1)
3336 +         {
3337 +           mp_limb_t vl = tv->_mp_d[0];
3338 +           mp_limb_t ul = mpz_tdiv_ui (tu, vl);
3339 +           mpz_set_ui (g, mpn_gcd_11 (ul, vl));
3340 +           break;
3341 +         }
3342 +       mpz_sub (tu, tu, tv);
3343 +      }
3344 +  mpz_clear (tu);
3345 +  mpz_clear (tv);
3346 +  mpz_mul_2exp (g, g, gz);
3347 +}
3348 +
3349 +void
3350 +mpz_gcdext (mpz_t g, mpz_t s, mpz_t t, const mpz_t u, const mpz_t v)
3351 +{
3352 +  mpz_t tu, tv, s0, s1, t0, t1;
3353 +  mp_bitcnt_t uz, vz, gz;
3354 +  mp_bitcnt_t power;
3355 +
3356 +  if (u->_mp_size == 0)
3357 +    {
3358 +      /* g = 0 u + sgn(v) v */
3359 +      signed long sign = mpz_sgn (v);
3360 +      mpz_abs (g, v);
3361 +      if (s)
3362 +       mpz_set_ui (s, 0);
3363 +      if (t)
3364 +       mpz_set_si (t, sign);
3365 +      return;
3366 +    }
3367 +
3368 +  if (v->_mp_size == 0)
3369 +    {
3370 +      /* g = sgn(u) u + 0 v */
3371 +      signed long sign = mpz_sgn (u);
3372 +      mpz_abs (g, u);
3373 +      if (s)
3374 +       mpz_set_si (s, sign);
3375 +      if (t)
3376 +       mpz_set_ui (t, 0);
3377 +      return;
3378 +    }
3379 +
3380 +  mpz_init (tu);
3381 +  mpz_init (tv);
3382 +  mpz_init (s0);
3383 +  mpz_init (s1);
3384 +  mpz_init (t0);
3385 +  mpz_init (t1);
3386 +
3387 +  mpz_abs (tu, u);
3388 +  uz = mpz_make_odd (tu);
3389 +  mpz_abs (tv, v);
3390 +  vz = mpz_make_odd (tv);
3391 +  gz = GMP_MIN (uz, vz);
3392 +
3393 +  uz -= gz;
3394 +  vz -= gz;
3395 +
3396 +  /* Cofactors corresponding to odd gcd. gz handled later. */
3397 +  if (tu->_mp_size < tv->_mp_size)
3398 +    {
3399 +      mpz_swap (tu, tv);
3400 +      MPZ_SRCPTR_SWAP (u, v);
3401 +      MPZ_PTR_SWAP (s, t);
3402 +      MP_BITCNT_T_SWAP (uz, vz);
3403 +    }
3404 +
3405 +  /* Maintain
3406 +   *
3407 +   * u = t0 tu + t1 tv
3408 +   * v = s0 tu + s1 tv
3409 +   *
3410 +   * where u and v denote the inputs with common factors of two
3411 +   * eliminated, and det (s0, t0; s1, t1) = 2^p. Then
3412 +   *
3413 +   * 2^p tu =  s1 u - t1 v
3414 +   * 2^p tv = -s0 u + t0 v
3415 +   */
3416 +
3417 +  /* After initial division, tu = q tv + tu', we have
3418 +   *
3419 +   * u = 2^uz (tu' + q tv)
3420 +   * v = 2^vz tv
3421 +   *
3422 +   * or
3423 +   *
3424 +   * t0 = 2^uz, t1 = 2^uz q
3425 +   * s0 = 0,    s1 = 2^vz
3426 +   */
3427 +
3428 +  mpz_setbit (t0, uz);
3429 +  mpz_tdiv_qr (t1, tu, tu, tv);
3430 +  mpz_mul_2exp (t1, t1, uz);
3431 +
3432 +  mpz_setbit (s1, vz);
3433 +  power = uz + vz;
3434 +
3435 +  if (tu->_mp_size > 0)
3436 +    {
3437 +      mp_bitcnt_t shift;
3438 +      shift = mpz_make_odd (tu);
3439 +      mpz_mul_2exp (t0, t0, shift);
3440 +      mpz_mul_2exp (s0, s0, shift);
3441 +      power += shift;
3442 +
3443 +      for (;;)
3444 +       {
3445 +         int c;
3446 +         c = mpz_cmp (tu, tv);
3447 +         if (c == 0)
3448 +           break;
3449 +
3450 +         if (c < 0)
3451 +           {
3452 +             /* tv = tv' + tu
3453 +              *
3454 +              * u = t0 tu + t1 (tv' + tu) = (t0 + t1) tu + t1 tv'
3455 +              * v = s0 tu + s1 (tv' + tu) = (s0 + s1) tu + s1 tv' */
3456 +
3457 +             mpz_sub (tv, tv, tu);
3458 +             mpz_add (t0, t0, t1);
3459 +             mpz_add (s0, s0, s1);
3460 +
3461 +             shift = mpz_make_odd (tv);
3462 +             mpz_mul_2exp (t1, t1, shift);
3463 +             mpz_mul_2exp (s1, s1, shift);
3464 +           }
3465 +         else
3466 +           {
3467 +             mpz_sub (tu, tu, tv);
3468 +             mpz_add (t1, t0, t1);
3469 +             mpz_add (s1, s0, s1);
3470 +
3471 +             shift = mpz_make_odd (tu);
3472 +             mpz_mul_2exp (t0, t0, shift);
3473 +             mpz_mul_2exp (s0, s0, shift);
3474 +           }
3475 +         power += shift;
3476 +       }
3477 +    }
3478 +
3479 +  /* Now tv = odd part of gcd, and -s0 and t0 are corresponding
3480 +     cofactors. */
3481 +
3482 +  mpz_mul_2exp (tv, tv, gz);
3483 +  mpz_neg (s0, s0);
3484 +
3485 +  /* 2^p g = s0 u + t0 v. Eliminate one factor of two at a time. To
3486 +     adjust cofactors, we need u / g and v / g */
3487 +
3488 +  mpz_divexact (s1, v, tv);
3489 +  mpz_abs (s1, s1);
3490 +  mpz_divexact (t1, u, tv);
3491 +  mpz_abs (t1, t1);
3492 +
3493 +  while (power-- > 0)
3494 +    {
3495 +      /* s0 u + t0 v = (s0 - v/g) u - (t0 + u/g) v */
3496 +      if (mpz_odd_p (s0) || mpz_odd_p (t0))
3497 +       {
3498 +         mpz_sub (s0, s0, s1);
3499 +         mpz_add (t0, t0, t1);
3500 +       }
3501 +      mpz_divexact_ui (s0, s0, 2);
3502 +      mpz_divexact_ui (t0, t0, 2);
3503 +    }
3504 +
3505 +  /* Arrange so that |s| < |u| / 2g */
3506 +  mpz_add (s1, s0, s1);
3507 +  if (mpz_cmpabs (s0, s1) > 0)
3508 +    {
3509 +      mpz_swap (s0, s1);
3510 +      mpz_sub (t0, t0, t1);
3511 +    }
3512 +  if (u->_mp_size < 0)
3513 +    mpz_neg (s0, s0);
3514 +  if (v->_mp_size < 0)
3515 +    mpz_neg (t0, t0);
3516 +
3517 +  mpz_swap (g, tv);
3518 +  if (s)
3519 +    mpz_swap (s, s0);
3520 +  if (t)
3521 +    mpz_swap (t, t0);
3522 +
3523 +  mpz_clear (tu);
3524 +  mpz_clear (tv);
