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synced 2026-02-16 16:14:06 +00:00
Correctly handle bitwise operations for negative BigInt
This commit is contained in:
320
src/big_int.cpp
320
src/big_int.cpp
@@ -55,6 +55,8 @@ void big_int_from_i64(BigInt *dst, i64 x);
|
||||
void big_int_init (BigInt *dst, BigInt const *src);
|
||||
void big_int_from_string(BigInt *dst, String const &s);
|
||||
|
||||
BigInt big_int_make(BigInt const *b, bool abs=false);
|
||||
BigInt big_int_make_abs(BigInt const *b);
|
||||
BigInt big_int_make_u64(u64 x);
|
||||
BigInt big_int_make_i64(i64 x);
|
||||
|
||||
@@ -215,6 +217,22 @@ void big_int_init(BigInt *dst, BigInt const *src) {
|
||||
gb_memmove(dst->d.words, s, gb_size_of(u64)*dst->len);
|
||||
}
|
||||
|
||||
BigInt big_int_make(BigInt const *b, bool abs) {
|
||||
BigInt i = {};
|
||||
big_int_init(&i, b);
|
||||
if (abs) i.neg = false;
|
||||
return i;
|
||||
}
|
||||
BigInt big_int_make_abs(BigInt const *b) {
|
||||
return big_int_make(b, true);
|
||||
}
|
||||
BigInt big_int_alias_abs(BigInt const *b) {
|
||||
BigInt x = *b;
|
||||
x.neg = false;
|
||||
return x;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
BigInt big_int_make_u64(u64 x) {
|
||||
BigInt i = {};
|
||||
big_int_from_u64(&i, x);
|
||||
@@ -786,14 +804,13 @@ void bi__divW(BigInt const *x, u64 y, BigInt *q_, u64 *r_) {
|
||||
GB_PANIC("division by zero");
|
||||
} else if (y == 1) {
|
||||
q = *x;
|
||||
goto end;
|
||||
} else if (m == 0) {
|
||||
goto end;
|
||||
// okay
|
||||
} else {
|
||||
big_int_alloc(&q, m, m);
|
||||
bi__divWVW(&q, 0, x, y, &r);
|
||||
big_int_normalize(&q);
|
||||
}
|
||||
big_int_alloc(&q, m, m);
|
||||
bi__divWVW(&q, 0, x, y, &r);
|
||||
big_int_normalize(&q);
|
||||
end:
|
||||
if (q_) *q_ = q;
|
||||
if (r_) *r_ = r;
|
||||
}
|
||||
@@ -989,45 +1006,64 @@ void big_int_and(BigInt *dst, BigInt const *x, BigInt const *y) {
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
GB_ASSERT(x->neg == y->neg);
|
||||
if (x->neg == y->neg) {
|
||||
if (x->neg) {
|
||||
// (-x) & (-y) == ~(x-1) & ~(x-y) == ~((x-1) | (y-1)) == -(((x-1) | (y-1)) + 1)
|
||||
BigInt x1 = big_int_make_abs(x);
|
||||
BigInt y1 = big_int_make_abs(y);
|
||||
BigInt z1 = {};
|
||||
|
||||
dst->neg = x->neg;
|
||||
u64 const *xd = big_int_ptr(x);
|
||||
u64 const *yd = big_int_ptr(y);
|
||||
big_int_sub_eq(&x1, &BIG_INT_ONE);
|
||||
big_int_sub_eq(&y1, &BIG_INT_ONE);
|
||||
big_int_or(&z1, &x1, &y1);
|
||||
big_int_add(dst, &z1, &BIG_INT_ONE);
|
||||
dst->neg = true; // NOTE(bill): dst cannot be 0 as x and y are both negative
|
||||
big_int_normalize(dst);
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
u64 const *xd = big_int_ptr(x);
|
||||
u64 const *yd = big_int_ptr(y);
|
||||
|
||||
if (x->len == 1 && y->len == 1) {
|
||||
dst->len = 1;
|
||||
dst->d.word = xd[0] & yd[0];
|
||||
if (x->len == 1 && y->len == 1) {
|
||||
dst->len = 1;
|
||||
dst->d.word = xd[0] & yd[0];
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
i32 len = gb_max(x->len, y->len);
|
||||
big_int_alloc(dst, len, len);
|
||||
GB_ASSERT(dst->len > 1);
|
||||
|
||||
i32 i = 0;
|
||||
for (; i < x->len && i < y->len; i++) {
|
||||
dst->d.words[i] = xd[i] & yd[i];
|
||||
}
|
||||
for (; i < len; i++) {
|
||||
dst->d.words[i] = 0;
|
||||
}
|
||||
dst->neg = false;
|
||||
big_int_normalize(dst);
