]> git.pond.sub.org Git - empserver/blob - src/lib/w32/random.c
4be50b5c4bc2bed03601adcc5fc736c6a12f26f7
[empserver] / src / lib / w32 / random.c
1 /*
2  * Ported from GNU libc to Windows by Ron Koenderink, 2007
3  */
4
5 /* Copyright (C) 1995 Free Software Foundation
6
7    The GNU C Library is free software; you can redistribute it and/or
8    modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9    License as published by the Free Software Foundation; either
10    version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11
12    The GNU C Library is distributed in the hope that it will be useful,
13    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15    Lesser General Public License for more details.
16
17    You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18    License along with the GNU C Library; if not, write to the Free
19    Software Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA
20    02111-1307 USA.  */
21
22 /*
23  * This is derived from the Berkeley source:
24  *      @(#)random.c    5.5 (Berkeley) 7/6/88
25  * It was reworked for the GNU C Library by Roland McGrath.
26  * Rewritten to use reentrant functions by Ulrich Drepper, 1995.
27  */
28
29 /*
30    Copyright (C) 1983 Regents of the University of California.
31    All rights reserved.
32  
33    Redistribution and use in source and binary forms, with or without
34    modification, are permitted provided that the following conditions
35    are met:
36
37    1. Redistributions of source code must retain the above copyright
38       notice, this list of conditions and the following disclaimer.
39    2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
40       notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
41       documentation and/or other materials provided with the distribution.
42    4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
43       may be used to endorse or promote products derived from this software
44       without specific prior written permission.
45    
46    THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
47    ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
48    IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
49    ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
50    FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
51    DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
52    OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
53    HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
54    LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
55    OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
56    SUCH DAMAGE.*/
57
58 /*
59  * Not available for empire use random.h
60  *
61 #include <bits/libc-lock.h>
62 #include <limits.h>
63 #include <stddef.h>
64 #include <stdlib.h>
65  */
66 #include "random.h"
67 #include "w32misc.h"
68
69
70 /* An improved random number generation package.  In addition to the standard
71    rand()/srand() like interface, this package also has a special state info
72    interface.  The initstate() routine is called with a seed, an array of
73    bytes, and a count of how many bytes are being passed in; this array is
74    then initialized to contain information for random number generation with
75    that much state information.  Good sizes for the amount of state
76    information are 32, 64, 128, and 256 bytes.  The state can be switched by
77    calling the setstate() function with the same array as was initialized
78    with initstate().  By default, the package runs with 128 bytes of state
79    information and generates far better random numbers than a linear
80    congruential generator.  If the amount of state information is less than
81    32 bytes, a simple linear congruential R.N.G. is used.  Internally, the
82    state information is treated as an array of longs; the zeroth element of
83    the array is the type of R.N.G. being used (small integer); the remainder
84    of the array is the state information for the R.N.G.  Thus, 32 bytes of
85    state information will give 7 longs worth of state information, which will
86    allow a degree seven polynomial.  (Note: The zeroth word of state
87    information also has some other information stored in it; see setstate
88    for details).  The random number generation technique is a linear feedback
89    shift register approach, employing trinomials (since there are fewer terms
90    to sum up that way).  In this approach, the least significant bit of all
91    the numbers in the state table will act as a linear feedback shift register,
92    and will have period 2^deg - 1 (where deg is the degree of the polynomial
93    being used, assuming that the polynomial is irreducible and primitive).