3525 +  mpz_clear (s0);
3526 +  mpz_clear (s1);
3527 +  mpz_clear (t0);
3528 +  mpz_clear (t1);
3529 +}
3530 +
3531 +void
3532 +mpz_lcm (mpz_t r, const mpz_t u, const mpz_t v)
3533 +{
3534 +  mpz_t g;
3535 +
3536 +  if (u->_mp_size == 0 || v->_mp_size == 0)
3537 +    {
3538 +      r->_mp_size = 0;
3539 +      return;
3540 +    }
3541 +
3542 +  mpz_init (g);
3543 +
3544 +  mpz_gcd (g, u, v);
3545 +  mpz_divexact (g, u, g);
3546 +  mpz_mul (r, g, v);
3547 +
3548 +  mpz_clear (g);
3549 +  mpz_abs (r, r);
3550 +}
3551 +
3552 +void
3553 +mpz_lcm_ui (mpz_t r, const mpz_t u, unsigned long v)
3554 +{
3555 +  if (v == 0 || u->_mp_size == 0)
3556 +    {
3557 +      r->_mp_size = 0;
3558 +      return;
3559 +    }
3560 +
3561 +  v /= mpz_gcd_ui (NULL, u, v);
3562 +  mpz_mul_ui (r, u, v);
3563 +
3564 +  mpz_abs (r, r);
3565 +}
3566 +
3567 +int
3568 +mpz_invert (mpz_t r, const mpz_t u, const mpz_t m)
3569 +{
3570 +  mpz_t g, tr;
3571 +  int invertible;
3572 +
3573 +  if (u->_mp_size == 0 || mpz_cmpabs_ui (m, 1) <= 0)
3574 +    return 0;
3575 +
3576 +  mpz_init (g);
3577 +  mpz_init (tr);
3578 +
3579 +  mpz_gcdext (g, tr, NULL, u, m);
3580 +  invertible = (mpz_cmp_ui (g, 1) == 0);
3581 +
3582 +  if (invertible)
3583 +    {
3584 +      if (tr->_mp_size < 0)
3585 +       {
3586 +         if (m->_mp_size >= 0)
3587 +           mpz_add (tr, tr, m);
3588 +         else
3589 +           mpz_sub (tr, tr, m);
3590 +       }
3591 +      mpz_swap (r, tr);
3592 +    }
3593 +
3594 +  mpz_clear (g);
3595 +  mpz_clear (tr);
3596 +  return invertible;
3597 +}
3598 +
3599 +\f
3600 +/* Higher level operations (sqrt, pow and root) */
3601 +
3602 +void
3603 +mpz_pow_ui (mpz_t r, const mpz_t b, unsigned long e)
3604 +{
3605 +  unsigned long bit;
3606 +  mpz_t tr;
3607 +  mpz_init_set_ui (tr, 1);
3608 +
3609 +  bit = GMP_ULONG_HIGHBIT;
3610 +  do
3611 +    {
3612 +      mpz_mul (tr, tr, tr);
3613 +      if (e & bit)
3614 +       mpz_mul (tr, tr, b);
3615 +      bit >>= 1;
3616 +    }
3617 +  while (bit > 0);
3618 +
3619 +  mpz_swap (r, tr);
3620 +  mpz_clear (tr);
3621 +}
3622 +
3623 +void
3624 +mpz_ui_pow_ui (mpz_t r, unsigned long blimb, unsigned long e)
3625 +{
3626 +  mpz_t b;
3627 +  mpz_init_set_ui (b, blimb);
3628 +  mpz_pow_ui (r, b, e);
3629 +  mpz_clear (b);
3630 +}
3631 +
3632 +void
3633 +mpz_powm (mpz_t r, const mpz_t b, const mpz_t e, const mpz_t m)
3634 +{
3635 +  mpz_t tr;
3636 +  mpz_t base;
3637 +  mp_size_t en, mn;
3638 +  mp_srcptr mp;
3639 +  struct gmp_div_inverse minv;
3640 +  unsigned shift;
3641 +  mp_ptr tp = NULL;
3642 +
3643 +  en = GMP_ABS (e->_mp_size);
3644 +  mn = GMP_ABS (m->_mp_size);
3645 +  if (mn == 0)
3646 +    gmp_die ("mpz_powm: Zero modulo.");
3647 +
3648 +  if (en == 0)
3649 +    {
3650 +      mpz_set_ui (r, 1);
3651 +      return;
3652 +    }
3653 +
3654 +  mp = m->_mp_d;
3655 +  mpn_div_qr_invert (&minv, mp, mn);
3656 +  shift = minv.shift;
3657 +
3658 +  if (shift > 0)
3659 +    {
3660 +      /* To avoid shifts, we do all our reductions, except the final
3661 +        one, using a *normalized* m. */
3662 +      minv.shift = 0;
3663 +
3664 +      tp = gmp_xalloc_limbs (mn);
3665 +      gmp_assert_nocarry (mpn_lshift (tp, mp, mn, shift));
3666 +      mp = tp;
3667 +    }
3668 +
3669 +  mpz_init (base);
3670 +
3671 +  if (e->_mp_size < 0)
3672 +    {
3673 +      if (!mpz_invert (base, b, m))
3674 +       gmp_die ("mpz_powm: Negative exponent and non-invertible base.");
3675 +    }
3676 +  else
3677 +    {
3678 +      mp_size_t bn;
3679 +      mpz_abs (base, b);
3680 +
3681 +      bn = base->_mp_size;
3682 +      if (bn >= mn)
3683 +       {
3684 +         mpn_div_qr_preinv (NULL, base->_mp_d, base->_mp_size, mp, mn, &minv);
3685 +         bn = mn;
3686 +       }
3687 +
3688 +      /* We have reduced the absolute value. Now take care of the
3689 +        sign. Note that we get zero represented non-canonically as
3690 +        m. */
3691 +      if (b->_mp_size < 0)
3692 +       {
3693 +         mp_ptr bp = MPZ_REALLOC (base, mn);
3694 +         gmp_assert_nocarry (mpn_sub (bp, mp, mn, bp, bn));
3695 +         bn = mn;
3696 +       }
3697 +      base->_mp_size = mpn_normalized_size (base->_mp_d, bn);
3698 +    }
3699 +  mpz_init_set_ui (tr, 1);
3700 +
3701 +  while (en-- > 0)
3702 +    {
3703 +      mp_limb_t w = e->_mp_d[en];
3704 +      mp_limb_t bit;
3705 +
3706 +      bit = GMP_LIMB_HIGHBIT;
3707 +      do
3708 +       {
3709 +         mpz_mul (tr, tr, tr);
3710 +         if (w & bit)
3711 +           mpz_mul (tr, tr, base);
3712 +         if (tr->_mp_size > mn)
3713 +           {
3714 +             mpn_div_qr_preinv (NULL, tr->_mp_d, tr->_mp_size, mp, mn, &minv);
3715 +             tr->_mp_size = mpn_normalized_size (tr->_mp_d, mn);
3716 +           }
3717 +         bit >>= 1;
3718 +       }
3719 +      while (bit > 0);
3720 +    }
3721 +
3722 +  /* Final reduction */
3723 +  if (tr->_mp_size >= mn)
3724 +    {
3725 +      minv.shift = shift;
3726 +      mpn_div_qr_preinv (NULL, tr->_mp_d, tr->_mp_size, mp, mn, &minv);
3727 +      tr->_mp_size = mpn_normalized_size (tr->_mp_d, mn);
3728 +    }
3729 +  if (tp)
3730 +    gmp_free (tp);
3731 +
