Split bignum.h to .h and .cpp files
[novacoin.git] / src / bignum.cpp
diff --git a/src/bignum.cpp b/src/bignum.cpp
new file mode 100644 (file)
index 0000000..ad79919
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,438 @@
+#include "bignum.h"
+
+
+CAutoBN_CTX::CAutoBN_CTX() {
+    pctx = BN_CTX_new();
+    if (pctx == nullptr)
+        throw bignum_error("CAutoBN_CTX : BN_CTX_new() returned NULL");
+}
+
+CAutoBN_CTX::~CAutoBN_CTX() {
+    if (pctx != nullptr)
+        BN_CTX_free(pctx);
+}
+
+CBigNum::CBigNum() {
+    bn = BN_new();
+}
+
+CBigNum::CBigNum(const CBigNum &b) {
+    BIGNUM *dup = BN_dup(b.bn);
+    if (!dup) {
+        throw bignum_error("CBigNum::CBigNum(const CBigNum&) : BN_dup failed");
+    }
+    bn = dup;
+}
+
+CBigNum &CBigNum::operator=(const CBigNum &b) {
+    BIGNUM *dup = BN_dup(b.bn);
+    if (!dup) {
+        throw bignum_error("CBigNum::operator= : BN_dup failed");
+    }
+    bn = dup;
+    return (*this);
+}
+
+CBigNum::CBigNum(const BIGNUM *bnp) {
+    BIGNUM *dup = BN_dup(bnp);
+    if (!dup) {
+        throw bignum_error("CBigNum::CBigNum(const BIGNUM*) : BN_dup failed");
+    }
+    bn = dup;
+}
+
+CBigNum::~CBigNum() {
+    BN_clear_free(bn);
+}
+
+void CBigNum::setuint32(uint32_t n) {
+    if (!BN_set_word(bn, n))
+        throw bignum_error("CBigNum conversion from uint32_t : BN_set_word failed");
+}
+
+uint32_t CBigNum::getuint32() const {
+    return BN_get_word(bn);
+}
+
+int32_t CBigNum::getint32() const {
+    uint64_t n = BN_get_word(bn);
+    if (!BN_is_negative(bn))
+        return (n > (uint64_t)std::numeric_limits<int32_t>::max() ? std::numeric_limits<int32_t>::max() : (int32_t)n);
+    else
+        return (n > (uint64_t)std::numeric_limits<int32_t>::max() ? std::numeric_limits<int32_t>::min() : -(int32_t)n);
+}
+
+void CBigNum::setint64(int64_t sn) {
+    uint8_t pch[sizeof(sn) + 6];
+    uint8_t* p = pch + 4;
+    bool fNegative;
+    uint64_t n;
+
+    if (sn < (int64_t)0)
+    {
+        // Since the minimum signed integer cannot be represented as positive so long as its type is signed, and it's not well-defined what happens if you make it unsigned before negating it, we instead increment the negative integer by 1, convert it, then increment the (now positive) unsigned integer by 1 to compensate
+        n = -(sn + 1);
+        ++n;
+        fNegative = true;
+    } else {
+        n = sn;
+        fNegative = false;
+    }
+
+    bool fLeadingZeroes = true;
+    for (int i = 0; i < 8; i++)
+    {
+        uint8_t c = (n >> 56) & 0xff;
+        n <<= 8;
+        if (fLeadingZeroes)
+        {
+            if (c == 0)
+                continue;
+            if (c & 0x80)
+                *p++ = (fNegative ? 0x80 : 0);
+            else if (fNegative)
+                c |= 0x80;
+            fLeadingZeroes = false;
+        }
+        *p++ = c;
+    }
+    uint32_t nSize = (uint32_t) (p - (pch + 4));
+    pch[0] = (nSize >> 24) & 0xff;
+    pch[1] = (nSize >> 16) & 0xff;
+    pch[2] = (nSize >> 8) & 0xff;
+    pch[3] = (nSize) & 0xff;
+    BN_mpi2bn(pch, (int)(p - pch), bn);
+}
+
+uint64_t CBigNum::getuint64() {
