src/isaac64.c

   1 /*Written by Timothy B. Terriberry (tterribe@xiph.org) 1999-2009
   2   CC0 (Public domain) - see http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
   3   for details.
   4   Based on the public domain ISAAC implementation by Robert J. Jenkins Jr.*/
   5
   6 /*
   7  * Changes for NetHack:
   8  *      include config.h;
   9  *      skip rest of file if USE_ISAAC64 isn't defined there;
  10  *      re-do 'inline' handling.
  11  */
  12 #include "config.h"
  13
  14 #ifdef USE_ISAAC64
  15 #include <string.h>
  16 #include "isaac64.h"
  17
  18 #define ISAAC64_MASK ((uint64_t)0xFFFFFFFFFFFFFFFFULL)
  19
  20 #if (defined(__STDC_VERSION__) && __STDC_VERSION__ >= 199901L)
  21 #if !defined(HAS_INLINE)
  22 #define HAS_INLINE
  23 #endif
  24 #else
  25 # if (defined(__GNUC__) && __GNUC__ >= 2 && !defined(inline))
  26 # define inline __inline__
  27 # endif
  28 #endif
  29 #if !defined(HAS_INLINE) && !defined(inline)
  30 #define inline /*empty*/
  31 #endif
  32
  33 /* Extract ISAAC64_SZ_LOG bits (starting at bit 3). */
  34 static inline uint32_t lower_bits(uint64_t x)
  35 {
  36         return (x & ((ISAAC64_SZ-1) << 3)) >>3;
  37 }
  38
  39 /* Extract next ISAAC64_SZ_LOG bits (starting at bit ISAAC64_SZ_LOG+2). */
  40 static inline uint32_t upper_bits(uint64_t y)
  41 {
  42         return (y >> (ISAAC64_SZ_LOG+3)) & (ISAAC64_SZ-1);
  43 }
  44
  45 static void isaac64_update(isaac64_ctx *_ctx){
  46   uint64_t *m;
  47   uint64_t *r;
  48   uint64_t  a;
  49   uint64_t  b;
  50   uint64_t  x;
  51   uint64_t  y;
  52   int       i;
  53   m=_ctx->m;
  54   r=_ctx->r;
  55   a=_ctx->a;
  56   b=_ctx->b+(++_ctx->c);
  57   for(i=0;i<ISAAC64_SZ/2;i++){
  58     x=m[i];
  59     a=~(a^a<<21)+m[i+ISAAC64_SZ/2];
  60     m[i]=y=m[lower_bits(x)]+a+b;
  61     r[i]=b=m[upper_bits(y)]+x;
  62     x=m[++i];
  63     a=(a^a>>5)+m[i+ISAAC64_SZ/2];
  64     m[i]=y=m[lower_bits(x)]+a+b;
  65     r[i]=b=m[upper_bits(y)]+x;
  66     x=m[++i];
  67     a=(a^a<<12)+m[i+ISAAC64_SZ/2];
  68     m[i]=y=m[lower_bits(x)]+a+b;
  69     r[i]=b=m[upper_bits(y)]+x;
  70     x=m[++i];
  71     a=(a^a>>33)+m[i+ISAAC64_SZ/2];
  72     m[i]=y=m[lower_bits(x)]+a+b;
  73     r[i]=b=m[upper_bits(y)]+x;
  74   }
  75   for(i=ISAAC64_SZ/2;i<ISAAC64_SZ;i++){
  76     x=m[i];
  77     a=~(a^a<<21)+m[i-ISAAC64_SZ/2];
  78     m[i]=y=m[lower_bits(x)]+a+b;
  79     r[i]=b=m[upper_bits(y)]+x;
  80     x=m[++i];
  81     a=(a^a>>5)+m[i-ISAAC64_SZ/2];
  82     m[i]=y=m[lower_bits(x)]+a+b;
  83     r[i]=b=m[upper_bits(y)]+x;
  84     x=m[++i];
  85     a=(a^a<<12)+m[i-ISAAC64_SZ/2];