3732 +  mpz_swap (r, tr);
3733 +  mpz_clear (tr);
3734 +  mpz_clear (base);
3735 +}
3736 +
3737 +void
3738 +mpz_powm_ui (mpz_t r, const mpz_t b, unsigned long elimb, const mpz_t m)
3739 +{
3740 +  mpz_t e;
3741 +  mpz_init_set_ui (e, elimb);
3742 +  mpz_powm (r, b, e, m);
3743 +  mpz_clear (e);
3744 +}
3745 +
3746 +/* x=trunc(y^(1/z)), r=y-x^z */
3747 +void
3748 +mpz_rootrem (mpz_t x, mpz_t r, const mpz_t y, unsigned long z)
3749 +{
3750 +  int sgn;
3751 +  mpz_t t, u;
3752 +
3753 +  sgn = y->_mp_size < 0;
3754 +  if ((~z & sgn) != 0)
3755 +    gmp_die ("mpz_rootrem: Negative argument, with even root.");
3756 +  if (z == 0)
3757 +    gmp_die ("mpz_rootrem: Zeroth root.");
3758 +
3759 +  if (mpz_cmpabs_ui (y, 1) <= 0) {
3760 +    if (x)
3761 +      mpz_set (x, y);
3762 +    if (r)
3763 +      r->_mp_size = 0;
3764 +    return;
3765 +  }
3766 +
3767 +  mpz_init (u);
3768 +  {
3769 +    mp_bitcnt_t tb;
3770 +    tb = mpz_sizeinbase (y, 2) / z + 1;
3771 +    mpz_init2 (t, tb);
3772 +    mpz_setbit (t, tb);
3773 +  }
3774 +
3775 +  if (z == 2) /* simplify sqrt loop: z-1 == 1 */
3776 +    do {
3777 +      mpz_swap (u, t);                 /* u = x */
3778 +      mpz_tdiv_q (t, y, u);            /* t = y/x */
3779 +      mpz_add (t, t, u);               /* t = y/x + x */
3780 +      mpz_tdiv_q_2exp (t, t, 1);       /* x'= (y/x + x)/2 */
3781 +    } while (mpz_cmpabs (t, u) < 0);   /* |x'| < |x| */
3782 +  else /* z != 2 */ {
3783 +    mpz_t v;
3784 +
3785 +    mpz_init (v);
3786 +    if (sgn)
3787 +      mpz_neg (t, t);
3788 +
3789 +    do {
3790 +      mpz_swap (u, t);                 /* u = x */
3791 +      mpz_pow_ui (t, u, z - 1);                /* t = x^(z-1) */
3792 +      mpz_tdiv_q (t, y, t);            /* t = y/x^(z-1) */
3793 +      mpz_mul_ui (v, u, z - 1);                /* v = x*(z-1) */
3794 +      mpz_add (t, t, v);               /* t = y/x^(z-1) + x*(z-1) */
3795 +      mpz_tdiv_q_ui (t, t, z);         /* x'=(y/x^(z-1) + x*(z-1))/z */
3796 +    } while (mpz_cmpabs (t, u) < 0);   /* |x'| < |x| */
3797 +
3798 +    mpz_clear (v);
3799 +  }
3800 +
3801 +  if (r) {
3802 +    mpz_pow_ui (t, u, z);
3803 +    mpz_sub (r, y, t);
3804 +  }
3805 +  if (x)
3806 +    mpz_swap (x, u);
3807 +  mpz_clear (u);
3808 +  mpz_clear (t);
3809 +}
3810 +
3811 +int
3812 +mpz_root (mpz_t x, const mpz_t y, unsigned long z)
3813 +{
3814 +  int res;
3815 +  mpz_t r;
3816 +
3817 +  mpz_init (r);
3818 +  mpz_rootrem (x, r, y, z);
3819 +  res = r->_mp_size == 0;
3820 +  mpz_clear (r);
3821 +
3822 +  return res;
3823 +}
3824 +
3825 +/* Compute s = floor(sqrt(u)) and r = u - s^2. Allows r == NULL */
3826 +void
3827 +mpz_sqrtrem (mpz_t s, mpz_t r, const mpz_t u)
3828 +{
3829 +  mpz_rootrem (s, r, u, 2);
3830 +}
3831 +
3832 +void
3833 +mpz_sqrt (mpz_t s, const mpz_t u)
3834 +{
3835 +  mpz_rootrem (s, NULL, u, 2);
3836 +}
3837 +
3838 +int
3839 +mpz_perfect_square_p (const mpz_t u)
3840 +{
3841 +  if (u->_mp_size <= 0)
3842 +    return (u->_mp_size == 0);
3843 +  else
3844 +    return mpz_root (NULL, u, 2);
3845 +}
3846 +
3847 +int
3848 +mpn_perfect_square_p (mp_srcptr p, mp_size_t n)
3849 +{
3850 +  mpz_t t;
3851 +
3852 +  assert (n > 0);
3853 +  assert (p [n-1] != 0);
3854 +  return mpz_root (NULL, mpz_roinit_n (t, p, n), 2);
3855 +}
3856 +
3857 +mp_size_t
3858 +mpn_sqrtrem (mp_ptr sp, mp_ptr rp, mp_srcptr p, mp_size_t n)
3859 +{
3860 +  mpz_t s, r, u;
3861 +  mp_size_t res;
3862 +
3863 +  assert (n > 0);
3864 +  assert (p [n-1] != 0);
3865 +
3866 +  mpz_init (r);
3867 +  mpz_init (s);
3868 +  mpz_rootrem (s, r, mpz_roinit_n (u, p, n), 2);
3869 +
3870 +  assert (s->_mp_size == (n+1)/2);
3871 +  mpn_copyd (sp, s->_mp_d, s->_mp_size);
3872 +  mpz_clear (s);
3873 +  res = r->_mp_size;
3874 +  if (rp)
3875 +    mpn_copyd (rp, r->_mp_d, res);
3876 +  mpz_clear (r);
3877 +  return res;
3878 +}
3879 +\f
3880 +/* Combinatorics */
3881 +
3882 +void
3883 +mpz_fac_ui (mpz_t x, unsigned long n)
3884 +{
3885 +  mpz_set_ui (x, n + (n == 0));
3886 +  for (;n > 2;)
3887 +    mpz_mul_ui (x, x, --n);
3888 +}
3889 +
3890 +void
3891 +mpz_bin_uiui (mpz_t r, unsigned long n, unsigned long k)
3892 +{
3893 +  mpz_t t;
3894 +
3895 +  mpz_set_ui (r, k <= n);
3896 +
3897 +  if (k > (n >> 1))
3898 +    k = (k <= n) ? n - k : 0;
3899 +
3900 +  mpz_init (t);
3901 +  mpz_fac_ui (t, k);
3902 +
3903 +  for (; k > 0; k--)
3904 +      mpz_mul_ui (r, r, n--);
3905 +
3906 +  mpz_divexact (r, r, t);
3907 +  mpz_clear (t);
3908 +}
3909 +
3910 +\f
3911 +/* Primality testing */
3912 +static int
3913 +gmp_millerrabin (const mpz_t n, const mpz_t nm1, mpz_t y,
3914 +                const mpz_t q, mp_bitcnt_t k)
3915 +{
3916 +  assert (k > 0);
3917 +
3918 +  /* Caller must initialize y to the base. */
3919 +  mpz_powm (y, y, q, n);
3920 +
3921 +  if (mpz_cmp_ui (y, 1) == 0 || mpz_cmp (y, nm1) == 0)
3922 +    return 1;
3923 +
3924 +  while (--k > 0)
3925 +    {
3926 +      mpz_powm_ui (y, y, 2, n);
3927 +      if (mpz_cmp (y, nm1) == 0)
3928 +       return 1;
3929 +      /* y == 1 means that the previous y was a non-trivial square root
3930 +        of 1 (mod n). y == 0 means that n is a power of the base.
