git.cworth.org Git - apitrace/blob - thirdparty/zlib/crc32.c

   1 /* crc32.c -- compute the CRC-32 of a data stream
   2  * Copyright (C) 1995-2006, 2010, 2011 Mark Adler
   3  * For conditions of distribution and use, see copyright notice in zlib.h
   4  *
   5  * Thanks to Rodney Brown <rbrown64@csc.com.au> for his contribution of faster
   6  * CRC methods: exclusive-oring 32 bits of data at a time, and pre-computing
   7  * tables for updating the shift register in one step with three exclusive-ors
   8  * instead of four steps with four exclusive-ors.  This results in about a
   9  * factor of two increase in speed on a Power PC G4 (PPC7455) using gcc -O3.
  10  */
  11
  12 /* @(#) $Id$ */
  13
  14 /*
  15   Note on the use of DYNAMIC_CRC_TABLE: there is no mutex or semaphore
  16   protection on the static variables used to control the first-use generation
  17   of the crc tables.  Therefore, if you #define DYNAMIC_CRC_TABLE, you should
  18   first call get_crc_table() to initialize the tables before allowing more than
  19   one thread to use crc32().
  20
  21   DYNAMIC_CRC_TABLE and MAKECRCH can be #defined to write out crc32.h.
  22  */
  23
  24 #ifdef MAKECRCH
  25 #  include <stdio.h>
  26 #  ifndef DYNAMIC_CRC_TABLE
  27 #    define DYNAMIC_CRC_TABLE
  28 #  endif /* !DYNAMIC_CRC_TABLE */
  29 #endif /* MAKECRCH */
  30
  31 #include "zutil.h"      /* for STDC and FAR definitions */
  32
  33 #define local static
  34
  35 /* Find a four-byte integer type for crc32_little() and crc32_big(). */
  36 #ifndef NOBYFOUR
  37 #  ifdef STDC           /* need ANSI C limits.h to determine sizes */
  38 #    include <limits.h>
  39 #    define BYFOUR
  40 #    if (UINT_MAX == 0xffffffffUL)
  41        typedef unsigned int u4;
  42 #    else
  43 #      if (ULONG_MAX == 0xffffffffUL)
  44          typedef unsigned long u4;
  45 #      else
  46 #        if (USHRT_MAX == 0xffffffffUL)
  47            typedef unsigned short u4;
  48 #        else
  49 #          undef BYFOUR     /* can't find a four-byte integer type! */
  50 #        endif
  51 #      endif
  52 #    endif
  53 #  endif /* STDC */
  54 #endif /* !NOBYFOUR */
  55
  56 /* Definitions for doing the crc four data bytes at a time. */
  57 #ifdef BYFOUR
  58    typedef u4 crc_table_t;
  59 #  define REV(w) ((((w)>>24)&0xff)+(((w)>>8)&0xff00)+ \
  60                 (((w)&0xff00)<<8)+(((w)&0xff)<<24))
  61    local unsigned long crc32_little OF((unsigned long,
  62                         const unsigned char FAR *, unsigned));
  63    local unsigned long crc32_big OF((unsigned long,
  64                         const unsigned char FAR *, unsigned));
  65 #  define TBLS 8
  66 #else
  67    typedef unsigned long crc_table_t;
  68 #  define TBLS 1
  69 #endif /* BYFOUR */
  70
  71 /* Local functions for crc concatenation */
  72 local unsigned long gf2_matrix_times OF((unsigned long *mat,
  73                                          unsigned long vec));
  74 local void gf2_matrix_square OF((unsigned long *square, unsigned long *mat));
  75 local uLong crc32_combine_ OF((uLong crc1, uLong crc2, z_off64_t len2));
  76
  77
  78 #ifdef DYNAMIC_CRC_TABLE
  79
  80 local volatile int crc_table_empty = 1;
  81 local crc_table_t FAR crc_table[TBLS][256];
  82 local void make_crc_table OF((void));
  83 #ifdef MAKECRCH
  84    local void write_table OF((FILE *, const crc_table_t FAR *));
  85 #endif /* MAKECRCH */
  86 /*
  87   Generate tables for a byte-wise 32-bit CRC calculation on the polynomial:
  88   x^32+x^26+x^23+x^22+x^16+x^12+x^11+x^10+x^8+x^7+x^5+x^4+x^2+x+1.
