1 | /* |
---|
2 | * lib_z.h |
---|
3 | * |
---|
4 | * Created on: Sep 28, 2010 |
---|
5 | * Author: anders |
---|
6 | */ |
---|
7 | |
---|
8 | #ifndef LIB_Z_H_ |
---|
9 | #define LIB_Z_H_ |
---|
10 | |
---|
11 | #include <string.h> |
---|
12 | #include <ostream> |
---|
13 | |
---|
14 | #define OLD 1 |
---|
15 | #if OLD |
---|
16 | #include "gmp.h" |
---|
17 | |
---|
18 | #if (__GNU_MP_VERSION == 4) && (__GNU_MP_VERSION_MINOR<2) |
---|
19 | extern void * (*__gmp_allocate_func) __GMP_PROTO ((size_t)); |
---|
20 | extern void * (*__gmp_reallocate_func) __GMP_PROTO ((void *, size_t, size_t)); |
---|
21 | extern void (*__gmp_free_func) __GMP_PROTO ((void *, size_t)); |
---|
22 | |
---|
23 | static inline void |
---|
24 | mp_get_memory_functions (void *(**alloc_func) (size_t), |
---|
25 | void *(**realloc_func) (void *, size_t, size_t), |
---|
26 | void (**free_func) (void *, size_t)) |
---|
27 | { |
---|
28 | if (alloc_func != NULL) |
---|
29 | *alloc_func = __gmp_allocate_func; |
---|
30 | |
---|
31 | if (realloc_func != NULL) |
---|
32 | *realloc_func = __gmp_reallocate_func; |
---|
33 | |
---|
34 | if (free_func != NULL) |
---|
35 | *free_func = __gmp_free_func; |
---|
36 | } |
---|
37 | #endif |
---|
38 | |
---|
39 | namespace gfan{ |
---|
40 | class Rational; |
---|
41 | class Integer |
---|
42 | { |
---|
43 | friend class Rational; |
---|
44 | mpz_t value; |
---|
45 | public: |
---|
46 | static bool isField() |
---|
47 | { |
---|
48 | return false; |
---|
49 | } |
---|
50 | Integer() |
---|
51 | { |
---|
52 | mpz_init(value); |
---|
53 | } |
---|
54 | Integer(signed long int value_) |
---|
55 | { |
---|
56 | mpz_init(value); |
---|
57 | mpz_set_si(value,value_); |
---|
58 | } |
---|
59 | Integer(Integer const & value_) |
---|
60 | { |
---|
61 | mpz_init_set(value,value_.value); |
---|
62 | } |
---|
63 | Integer(mpz_t value_) |
---|
64 | { |
---|
65 | mpz_init_set(value,value_); |
---|
66 | } |
---|
67 | ~Integer() |
---|
68 | { |
---|
69 | mpz_clear(value); |
---|
70 | } |
---|
71 | Integer& operator=(const Integer& a) |
---|
72 | { |
---|
73 | const Integer *A=(const Integer*)&a; |
---|
74 | if (this != A) { |
---|
75 | mpz_clear(value); |
---|
76 | mpz_init_set(value, a.value); |
---|
77 | } |
---|
78 | return *this; |
---|
79 | } |
---|
80 | bool isZero()const{ |
---|
81 | return mpz_sgn(value)==0; |
---|
82 | } |
---|
83 | friend std::ostream &operator<<(std::ostream &f, Integer const &a) |
---|
84 | { |
---|
85 | void (*freefunc)(void *, size_t); |
---|
86 | mp_get_memory_functions(0,0,&freefunc); |
---|
87 | char *str=mpz_get_str(0,10,a.value); |
---|
88 | f<<str; |
---|
89 | freefunc(str,strlen(str)+1); |
---|
90 | return f; |
---|
91 | } |
---|
92 | Integer& operator+=(const Integer& a) |
---|
93 | { |
---|
94 | mpz_add(value,value,a.value); |
---|
95 | return *this; |
---|
96 | } |
---|