3931 +        In either case, n is not prime. */
3932 +      if (mpz_cmp_ui (y, 1) <= 0)
3933 +       return 0;
3934 +    }
3935 +  return 0;
3936 +}
3937 +
3938 +/* This product is 0xc0cfd797, and fits in 32 bits. */
3939 +#define GMP_PRIME_PRODUCT \
3940 +  (3UL*5UL*7UL*11UL*13UL*17UL*19UL*23UL*29UL)
3941 +
3942 +/* Bit (p+1)/2 is set, for each odd prime <= 61 */
3943 +#define GMP_PRIME_MASK 0xc96996dcUL
3944 +
3945 +int
3946 +mpz_probab_prime_p (const mpz_t n, int reps)
3947 +{
3948 +  mpz_t nm1;
3949 +  mpz_t q;
3950 +  mpz_t y;
3951 +  mp_bitcnt_t k;
3952 +  int is_prime;
3953 +  int j;
3954 +
3955 +  /* Note that we use the absolute value of n only, for compatibility
3956 +     with the real GMP. */
3957 +  if (mpz_even_p (n))
3958 +    return (mpz_cmpabs_ui (n, 2) == 0) ? 2 : 0;
3959 +
3960 +  /* Above test excludes n == 0 */
3961 +  assert (n->_mp_size != 0);
3962 +
3963 +  if (mpz_cmpabs_ui (n, 64) < 0)
3964 +    return (GMP_PRIME_MASK >> (n->_mp_d[0] >> 1)) & 2;
3965 +
3966 +  if (mpz_gcd_ui (NULL, n, GMP_PRIME_PRODUCT) != 1)
3967 +    return 0;
3968 +
3969 +  /* All prime factors are >= 31. */
3970 +  if (mpz_cmpabs_ui (n, 31*31) < 0)
3971 +    return 2;
3972 +
3973 +  /* Use Miller-Rabin, with a deterministic sequence of bases, a[j] =
3974 +     j^2 + j + 41 using Euler's polynomial. We potentially stop early,
3975 +     if a[j] >= n - 1. Since n >= 31*31, this can happen only if reps >
3976 +     30 (a[30] == 971 > 31*31 == 961). */
3977 +
3978 +  mpz_init (nm1);
3979 +  mpz_init (q);
3980 +  mpz_init (y);
3981 +
3982 +  /* Find q and k, where q is odd and n = 1 + 2**k * q.  */
3983 +  nm1->_mp_size = mpz_abs_sub_ui (nm1, n, 1);
3984 +  k = mpz_scan1 (nm1, 0);
3985 +  mpz_tdiv_q_2exp (q, nm1, k);
3986 +
3987 +  for (j = 0, is_prime = 1; is_prime & (j < reps); j++)
3988 +    {
3989 +      mpz_set_ui (y, (unsigned long) j*j+j+41);
3990 +      if (mpz_cmp (y, nm1) >= 0)
3991 +       {
3992 +         /* Don't try any further bases. This "early" break does not affect
3993 +            the result for any reasonable reps value (<=5000 was tested) */
3994 +         assert (j >= 30);
3995 +         break;
3996 +       }
3997 +      is_prime = gmp_millerrabin (n, nm1, y, q, k);
3998 +    }
3999 +  mpz_clear (nm1);
4000 +  mpz_clear (q);
4001 +  mpz_clear (y);
4002 +
4003 +  return is_prime;
4004 +}
4005 +
4006 +\f
4007 +/* Logical operations and bit manipulation. */
4008 +
4009 +/* Numbers are treated as if represented in two's complement (and
4010 +   infinitely sign extended). For a negative values we get the two's
4011 +   complement from -x = ~x + 1, where ~ is bitwise complement.
4012 +   Negation transforms
4013 +
4014 +     xxxx10...0
4015 +
4016 +   into
4017 +
4018 +     yyyy10...0
4019 +
4020 +   where yyyy is the bitwise complement of xxxx. So least significant
4021 +   bits, up to and including the first one bit, are unchanged, and
4022 +   the more significant bits are all complemented.
4023 +
4024 +   To change a bit from zero to one in a negative number, subtract the
4025 +   corresponding power of two from the absolute value. This can never
4026 +   underflow. To change a bit from one to zero, add the corresponding
4027 +   power of two, and this might overflow. E.g., if x = -001111, the
4028 +   two's complement is 110001. Clearing the least significant bit, we
4029 +   get two's complement 110000, and -010000. */
4030 +
4031 +int
4032 +mpz_tstbit (const mpz_t d, mp_bitcnt_t bit_index)
4033 +{
4034 +  mp_size_t limb_index;
4035 +  unsigned shift;
4036 +  mp_size_t ds;
4037 +  mp_size_t dn;
4038 +  mp_limb_t w;
4039 +  int bit;
4040 +
4041 +  ds = d->_mp_size;
4042 +  dn = GMP_ABS (ds);
4043 +  limb_index = bit_index / GMP_LIMB_BITS;
4044 +  if (limb_index >= dn)
4045 +    return ds < 0;
4046 +
4047 +  shift = bit_index % GMP_LIMB_BITS;
4048 +  w = d->_mp_d[limb_index];
4049 +  bit = (w >> shift) & 1;
4050 +
4051 +  if (ds < 0)
4052 +    {
4053 +      /* d < 0. Check if any of the bits below is set: If so, our bit
4054 +        must be complemented. */
4055 +      if (shift > 0 && (w << (GMP_LIMB_BITS - shift)) > 0)
4056 +       return bit ^ 1;
4057 +      while (limb_index-- > 0)
4058 +       if (d->_mp_d[limb_index] > 0)
4059 +         return bit ^ 1;
4060 +    }
4061 +  return bit;
4062 +}
4063 +
4064 +static void
4065 +mpz_abs_add_bit (mpz_t d, mp_bitcnt_t bit_index)
4066 +{
4067 +  mp_size_t dn, limb_index;
4068 +  mp_limb_t bit;
4069 +  mp_ptr dp;
4070 +
4071 +  dn = GMP_ABS (d->_mp_size);
4072 +
4073 +  limb_index = bit_index / GMP_LIMB_BITS;
4074 +  bit = (mp_limb_t) 1 << (bit_index % GMP_LIMB_BITS);
4075 +
4076 +  if (limb_index >= dn)
4077 +    {
4078 +      mp_size_t i;
4079 +      /* The bit should be set outside of the end of the number.
