src/rt/isaac/randport.cpp

   1 /*
   2 ------------------------------------------------------------------------------
   3 rand.c: By Bob Jenkins.  My random number generator, ISAAC.  Public Domain
   4 MODIFIED:
   5   960327: Creation (addition of randinit, really)
   6   970719: use context, not global variables, for internal state
   7   980324: make a portable version
   8   010626: Note this is public domain
   9 ------------------------------------------------------------------------------
  10 */
  11 #ifndef STANDARD
  12 #include "standard.h"
  13 #endif
  14 #ifndef RAND
  15 #include "rand.h"
  16 #endif
  17
  18
  19 #define ind(mm,x)  ((mm)[(x>>2)&(RANDSIZ-1)])
  20 #define rngstep(mix,a,b,mm,m,m2,r,x) \
  21 { \
  22   x = *m;  \
  23   a = ((a^(mix)) + *(m2++)) & 0xffffffff; \
  24   *(m++) = y = (ind(mm,x) + a + b) & 0xffffffff; \
  25   *(r++) = b = (ind(mm,y>>RANDSIZL) + x) & 0xffffffff; \
  26 }
  27
  28 void     isaac(randctx *ctx)
  29 {
  30    register ub4 a,b,x,y,*m,*mm,*m2,*r,*mend;
  31    mm=ctx->randmem; r=ctx->randrsl;
  32    a = ctx->randa; b = (ctx->randb + (++ctx->randc)) & 0xffffffff;
  33    for (m = mm, mend = m2 = m+(RANDSIZ/2); m<mend; )
  34    {
  35       rngstep( a<<13, a, b, mm, m, m2, r, x);
  36       rngstep( a>>6 , a, b, mm, m, m2, r, x);
  37       rngstep( a<<2 , a, b, mm, m, m2, r, x);
  38       rngstep( a>>16, a, b, mm, m, m2, r, x);
  39    }
  40    for (m2 = mm; m2<mend; )
  41    {
  42       rngstep( a<<13, a, b, mm, m, m2, r, x);
  43       rngstep( a>>6 , a, b, mm, m, m2, r, x);
  44       rngstep( a<<2 , a, b, mm, m, m2, r, x);
  45       rngstep( a>>16, a, b, mm, m, m2, r, x);
  46    }
  47    ctx->randb = b; ctx->randa = a;
  48 }
  49
  50
  51 #define mix(a,b,c,d,e,f,g,h) \
  52 { \
  53    a^=b<<11; d+=a; b+=c; \
  54    b^=c>>2;  e+=b; c+=d; \
  55    c^=d<<8;  f+=c; d+=e; \
  56    d^=e>>16; g+=d; e+=f; \
  57    e^=f<<10; h+=e; f+=g; \
  58    f^=g>>4;  a+=f; g+=h; \
  59    g^=h<<8;  b+=g; h+=a; \
  60    h^=a>>9;  c+=h; a+=b; \
  61 }
  62
  63 /* if (flag==TRUE), then use the contents of randrsl[] to initialize mm[]. */
  64 void randinit(randctx *ctx, word flag)
  65 {
  66    word i;
  67    ub4 a,b,c,d,e,f,g,h;
  68    ub4 *m,*r;
  69    ctx->randa = ctx->randb = ctx->randc = 0;
  70    m=ctx->randmem;
  71    r=ctx->randrsl;
  72    a=b=c=d=e=f=g=h=0x9e3779b9;  /* the golden ratio */
  73
  74    for (i=0; i<4; ++i)          /* scramble it */
  75    {
  76      mix(a,b,c,d,e,f,g,h);
  77    }
  78
  79    if (flag)
  80    {
  81      /* initialize using the contents of r[] as the seed */
  82      for (i=0; i<RANDSIZ; i+=8)
  83      {
  84        a+=r[i  ]; b+=r[i+1]; c+=r[i+2]; d+=r[i+3];
  85        e+=r[i+4]; f+=r[i+5]; g+=r[i+6]; h+=r[i+7];
  86        mix(a,b,c,d,e,f,g,h);
  87        m[i  ]=a; m[i+1]=b; m[i+2]=c; m[i+3]=d;
  88        m[i+4]=e; m[i+5]=f; m[i+6]=g; m[i+7]=h;
  89      }
  90      /* do a second pass to make all of the seed affect all of m */
  91      for (i=0; i<RANDSIZ; i+=8)
  92      {
  93        a+=m[i  ]; b+=m[i+1]; c+=m[i+2]; d+=m[i+3];
  94        e+=m[i+4]; f+=m[i+5]; g+=m[i+6]; h+=m[i+7];
  95        mix(a,b,c,d,e,f,g,h);
  96        m[i  ]=a; m[i+1]=b; m[i+2]=c; m[i+3]=d;
  97        m[i+4]=e; m[i+5]=f; m[i+6]=g; m[i+7]=h;
  98      }
  99    }
 100    else
 101    {
 102      for (i=0; i<RANDSIZ; i+=8)
 103      {
 104        /* fill in mm[] with messy stuff */
 105        mix(a,b,c,d,e,f,g,h);
 106        m[i  ]=a; m[i+1]=b; m[i+2]=c; m[i+3]=d;
 107        m[i+4]=e; m[i+5]=f; m[i+6]=g; m[i+7]=h;
 108      }
 109    }
 110
 111    isaac(ctx);            /* fill in the first set of results */
 112    ctx->randcnt=RANDSIZ;  /* prepare to use the first set of results */
 113 }
 114
 115
 116 #ifdef NEVER
 117 int main()
 118 {
 119   ub4 i,j;
 120   randctx ctx;
 121   ctx.randa=ctx.randb=ctx.randc=(ub4)0;
 122   for (i=0; i<256; ++i) ctx.randrsl[i]=(ub4)0;
 123   randinit(&ctx, TRUE);
 124   for (i=0; i<2; ++i)
 125   {
 126     isaac(&ctx);
 127     for (j=0; j<256; ++j)
 128     {
 129       printf("%.8lx",ctx.randrsl[j]);
 130       if ((j&7)==7) printf("\n");
 131     }
 132   }
 133 }
 134 #endif