  89
  90   Polynomials over GF(2) are represented in binary, one bit per coefficient,
  91   with the lowest powers in the most significant bit.  Then adding polynomials
  92   is just exclusive-or, and multiplying a polynomial by x is a right shift by
  93   one.  If we call the above polynomial p, and represent a byte as the
  94   polynomial q, also with the lowest power in the most significant bit (so the
  95   byte 0xb1 is the polynomial x^7+x^3+x+1), then the CRC is (q*x^32) mod p,
  96   where a mod b means the remainder after dividing a by b.
  97
  98   This calculation is done using the shift-register method of multiplying and
  99   taking the remainder.  The register is initialized to zero, and for each
 100   incoming bit, x^32 is added mod p to the register if the bit is a one (where
 101   x^32 mod p is p+x^32 = x^26+...+1), and the register is multiplied mod p by
 102   x (which is shifting right by one and adding x^32 mod p if the bit shifted
 103   out is a one).  We start with the highest power (least significant bit) of
 104   q and repeat for all eight bits of q.
 105
 106   The first table is simply the CRC of all possible eight bit values.  This is
 107   all the information needed to generate CRCs on data a byte at a time for all
 108   combinations of CRC register values and incoming bytes.  The remaining tables
 109   allow for word-at-a-time CRC calculation for both big-endian and little-
 110   endian machines, where a word is four bytes.
 111 */
 112 local void make_crc_table()
 113 {
 114     crc_table_t c;
 115     int n, k;
 116     crc_table_t poly;                   /* polynomial exclusive-or pattern */
 117     /* terms of polynomial defining this crc (except x^32): */
 118     static volatile int first = 1;      /* flag to limit concurrent making */
 119     static const unsigned char p[] = {0,1,2,4,5,7,8,10,11,12,16,22,23,26};
 120
 121     /* See if another task is already doing this (not thread-safe, but better
 122        than nothing -- significantly reduces duration of vulnerability in
 123        case the advice about DYNAMIC_CRC_TABLE is ignored) */
 124     if (first) {
 125         first = 0;
 126
 127         /* make exclusive-or pattern from polynomial (0xedb88320UL) */
 128         poly = 0;
 129         for (n = 0; n < (int)(sizeof(p)/sizeof(unsigned char)); n++)
 130             poly |= (crc_table_t)1 << (31 - p[n]);
 131
 132         /* generate a crc for every 8-bit value */
 133         for (n = 0; n < 256; n++) {
 134             c = (crc_table_t)n;
 135             for (k = 0; k < 8; k++)
 136                 c = c & 1 ? poly ^ (c >> 1) : c >> 1;
 137             crc_table[0][n] = c;
 138         }
 139
 140 #ifdef BYFOUR
 141         /* generate crc for each value followed by one, two, and three zeros,
 142            and then the byte reversal of those as well as the first table */
 143         for (n = 0; n < 256; n++) {
 144             c = crc_table[0][n];
 145             crc_table[4][n] = REV(c);
 146             for (k = 1; k < 4; k++) {
 147                 c = crc_table[0][c & 0xff] ^ (c >> 8);
 148                 crc_table[k][n] = c;
 149                 crc_table[k + 4][n] = REV(c);
 150             }
 151         }
 152 #endif /* BYFOUR */
 153
 154         crc_table_empty = 0;
 155     }
 156     else {      /* not first */
 157         /* wait for the other guy to finish (not efficient, but rare) */
 158         while (crc_table_empty)
 159             ;
 160     }
 161
 162 #ifdef MAKECRCH
 163     /* write out CRC tables to crc32.h */
 164     {
 165         FILE *out;
 166
 167         out = fopen("crc32.h", "w");
 168         if (out == NULL) return;
 169         fprintf(out, "/* crc32.h -- tables for rapid CRC calculation\n");
 170         fprintf(out, " * Generated automatically by crc32.c\n */\n\n");
 171         fprintf(out, "local const crc_table_t FAR ");
 172         fprintf(out, "crc_table[TBLS][256] =\n{\n  {\n");
 173         write_table(out, crc_table[0]);
 174 #  ifdef BYFOUR
 175         fprintf(out, "#ifdef BYFOUR\n");
 176         for (k = 1; k < 8; k++) {
 177             fprintf(out, "  },\n  {\n");
 178             write_table(out, crc_table[k]);
 179         }
 180         fprintf(out, "#endif\n");
 181 #  endif /* BYFOUR */
 182         fprintf(out, "  }\n};\n");
 183         fclose(out);
 184     }
 185 #endif /* MAKECRCH */
 186 }
 187
 188 #ifdef MAKECRCH
 189 local void write_table(out, table)
 190     FILE *out;
 191     const crc_table_t FAR *table;
 192 {
 193     int n;
 194
 195     for (n = 0; n < 256; n++)
 196         fprintf(out, "%s0x%08lxUL%s", n % 5 ? "" : "    ",
 197                 (unsigned long)(table[n]),
 198                 n == 255 ? "\n" : (n % 5 == 4 ? ",\n" : ", "));
 199 }
 200 #endif /* MAKECRCH */
 201
 202 #else /* !DYNAMIC_CRC_TABLE */
 203 /* ========================================================================
 204  * Tables of CRC-32s of all single-byte values, made by make_crc_table().
