home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Games of Daze / Infomagic - Games of Daze (Summer 1995) (Disc 1 of 2).iso / x2ftp / msdos / png / zlib09 / inftrees.c < prev    next >
C/C++ Source or Header  |  1995-04-29  |  16KB  |  474 lines
  1. /* inftrees.c -- generate Huffman trees for efficient decoding
  2.  * Copyright (C) 1995 Mark Adler
  3.  * For conditions of distribution and use, see copyright notice in zlib.h 
  4.  */
  5.  
  6. #include "zutil.h"
  7. #include "inftrees.h"
  8.  
  9. struct internal_state  {int dummy;}; /* for buggy compilers */
  10.  
  11. /* simplify the use of the inflate_huft type with some defines */
  12. #define base more.Base
  13. #define next more.Next
  14. #define exop word.what.Exop
  15. #define bits word.what.Bits
  16.  
  17.  
  18. local int huft_build __P((
  19.     uInt *,        /* code lengths in bits */
  20.     uInt,        /* number of codes */
  21.     uInt,        /* number of "simple" codes */
  22.     uInt *,        /* list of base values for non-simple codes */
  23.     uInt *,        /* list of extra bits for non-simple codes */
  24.     inflate_huft **,    /* result: starting table */
  25.     uInt *,        /* maximum lookup bits (returns actual) */
  26.     z_stream *));    /* for zalloc function */
  27.  
  28. local voidp falloc __P((
  29.     voidp,        /* opaque pointer (not used) */
  30.     uInt,        /* number of items */
  31.     uInt));        /* size of item */
  32.  
  33. local void ffree __P((
  34.     voidp q,        /* opaque pointer (not used) */
  35.     voidp p));        /* what to free (not used) */
  36.  
  37. /* Tables for deflate from PKZIP's appnote.txt. */
  38. local uInt cplens[] = {    /* Copy lengths for literal codes 257..285 */
  39.         3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 15, 17, 19, 23, 27, 31,
  40.         35, 43, 51, 59, 67, 83, 99, 115, 131, 163, 195, 227, 258, 0, 0};
  41.         /* actually lengths - 2; also see note #13 above about 258 */
  42. local uInt cplext[] = {    /* Extra bits for literal codes 257..285 */
  43.         0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2,
  44.         3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 0, 128, 128}; /* 128==invalid */
  45. local uInt cpdist[] = {    /* Copy offsets for distance codes 0..29 */
  46.         1, 2, 3, 4, 5, 7, 9, 13, 17, 25, 33, 49, 65, 97, 129, 193,
  47.         257, 385, 513, 769, 1025, 1537, 2049, 3073, 4097, 6145,
  48.         8193, 12289, 16385, 24577};
  49. local uInt cpdext[] = {    /* Extra bits for distance codes */
  50.         0, 0, 0, 0, 1, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5, 5, 6, 6,
  51.         7, 7, 8, 8, 9, 9, 10, 10, 11, 11,
  52.         12, 12, 13, 13};
  53.  
  54. /*
  55.    Huffman code decoding is performed using a multi-level table lookup.
  56.    The fastest way to decode is to simply build a lookup table whose
  57.    size is determined by the longest code.  However, the time it takes
  58.    to build this table can also be a factor if the data being decoded
  59.    is not very long.  The most common codes are necessarily the
  60.    shortest codes, so those codes dominate the decoding time, and hence
  61.    the speed.  The idea is you can have a shorter table that decodes the
  62.    shorter, more probable codes, and then point to subsidiary tables for
  63.    the longer codes.  The time it costs to decode the longer codes is
  64.    then traded against the time it takes to make longer tables.
  65.  
  66.    This results of this trade are in the variables lbits and dbits
  67.    below.  lbits is the number of bits the first level table for literal/
  68.    length codes can decode in one step, and dbits is the same thing for
  69.    the distance codes.  Subsequent tables are also less than or equal to
  70.    those sizes.  These values may be adjusted either when all of the
  71.    codes are shorter than that, in which case the longest code length in
  72.    bits is used, or when the shortest code is *longer* than the requested
  73.    table size, in which case the length of the shortest code in bits is
  74.    used.
  75.  
  76.    There are two different values for the two tables, since they code a
  77.    different number of possibilities each.  The literal/length table
  78.    codes 286 possible values, or in a flat code, a little over eight
  79.    bits.  The distance table codes 30 possible values, or a little less
  80.    than five bits, flat.  The optimum values for speed end up being
  81.    about one bit more than those, so lbits is 8+1 and dbits is 5+1.
  82.    The optimum values may differ though from machine to machine, and
  83.    possibly even between compilers.  Your mileage may vary.
  84.  */
  85.  
  86.  
