Branch data Line data Source code
1 : : // Copyright (c) 2009-2010 Satoshi Nakamoto
2 : : // Copyright (c) 2009-present The Bitcoin Core developers
3 : : // Distributed under the MIT software license, see the accompanying
4 : : // file COPYING or http://www.opensource.org/licenses/mit-license.php.
5 : :
6 : : #ifndef BITCOIN_UINT256_H
7 : : #define BITCOIN_UINT256_H
8 : :
9 : : #include <crypto/common.h>
10 : : #include <span.h>
11 : : #include <util/strencodings.h>
12 : : #include <util/string.h>
13 : :
14 : : #include <algorithm>
15 : : #include <array>
16 : : #include <cassert>
17 : : #include <cstdint>
18 : : #include <cstring>
19 : : #include <optional>
20 : : #include <string>
21 : : #include <string_view>
22 : :
23 : : /** Template base class for fixed-sized opaque blobs. */
24 : : template<unsigned int BITS>
25 : : class base_blob
26 : : {
27 : : protected:
28 : : static constexpr int WIDTH = BITS / 8;
29 : : static_assert(BITS % 8 == 0, "base_blob currently only supports whole bytes.");
30 : : std::array<uint8_t, WIDTH> m_data;
31 : : static_assert(WIDTH == sizeof(m_data), "Sanity check");
32 : :
33 : : public:
34 : : /* construct 0 value by default */
35 : 1026433069 : constexpr base_blob() : m_data() {}
36 : :
37 : : /* constructor for constants between 1 and 255 */
38 : 8085 : constexpr explicit base_blob(uint8_t v) : m_data{v} {}
39 : :
40 [ - + ]: 11524226 : constexpr explicit base_blob(std::span<const unsigned char> vch)
41 : : {
42 [ - + ]: 11524226 : assert(vch.size() == WIDTH);
43 : 11524226 : std::copy(vch.begin(), vch.end(), m_data.begin());
44 : 11524226 : }
45 : :
46 : : consteval explicit base_blob(std::string_view hex_str);
47 : :
48 : 22607284 : constexpr bool IsNull() const
49 : : {
50 : 22607284 : return std::all_of(m_data.begin(), m_data.end(), [](uint8_t val) {
51 : : return val == 0;
52 : 22607284 : });
53 : : }
54 : :
55 : 5549915 : constexpr void SetNull()
56 : : {
57 [ + + ]: 10472133 : std::fill(m_data.begin(), m_data.end(), 0);
58 : : }
59 : :
60 : : /** Lexicographic ordering
61 : : * @note Does NOT match the ordering on the corresponding \ref
62 : : * base_uint::CompareTo, which starts comparing from the end.
63 : : */
64 [ + + + + ]: 2578386022 : constexpr int Compare(const base_blob& other) const { return std::memcmp(m_data.data(), other.m_data.data(), WIDTH); }
[ - - + -
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# ]
65 : :
66 [ - + - + : 73641220 : friend constexpr bool operator==(const base_blob& a, const base_blob& b) { return a.Compare(b) == 0; }
- + - + -
+ - + - +
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- ][ - + -
+ - + ]
67 [ + + - + : 1648203 : friend constexpr bool operator!=(const base_blob& a, const base_blob& b) { return a.Compare(b) != 0; }
+ + ]
[ + + + + ]
[ + + # #
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# ][ - - +
- - - + -
+ + ][ # #
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# ]
68 [ + + + - : 592203785 : friend constexpr bool operator<(const base_blob& a, const base_blob& b) { return a.Compare(b) < 0; }
+ - + - -
- - - + +
+ + + + +
+ + + ]
[ + - ][ - -
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# # ]
69 : :
70 : : /** @name Hex representation
71 : : *
72 : : * The hex representation used by GetHex(), ToString(), FromHex() and
73 : : * SetHexDeprecated() is unusual, since it shows bytes of the base_blob in
74 : : * reverse order. For example, a 4-byte blob {0x12, 0x34, 0x56, 0x78} is
75 : : * represented as "78563412" instead of the more typical "12345678"
76 : : * representation that would be shown in a hex editor or used by typical
77 : : * byte-array / hex conversion functions like python's bytes.hex() and
78 : : * bytes.fromhex().