 205  */
 206 #include "crc32.h"
 207 #endif /* DYNAMIC_CRC_TABLE */
 208
 209 /* =========================================================================
 210  * This function can be used by asm versions of crc32()
 211  */
 212 const unsigned long FAR * ZEXPORT get_crc_table()
 213 {
 214 #ifdef DYNAMIC_CRC_TABLE
 215     if (crc_table_empty)
 216         make_crc_table();
 217 #endif /* DYNAMIC_CRC_TABLE */
 218     return (const unsigned long FAR *)crc_table;
 219 }
 220
 221 /* ========================================================================= */
 222 #define DO1 crc = crc_table[0][((int)crc ^ (*buf++)) & 0xff] ^ (crc >> 8)
 223 #define DO8 DO1; DO1; DO1; DO1; DO1; DO1; DO1; DO1
 224
 225 /* ========================================================================= */
 226 unsigned long ZEXPORT crc32(crc, buf, len)
 227     unsigned long crc;
 228     const unsigned char FAR *buf;
 229     uInt len;
 230 {
 231     if (buf == Z_NULL) return 0UL;
 232
 233 #ifdef DYNAMIC_CRC_TABLE
 234     if (crc_table_empty)
 235         make_crc_table();
 236 #endif /* DYNAMIC_CRC_TABLE */
 237
 238 #ifdef BYFOUR
 239     if (sizeof(void *) == sizeof(ptrdiff_t)) {
 240         u4 endian;
 241
 242         endian = 1;
 243         if (*((unsigned char *)(&endian)))
 244             return crc32_little(crc, buf, len);
 245         else
 246             return crc32_big(crc, buf, len);
 247     }
 248 #endif /* BYFOUR */
 249     crc = crc ^ 0xffffffffUL;
 250     while (len >= 8) {
 251         DO8;
 252         len -= 8;
 253     }
 254     if (len) do {
 255         DO1;
 256     } while (--len);
 257     return crc ^ 0xffffffffUL;
 258 }
 259
 260 #ifdef BYFOUR
 261
 262 /* ========================================================================= */
 263 #define DOLIT4 c ^= *buf4++; \
 264         c = crc_table[3][c & 0xff] ^ crc_table[2][(c >> 8) & 0xff] ^ \
 265             crc_table[1][(c >> 16) & 0xff] ^ crc_table[0][c >> 24]
 266 #define DOLIT32 DOLIT4; DOLIT4; DOLIT4; DOLIT4; DOLIT4; DOLIT4; DOLIT4; DOLIT4
 267
 268 /* ========================================================================= */
 269 local unsigned long crc32_little(crc, buf, len)
 270     unsigned long crc;
 271     const unsigned char FAR *buf;
 272     unsigned len;
 273 {
 274     register u4 c;
 275     register const u4 FAR *buf4;
 276
 277     c = (u4)crc;
 278     c = ~c;
 279     while (len && ((ptrdiff_t)buf & 3)) {
 280         c = crc_table[0][(c ^ *buf++) & 0xff] ^ (c >> 8);
 281         len--;
 282     }
 283
 284     buf4 = (const u4 FAR *)(const void FAR *)buf;
 285     while (len >= 32) {
 286         DOLIT32;
 287         len -= 32;
 288     }
 289     while (len >= 4) {
 290         DOLIT4;
 291         len -= 4;
 292     }
 293     buf = (const unsigned char FAR *)buf4;
 294
 295     if (len) do {
 296         c = crc_table[0][(c ^ *buf++) & 0xff] ^ (c >> 8);
 297     } while (--len);
 298     c = ~c;
 299     return (unsigned long)c;
 300 }
 301
 302 /* ========================================================================= */
 303 #define DOBIG4 c ^= *++buf4; \
 304         c = crc_table[4][c & 0xff] ^ crc_table[5][(c >> 8) & 0xff] ^ \
 305             crc_table[6][(c >> 16) & 0xff] ^ crc_table[7][c >> 24]
 306 #define DOBIG32 DOBIG4; DOBIG4; DOBIG4; DOBIG4; DOBIG4; DOBIG4; DOBIG4; DOBIG4
 307
 308 /* ========================================================================= */
 309 local unsigned long crc32_big(crc, buf, len)
 310     unsigned long crc;
 311     const unsigned char FAR *buf;
 312     unsigned len;
 313 {
 314     register u4 c;
 315     register const u4 FAR *buf4;
 316
 317     c = REV((u4)crc);
 318     c = ~c;
 319     while (len && ((ptrdiff_t)buf & 3)) {