+    size_t nSize = BN_bn2mpi(bn, nullptr);
+    if (nSize < 4)
+        return 0;
+    std::vector<uint8_t> vch(nSize);
+    BN_bn2mpi(bn, &vch[0]);
+    if (vch.size() > 4)
+        vch[4] &= 0x7f;
+    uint64_t n = 0;
+    for (size_t i = 0, j = vch.size()-1; i < sizeof(n) && j >= 4; i++, j--)
+        ((uint8_t*)&n)[i] = vch[j];
+    return n;
+}
+
+void CBigNum::setuint64(uint64_t n) {
+    // Use BN_set_word if word size is sufficient for uint64_t
+    if (check(sizeof(n) <= sizeof(BN_ULONG)))
+    {
+        if (!BN_set_word(bn, (BN_ULONG)n))
+            throw bignum_error("CBigNum conversion from uint64_t : BN_set_word failed");
+        return;
+    }
+
+    uint8_t pch[sizeof(n) + 6];
+    uint8_t* p = pch + 4;
+    bool fLeadingZeroes = true;
+    for (int i = 0; i < 8; i++)
+    {
+        uint8_t c = (n >> 56) & 0xff;
+        n <<= 8;
+        if (fLeadingZeroes)
+        {
+            if (c == 0)
+                continue;
+            if (c & 0x80)
+                *p++ = 0;
+            fLeadingZeroes = false;
+        }
+        *p++ = c;
+    }
+    uint32_t nSize = (uint32_t) (p - (pch + 4));
+    pch[0] = (nSize >> 24) & 0xff;
+    pch[1] = (nSize >> 16) & 0xff;
+    pch[2] = (nSize >> 8) & 0xff;
+    pch[3] = (nSize) & 0xff;
+    BN_mpi2bn(pch, (int)(p - pch), bn);
+}
+
+void CBigNum::setuint160(uint160 n) {
+    uint8_t pch[sizeof(n) + 6];
+    uint8_t* p = pch + 4;
+    bool fLeadingZeroes = true;
+    uint8_t* pbegin = (uint8_t*)&n;
+    uint8_t* psrc = pbegin + sizeof(n);
+    while (psrc != pbegin)
+    {
+        uint8_t c = *(--psrc);
+        if (fLeadingZeroes)
+        {
+            if (c == 0)
+                continue;
+            if (c & 0x80)
+                *p++ = 0;
+            fLeadingZeroes = false;
+        }
+        *p++ = c;
+    }
+    uint32_t nSize = (uint32_t) (p - (pch + 4));
+    pch[0] = (nSize >> 24) & 0xff;
+    pch[1] = (nSize >> 16) & 0xff;
+    pch[2] = (nSize >> 8) & 0xff;
+    pch[3] = (nSize >> 0) & 0xff;
+    BN_mpi2bn(pch, (int) (p - pch), bn);
+}
+
+uint160 CBigNum::getuint160() const {
+    unsigned int nSize = BN_bn2mpi(bn, nullptr);
+    if (nSize < 4)
+        return 0;
+    std::vector<uint8_t> vch(nSize);
+    BN_bn2mpi(bn, &vch[0]);
+    if (vch.size() > 4)
+        vch[4] &= 0x7f;
+    uint160 n = 0;
+    for (size_t i = 0, j = vch.size()-1; i < sizeof(n) && j >= 4; i++, j--)
+        ((uint8_t*)&n)[i] = vch[j];
+    return n;
+}
+
+void CBigNum::setuint256(uint256 n) {
+    uint8_t pch[sizeof(n) + 6];
+    uint8_t* p = pch + 4;
+    bool fLeadingZeroes = true;
+    uint8_t* pbegin = (uint8_t*)&n;
+    uint8_t* psrc = pbegin + sizeof(n);
+    while (psrc != pbegin)
+    {
+        uint8_t c = *(--psrc);
+        if (fLeadingZeroes)
+        {
+            if (c == 0)
+                continue;
+            if (c & 0x80)
+                *p++ = 0;
+            fLeadingZeroes = false;
+        }
+        *p++ = c;
+    }
+    uint32_t nSize = (uint32_t) (p - (pch + 4));
+    pch[0] = (nSize >> 24) & 0xff;
+    pch[1] = (nSize >> 16) & 0xff;
+    pch[2] = (nSize >> 8) & 0xff;