  86     m[i]=y=m[lower_bits(x)]+a+b;
  87     r[i]=b=m[upper_bits(y)]+x;
  88     x=m[++i];
  89     a=(a^a>>33)+m[i-ISAAC64_SZ/2];
  90     m[i]=y=m[lower_bits(x)]+a+b;
  91     r[i]=b=m[upper_bits(y)]+x;
  92   }
  93   _ctx->b=b;
  94   _ctx->a=a;
  95   _ctx->n=ISAAC64_SZ;
  96 }
  97
  98 static void isaac64_mix(uint64_t _x[8]){
  99   static const unsigned char SHIFT[8]={9,9,23,15,14,20,17,14};
 100   int i;
 101   for(i=0;i<8;i++){
 102     _x[i]-=_x[(i+4)&7];
 103     _x[(i+5)&7]^=_x[(i+7)&7]>>SHIFT[i];
 104     _x[(i+7)&7]+=_x[i];
 105     i++;
 106     _x[i]-=_x[(i+4)&7];
 107     _x[(i+5)&7]^=_x[(i+7)&7]<<SHIFT[i];
 108     _x[(i+7)&7]+=_x[i];
 109   }
 110 }
 111
 112
 113 void isaac64_init(isaac64_ctx *_ctx,const unsigned char *_seed,int _nseed){
 114   _ctx->a=_ctx->b=_ctx->c=0;
 115   memset(_ctx->r,0,sizeof(_ctx->r));
 116   isaac64_reseed(_ctx,_seed,_nseed);
 117 }
 118
 119 void isaac64_reseed(isaac64_ctx *_ctx,const unsigned char *_seed,int _nseed){
 120   uint64_t *m;
 121   uint64_t *r;
 122   uint64_t  x[8];
 123   int       i;
 124   int       j;
 125   m=_ctx->m;
 126   r=_ctx->r;
 127   if(_nseed>ISAAC64_SEED_SZ_MAX)_nseed=ISAAC64_SEED_SZ_MAX;
 128   for(i=0;i<_nseed>>3;i++){
 129     r[i]^=(uint64_t)_seed[i<<3|7]<<56|(uint64_t)_seed[i<<3|6]<<48|
 130      (uint64_t)_seed[i<<3|5]<<40|(uint64_t)_seed[i<<3|4]<<32|
 131      (uint64_t)_seed[i<<3|3]<<24|(uint64_t)_seed[i<<3|2]<<16|
 132      (uint64_t)_seed[i<<3|1]<<8|_seed[i<<3];
 133   }
 134   _nseed-=i<<3;
 135   if(_nseed>0){
 136     uint64_t ri;
 137     ri=_seed[i<<3];
 138     for(j=1;j<_nseed;j++)ri|=(uint64_t)_seed[i<<3|j]<<(j<<3);
 139     r[i++]^=ri;
 140   }
 141   x[0]=x[1]=x[2]=x[3]=x[4]=x[5]=x[6]=x[7]=(uint64_t)0x9E3779B97F4A7C13ULL;
 142   for(i=0;i<4;i++)isaac64_mix(x);
 143   for(i=0;i<ISAAC64_SZ;i+=8){
 144     for(j=0;j<8;j++)x[j]+=r[i+j];
 145     isaac64_mix(x);
 146     memcpy(m+i,x,sizeof(x));
 147   }
 148   for(i=0;i<ISAAC64_SZ;i+=8){
 149     for(j=0;j<8;j++)x[j]+=m[i+j];
 150     isaac64_mix(x);
 151     memcpy(m+i,x,sizeof(x));
 152   }
 153   isaac64_update(_ctx);
 154 }
 155
 156 uint64_t isaac64_next_uint64(isaac64_ctx *_ctx){
 157   if(!_ctx->n)isaac64_update(_ctx);
 158   return _ctx->r[--_ctx->n];
 159 }
 160
 161 uint64_t isaac64_next_uint(isaac64_ctx *_ctx,uint64_t _n){
 162   uint64_t r;
 163   uint64_t v;
 164   uint64_t d;
 165   do{
 166     r=isaac64_next_uint64(_ctx);
 167     v=r%_n;
 168     d=r-v;
 169   }
 170   while(((d+_n-1)&ISAAC64_MASK)<d);
 171   return v;
 172 }
 173 #endif /* USE_ISAAC64 */
 174
 175 /*isaac64.c*/