collatz

.gitignore

@@ -1,3 +1,4 @@
 -test
 test
 main
+*.o

collatz.S

@@ -3,9 +3,42 @@
         # collatz problem
 
 .text
-# void collatz_len_and_peek(uint64_t x, uint64_t *steps, uint64_t *peek)
-.global collatz_len_and_peek
-collatz_len_and_peek:
+# void collatz_len_and_peak(uint64_t x, uint64_t *steps, uint64_t *peak)
+.global collatz_len_and_peak
+.global scan_upto
+
+
+
+# bu makrolar yukardaki belirlediğim stack'e çok bağlı yani %rbp relative
+# bu demek oluyor ki stack değişirse bu makrolar da değişmek zorunda
+# daha esnek bir tasarım offset eklemek olurdu
+.macro save_registers base
+    movq %rax, -96(%\base)
+    movq %rcx, -88(%\base)
+    movq %rdx, -80(%\base)
+    movq %rsi, -72(%\base)
+    movq %rdi, -64(%\base)
+    movq %r8, -56(%\base)
+    movq %r9, -48(%\base)
+    movq %r10, -40(%\base)
+    movq %r11, -32(%\base)
+.endm
+
+.macro restore_registers base
+    movq -96(%\base), %rax
+    movq -88(%\base), %rcx
+    movq -80(%\base), %rdx
+    movq -72(%\base), %rsi
+    movq -64(%\base), %rdi
+    movq -56(%\base), %r8
+    movq -48(%\base), %r9
+    movq -40(%\base), %r10
+    movq -32(%\base), %r11
+.endm
+
+
+
+collatz_len_and_peak:
     # Collatz problem implementation
     # x -> rdi, steps -> rsi, peak -> rdx
 
@@ -19,17 +52,70 @@ collatz_len_and_peek:
     testq $1, %r8 # 1 and n
     jz .even
     # odd case
-    leaq (%r8, %r8, 2), %r8 # n *= 3 -> lea base + index * scale
-    addq $1,%r8 # n += 1
+    leaq 1(%r8, %r8, 2), %r8 # n *= 3 -> lea ( base + index * scale )
     jmp .next_step
 .even:
     shrq $1, %r8 # n /= 2
 .next_step:
-    cmpq (%rdx), %r8 # if (n > *peek) n - *peek
+    cmpq (%rdx), %r8 # if (n > *peak) n - *peak
     jle .next
-    movq %r8, (%rdx) # *peek = n
+    movq %r8, (%rdx) # *peak = n
 .next:
     addq $1, (%rsi) # (*steps)++
     jmp .loop
 .done:
     ret
+
+
+# void scan_upto(uint64_t N, uint64_t *best_n, uint64_t *best_steps, uint64_t *best_peak, uint64_t *xor_steps) 
+scan_upto:
+    pushq %rbp
+    movq %rsp, %rbp
+
+    subq $104, %rsp # burda stack de local değişkenler tutulcak makro için 80 byte + 16 byte local değişkenler ama 
+    # hizalamak da gerekiyor
+
+    # başlatma initialize
+    # rdi rsi rdx rcx r8
+    movq $1, (%rsi) # *best_n = 1
+    movq $0, (%rdx) # *best_steps = 0
+    movq $1, (%rcx) # *best_peak = 1
+    movq $0, (%r8)  # *xor_steps = 0
+
+    movq $1, %r9   # n = 1
+.loop_scan:
+    cmpq %rdi, %r9 # if (n <= N)
+    jg .done_scan
+    # local değişkenler
+    movq $0, -8(%rbp) # steps = 0
+    movq $0, -16(%rbp) # peak = 0
+    # şimdi fonksiyon çağırcam ama register sırasını korumam lazım bunlar
+    # caller-saved olduğu için diper fonksiyonda korunmazlar ve değişiler bu yüzden
+    # hali hazırda kullandığım registerları stack e vermem lazım
+    # ama bunu makro olarak yazmak istiyorum bir daha kullanmıycak olsamda
+    save_registers rbp
+    movq %r9, %rdi # n
+    leaq -8(%rbp), %rsi # steps
+    leaq -16(%rbp), %rdx # peak
+    call collatz_len_and_peak
+    restore_registers rbp
+    movq (%r8), %r11 # r11 = *xor_steps
+    xorq -8(%rbp), %r11 # *xor_steps ^= steps
+    movq %r11, (%r8) # *xor_steps = r11
+    movq (%rdx), %r11 # r11 = *best_steps
+    movq -8(%rbp), %r10 # r10 = steps
+    cmpq %r11, %r10 # if (steps > *best_steps)
+    jle .incr
+    movq %r9,(%rsi) # *best_n = n
+    movq %r10, (%rdx) # *best_steps = r10
+    movq -16(%rbp), %r11 # r11 = peak
+    movq %r11, (%rcx) # *best_peak = r11
+
+.incr:
+    incq %r9
+    jmp .loop_scan
+
+.done_scan:
+    leave
+    ret
+

main.c

@@ -1,11 +1,21 @@
 #include <stdint.h>
 #include <stdio.h>
 
-void collatz_len_and_peek(uint64_t x, uint64_t *steps, uint64_t *peek);
+void collatz_len_and_peak(uint64_t x, uint64_t *steps, uint64_t *peak);
+void scan_upto(uint64_t N, uint64_t *best_n, uint64_t *best_steps, uint64_t *best_peak, uint64_t *xor_steps);
+
 
 int main() {
-    uint64_t steps, peak;
-    collatz_len_and_peek(13, &steps, &peak);
-    printf("steps=%lu, peak=%lu\n", steps, peak);
+    printf("hello world!\n");
+
+    uint64_t N = 1000000;
+    uint64_t best_n, best_steps, best_peak, xor_steps;
+    scan_upto(N, &best_n, &best_steps, &best_peak, &xor_steps);
+    printf("collatz_longest(1..%lu)\n", N);
+    printf("n*=%lu\n", best_n);
+    printf("steps=%lu\n", best_steps);
+    printf("peak=%lu\n", best_peak);
+    printf("xor_steps=%lu\n", xor_steps);
+
     return 0;
 }