+    pch[3] = (nSize >> 0) & 0xff;
+    BN_mpi2bn(pch, (int) (p - pch), bn);
+}
+
+uint256 CBigNum::getuint256() const {
+    unsigned int nSize = BN_bn2mpi(bn, nullptr);
+    if (nSize < 4)
+        return 0;
+    std::vector<uint8_t> vch(nSize);
+    BN_bn2mpi(bn, &vch[0]);
+    if (vch.size() > 4)
+        vch[4] &= 0x7f;
+    uint256 n = 0;
+    for (size_t i = 0, j = vch.size()-1; i < sizeof(n) && j >= 4; i++, j--)
+        ((uint8_t*)&n)[i] = vch[j];
+    return n;
+}
+
+void CBigNum::setBytes(const std::vector<uint8_t> &vchBytes) {
+    BN_bin2bn(&vchBytes[0], (int) vchBytes.size(), bn);
+}
+
+std::vector<uint8_t> CBigNum::getBytes() const {
+    int nBytes = BN_num_bytes(bn);
+
+    std::vector<uint8_t> vchBytes(nBytes);
+
+    int n = BN_bn2bin(bn, &vchBytes[0]);
+    if (n != nBytes) {
+        throw bignum_error("CBigNum::getBytes : BN_bn2bin failed");
+    }
+
+    return vchBytes;
+}
+
+void CBigNum::setvch(const std::vector<uint8_t> &vch) {
+    std::vector<uint8_t> vch2(vch.size() + 4);
+    uint32_t nSize = (uint32_t) vch.size();
+    // BIGNUM's byte stream format expects 4 bytes of
+    // big endian size data info at the front
+    vch2[0] = (nSize >> 24) & 0xff;
+    vch2[1] = (nSize >> 16) & 0xff;
+    vch2[2] = (nSize >> 8) & 0xff;
+    vch2[3] = (nSize >> 0) & 0xff;
+    // swap data to big endian
+    std::reverse_copy(vch.begin(), vch.end(), vch2.begin() + 4);
+    BN_mpi2bn(&vch2[0], (int) vch2.size(), bn);
+}
+
+std::vector<uint8_t> CBigNum::getvch() const {
+    unsigned int nSize = BN_bn2mpi(bn, nullptr);
+    if (nSize <= 4)
+        return {};
+    std::vector<uint8_t> vch(nSize);
+    BN_bn2mpi(bn, &vch[0]);
+    vch.erase(vch.begin(), vch.begin() + 4);
+    std::reverse(vch.begin(), vch.end());
+    return vch;
+}
+
+CBigNum &CBigNum::SetCompact(uint32_t nCompact) {
+    uint32_t nSize = nCompact >> 24;
+    std::vector<uint8_t> vch(4 + nSize);
+    vch[3] = nSize;
+    if (nSize >= 1) vch[4] = (nCompact >> 16) & 0xff;
+    if (nSize >= 2) vch[5] = (nCompact >> 8) & 0xff;
+    if (nSize >= 3) vch[6] = (nCompact >> 0) & 0xff;
+    BN_mpi2bn(&vch[0], (int) vch.size(), bn);
+    return *this;
+}
+
+uint32_t CBigNum::GetCompact() const {
+    uint32_t nSize = BN_bn2mpi(bn, nullptr);
+    std::vector<uint8_t> vch(nSize);
+    nSize -= 4;
+    BN_bn2mpi(bn, &vch[0]);
+    uint32_t nCompact = nSize << 24;
+    if (nSize >= 1) nCompact |= (vch[4] << 16);
+    if (nSize >= 2) nCompact |= (vch[5] << 8);
+    if (nSize >= 3) nCompact |= (vch[6] << 0);
+    return nCompact;
+}
+
+void CBigNum::SetHex(const std::string &str) {
+    // skip 0x
+    const char* psz = str.c_str();
+    while (isspace(*psz))
+        psz++;
+    bool fNegative = false;
+    if (*psz == '-')
+    {
+        fNegative = true;
+        psz++;
+    }
+    if (psz[0] == '0' && tolower(psz[1]) == 'x')
+        psz += 2;
+    while (isspace(*psz))
+        psz++;
+
+    // hex string to bignum
+    static const signed char phexdigit[256] = { 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0, 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,0,0,0,0,0, 0,0xa,0xb,0xc,0xd,0xe,0xf,0,0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0xa,0xb,0xc,0xd,0xe,0xf,0,0,0,0,0,0,0,0,0 };