79 : : *
80 : : * The nice thing about the reverse-byte representation, even though it is
81 : : * unusual, is that if a blob contains an arithmetic number in little endian
82 : : * format (with least significant bytes first, and most significant bytes
83 : : * last), the GetHex() output will match the way the number would normally
84 : : * be written in base-16 (with most significant digits first and least
85 : : * significant digits last).
86 : : *
87 : : * This means, for example, that ArithToUint256(num).GetHex() can be used to
88 : : * display an arith_uint256 num value as a number, because
89 : : * ArithToUint256() converts the number to a blob in little-endian format,
90 : : * so the arith_uint256 class doesn't need to have its own number parsing
91 : : * and formatting functions.
92 : : *
93 : : * @{*/
94 : : std::string GetHex() const;
95 : : /** Unlike FromHex this accepts any invalid input, thus it is fragile and deprecated!
96 : : *
97 : : * - Hex numbers that don't specify enough bytes to fill the internal array
98 : : * will be treated as setting the beginning of it, which corresponds to
99 : : * the least significant bytes when converted to base_uint.
100 : : *
101 : : * - Hex numbers specifying too many bytes will have the numerically most
102 : : * significant bytes (the beginning of the string) narrowed away.
103 : : *
104 : : * - An odd count of hex digits will result in the high bits of the leftmost
105 : : * byte being zero.
106 : : * "0x123" => {0x23, 0x1, 0x0, ..., 0x0}
107 : : */
108 : : void SetHexDeprecated(std::string_view str);
109 : : std::string ToString() const;
110 : : /**@}*/
111 : :
112 [ + - + - ]: 23345820 : constexpr const unsigned char* data() const { return m_data.data(); }
[ - - - -
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- + - +
- ][ + - +
- + - + -
+ - + - +
- + - +
- ][ - - -
- - - +
- ][ + - ]
113 [ + - ]: 42002078 : constexpr unsigned char* data() { return m_data.data(); }
[ + - + - ]
[ - - - -
+ - ]
114 : :
115 [ + - ][ + - : 189700146 : constexpr unsigned char* begin() { return m_data.data(); }
+ + + - +
- ]
[ + + + + ]
[ + - + +
+ - ]
116 : 4776 : constexpr unsigned char* end() { return m_data.data() + WIDTH; }
117 : :
118 [ + - + - : 15696478 : constexpr const unsigned char* begin() const { return m_data.data(); }
+ - + - +
- ][ + + ]
119 [ + - + - : 7310938 : constexpr const unsigned char* end() const { return m_data.data() + WIDTH; }
+ - + - +
- ]
120 : :
121 : : static constexpr unsigned int size() { return WIDTH; }
122 : :
123 [ - + ]: 272598299 : constexpr uint64_t GetUint64(int pos) const { return ReadLE64(m_data.data() + pos * 8); }
124 : :
125 : : template<typename Stream>
126 : 1037938455 : void Serialize(Stream& s) const
127 : : {
128 : 1037938455 : s << std::span(m_data);
129 : : }
130 : :
131 : : template<typename Stream>
132 : 12432152 : void Unserialize(Stream& s)
133 : : {
134 : 12432152 : s.read(MakeWritableByteSpan(m_data));
135 : 12340292 : }
136 : : };
137 : :
138 : : template <unsigned int BITS>
139 : : consteval base_blob<BITS>::base_blob(std::string_view hex_str)
140 : : {
141 : : if (hex_str.length() != m_data.size() * 2) throw "Hex string must fit exactly";
142 : : auto str_it = hex_str.rbegin();
143 : : for (auto& elem : m_data) {
144 : : auto lo = util::ConstevalHexDigit(*(str_it++));
145 : : elem = (util::ConstevalHexDigit(*(str_it++)) << 4) | lo;
146 : : }
147 : : }
148 : :
149 : : namespace detail {
150 : : /**
151 : : * Writes the hex string (in reverse byte order) into a new uintN_t object
152 : : * and only returns a value iff all of the checks pass:
153 : : * - Input length is uintN_t::size()*2
154 : : * - All characters are hex
155 : : */
156 : : template <class uintN_t>
157 [ + + ]: 4370 : std::optional<uintN_t> FromHex(std::string_view str)
158 : : {
159 [ + + + + ]: 4370 : if (uintN_t::size() * 2 != str.size() || !IsHex(str)) return std::nullopt;
160 : 497 : uintN_t rv;
161 : 497 : rv.SetHexDeprecated(str);
162 : 497 : return rv;
163 : : }
164 : : /**
165 : : * @brief Like FromHex(std::string_view str), but allows an "0x" prefix
166 : : * and pads the input with leading zeroes if it is shorter than
167 : : * the expected length of uintN_t::size()*2.