4080 +        We have to increase the size of the number. */
4081 +      dp = MPZ_REALLOC (d, limb_index + 1);
4082 +
4083 +      dp[limb_index] = bit;
4084 +      for (i = dn; i < limb_index; i++)
4085 +       dp[i] = 0;
4086 +      dn = limb_index + 1;
4087 +    }
4088 +  else
4089 +    {
4090 +      mp_limb_t cy;
4091 +
4092 +      dp = d->_mp_d;
4093 +
4094 +      cy = mpn_add_1 (dp + limb_index, dp + limb_index, dn - limb_index, bit);
4095 +      if (cy > 0)
4096 +       {
4097 +         dp = MPZ_REALLOC (d, dn + 1);
4098 +         dp[dn++] = cy;
4099 +       }
4100 +    }
4101 +
4102 +  d->_mp_size = (d->_mp_size < 0) ? - dn : dn;
4103 +}
4104 +
4105 +static void
4106 +mpz_abs_sub_bit (mpz_t d, mp_bitcnt_t bit_index)
4107 +{
4108 +  mp_size_t dn, limb_index;
4109 +  mp_ptr dp;
4110 +  mp_limb_t bit;
4111 +
4112 +  dn = GMP_ABS (d->_mp_size);
4113 +  dp = d->_mp_d;
4114 +
4115 +  limb_index = bit_index / GMP_LIMB_BITS;
4116 +  bit = (mp_limb_t) 1 << (bit_index % GMP_LIMB_BITS);
4117 +
4118 +  assert (limb_index < dn);
4119 +
4120 +  gmp_assert_nocarry (mpn_sub_1 (dp + limb_index, dp + limb_index,
4121 +                                dn - limb_index, bit));
4122 +  dn = mpn_normalized_size (dp, dn);
4123 +  d->_mp_size = (d->_mp_size < 0) ? - dn : dn;
4124 +}
4125 +
4126 +void
4127 +mpz_setbit (mpz_t d, mp_bitcnt_t bit_index)
4128 +{
4129 +  if (!mpz_tstbit (d, bit_index))
4130 +    {
4131 +      if (d->_mp_size >= 0)
4132 +       mpz_abs_add_bit (d, bit_index);
4133 +      else
4134 +       mpz_abs_sub_bit (d, bit_index);
4135 +    }
4136 +}
4137 +
4138 +void
4139 +mpz_clrbit (mpz_t d, mp_bitcnt_t bit_index)
4140 +{
4141 +  if (mpz_tstbit (d, bit_index))
4142 +    {
4143 +      if (d->_mp_size >= 0)
4144 +       mpz_abs_sub_bit (d, bit_index);
4145 +      else
4146 +       mpz_abs_add_bit (d, bit_index);
4147 +    }
4148 +}
4149 +
4150 +void
4151 +mpz_combit (mpz_t d, mp_bitcnt_t bit_index)
4152 +{
4153 +  if (mpz_tstbit (d, bit_index) ^ (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 +void
4160 +mpz_com (mpz_t r, const mpz_t u)
4161 +{
4162 +  mpz_neg (r, u);
4163 +  mpz_sub_ui (r, r, 1);
4164 +}
4165 +
4166 +void
4167 +mpz_and (mpz_t r, const mpz_t u, const mpz_t v)
4168 +{
4169 +  mp_size_t un, vn, rn, i;
4170 +  mp_ptr up, vp, rp;
4171 +
4172 +  mp_limb_t ux, vx, rx;
4173 +  mp_limb_t uc, vc, rc;
4174 +  mp_limb_t ul, vl, rl;
4175 +
4176 +  un = GMP_ABS (u->_mp_size);
4177 +  vn = GMP_ABS (v->_mp_size);
4178 +  if (un < vn)
4179 +    {
4180 +      MPZ_SRCPTR_SWAP (u, v);
4181 +      MP_SIZE_T_SWAP (un, vn);
4182 +    }
4183 +  if (vn == 0)
4184 +    {
4185 +      r->_mp_size = 0;
4186 +      return;
4187 +    }
4188 +
4189 +  uc = u->_mp_size < 0;
4190 +  vc = v->_mp_size < 0;
4191 +  rc = uc & vc;
4192 +
4193 +  ux = -uc;
4194 +  vx = -vc;
4195 +  rx = -rc;
4196 +
4197 +  /* If the smaller input is positive, higher limbs don't matter. */
4198 +  rn = vx ? un : vn;
4199 +
4200 +  rp = MPZ_REALLOC (r, rn + rc);
4201 +
4202 +  up = u->_mp_d;
4203 +  vp = v->_mp_d;
4204 +
4205 +  i = 0;
4206 +  do
4207 +    {
4208 +      ul = (up[i] ^ ux) + uc;
4209 +      uc = ul < uc;
4210 +
4211 +      vl = (vp[i] ^ vx) + vc;
4212 +      vc = vl < vc;
4213 +
4214 +      rl = ( (ul & vl) ^ rx) + rc;
4215 +      rc = rl < rc;
4216 +      rp[i] = rl;
4217 +    }
4218 +  while (++i < vn);
4219 +  assert (vc == 0);
4220 +
4221 +  for (; i < rn; i++)
4222 +    {
4223 +      ul = (up[i] ^ ux) + uc;
4224 +      uc = ul < uc;
4225 +
4226 +      rl = ( (ul & vx) ^ rx) + rc;
4227 +      rc = rl < rc;
4228 +      rp[i] = rl;
4229 +    }
4230 +  if (rc)
4231 +    rp[rn++] = rc;
4232 +  else
4233 +    rn = mpn_normalized_size (rp, rn);
4234 +
4235 +  r->_mp_size = rx ? -rn : rn;
4236 +}
4237 +
4238 +void
4239 +mpz_ior (mpz_t r, const mpz_t u, const mpz_t v)
4240 +{
4241 +  mp_size_t un, vn, rn, i;
4242 +  mp_ptr up, vp, rp;
4243 +
4244 +  mp_limb_t ux, vx, rx;
4245 +  mp_limb_t uc, vc, rc;
4246 +  mp_limb_t ul, vl, rl;
4247 +
4248 +  un = GMP_ABS (u->_mp_size);
4249 +  vn = GMP_ABS (v->_mp_size);
4250 +  if (un < vn)
4251 +    {
4252 +      MPZ_SRCPTR_SWAP (u, v);
4253 +      MP_SIZE_T_SWAP (un, vn);
4254 +    }
4255 +  if (vn == 0)
4256 +    {
4257 +      mpz_set (r, u);
4258 +      return;
4259 +    }
4260 +
4261 +  uc = u->_mp_size < 0;
4262 +  vc = v->_mp_size < 0;
4263 +  rc = uc | vc;
4264 +
4265 +  ux = -uc;
4266 +  vx = -vc;
4267 +  rx = -rc;
4268 +
4269 +  /* If the smaller input is negative, by sign extension higher limbs
4270 +     don't matter. */
4271 +  rn = vx ? vn : un;
4272 +
4273 +  rp = MPZ_REALLOC (r, rn + rc);
4274 +
4275 +  up = u->_mp_d;
4276 +  vp = v->_mp_d;
4277 +
4278 +  i = 0;
4279 +  do
4280 +    {
4281 +      ul = (up[i] ^ ux) + uc;
4282 +      uc = ul < uc;
4283 +
4284 +      vl = (vp[i] ^ vx) + vc;
4285 +      vc = vl < vc;
4286 +
4287 +      rl = ( (ul | vl) ^ rx) + rc;
4288 +      rc = rl < rc;
4289 +      rp[i] = rl;
4290 +    }
4291 +  while (++i < vn);
4292 +  assert (vc == 0);
4293 +
4294 +  for (; i < rn; i++)
4295 +    {
4296 +      ul = (up[i] ^ ux) + uc;
4297 +      uc = ul < uc;
4298 +
4299 +      rl = ( (ul | vx) ^ rx) + rc;
4300 +      rc = rl < rc;
4301 +      rp[i] = rl;
4302 +    }
4303 +  if (rc)
4304 +    rp[rn++] = rc;
4305 +  else
4306 +    rn = mpn_normalized_size (rp, rn);
4307 +
4308 +  r->_mp_size = rx ? -rn : rn;
4309 +}
4310 +
4311 +void