  87. /* If BMAX needs to be larger than 16, then h and x[] should be uLong. */
  88. #define BMAX 15         /* maximum bit length of any code */
  89. #define N_MAX 288       /* maximum number of codes in any set */
  90.  
  91. #ifdef DEBUG
  92.   uInt inflate_hufts;
  93. #endif
  94.  
  95. local int huft_build(b, n, s, d, e, t, m, zs)
  96. uInt *b;                /* code lengths in bits (all assumed <= BMAX) */
  97. uInt n;                 /* number of codes (assumed <= N_MAX) */
  98. uInt s;                 /* number of simple-valued codes (0..s-1) */
  99. uInt *d;                /* list of base values for non-simple codes */
  100. uInt *e;                /* list of extra bits for non-simple codes */
  101. inflate_huft **t;       /* result: starting table */
  102. uInt *m;                /* maximum lookup bits, returns actual */
  103. z_stream *zs;        /* for zalloc function */
  104. /* Given a list of code lengths and a maximum table size, make a set of
  105.    tables to decode that set of codes.  Return Z_OK on success, Z_BUF_ERROR
  106.    if the given code set is incomplete (the tables are still built in this
  107.    case), Z_DATA_ERROR if the input is invalid (all zero length codes or an
  108.    over-subscribed set of lengths), or Z_MEM_ERROR if not enough memory. */
  109. {
  110.   uInt a;            /* counter for codes of length k */
  111.   uInt c[BMAX+1];        /* bit length count table */
  112.   uInt f;            /* i repeats in table every f entries */
  113.   int g;            /* maximum code length */
  114.   int h;            /* table level */
  115.   register uInt i;        /* counter, current code */
  116.   register uInt j;        /* counter */
  117.   register int k;        /* number of bits in current code */
  118.   int l;            /* bits per table (returned in m) */
  119.   register uInt *p;        /* pointer into c[], b[], or v[] */
  120.   register inflate_huft *q;    /* points to current table */
  121.   inflate_huft r;        /* table entry for structure assignment */
  122.   inflate_huft *u[BMAX];    /* table stack */
  123.   uInt v[N_MAX];        /* values in order of bit length */
  124.   register int w;        /* bits before this table == (l * h) */
  125.   uInt x[BMAX+1];        /* bit offsets, then code stack */
  126.   uInt *xp;            /* pointer into x */
  127.   int y;            /* number of dummy codes added */
  128.   uInt z;            /* number of entries in current table */
  129.  
  130.  
  131.   /* Generate counts for each bit length */
  132.   p = c;
  133. #define C0 *p++ = 0;
  134. #define C2 C0 C0 C0 C0
  135. #define C4 C2 C2 C2 C2
  136.   C4                /* clear c[]--assume BMAX+1 is 16 */
  137.   p = b;  i = n;
  138.   do {
  139.     c[*p++]++;                  /* assume all entries <= BMAX */
  140.   } while (--i);
  141.   if (c[0] == n)                /* null input--all zero length codes */
  142.   {
  143.     *t = (inflate_huft *)Z_NULL;
  144.     *m = 0;
  145.     return Z_OK;
  146.   }
  147.  
  148.  
  149.   /* Find minimum and maximum length, bound *m by those */
  150.   l = *m;
  151.   for (j = 1; j <= BMAX; j++)
  152.     if (c[j])
  153.       break;
  154.   k = j;                        /* minimum code length */
  155.   if ((uInt)l < j)
  156.     l = j;
  157.   for (i = BMAX; i; i--)
  158.     if (c[i])
  159.       break;
  160.   g = i;                        /* maximum code length */
  161.   if ((uInt)l > i)
  162.     l = i;
  163.   *m = l;
  164.  
  165.  
  166.   /* Adjust last length count to fill out codes, if needed */
  167.   for (y = 1 << j; j < i; j++, y <<= 1)
  168.     if ((y -= c[j]) < 0)
  169.       return Z_DATA_ERROR;
  170.   if ((y -= c[i]) < 0)
  171.     return Z_DATA_ERROR;
  172.   c[i] += y;
  173.  
  174.  
  175.   /* Generate starting offsets into the value table for each length */
  176.   x[1] = j = 0;
  177.   p = c + 1;  xp = x + 2;
  178.   while (--i) {                 /* note that i == g from above */
  179.     *xp++ = (j += *p++);
  180.   }
  181.  
  182.  
  183.   /* Make a table of values in order of bit lengths */
  184.   p = b;  i = 0;
  185.   do {
  186.     if ((j = *p++) != 0)
  187.       v[x[j]++] = i;
  188.   } while (++i < n);
  189.  
  190.  