97 | Integer& operator-=(const Integer& a) |
---|
98 | { |
---|
99 | mpz_sub(value,value,a.value); |
---|
100 | return *this; |
---|
101 | } |
---|
102 | Integer& operator*=(const Integer& a) |
---|
103 | { |
---|
104 | mpz_mul(value,value,a.value); |
---|
105 | return *this; |
---|
106 | } |
---|
107 | Integer& operator/=(const Integer& a) |
---|
108 | { |
---|
109 | mpz_div(value,value,a.value); |
---|
110 | return *this; |
---|
111 | } |
---|
112 | friend Integer operator-(const Integer &b) |
---|
113 | { |
---|
114 | Integer ret; |
---|
115 | ret-=b; |
---|
116 | return ret; |
---|
117 | } |
---|
118 | Integer operator+(const Integer &a)const |
---|
119 | { |
---|
120 | Integer ret(*this); |
---|
121 | ret+=a; |
---|
122 | return ret; |
---|
123 | } |
---|
124 | Integer operator-(const Integer &a)const |
---|
125 | { |
---|
126 | Integer ret(*this); |
---|
127 | ret-=a; |
---|
128 | return ret; |
---|
129 | } |
---|
130 | Integer operator*(const Integer &a)const |
---|
131 | { |
---|
132 | Integer ret(*this); |
---|
133 | ret*=a; |
---|
134 | return ret; |
---|
135 | } |
---|
136 | Integer operator/(const Integer &a)const |
---|
137 | { |
---|
138 | Integer ret(*this); |
---|
139 | ret/=a; |
---|
140 | return ret; |
---|
141 | } |
---|
142 | void madd(const Integer &a,const Integer &b) |
---|
143 | { |
---|
144 | mpz_t temp; |
---|
145 | mpz_init(temp); |
---|
146 | mpz_mul(temp,a.value,b.value); |
---|
147 | mpz_add(value,value,temp); |
---|
148 | mpz_clear(temp); |
---|
149 | } |
---|
150 | bool operator<(const Integer &a)const |
---|
151 | { |
---|
152 | return mpz_cmp(value,a.value)<0; |
---|
153 | } |
---|
154 | bool operator==(const Integer &a)const |
---|
155 | { |
---|
156 | return mpz_cmp(value,a.value)==0; |
---|
157 | } |
---|
158 | bool operator!=(const Integer &a)const |
---|
159 | { |
---|
160 | return mpz_cmp(value,a.value)!=0; |
---|
161 | } |
---|
162 | int sign()const |
---|
163 | { |
---|
164 | return mpz_sgn(value); |
---|
165 | } |
---|
166 | static Integer gcd(Integer const &a, Integer const &b, Integer &s, Integer &t) |
---|
167 | { |
---|
168 | mpz_t r; |
---|
169 | mpz_init(r); |
---|
170 | mpz_gcdext(r,s.value,t.value,a.value,b.value); |
---|
171 | Integer ret(r); |
---|
172 | mpz_clear(r); |
---|
173 | return ret; |
---|
174 | } |
---|
175 | /** |
---|
176 | * Assigns the value to z. z must have been initialized as a gmp variable. |
---|
177 | */ |
---|
178 | void setGmp(mpz_t z)const |
---|
179 | { |
---|
180 | mpz_set(z,value); |
---|
181 | } |
---|
182 | /** |
---|
183 | * Returns a value which is useful for computing hash functions. |
---|
184 | */ |
---|
185 | signed long int hashValue()const |
---|
186 | { |
---|
187 | return mpz_get_si(value); |
---|
188 | } |
---|
189 | bool fitsInInt()const |
---|
190 | { |
---|
191 | mpz_t v; |
---|
192 | mpz_init(v); |
---|
193 | this->setGmp(v); |