4312 +mpz_xor (mpz_t r, const mpz_t u, const mpz_t v)
4313 +{
4314 +  mp_size_t un, vn, i;
4315 +  mp_ptr up, vp, rp;
4316 +
4317 +  mp_limb_t ux, vx, rx;
4318 +  mp_limb_t uc, vc, rc;
4319 +  mp_limb_t ul, vl, rl;
4320 +
4321 +  un = GMP_ABS (u->_mp_size);
4322 +  vn = GMP_ABS (v->_mp_size);
4323 +  if (un < vn)
4324 +    {
4325 +      MPZ_SRCPTR_SWAP (u, v);
4326 +      MP_SIZE_T_SWAP (un, vn);
4327 +    }
4328 +  if (vn == 0)
4329 +    {
4330 +      mpz_set (r, u);
4331 +      return;
4332 +    }
4333 +
4334 +  uc = u->_mp_size < 0;
4335 +  vc = v->_mp_size < 0;
4336 +  rc = uc ^ vc;
4337 +
4338 +  ux = -uc;
4339 +  vx = -vc;
4340 +  rx = -rc;
4341 +
4342 +  rp = MPZ_REALLOC (r, un + rc);
4343 +
4344 +  up = u->_mp_d;
4345 +  vp = v->_mp_d;
4346 +
4347 +  i = 0;
4348 +  do
4349 +    {
4350 +      ul = (up[i] ^ ux) + uc;
4351 +      uc = ul < uc;
4352 +
4353 +      vl = (vp[i] ^ vx) + vc;
4354 +      vc = vl < vc;
4355 +
4356 +      rl = (ul ^ vl ^ rx) + rc;
4357 +      rc = rl < rc;
4358 +      rp[i] = rl;
4359 +    }
4360 +  while (++i < vn);
4361 +  assert (vc == 0);
4362 +
4363 +  for (; i < un; i++)
4364 +    {
4365 +      ul = (up[i] ^ ux) + uc;
4366 +      uc = ul < uc;
4367 +
4368 +      rl = (ul ^ ux) + rc;
4369 +      rc = rl < rc;
4370 +      rp[i] = rl;
4371 +    }
4372 +  if (rc)
4373 +    rp[un++] = rc;
4374 +  else
4375 +    un = mpn_normalized_size (rp, un);
4376 +
4377 +  r->_mp_size = rx ? -un : un;
4378 +}
4379 +
4380 +static unsigned
4381 +gmp_popcount_limb (mp_limb_t x)
4382 +{
4383 +  unsigned c;
4384 +
4385 +  /* Do 16 bits at a time, to avoid limb-sized constants. */
4386 +  for (c = 0; x > 0; x >>= 16)
4387 +    {
4388 +      unsigned w = ((x >> 1) & 0x5555) + (x & 0x5555);
4389 +      w = ((w >> 2) & 0x3333) + (w & 0x3333);
4390 +      w = ((w >> 4) & 0x0f0f) + (w & 0x0f0f);
4391 +      w = (w >> 8) + (w & 0x00ff);
4392 +      c += w;
4393 +    }
4394 +  return c;
4395 +}
4396 +
4397 +mp_bitcnt_t
4398 +mpn_popcount (mp_srcptr p, mp_size_t n)
4399 +{
4400 +  mp_size_t i;
4401 +  mp_bitcnt_t c;
4402 +
4403 +  for (c = 0, i = 0; i < n; i++)
4404 +    c += gmp_popcount_limb (p[i]);
4405 +
4406 +  return c;
4407 +}
4408 +
4409 +mp_bitcnt_t
4410 +mpz_popcount (const mpz_t u)
4411 +{
4412 +  mp_size_t un;
4413 +
4414 +  un = u->_mp_size;
4415 +
4416 +  if (un < 0)
4417 +    return ~(mp_bitcnt_t) 0;
4418 +
4419 +  return mpn_popcount (u->_mp_d, un);
4420 +}
4421 +
4422 +mp_bitcnt_t
4423 +mpz_hamdist (const mpz_t u, const mpz_t v)
4424 +{
4425 +  mp_size_t un, vn, i;
4426 +  mp_limb_t uc, vc, ul, vl, comp;
4427 +  mp_srcptr up, vp;
4428 +  mp_bitcnt_t c;
4429 +
4430 +  un = u->_mp_size;
4431 +  vn = v->_mp_size;
4432 +
4433 +  if ( (un ^ vn) < 0)
4434 +    return ~(mp_bitcnt_t) 0;
4435 +
4436 +  comp = - (uc = vc = (un < 0));
4437 +  if (uc)
4438 +    {
4439 +      assert (vn < 0);
4440 +      un = -un;
4441 +      vn = -vn;
4442 +    }
4443 +
4444 +  up = u->_mp_d;
4445 +  vp = v->_mp_d;
4446 +
4447 +  if (un < vn)
4448 +    MPN_SRCPTR_SWAP (up, un, vp, vn);
4449 +
4450 +  for (i = 0, c = 0; i < vn; i++)
4451 +    {
4452 +      ul = (up[i] ^ comp) + uc;
4453 +      uc = ul < uc;
4454 +
4455 +      vl = (vp[i] ^ comp) + vc;
4456 +      vc = vl < vc;
4457 +
4458 +      c += gmp_popcount_limb (ul ^ vl);
4459 +    }
4460 +  assert (vc == 0);
4461 +
4462 +  for (; i < un; i++)
4463 +    {
4464 +      ul = (up[i] ^ comp) + uc;
4465 +      uc = ul < uc;
4466 +
4467 +      c += gmp_popcount_limb (ul ^ comp);
4468 +    }
4469 +
4470 +  return c;
4471 +}
4472 +
4473 +mp_bitcnt_t
4474 +mpz_scan1 (const mpz_t u, mp_bitcnt_t starting_bit)
4475 +{
4476 +  mp_ptr up;
4477 +  mp_size_t us, un, i;
4478 +  mp_limb_t limb, ux;
4479 +
4480 +  us = u->_mp_size;
4481 +  un = GMP_ABS (us);
4482 +  i = starting_bit / GMP_LIMB_BITS;
4483 +
4484 +  /* Past the end there's no 1 bits for u>=0, or an immediate 1 bit
4485 +     for u<0. Notice this test picks up any u==0 too. */
4486 +  if (i >= un)
4487 +    return (us >= 0 ? ~(mp_bitcnt_t) 0 : starting_bit);
4488 +
4489 +  up = u->_mp_d;
4490 +  ux = 0;
4491 +  limb = up[i];
4492 +
4493 +  if (starting_bit != 0)
4494 +    {
4495 +      if (us < 0)
4496 +       {
4497 +         ux = mpn_zero_p (up, i);
4498 +         limb = ~ limb + ux;
4499 +         ux = - (mp_limb_t) (limb >= ux);
4500 +       }
4501 +
4502 +      /* Mask to 0 all bits before starting_bit, thus ignoring them. */
4503 +      limb &= (GMP_LIMB_MAX << (starting_bit % GMP_LIMB_BITS));
4504 +    }
4505 +
4506 +  return mpn_common_scan (limb, i, up, un, ux);
4507 +}
4508 +
4509 +mp_bitcnt_t
4510 +mpz_scan0 (const mpz_t u, mp_bitcnt_t starting_bit)
4511 +{
4512 +  mp_ptr up;
4513 +  mp_size_t us, un, i;
4514 +  mp_limb_t limb, ux;
4515 +
4516 +  us = u->_mp_size;
4517 +  ux = - (mp_limb_t) (us >= 0);
4518 +  un = GMP_ABS (us);
4519 +  i = starting_bit / GMP_LIMB_BITS;
4520 +
4521 +  /* When past end, there's an immediate 0 bit for u>=0, or no 0 bits for
4522 +     u<0.  Notice this test picks up all cases of u==0 too. */
4523 +  if (i >= un)
4524 +    return (ux ? starting_bit : ~(mp_bitcnt_t) 0);
4525 +
4526 +  up = u->_mp_d;
4527 +  limb = up[i] ^ ux;
4528 +
4529 +  if (ux == 0)
4530 +    limb -= mpn_zero_p (up, i); /* limb = ~(~limb + zero_p) */
4531 +
4532 +  /* Mask all bits before starting_bit, thus ignoring them. */
4533 +  limb &= (GMP_LIMB_MAX << (starting_bit % GMP_LIMB_BITS));
4534 +
4535 +  return mpn_common_scan (limb, i, up, un, ux);