  191.   /* Generate the Huffman codes and for each, make the table entries */
  192.   x[0] = i = 0;                 /* first Huffman code is zero */
  193.   p = v;                        /* grab values in bit order */
  194.   h = -1;                       /* no tables yet--level -1 */
  195.   w = -l;                       /* bits decoded == (l * h) */
  196.   u[0] = (inflate_huft *)Z_NULL;    /* just to keep compilers happy */
  197.   q = (inflate_huft *)Z_NULL;    /* ditto */
  198.   z = 0;                        /* ditto */
  199.  
  200.   /* go through the bit lengths (k already is bits in shortest code) */
  201.   for (; k <= g; k++)
  202.   {
  203.     a = c[k];
  204.     while (a--)
  205.     {
  206.       /* here i is the Huffman code of length k bits for value *p */
  207.       /* make tables up to required level */
  208.       while (k > w + l)
  209.       {
  210.         h++;
  211.         w += l;                 /* previous table always l bits */
  212.  
  213.         /* compute minimum size table less than or equal to l bits */
  214.         z = (z = g - w) > (uInt)l ? l : z;      /* table size upper limit */
  215.         if ((f = 1 << (j = k - w)) > a + 1)     /* try a k-w bit table */
  216.         {                       /* too few codes for k-w bit table */
  217.           f -= a + 1;           /* deduct codes from patterns left */
  218.           xp = c + k;
  219.           if (j < z)
  220.         while (++j < z)    /* try smaller tables up to z bits */
  221.         {
  222.           if ((f <<= 1) <= *++xp)
  223.         break;        /* enough codes to use up j bits */
  224.           f -= *xp;        /* else deduct codes from patterns */
  225.         }
  226.         }
  227.         z = 1 << j;             /* table entries for j-bit table */
  228.  
  229.         /* allocate and link in new table */
  230.         if ((q = (inflate_huft *)ZALLOC
  231.          (zs,z + 1,sizeof(inflate_huft))) == Z_NULL)
  232.         {
  233.           if (h)
  234.             inflate_trees_free(u[0], zs);
  235.           return Z_MEM_ERROR;    /* not enough memory */
  236.         }
  237. #ifdef DEBUG
  238.     inflate_hufts += z + 1;
  239. #endif
  240.         *t = q + 1;             /* link to list for huft_free() */
  241.         *(t = &(q->next)) = (inflate_huft *)Z_NULL;
  242.         u[h] = ++q;             /* table starts after link */
  243.  
  244.         /* connect to last table, if there is one */
  245.         if (h)
  246.         {
  247.           x[h] = i;             /* save pattern for backing up */
  248.           r.bits = (char)l;     /* bits to dump before this table */
  249.           r.exop = -(char)j;    /* bits in this table */
  250.           r.next = q;           /* pointer to this table */
  251.           j = i >> (w - l);     /* (get around Turbo C bug) */
  252.           u[h-1][j] = r;        /* connect to last table */
  253.         }
  254.       }
  255.  
  256.       /* set up table entry in r */
  257.       r.bits = (char)(k - w);
  258.       if (p >= v + n)
  259.         r.exop = -128;          /* out of values--invalid code */
  260.       else if (*p < s)
  261.       {
  262.         r.exop = (char)(*p < 256 ? 16 : -64);   /* 256 is end-of-block code */
  263.         r.base = *p++;          /* simple code is just the value */
  264.       }
  265.       else
  266.       {
  267.         r.exop = (char)e[*p - s];       /* non-simple--look up in lists */
  268.         r.base = d[*p++ - s];
  269.       }
  270.  
  271.       /* fill code-like entries with r */
  272.       f = 1 << (k - w);
  273.       for (j = i >> w; j < z; j += f)
  274.         q[j] = r;
  275.  
  276.       /* backwards increment the k-bit code i */
  277.       for (j = 1 << (k - 1); i & j; j >>= 1)
  278.         i ^= j;
  279.       i ^= j;
  280.  
  281.       /* backup over finished tables */
  282.       while ((i & ((1 << w) - 1)) != x[h])
  283.       {
  284.         h--;                    /* don't need to update q */
  285.         w -= l;
  286.       }
  287.     }
  288.   }
  289.  
  290.  
  291.   /* Return Z_BUF_ERROR if we were given an incomplete table */
  292.   return y != 0 && g != 1 ? Z_BUF_ERROR : Z_OK;
  293. }
  294.  
  295.  
  296. int inflate_trees_bits(c, bb, tb, z)
  297. uInt *c;        /* 19 code lengths */
  298. uInt *bb;        /* bits tree desired/actual depth */
  299. inflate_huft **tb;    /* bits tree result */
  300. z_stream *z;        /* for zfree function */
  301. {
  302.   int r;
  303.  