94    The higher order bits will have longer periods, since their values are
95    also influenced by pseudo-random carries out of the lower bits.  The
96    total period of the generator is approximately deg*(2**deg - 1); thus
97    doubling the amount of state information has a vast influence on the
98    period of the generator.  Note: The deg*(2**deg - 1) is an approximation
99    only good for large deg, when the period of the shift register is the
100    dominant factor.  With deg equal to seven, the period is actually much
101    longer than the 7*(2**7 - 1) predicted by this formula.  */
102
103
104
105 /* For each of the currently supported random number generators, we have a
106    break value on the amount of state information (you need at least this many
107    bytes of state info to support this random number generator), a degree for
108    the polynomial (actually a trinomial) that the R.N.G. is based on, and
109    separation between the two lower order coefficients of the trinomial.  */
110
111 /* Linear congruential.  */
112 #define TYPE_0          0
113 #define BREAK_0         8
114 #define DEG_0           0
115 #define SEP_0           0
116
117 /* x**7 + x**3 + 1.  */
118 #define TYPE_1          1
119 #define BREAK_1         32
120 #define DEG_1           7
121 #define SEP_1           3
122
123 /* x**15 + x + 1.  */
124 #define TYPE_2          2
125 #define BREAK_2         64
126 #define DEG_2           15
127 #define SEP_2           1
128
129 /* x**31 + x**3 + 1.  */
130 #define TYPE_3          3
131 #define BREAK_3         128
132 #define DEG_3           31
133 #define SEP_3           3
134
135 /* x**63 + x + 1.  */
136 #define TYPE_4          4
137 #define BREAK_4         256
138 #define DEG_4           63
139 #define SEP_4           1
140
141
142 /* Array versions of the above information to make code run faster.
143    Relies on fact that TYPE_i == i.  */
144
145 #define MAX_TYPES       5       /* Max number of types above.  */
146
147
148 /* Initially, everything is set up as if from:
149         initstate(1, randtbl, 128);
150    Note that this initialization takes advantage of the fact that srandom
151    advances the front and rear pointers 10*rand_deg times, and hence the
152    rear pointer which starts at 0 will also end up at zero; thus the zeroth
153    element of the state information, which contains info about the current
154    position of the rear pointer is just
155         (MAX_TYPES * (rptr - state)) + TYPE_3 == TYPE_3.  */
156
157 static int32_t randtbl[DEG_3 + 1] =
158   {
159     TYPE_3,
160
161     -1726662223, 379960547, 1735697613, 1040273694, 1313901226,
162     1627687941, -179304937, -2073333483, 1780058412, -1989503057,
163     -615974602, 344556628, 939512070, -1249116260, 1507946756,
164     -812545463, 154635395, 1388815473, -1926676823, 525320961,
165     -1009028674, 968117788, -123449607, 1284210865, 435012392,
166     -2017506339, -911064859, -370259173, 1132637927, 1398500161,
167     -205601318,
168   };
169
170
171 static struct random_data unsafe_state =
172   {
173 /* FPTR and RPTR are two pointers into the state info, a front and a rear
174    pointer.  These two pointers are always rand_sep places aparts, as they
175    cycle through the state information.  (Yes, this does mean we could get
176    away with just one pointer, but the code for random is more efficient
177    this way).  The pointers are left positioned as they would be from the call:
178         initstate(1, randtbl, 128);
179    (The position of the rear pointer, rptr, is really 0 (as explained above
180    in the initialization of randtbl) because the state table pointer is set
181    to point to randtbl[1] (as explained below).)  */
182
183 /*    .fptr =*/ &randtbl[SEP_3 + 1],
184 /*    .rptr =*/ &randtbl[1],
185 /* The following things are the pointer to the state information table,
186    the type of the current generator, the degree of the current polynomial
187    being used, and the separation between the two pointers.
188    Note that for efficiency of random, we remember the first location of
189    the state information, not the zeroth.  Hence it is valid to access
190    state[-1], which is used to store the type of the R.N.G.
191    Also, we remember the last location, since this is more efficient than
192    indexing every time to find the address of the last element to see if
193    the front and rear pointers have wrapped.  */
194
195 /*    .state =*/ &randtbl[1],
196
197 /*    .rand_type =*/ TYPE_3,
198 /*    .rand_deg =*/ DEG_3,
199 /*    .rand_sep =*/ SEP_3,
200
201 /*    .end_ptr =*/ &randtbl[sizeof (randtbl) / sizeof (randtbl[0])]
202 };
203
204 /* POSIX.1c requires that there is mutual exclusion for the `rand' and
205    `srand' functions to prevent concurrent calls from modifying common
206    data.  */
207 __libc_lock_define_initialized (static1, lock)
208
209 /* Initialize the random number generator based on the given seed.  If the
210    type is the trivial no-state-information type, just remember the seed.