 320         c = crc_table[4][(c >> 24) ^ *buf++] ^ (c << 8);
 321         len--;
 322     }
 323
 324     buf4 = (const u4 FAR *)(const void FAR *)buf;
 325     buf4--;
 326     while (len >= 32) {
 327         DOBIG32;
 328         len -= 32;
 329     }
 330     while (len >= 4) {
 331         DOBIG4;
 332         len -= 4;
 333     }
 334     buf4++;
 335     buf = (const unsigned char FAR *)buf4;
 336
 337     if (len) do {
 338         c = crc_table[4][(c >> 24) ^ *buf++] ^ (c << 8);
 339     } while (--len);
 340     c = ~c;
 341     return (unsigned long)(REV(c));
 342 }
 343
 344 #endif /* BYFOUR */
 345
 346 #define GF2_DIM 32      /* dimension of GF(2) vectors (length of CRC) */
 347
 348 /* ========================================================================= */
 349 local unsigned long gf2_matrix_times(mat, vec)
 350     unsigned long *mat;
 351     unsigned long vec;
 352 {
 353     unsigned long sum;
 354
 355     sum = 0;
 356     while (vec) {
 357         if (vec & 1)
 358             sum ^= *mat;
 359         vec >>= 1;
 360         mat++;
 361     }
 362     return sum;
 363 }
 364
 365 /* ========================================================================= */
 366 local void gf2_matrix_square(square, mat)
 367     unsigned long *square;
 368     unsigned long *mat;
 369 {
 370     int n;
 371
 372     for (n = 0; n < GF2_DIM; n++)
 373         square[n] = gf2_matrix_times(mat, mat[n]);
 374 }
 375
 376 /* ========================================================================= */
 377 local uLong crc32_combine_(crc1, crc2, len2)
 378     uLong crc1;
 379     uLong crc2;
 380     z_off64_t len2;
 381 {
 382     int n;
 383     unsigned long row;
 384     unsigned long even[GF2_DIM];    /* even-power-of-two zeros operator */
 385     unsigned long odd[GF2_DIM];     /* odd-power-of-two zeros operator */
 386
 387     /* degenerate case (also disallow negative lengths) */
 388     if (len2 <= 0)
 389         return crc1;
 390
 391     /* put operator for one zero bit in odd */
 392     odd[0] = 0xedb88320UL;          /* CRC-32 polynomial */
 393     row = 1;
 394     for (n = 1; n < GF2_DIM; n++) {
 395         odd[n] = row;
 396         row <<= 1;
 397     }
 398
 399     /* put operator for two zero bits in even */
 400     gf2_matrix_square(even, odd);
 401
 402     /* put operator for four zero bits in odd */
 403     gf2_matrix_square(odd, even);
 404
 405     /* apply len2 zeros to crc1 (first square will put the operator for one
 406        zero byte, eight zero bits, in even) */
 407     do {
 408         /* apply zeros operator for this bit of len2 */
 409         gf2_matrix_square(even, odd);
 410         if (len2 & 1)
 411             crc1 = gf2_matrix_times(even, crc1);
 412         len2 >>= 1;
 413
 414         /* if no more bits set, then done */
 415         if (len2 == 0)
 416             break;
 417
 418         /* another iteration of the loop with odd and even swapped */
 419         gf2_matrix_square(odd, even);
 420         if (len2 & 1)
 421             crc1 = gf2_matrix_times(odd, crc1);
 422         len2 >>= 1;
 423
 424         /* if no more bits set, then done */
 425     } while (len2 != 0);
 426
 427     /* return combined crc */
 428     crc1 ^= crc2;
 429     return crc1;
 430 }
 431
 432 /* ========================================================================= */
 433 uLong ZEXPORT crc32_combine(crc1, crc2, len2)
 434     uLong crc1;
 435     uLong crc2;
 436     z_off_t len2;
 437 {
 438     return crc32_combine_(crc1, crc2, len2);
 439 }
 440
 441 uLong ZEXPORT crc32_combine64(crc1, crc2, len2)
 442     uLong crc1;
 443     uLong crc2;
 444     z_off64_t len2;
 445 {
 446     return crc32_combine_(crc1, crc2, len2);
 447 }