arbitrary precision integer support
[ffmpeg.git] / libavcodec / integer.c
1 /*
2  * arbitrary precision integers
3  * Copyright (c) 2004 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
4  *
5  * This library is free software; you can redistribute it and/or
6  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
7  * License as published by the Free Software Foundation; either
8  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
9  *
10  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
13  * Lesser General Public License for more details.
14  *
15  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
16  * License along with this library; if not, write to the Free Software
17  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
18  *
19  */
20  
21 /**
22  * @file integer.c
23  * arbitrary precision integers.
24  * @author Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
25  */
26
27 #include "common.h"
28 #include "integer.h"
29
30 AVInteger av_add_i(AVInteger a, AVInteger b){
31     int i, carry=0;
32     
33     for(i=0; i<AV_INTEGER_SIZE; i++){
34         carry= (carry>>16) + a.v[i] + b.v[i];
35         a.v[i]= carry;
36     }
37     return a;
38 }
39
40 AVInteger av_sub_i(AVInteger a, AVInteger b){
41     int i, carry=0;
42     
43     for(i=0; i<AV_INTEGER_SIZE; i++){
44         carry= (carry>>16) + a.v[i] - b.v[i];
45         a.v[i]= carry;
46     }
47     return a;
48 }
49
50 int av_log2_i(AVInteger a){
51     int i;
52
53     for(i=AV_INTEGER_SIZE-1; i>=0; i--){
54         if(a.v[i])
55             return av_log2_16bit(a.v[i]) + 16*i;
56     }
57     return -1;
58 }
59
60 AVInteger av_mul_i(AVInteger a, AVInteger b){
61     AVInteger out;
62     int i, j;
63     int na= (av_log2_i(a)+16) >> 4;
64     int nb= (av_log2_i(b)+16) >> 4;
65     
66     memset(&out, 0, sizeof(out));
67     
68     for(i=0; i<na; i++){
69         unsigned int carry=0;
70         
71         if(a.v[i])
72             for(j=i; j<AV_INTEGER_SIZE && j-i<=nb; j++){
73                 carry= (carry>>16) + out.v[j] + a.v[i]*b.v[j-i];
74                 out.v[j]= carry;
75             }
76     }
77
78     return out;
79 }
80
81 int av_cmp_i(AVInteger a, AVInteger b){
82     int i; 
83     int v= (int16_t)a.v[AV_INTEGER_SIZE-1] - (int16_t)b.v[AV_INTEGER_SIZE-1];
84     if(v) return (v>>16)|1;
85     
86     for(i=AV_INTEGER_SIZE-2; i>=0; i--){
87         int v= a.v[i] - b.v[i];
88         if(v) return (v>>16)|1;
89     }
90     return 0;
91 }
92
93 AVInteger av_shr_i(AVInteger a, int s){
94     AVInteger out;
95     int i;
96
97     for(i=0; i<AV_INTEGER_SIZE; i++){
98         int index= i + (s>>4);
99         unsigned int v=0;
100         if(index+1<AV_INTEGER_SIZE && index+1>=0) v = a.v[index+1]<<16;
101         if(index  <AV_INTEGER_SIZE && index  >=0) v+= a.v[index  ];
102         out.v[i]= v >> (s&15);
103     }
104     return out;
105 }
106
107 AVInteger av_mod_i(AVInteger *quot, AVInteger a, AVInteger b){
108     int i= av_log2_i(a) - av_log2_i(b);
109     AVInteger quot_temp;
110     if(!quot) quot = &quot_temp;
111     
112     assert((int16_t)a[AV_INTEGER_SIZE-1] >= 0 && (int16_t)b[AV_INTEGER_SIZE-1] >= 0);
113     assert(av_log2(b)>=0);
114     
115     if(i > 0)
116         b= av_shr_i(b, -i);
117         
118     memset(quot, 0, sizeof(AVInteger));
119
120     while(i-- >= 0){
121         *quot= av_shr_i(*quot, -1);
122         if(av_cmp_i(a, b) >= 0){
123             a= av_sub_i(a, b);
124             quot->v[0] += 1;
125         }
126         b= av_shr_i(b, 1);
127     }
128     return a;
129 }
130
131 AVInteger av_div_i(AVInteger a, AVInteger b){
132     AVInteger quot;
133     av_mod_i(&quot, a, b);
134     return quot;
135 }
136
137 AVInteger av_int2i(int64_t a){
138     AVInteger out;
139     int i;
140     
141     for(i=0; i<AV_INTEGER_SIZE; i++){
142         out.v[i]= a;
143         a>>=16;
144     }
145     return out;
146 }
147
148 int64_t av_i2int(AVInteger a){
149     int i;
150     int64_t out=(int8_t)a.v[AV_INTEGER_SIZE-1];
151     
152     for(i= AV_INTEGER_SIZE-2; i>=0; i--){
153         out = (out<<16) + a.v[i];
154     }
155     return out;
156 }
157
158 #if 0
159 #undef NDEBUG
160 #include <assert.h>
161
162 const uint8_t ff_log2_tab[256]={
163         0,0,1,1,2,2,2,2,3,3,3,3,3,3,3,3,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,
164         5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,
165         6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,
166         6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,6,
167         7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,
168         7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,
169         7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,
170         7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7
171 };
172
173 main(){
174     int64_t a,b;
175
176     for(a=7; a<256*256*256; a+=13215){
177         for(b=3; b<256*256*256; b+=27118){
178             AVInteger ai= av_int2i(a);
179             AVInteger bi= av_int2i(b);
180             
181             assert(av_i2int(ai) == a);
182             assert(av_i2int(bi) == b);
183             assert(av_i2int(av_add_i(ai,bi)) == a+b);
184             assert(av_i2int(av_sub_i(ai,bi)) == a-b);
185             assert(av_i2int(av_mul_i(ai,bi)) == a*b);
186             assert(av_i2int(av_shr_i(ai, 9)) == a>>9);
187             assert(av_i2int(av_shr_i(ai,-9)) == a<<9);
188             assert(av_i2int(av_shr_i(ai, 17)) == a>>17);
189             assert(av_i2int(av_shr_i(ai,-17)) == a<<17);
190             assert(av_log2_i(ai) == av_log2(a));
191             assert(av_i2int(av_div_i(ai,bi)) == a/b);
192         }
193     }
194 }
195 #endif