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
i32 len = gb_max(x->len, y->len);
|
||||
big_int_alloc(dst, len, len);
|
||||
GB_ASSERT(dst->len > 1);
|
||||
|
||||
i32 i = 0;
|
||||
for (; i < x->len && i < y->len; i++) {
|
||||
dst->d.words[i] = xd[i] & yd[i];
|
||||
}
|
||||
for (; i < len; i++) {
|
||||
dst->d.words[i] = 0;
|
||||
if (x->neg) {
|
||||
BigInt const *tmp = x;
|
||||
x = y;
|
||||
y = tmp;
|
||||
// NOTE(bill): AND is symmetric
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
// x & (-y) == x &~ (y-1)
|
||||
|
||||
dst->neg = false;
|
||||
BigInt x1 = big_int_make_abs(x);
|
||||
BigInt y1 = big_int_make_abs(y);
|
||||
big_int_sub_eq(&y1, &BIG_INT_ONE);
|
||||
big_int_and_not(dst, &x1, &y1);
|
||||
big_int_normalize(dst);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void big_int_and_not(BigInt *dst, BigInt const *x, BigInt const *y) {
|
||||
if (x->len == 0) {
|
||||
big_int_init(dst, y);
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
if (y->len == 0) {
|
||||
big_int_init(dst, x);
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
GB_ASSERT(x->neg == y->neg);
|
||||
|
||||
dst->neg = x->neg;
|
||||
void big_int__and_not_abs(BigInt *dst, BigInt const *x, BigInt const *y) {
|
||||
u64 const *xd = big_int_ptr(x);
|
||||
u64 const *yd = big_int_ptr(y);
|
||||
|
||||
@@ -1058,18 +1094,58 @@ void big_int_and_not(BigInt *dst, BigInt const *x, BigInt const *y) {
|
||||
big_int_normalize(dst);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void big_int_xor(BigInt *dst, BigInt const *x, BigInt const *y) {
|
||||
void big_int_and_not(BigInt *dst, BigInt const *x, BigInt const *y) {
|
||||
if (x->len == 0) {
|
||||
big_int_init(dst, y);
|
||||
return;
|
||||
} else if (y->len == 0) {
|
||||
}
|
||||
if (y->len == 0) {
|
||||
big_int_init(dst, x);
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
GB_ASSERT(x->neg == y->neg);
|
||||
if (x->neg == y->neg) {
|
||||
if (x->neg) {
|
||||
// (-x) &~ (-y) == ~(x-1) &~ ~(y-1) == ~(x-1) & (y-1) == (y-1) &~ (x-1)
|
||||
BigInt x1 = big_int_make_abs(x);
|
||||
BigInt y1 = big_int_make_abs(y);
|
||||
big_int_sub_eq(&x1, &BIG_INT_ONE);
|
||||
big_int_sub_eq(&y1, &BIG_INT_ONE);
|
||||
|
||||
big_int__and_not_abs(dst, &y1, &x1);
|
||||
dst->neg = false;
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
big_int__and_not_abs(dst, x, y);
|
||||
dst->neg = false;
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (x->neg) {
|
||||
// (-x) &~ y == ~(x-1) &~ y == ~(x-1) & ~y == ~((x-1) | y) == -(((x-1) | y) + 1)
|
||||
BigInt x1 = big_int_make_abs(x);
|
||||
BigInt y1 = big_int_make_abs(y);
|
||||
big_int_sub_eq(&x1, &BIG_INT_ONE);
|
||||
|
||||
BigInt z1 = {};
|
||||
big_int_or(&z1, &x1, &y1);
|
||||
big_int_add(dst, &z1, &BIG_INT_ONE);
|
||||
dst->neg = true;
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// x &~ (-y) == x &~ ~(y-1) == x & (y-1)
|
||||
BigInt x1 = big_int_make_abs(x);
|
||||
BigInt y1 = big_int_make_abs(y);
|
||||
big_int_sub_eq(&y1, &BIG_INT_ONE);
|
||||
big_int_and(dst, &x1, &y1);
|
||||
dst->neg = false;
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
void big_int__xor_abs(BigInt *dst, BigInt const *x, BigInt const *y) {
|
||||
u64 const *xd = big_int_ptr(x);
|
||||
u64 const *yd = big_int_ptr(y);
|
||||
|
||||
@@ -1098,6 +1174,50 @@ void big_int_xor(BigInt *dst, BigInt const *x, BigInt const *y) {
|
||||