168 : : *
169 : : * Designed to be used when dealing with user input.
170 : : */
171 : : template <class uintN_t>
172 : 232 : std::optional<uintN_t> FromUserHex(std::string_view input)
173 : : {
174 : 232 : input = util::RemovePrefixView(input, "0x");
175 [ + + ]: 232 : constexpr auto expected_size{uintN_t::size() * 2};
176 [ + + ]: 232 : if (input.size() < expected_size) {
177 : 43 : auto padded = std::string(expected_size, '0');
178 [ + - ]: 43 : std::copy(input.begin(), input.end(), padded.begin() + expected_size - input.size());
179 [ + - ]: 43 : return FromHex<uintN_t>(padded);
180 : 43 : }
181 : 189 : return FromHex<uintN_t>(input);
182 : : }
183 : : } // namespace detail
184 : :
185 : : /** 160-bit opaque blob.
186 : : * @note This type is called uint160 for historical reasons only. It is an opaque
187 : : * blob of 160 bits and has no integer operations.
188 : : */
189 : : class uint160 : public base_blob<160> {
190 : : public:
191 : : static std::optional<uint160> FromHex(std::string_view str) { return detail::FromHex<uint160>(str); }
192 [ + + ][ - - : 3435792 : constexpr uint160() = default;
- - - -
- ]
193 : 8707182 : constexpr explicit uint160(std::span<const unsigned char> vch) : base_blob<160>(vch) {}
194 : : };
195 : :
196 : : /** 256-bit opaque blob.
197 : : * @note This type is called uint256 for historical reasons only. It is an
198 : : * opaque blob of 256 bits and has no integer operations. Use arith_uint256 if
199 : : * those are required.
200 : : */
201 : : class uint256 : public base_blob<256> {
202 : : public:
203 [ # # # # : 4138 : static std::optional<uint256> FromHex(std::string_view str) { return detail::FromHex<uint256>(str); }
# # # # #
# # # ]
[ + - ]
[ + - + - ]
204 [ + - + - ]: 232 : static std::optional<uint256> FromUserHex(std::string_view str) { return detail::FromUserHex<uint256>(str); }
205 [ + + + + : 999488596 : constexpr uint256() = default;
+ + ][ + -
+ - + - +
- - + + -
+ + + - +
- + + +
- ][ + + ]
[ + - + + ]
206 : : consteval explicit uint256(std::string_view hex_str) : base_blob<256>(hex_str) {}
207 [ + - ]: 8085 : constexpr explicit uint256(uint8_t v) : base_blob<256>(v) {}
208 : 2800626 : constexpr explicit uint256(std::span<const unsigned char> vch) : base_blob<256>(vch) {}
209 : : static const uint256 ZERO;
210 : : static const uint256 ONE;
211 : : };
212 : :
213 : : #endif // BITCOIN_UINT256_H
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