+    *this = 0;
+    while (isxdigit(*psz))
+    {
+        *this <<= 4;
+        int n = phexdigit[(uint8_t)*psz++];
+        *this += n;
+    }
+    if (fNegative)
+        *this = 0 - *this;
+}
+
+std::string CBigNum::ToString(int nBase) const {
+    CAutoBN_CTX pctx;
+    CBigNum bnBase = nBase;
+    CBigNum bn0 = 0;
+    std::string str;
+    CBigNum bn = *this;
+    BN_set_negative(bn.bn, false);
+    CBigNum dv;
+    CBigNum rem;
+    if (BN_cmp(bn.bn, bn0.bn) == 0)
+        return "0";
+    while (BN_cmp(bn.bn, bn0.bn) > 0)
+    {
+        if (!BN_div(dv.bn, rem.bn, bn.bn, bnBase.bn, pctx))
+            throw bignum_error("CBigNum::ToString() : BN_div failed");
+        bn = dv;
+        uint32_t c = rem.getuint32();
+        str += "0123456789abcdef"[c];
+    }
+    if (BN_is_negative(bn.bn))
+        str += "-";
+    std::reverse(str.begin(), str.end());
+    return str;
+}
+
+bool CBigNum::operator!() const {
+    return BN_is_zero(bn);
+}
+
+CBigNum &CBigNum::operator+=(const CBigNum &b) {
+    if (!BN_add(bn, bn, b.bn))
+        throw bignum_error("CBigNum::operator+= : BN_add failed");
+    return *this;
+}
+
+CBigNum &CBigNum::operator-=(const CBigNum &b) {
+    *this = *this - b;
+    return *this;
+}
+
+CBigNum &CBigNum::operator*=(const CBigNum &b) {
+    CAutoBN_CTX pctx;
+    if (!BN_mul(bn, bn, b.bn, pctx))
+        throw bignum_error("CBigNum::operator*= : BN_mul failed");
+    return *this;
+}
+
+CBigNum &CBigNum::operator/=(const CBigNum &b) {
+    *this = *this / b;
+    return *this;
+}
+
+CBigNum &CBigNum::operator%=(const CBigNum &b) {
+    *this = *this % b;
+    return *this;
+}
+
+CBigNum &CBigNum::operator<<=(unsigned int shift) {
+    if (!BN_lshift(bn, bn, shift))
+        throw bignum_error("CBigNum:operator<<= : BN_lshift failed");
+    return *this;
+}
+
+CBigNum &CBigNum::operator>>=(unsigned int shift) {
+    // Note: BN_rshift segfaults on 64-bit if 2^shift is greater than the number
+    //   if built on ubuntu 9.04 or 9.10, probably depends on version of OpenSSL
+    CBigNum a = 1;
+    a <<= shift;
+    if (BN_cmp(a.bn, bn) > 0)
+    {
+        *this = 0;
+        return *this;
+    }
+
+    if (!BN_rshift(bn, bn, shift))
+        throw bignum_error("CBigNum:operator>>= : BN_rshift failed");
+    return *this;
+}
+
+CBigNum &CBigNum::operator++() {
+    // prefix operator
+    if (!BN_add(bn, bn, BN_value_one()))
+        throw bignum_error("CBigNum::operator++ : BN_add failed");
+    return *this;
+}
+
+CBigNum &CBigNum::operator--() {
+    // prefix operator
+    CBigNum r;
+    if (!BN_sub(r.bn, bn, BN_value_one()))
+        throw bignum_error("CBigNum::operator-- : BN_sub failed");
+    *this = r;
+    return *this;
+}
+
+const CBigNum CBigNum::operator--(int) {
+    // postfix operator
+    const CBigNum ret = *this;
+    --(*this);
+    return ret;
+}
+
+const CBigNum CBigNum::operator++(int) {
+    // postfix operator
+    const CBigNum ret = *this;
+    ++(*this);
+    return ret;
+}