big_int_normalize(dst);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void big_int_xor(BigInt *dst, BigInt const *x, BigInt const *y) {
|
||||
if (x->len == 0) {
|
||||
big_int_init(dst, y);
|
||||
return;
|
||||
} else if (y->len == 0) {
|
||||
big_int_init(dst, x);
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (x->neg == y->neg) {
|
||||
if (x->neg) {
|
||||
// (-x) ^ (-y) == ~(x-1) ^ ~(y-1) == (x-1) ^ (y-1)
|
||||
BigInt x1 = big_int_make_abs(x);
|
||||
BigInt y1 = big_int_make_abs(y);
|
||||
big_int_sub_eq(&x1, &BIG_INT_ONE);
|
||||
big_int_sub_eq(&y1, &BIG_INT_ONE);
|
||||
big_int__xor_abs(dst, &x1, &y1);
|
||||
dst->neg = false;
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
big_int__xor_abs(dst, x, y);
|
||||
dst->neg = false;
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// x->neg != y->neg
|
||||
if (x->neg) {
|
||||
BigInt const *tmp = x;
|
||||
x = y;
|
||||
y = tmp;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// x ^ (-y) == x ^ ~(y-1) == ~(x ^ (y-1)) == -((x ^ (y-1)) + 1)
|
||||
|
||||
dst->neg = false;
|
||||
BigInt y1 = big_int_make_abs(y);
|
||||
big_int_sub_eq(&y1, &BIG_INT_ONE);
|
||||
big_int__xor_abs(dst, x, &y1);
|
||||
big_int_add_eq(dst, &BIG_INT_ONE);
|
||||
dst->neg = true;
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
void big_int_or(BigInt *dst, BigInt const *x, BigInt const *y) {
|
||||
if (x->len == 0) {
|
||||
@@ -1108,34 +1228,60 @@ void big_int_or(BigInt *dst, BigInt const *x, BigInt const *y) {
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
GB_ASSERT(x->neg == y->neg);
|
||||
|
||||
dst->neg = x->neg;
|
||||
u64 const *xd = big_int_ptr(x);
|
||||
u64 const *yd = big_int_ptr(y);
|
||||
|
||||
if (x->len == 1 && y->len == 1) {
|
||||
dst->len = 1;
|
||||
dst->d.word = xd[0] | yd[0];
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
i32 len = gb_max(x->len, y->len);
|
||||
big_int_alloc(dst, len, len);
|
||||
GB_ASSERT(dst->len > 1);
|
||||
|
||||
for (i32 i = 0; i < len; i++) {
|
||||
u64 word = 0;
|
||||
if (i < x->len) {
|
||||
word |= xd[i];
|
||||
}
|
||||
if (i < y->len) {
|
||||
word |= yd[i];
|
||||
if (x->neg == y->neg) {
|
||||
if (x->neg) {
|
||||
// (-x) || (-y) == ~(x-1) | ~(y-1) == ~((x-1) & (y-1)) == -(((x-1) & (y-1)) + 1)
|
||||
BigInt x1 = big_int_make_abs(x);
|
||||
BigInt y1 = big_int_make_abs(y);
|
||||
big_int_sub_eq(&x1, &BIG_INT_ONE);
|
||||
big_int_sub_eq(&y1, &BIG_INT_ONE);
|
||||
big_int_and(dst, &x1, &y1);
|
||||
big_int_add_eq(dst, &BIG_INT_ONE);
|
||||
dst->neg = true;
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
dst->d.words[i] = word;
|
||||
dst->neg = x->neg;
|
||||
u64 const *xd = big_int_ptr(x);
|
||||
u64 const *yd = big_int_ptr(y);
|
||||
|
||||
if (x->len == 1 && y->len == 1) {
|
||||
dst->len = 1;
|
||||
dst->d.word = xd[0] | yd[0];
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
i32 len = gb_max(x->len, y->len);
|
||||
big_int_alloc(dst, len, len);
|
||||
GB_ASSERT(dst->len > 1);
|
||||
|
||||
for (i32 i = 0; i < len; i++) {
|
||||
u64 word = 0;
|
||||
if (i < x->len) {
|
||||
word |= xd[i];
|
||||
}
|
||||
if (i < y->len) {
|
||||
word |= yd[i];
|
||||
}
|
||||
|
||||
dst->d.words[i] = word;
|
||||
}
|
||||
big_int_normalize(dst);
|
||||
}
|
||||
big_int_normalize(dst);
|
||||
|
||||
if (x->neg) {
|
||||
BigInt const *tmp = x;
|
||||
x = y;
|
||||