211    Otherwise, initializes state[] based on the given "seed" via a linear
212    congruential generator.  Then, the pointers are set to known locations
213    that are exactly rand_sep places apart.  Lastly, it cycles the state
214    information a given number of times to get rid of any initial dependencies
215    introduced by the L.C.R.N.G.  Note that the initialization of randtbl[]
216    for default usage relies on values produced by this routine.  */
217 void
218 __srandom (x)
219      unsigned int x;
220 {
221   __libc_lock_lock (lock);
222   (void) __srandom_r (x, &unsafe_state);
223   __libc_lock_unlock (lock);
224 }
225
226 weak_alias (__srandom, srandom)
227 weak_alias (__srandom, srand)
228
229 /* Initialize the state information in the given array of N bytes for
230    future random number generation.  Based on the number of bytes we
231    are given, and the break values for the different R.N.G.'s, we choose
232    the best (largest) one we can and set things up for it.  srandom is
233    then called to initialize the state information.  Note that on return
234    from srandom, we set state[-1] to be the type multiplexed with the current
235    value of the rear pointer; this is so successive calls to initstate won't
236    lose this information and will be able to restart with setstate.
237    Note: The first thing we do is save the current state, if any, just like
238    setstate so that it doesn't matter when initstate is called.
239    Returns a pointer to the old state.  */
240 char *
241 __initstate (seed, arg_state, n)
242      unsigned int seed;
243      char *arg_state;
244      size_t n;
245 {
246   int32_t *ostate;
247
248   __libc_lock_lock (lock);
249
250   ostate = &unsafe_state.state[-1];
251
252   __initstate_r (seed, arg_state, n, &unsafe_state);
253
254   __libc_lock_unlock (lock);
255
256   return (char *) ostate;
257 }
258
259 weak_alias (__initstate, initstate)
260
261 /* Restore the state from the given state array.
262    Note: It is important that we also remember the locations of the pointers
263    in the current state information, and restore the locations of the pointers
264    from the old state information.  This is done by multiplexing the pointer
265    location into the zeroth word of the state information. Note that due
266    to the order in which things are done, it is OK to call setstate with the
267    same state as the current state
268    Returns a pointer to the old state information.  */
269 char *
270 __setstate (arg_state)
271      char *arg_state;
272 {
273   int32_t *ostate;
274
275   __libc_lock_lock (lock);
276
277   ostate = &unsafe_state.state[-1];
278
279   if (__setstate_r (arg_state, &unsafe_state) < 0)
280     ostate = NULL;
281
282   __libc_lock_unlock (lock);
283
284   return (char *) ostate;
285 }
286
287 weak_alias (__setstate, setstate)
288
289 /* If we are using the trivial TYPE_0 R.N.G., just do the old linear
290    congruential bit.  Otherwise, we do our fancy trinomial stuff, which is the
291    same in all the other cases due to all the global variables that have been
292    set up.  The basic operation is to add the number at the rear pointer into
293    the one at the front pointer.  Then both pointers are advanced to the next
294    location cyclically in the table.  The value returned is the sum generated,
295    reduced to 31 bits by throwing away the "least random" low bit.
296    Note: The code takes advantage of the fact that both the front and
297    rear pointers can't wrap on the same call by not testing the rear
298    pointer if the front one has wrapped.  Returns a 31-bit random number.  */
299
300 long int
301 __random ()
302 {
303   int32_t retval;
304
305   __libc_lock_lock (lock);
306
307   (void) __random_r (&unsafe_state, &retval);
308
309   __libc_lock_unlock (lock);
310
311   return retval;
312 }
313
314 weak_alias (__random, random)