4536 +}
4537 +
4538 +\f
4539 +/* MPZ base conversion. */
4540 +
4541 +size_t
4542 +mpz_sizeinbase (const mpz_t u, int base)
4543 +{
4544 +  mp_size_t un;
4545 +  mp_srcptr up;
4546 +  mp_ptr tp;
4547 +  mp_bitcnt_t bits;
4548 +  struct gmp_div_inverse bi;
4549 +  size_t ndigits;
4550 +
4551 +  assert (base >= 2);
4552 +  assert (base <= 36);
4553 +
4554 +  un = GMP_ABS (u->_mp_size);
4555 +  if (un == 0)
4556 +    return 1;
4557 +
4558 +  up = u->_mp_d;
4559 +
4560 +  bits = (un - 1) * GMP_LIMB_BITS + mpn_limb_size_in_base_2 (up[un-1]);
4561 +  switch (base)
4562 +    {
4563 +    case 2:
4564 +      return bits;
4565 +    case 4:
4566 +      return (bits + 1) / 2;
4567 +    case 8:
4568 +      return (bits + 2) / 3;
4569 +    case 16:
4570 +      return (bits + 3) / 4;
4571 +    case 32:
4572 +      return (bits + 4) / 5;
4573 +      /* FIXME: Do something more clever for the common case of base
4574 +        10. */
4575 +    }
4576 +
4577 +  tp = gmp_xalloc_limbs (un);
4578 +  mpn_copyi (tp, up, un);
4579 +  mpn_div_qr_1_invert (&bi, base);
4580 +
4581 +  ndigits = 0;
4582 +  do
4583 +    {
4584 +      ndigits++;
4585 +      mpn_div_qr_1_preinv (tp, tp, un, &bi);
4586 +      un -= (tp[un-1] == 0);
4587 +    }
4588 +  while (un > 0);
4589 +
4590 +  gmp_free (tp);
4591 +  return ndigits;
4592 +}
4593 +
4594 +char *
4595 +mpz_get_str (char *sp, int base, const mpz_t u)
4596 +{
4597 +  unsigned bits;
4598 +  const char *digits;
4599 +  mp_size_t un;
4600 +  size_t i, sn;
4601 +
4602 +  if (base >= 0)
4603 +    {
4604 +      digits = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
4605 +    }
4606 +  else
4607 +    {
4608 +      base = -base;
4609 +      digits = "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
4610 +    }
4611 +  if (base <= 1)
4612 +    base = 10;
4613 +  if (base > 36)
4614 +    return NULL;
4615 +
4616 +  sn = 1 + mpz_sizeinbase (u, base);
4617 +  if (!sp)
4618 +    sp = gmp_xalloc (1 + sn);
4619 +
4620 +  un = GMP_ABS (u->_mp_size);
4621 +
4622 +  if (un == 0)
4623 +    {
4624 +      sp[0] = '0';
4625 +      sp[1] = '\0';
4626 +      return sp;
4627 +    }
4628 +
4629 +  i = 0;
4630 +
4631 +  if (u->_mp_size < 0)
4632 +    sp[i++] = '-';
4633 +
4634 +  bits = mpn_base_power_of_two_p (base);
4635 +
4636 +  if (bits)
4637 +    /* Not modified in this case. */
4638 +    sn = i + mpn_get_str_bits ((unsigned char *) sp + i, bits, u->_mp_d, un);
4639 +  else
4640 +    {
4641 +      struct mpn_base_info info;
4642 +      mp_ptr tp;
4643 +
4644 +      mpn_get_base_info (&info, base);
4645 +      tp = gmp_xalloc_limbs (un);
4646 +      mpn_copyi (tp, u->_mp_d, un);
4647 +
4648 +      sn = i + mpn_get_str_other ((unsigned char *) sp + i, base, &info, tp, un);
4649 +      gmp_free (tp);
4650 +    }
4651 +
4652 +  for (; i < sn; i++)
4653 +    sp[i] = digits[(unsigned char) sp[i]];
4654 +
4655 +  sp[sn] = '\0';
4656 +  return sp;
4657 +}
4658 +
4659 +int
4660 +mpz_set_str (mpz_t r, const char *sp, int base)
4661 +{
4662 +  unsigned bits;
4663 +  mp_size_t rn, alloc;
4664 +  mp_ptr rp;
4665 +  size_t sn;
4666 +  int sign;
4667 +  unsigned char *dp;
4668 +
4669 +  assert (base == 0 || (base >= 2 && base <= 36));
4670 +
4671 +  while (isspace( (unsigned char) *sp))
4672 +    sp++;
4673 +
4674 +  sign = (*sp == '-');
4675 +  sp += sign;
4676 +
4677 +  if (base == 0)
4678 +    {
4679 +      if (*sp == '0')
4680 +       {
4681 +         sp++;
4682 +         if (*sp == 'x' || *sp == 'X')
4683 +           {
4684 +             base = 16;
4685 +             sp++;
4686 +           }
4687 +         else if (*sp == 'b' || *sp == 'B')
4688 +           {
4689 +             base = 2;
4690 +             sp++;
4691 +           }
4692 +         else
4693 +           base = 8;
4694 +       }
4695 +      else
4696 +       base = 10;
4697 +    }
4698 +
4699 +  sn = strlen (sp);
4700 +  dp = gmp_xalloc (sn + (sn == 0));
4701 +
4702 +  for (sn = 0; *sp; sp++)
4703 +    {
4704 +      unsigned digit;
4705 +
4706 +      if (isspace ((unsigned char) *sp))
4707 +       continue;
4708 +      if (*sp >= '0' && *sp <= '9')
4709 +       digit = *sp - '0';
4710 +      else if (*sp >= 'a' && *sp <= 'z')
4711 +       digit = *sp - 'a' + 10;
4712 +      else if (*sp >= 'A' && *sp <= 'Z')
4713 +       digit = *sp - 'A' + 10;
4714 +      else
4715 +       digit = base; /* fail */
4716 +
4717 +      if (digit >= base)
4718 +       {
4719 +         gmp_free (dp);
4720 +         r->_mp_size = 0;
4721 +         return -1;
4722 +       }
4723 +
4724 +      dp[sn++] = digit;
4725 +    }
4726 +
4727 +  bits = mpn_base_power_of_two_p (base);
4728 +
4729 +  if (bits > 0)
4730 +    {
4731 +      alloc = (sn * bits + GMP_LIMB_BITS - 1) / GMP_LIMB_BITS;
4732 +      rp = MPZ_REALLOC (r, alloc);
4733 +      rn = mpn_set_str_bits (rp, dp, sn, bits);
4734 +    }
4735 +  else
4736 +    {
4737 +      struct mpn_base_info info;
4738 +      mpn_get_base_info (&info, base);
4739 +      alloc = (sn + info.exp - 1) / info.exp;
4740 +      rp = MPZ_REALLOC (r, alloc);
4741 +      rn = mpn_set_str_other (rp, dp, sn, base, &info);
4742 +    }
4743 +  assert (rn <= alloc);
4744 +  gmp_free (dp);
4745 +
4746 +  r->_mp_size = sign ? - rn : rn;
4747 +
4748 +  return 0;
4749 +}
4750 +
4751 +int
4752 +mpz_init_set_str (mpz_t r, const char *sp, int base)
4753 +{
4754 +  mpz_init (r);
4755 +  return mpz_set_str (r, sp, base);
4756 +}
4757 +