---|
194 | bool ret=(mpz_fits_sint_p(v)!=0); |
---|
195 | mpz_clear(v); |
---|
196 | return ret; |
---|
197 | } |
---|
198 | int toInt()const |
---|
199 | { |
---|
200 | mpz_t v; |
---|
201 | mpz_init(v); |
---|
202 | this->setGmp(v); |
---|
203 | int ret=0; |
---|
204 | if(mpz_fits_sint_p(v)) |
---|
205 | ret=mpz_get_si(v); |
---|
206 | // else |
---|
207 | // ok=false; |
---|
208 | mpz_clear(v); |
---|
209 | return ret; |
---|
210 | } |
---|
211 | }; |
---|
212 | |
---|
213 | |
---|
214 | } |
---|
215 | |
---|
216 | #else |
---|
217 | namespace gfan{ |
---|
218 | typedef signed long int word;//processor type for integers |
---|
219 | typedef int64_t LimbWord;//memory word. Assumed to be at least as big as word |
---|
220 | typedef uint64_t uLimbWord;//memory word. Assumed to be at least as big as word |
---|
221 | const int limbSizeInBytes=8; |
---|
222 | #include <stdint.h> |
---|
223 | struct spec64malloc{ |
---|
224 | int64_t data; |
---|
225 | bool hasLimbs() |
---|
226 | { |
---|
227 | return data&1; |
---|
228 | } |
---|
229 | word fitsMask() |
---|
230 | { |
---|
231 | return 0xc000000000000000; |
---|
232 | } |
---|
233 | void assign(word value)//assuming data fits |
---|
234 | { |
---|
235 | data=value<<1; |
---|
236 | } |
---|
237 | void alloc(int nlimbs)//one limb is added since that will tell the number of remaining limbs |
---|
238 | { |
---|
239 | int64_t temp=(int64_t)malloc((nlimbs+1)*limbSizeInBytes); |
---|
240 | assert(temp); |
---|
241 | data=temp+1; |
---|
242 | } |
---|
243 | LimbWord *limbs()//assuming that limbs exist |
---|
244 | { |
---|
245 | return (LimbWord*)(data-1); |
---|
246 | } |
---|
247 | word nlimbs()//assuming limbs exist |
---|
248 | { |
---|
249 | return (word)*limbs(); |
---|
250 | } |
---|
251 | void copy(spec64malloc b) |
---|
252 | { |
---|
253 | if(hasLimbs()) |
---|
254 | { |
---|
255 | word n2=b.nlimbs()+1; |
---|
256 | int64_t temp=(int64_t)malloc((n2)*limbSizeInBytes); |
---|
257 | assert(temp); |
---|
258 | |
---|
259 | data=temp+1; |
---|
260 | memcpy((LimbWord*)temp,limbs(),n2*limbSizeInBytes); |
---|
261 | } |
---|
262 | else |
---|
263 | { |
---|
264 | data=b.data; |
---|
265 | } |
---|
266 | } |
---|
267 | void doFree()//assuming that limbs exist |
---|
268 | { |
---|
269 | free((void*)(data-1)); |
---|
270 | } |
---|
271 | word valueToWord()//assume no limbs and that word is big enough to contain int64_t |
---|
272 | { |
---|
273 | return data>>1; |
---|
274 | } |
---|
275 | }; |
---|
276 | template <struct spec> struct IntegerTemplate : public spec |
---|
277 | { |
---|
278 | private: |
---|
279 | bool fits(word v) |
---|
280 | { |
---|
281 | return !((value_&fitsMask())^((value_<<1)&fitsMask)); |
---|
282 | } |
---|
283 | public: |
---|
284 | static bool isField() |
---|
285 | { |
---|
286 | return false; |
---|
287 | } |
---|