y = tmp;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// x | (-y) == x | ~(y-1) == ~((y-1) &~ x) == -(~((y-1) &~ x) + 1)
|
||||
BigInt y1 = big_int_make_abs(y);
|
||||
big_int_sub_eq(&y1, &BIG_INT_ONE);
|
||||
big_int__and_not_abs(dst, &y1, x);
|
||||
big_int_add_eq(dst, &BIG_INT_ONE);
|
||||
dst->neg = true;
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -1145,7 +1291,6 @@ void bit_int_not(BigInt *dst, BigInt const *x, u64 bit_count, bool is_signed) {
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
dst->neg = false;
|
||||
u64 const *xd = big_int_ptr(x);
|
||||
if (bit_count <= 64) {
|
||||
@@ -1163,31 +1308,30 @@ void bit_int_not(BigInt *dst, BigInt const *x, u64 bit_count, bool is_signed) {
|
||||
dst->d.word &= mask;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
goto end;
|
||||
} else {
|
||||
dst->len = cast(i32)((bit_count+63ull) / 64ull);
|
||||
GB_ASSERT(dst->len >= x->len);
|
||||
big_int_alloc(dst, dst->len, dst->len);
|
||||
GB_ASSERT(dst->len > 1);
|
||||
|
||||
i32 i = 0;
|
||||
for (; i < x->len; i++) {
|
||||
dst->d.words[i] = ~xd[i];
|
||||
}
|
||||
for (; i < dst->len; i++) {
|
||||
dst->d.words[i] = ~cast(u64)0ull;
|
||||
}
|
||||
|
||||
i32 word_idx = cast(i32)(cast(u64)dst->len - (bit_count/64ull)-1ull);
|
||||
u32 word_bit_idx = bit_count % 64;
|
||||
if (word_idx < dst->len) {
|
||||
u64 mask = (1ull << word_bit_idx) - 1ull;
|
||||
dst->d.words[word_idx] &= mask;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
dst->len = cast(i32)((bit_count+63ull) / 64ull);
|
||||
GB_ASSERT(dst->len >= x->len);
|
||||
big_int_alloc(dst, dst->len, dst->len);
|
||||
GB_ASSERT(dst->len > 1);
|
||||
|
||||
i32 i = 0;
|
||||
for (; i < x->len; i++) {
|
||||
dst->d.words[i] = ~xd[i];
|
||||
}
|
||||
for (; i < dst->len; i++) {
|
||||
dst->d.words[i] = ~cast(u64)0ull;
|
||||
}
|
||||
|
||||
i32 word_idx = cast(i32)(cast(u64)dst->len - (bit_count/64ull)-1ull);
|
||||
u32 word_bit_idx = bit_count % 64;
|
||||
if (word_idx < dst->len) {
|
||||
u64 mask = (1ull << word_bit_idx) - 1ull;
|
||||
dst->d.words[word_idx] &= mask;
|
||||
}
|
||||
|
||||
end:
|
||||
big_int_normalize(dst);
|
||||
|
||||
if (is_signed) {
|
||||
BigInt prec = big_int_make_u64(bit_count-1);
|
||||
BigInt mask = {};
|
||||
|
||||
@@ -523,21 +523,13 @@ ExactValue exact_binary_operator_value(TokenKind op, ExactValue x, ExactValue y)
|
||||
case Token_Quo: return exact_value_float(fmod(big_int_to_f64(a), big_int_to_f64(b)));
|
||||
case Token_QuoEq: big_int_quo(&c, a, b); break; // NOTE(bill): Integer division
|
||||
case Token_Mod: big_int_rem(&c, a, b); break;
|
||||
case Token_ModMod:
|
||||
big_int_rem(&c, a, b);
|
||||
big_int_add_eq(&c, b);
|
||||
big_int_rem_eq(&c, b);
|
||||
break;
|
||||
case Token_ModMod: big_int_euclidean_mod(&c, a, b); break;
|
||||
case Token_And: big_int_and(&c, a, b); break;
|
||||
case Token_Or: big_int_or(&c, a, b); break;
|
||||
case Token_Xor: big_int_xor(&c, a, b); break;
|
||||
case Token_AndNot: big_int_and_not(&c, a, b); break;
|
||||
case Token_Shl:
|
||||
big_int_shl(&c, a, b);
|
||||
break;
|
||||
case Token_Shr:
|
||||
big_int_shr(&c, a, b);
|
||||
break;
|
||||
case Token_Shl: big_int_shl(&c, a, b); break;
|
||||
case Token_Shr: big_int_shr(&c, a, b); break;
|
||||
default: goto error;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
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