4758 +size_t
4759 +mpz_out_str (FILE *stream, int base, const mpz_t x)
4760 +{
4761 +  char *str;
4762 +  size_t len;
4763 +
4764 +  str = mpz_get_str (NULL, base, x);
4765 +  len = strlen (str);
4766 +  len = fwrite (str, 1, len, stream);
4767 +  gmp_free (str);
4768 +  return len;
4769 +}
4770 +
4771 +\f
4772 +static int
4773 +gmp_detect_endian (void)
4774 +{
4775 +  static const int i = 2;
4776 +  const unsigned char *p = (const unsigned char *) &i;
4777 +  return 1 - *p;
4778 +}
4779 +
4780 +/* Import and export. Does not support nails. */
4781 +void
4782 +mpz_import (mpz_t r, size_t count, int order, size_t size, int endian,
4783 +           size_t nails, const void *src)
4784 +{
4785 +  const unsigned char *p;
4786 +  ptrdiff_t word_step;
4787 +  mp_ptr rp;
4788 +  mp_size_t rn;
4789 +
4790 +  /* The current (partial) limb. */
4791 +  mp_limb_t limb;
4792 +  /* The number of bytes already copied to this limb (starting from
4793 +     the low end). */
4794 +  size_t bytes;
4795 +  /* The index where the limb should be stored, when completed. */
4796 +  mp_size_t i;
4797 +
4798 +  if (nails != 0)
4799 +    gmp_die ("mpz_import: Nails not supported.");
4800 +
4801 +  assert (order == 1 || order == -1);
4802 +  assert (endian >= -1 && endian <= 1);
4803 +
4804 +  if (endian == 0)
4805 +    endian = gmp_detect_endian ();
4806 +
4807 +  p = (unsigned char *) src;
4808 +
4809 +  word_step = (order != endian) ? 2 * size : 0;
4810 +
4811 +  /* Process bytes from the least significant end, so point p at the
4812 +     least significant word. */
4813 +  if (order == 1)
4814 +    {
4815 +      p += size * (count - 1);
4816 +      word_step = - word_step;
4817 +    }
4818 +
4819 +  /* And at least significant byte of that word. */
4820 +  if (endian == 1)
4821 +    p += (size - 1);
4822 +
4823 +  rn = (size * count + sizeof(mp_limb_t) - 1) / sizeof(mp_limb_t);
4824 +  rp = MPZ_REALLOC (r, rn);
4825 +
4826 +  for (limb = 0, bytes = 0, i = 0; count > 0; count--, p += word_step)
4827 +    {
4828 +      size_t j;
4829 +      for (j = 0; j < size; j++, p -= (ptrdiff_t) endian)
4830 +       {
4831 +         limb |= (mp_limb_t) *p << (bytes++ * CHAR_BIT);
4832 +         if (bytes == sizeof(mp_limb_t))
4833 +           {
4834 +             rp[i++] = limb;
4835 +             bytes = 0;
4836 +             limb = 0;
4837 +           }
4838 +       }
4839 +    }
4840 +  assert (i + (bytes > 0) == rn);
4841 +  if (limb != 0)
4842 +    rp[i++] = limb;
4843 +  else
4844 +    i = mpn_normalized_size (rp, i);
4845 +
4846 +  r->_mp_size = i;
4847 +}
4848 +
4849 +void *
4850 +mpz_export (void *r, size_t *countp, int order, size_t size, int endian,
4851 +           size_t nails, const mpz_t u)
4852 +{
4853 +  size_t count;
4854 +  mp_size_t un;
4855 +
4856 +  if (nails != 0)
4857 +    gmp_die ("mpz_import: Nails not supported.");
4858 +
4859 +  assert (order == 1 || order == -1);
4860 +  assert (endian >= -1 && endian <= 1);
4861 +  assert (size > 0 || u->_mp_size == 0);
4862 +
4863 +  un = u->_mp_size;
4864 +  count = 0;
4865 +  if (un != 0)
4866 +    {
4867 +      size_t k;
4868 +      unsigned char *p;
4869 +      ptrdiff_t word_step;
4870 +      /* The current (partial) limb. */
4871 +      mp_limb_t limb;
4872 +      /* The number of bytes left to to in this limb. */
4873 +      size_t bytes;
4874 +      /* The index where the limb was read. */
4875 +      mp_size_t i;
4876 +
4877 +      un = GMP_ABS (un);
4878 +
4879 +      /* Count bytes in top limb. */
4880 +      limb = u->_mp_d[un-1];
4881 +      assert (limb != 0);
4882 +
4883 +      k = 0;
4884 +      do {
4885 +       k++; limb >>= CHAR_BIT;
4886 +      } while (limb != 0);
4887 +
4888 +      count = (k + (un-1) * sizeof (mp_limb_t) + size - 1) / size;
4889 +
4890 +      if (!r)
4891 +       r = gmp_xalloc (count * size);
4892 +
4893 +      if (endian == 0)
4894 +       endian = gmp_detect_endian ();
4895 +
4896 +      p = (unsigned char *) r;
4897 +
4898 +      word_step = (order != endian) ? 2 * size : 0;
4899 +
4900 +      /* Process bytes from the least significant end, so point p at the
4901 +        least significant word. */
4902 +      if (order == 1)
4903 +       {
4904 +         p += size * (count - 1);
4905 +         word_step = - word_step;
4906 +       }
4907 +
4908 +      /* And at least significant byte of that word. */
4909 +      if (endian == 1)
4910 +       p += (size - 1);
4911 +
4912 +      for (bytes = 0, i = 0, k = 0; k < count; k++, p += word_step)
4913 +       {
4914 +         size_t j;
4915 +         for (j = 0; j < size; j++, p -= (ptrdiff_t) endian)
4916 +           {
4917 +             if (bytes == 0)
4918 +               {
4919 +                 if (i < un)
4920 +                   limb = u->_mp_d[i++];
4921 +                 bytes = sizeof (mp_limb_t);
4922 +               }
4923 +             *p = limb;
4924 +             limb >>= CHAR_BIT;
4925 +             bytes--;
4926 +           }
4927 +       }
4928 +      assert (i == un);
4929 +      assert (k == count);
4930 +    }
4931 +
4932 +  if (countp)
4933 +    *countp = count;
4934 +
4935 +  return r;
4936 +}
4937 --- a/src/Makefile.am
4938 +++ b/src/Makefile.am
4939 @@ -48,4 +48,8 @@ if BUILD_CLI
4940  nft_SOURCES += cli.c
4941  endif
4942
4943 +if BUILD_MINIGMP
4944 +nft_SOURCES += mini-gmp.c mini-gmp-printf.c
4945 +endif
4946 +
4947  nft_LDADD      = ${LIBMNL_LIBS} ${LIBNFTNL_LIBS}