288 | IntegerTemplate() |
---|
289 | { |
---|
290 | spec.data=0; |
---|
291 | } |
---|
292 | void assignWordNoFree() |
---|
293 | { |
---|
294 | if(fits(value_)) |
---|
295 | { |
---|
296 | assign(value); |
---|
297 | } |
---|
298 | else |
---|
299 | { |
---|
300 | alloc(1); |
---|
301 | limbs()[0]=1; |
---|
302 | limbs()[1]=value_; |
---|
303 | } |
---|
304 | } |
---|
305 | IntegerTemplate(word value_) |
---|
306 | { |
---|
307 | assignWordNoFree(value_); |
---|
308 | } |
---|
309 | IntegerTemplate(IntegerTemplate const & value_) |
---|
310 | { |
---|
311 | if(value_.hasLimbs()) |
---|
312 | { |
---|
313 | copy(value_); |
---|
314 | } |
---|
315 | else |
---|
316 | data=value.data; |
---|
317 | } |
---|
318 | /* Integer(mpz_t value_) |
---|
319 | { |
---|
320 | mpz_init_set(value,value_); |
---|
321 | }*/ |
---|
322 | ~IntegerTemplate() |
---|
323 | { |
---|
324 | if(hasLimbs())doFree(); |
---|
325 | } |
---|
326 | IntegerTemplate& operator=(const IntegerTemplate& a) |
---|
327 | { |
---|
328 | if(this!=&a) |
---|
329 | { |
---|
330 | if(hasLimps())doFree(); |
---|
331 | copy(a); |
---|
332 | } |
---|
333 | return *this; |
---|
334 | } |
---|
335 | bool isZero()const{ |
---|
336 | return data==0; |
---|
337 | } |
---|
338 | friend std::ostream &operator<<(std::ostream &f, IntegerTemplate const &a) |
---|
339 | { |
---|
340 | if(hasLimps()) |
---|
341 | { |
---|
342 | LimpWord *p=limbs(); |
---|
343 | int l=*p++; |
---|
344 | for(int i=0;i<l;i++) |
---|
345 | f<<":"<<p[i]; |
---|
346 | } |
---|
347 | else |
---|
348 | { |
---|
349 | f<<valueToWord(); |
---|
350 | } |
---|
351 | return f; |
---|
352 | } |
---|
353 | LimbWord signExtension(LimbWord a) |
---|
354 | { |
---|
355 | return 0-(a<0); |
---|
356 | } |
---|
357 | void addWordToLimbs(word v) |
---|
358 | { |
---|
359 | int n=nlimbs(); |
---|
360 | LimbWord V=v; |
---|
361 | LimbWord *p=limbs()+1; |
---|
362 | LimbWord s=signExtension(V); |
---|
363 | for(int i=0;i<n;i++) |
---|
364 | { |
---|
365 | LimbWord r=V+*p; |
---|
366 | bool carry=(uLimbWord)r<(uLimbWord)V; |
---|
367 | V=carry+s; |
---|
368 | } |
---|
369 | |
---|
370 | } |
---|
371 | |
---|
372 | |
---|
373 | IntegerTemplate& operator+=(const IntegerTemplate& a) |
---|
374 | { |
---|
375 | if(hasLimbs()||a.hasLimbs()) |
---|
376 | { |
---|
377 | if(!hasLimbs()) |
---|
378 | { |
---|
379 | |
---|
380 | } |
---|
381 | else |
---|
382 | { |
---|
383 | } |
---|
384 | |
---|
385 | } |
---|
386 | else |
---|
387 | { |
---|
388 | word C=valueToWord(); |
---|
389 | word A=a.valueToWord(); |
---|
390 | word D=A+C; |
---|
391 | assignWordNoFree(D); |
---|
392 | } |
---|
393 | return *this; |
---|
394 | } |
---|
395 | |
---|
396 | }; |
---|
397 | |
---|
398 | typedef IntegerTemplate<spec64malloc> Integer; |
---|
399 | }; |
---|
400 | #endif |
---|
401 | |
---|
402 | #endif /* LIB_Z_H_ */ |
---|
403 | |
---|