  304.   r = huft_build(c, 19, 19, (uInt*)Z_NULL, (uInt*)Z_NULL, tb, bb, z);
  305.   if (r == Z_DATA_ERROR)
  306.     z->msg = "oversubscribed dynamic bit lengths tree";
  307.   else if (r == Z_BUF_ERROR)
  308.   {
  309.     inflate_trees_free(*tb, z);
  310.     z->msg = "incomplete dynamic bit lengths tree";
  311.     r = Z_DATA_ERROR;
  312.   }
  313.   return r;
  314. }
  315.  
  316.  
  317. int inflate_trees_dynamic(nl, nd, c, bl, bd, tl, td, z)
  318. uInt nl;        /* number of literal/length codes */
  319. uInt nd;        /* number of distance codes */
  320. uInt *c;        /* that many (total) code lengths */
  321. uInt *bl;        /* literal desired/actual bit depth */
  322. uInt *bd;        /* distance desired/actual bit depth */
  323. inflate_huft **tl;    /* literal/length tree result */
  324. inflate_huft **td;    /* distance tree result */
  325. z_stream *z;        /* for zfree function */
  326. {
  327.   int r;
  328.  
  329.   /* build literal/length tree */
  330.   if ((r = huft_build(c, nl, 257, cplens, cplext, tl, bl, z)) != Z_OK)
  331.   {
  332.     if (r == Z_DATA_ERROR)
  333.       z->msg = "oversubscribed literal/length tree";
  334.     else if (r == Z_BUF_ERROR)
  335.     {
  336.       inflate_trees_free(*tl, z);
  337.       z->msg = "incomplete literal/length tree";
  338.       r = Z_DATA_ERROR;
  339.     }
  340.     return r;
  341.   }
  342.  
  343.   /* build distance tree */
  344.   if ((r = huft_build(c + nl, nd, 0, cpdist, cpdext, td, bd, z)) != Z_OK)
  345.   {
  346.     if (r == Z_DATA_ERROR)
  347.       z->msg = "oversubscribed literal/length tree";
  348.     else if (r == Z_BUF_ERROR) {
  349. #ifdef PKZIP_BUG_WORKAROUND
  350.       r = Z_OK;
  351.     }
  352. #else
  353.       inflate_trees_free(*td, z);
  354.       z->msg = "incomplete literal/length tree";
  355.       r = Z_DATA_ERROR;
  356.     }
  357.     inflate_trees_free(*tl, z);
  358.     return r;
  359. #endif
  360.   }
  361.  
  362.   /* done */
  363.   return Z_OK;
  364. }
  365.  
  366.  
  367. /* build fixed tables only once--keep them here */
  368. local int fixed_lock = 0;
  369. local int fixed_built = 0;
  370. #define FIXEDH 530    /* number of hufts used by fixed tables */
  371. local uInt fixed_left = FIXEDH;
  372. local inflate_huft fixed_mem[FIXEDH];
  373. local uInt fixed_bl;
  374. local uInt fixed_bd;
  375. local inflate_huft *fixed_tl;
  376. local inflate_huft *fixed_td;
  377.  
  378.  
  379. local voidp falloc(q, n, s)
  380. voidp q;    /* opaque pointer (not used) */
  381. uInt n;        /* number of items */
  382. uInt s;        /* size of item */
  383. {
  384.   Assert(s == sizeof(inflate_huft) && n <= fixed_left,
  385.          "inflate_trees falloc overflow");
  386.   if (q) s++; /* to make some compilers happy */
  387.   fixed_left -= n;
  388.   return (voidp)(fixed_mem + fixed_left);
  389. }
  390.  
  391.  
  392. local void ffree(q, p)
  393. voidp q;
  394. voidp p;
  395. {
  396.   Assert(0, "inflate_trees ffree called!");
  397.   if (q) q = p; /* to make some compilers happy */
  398. }
  399.  
  400.  
  401. int inflate_trees_fixed(bl, bd, tl, td)
  402. uInt *bl;        /* literal desired/actual bit depth */
  403. uInt *bd;        /* distance desired/actual bit depth */
  404. inflate_huft **tl;    /* literal/length tree result */
  405. inflate_huft **td;    /* distance tree result */
  406. {
  407.   /* build fixed tables if not built already--lock out other instances */
  408.   while (++fixed_lock > 1)
  409.     fixed_lock--;
  410.   if (!fixed_built)
  411.   {
  412.     int k;        /* temporary variable */
  413.     unsigned c[288];    /* length list for huft_build */
  414.     z_stream z;        /* for falloc function */
  415.  
  416.     /* set up fake z_stream for memory routines */
  417.     z.zalloc = falloc;
  418.     z.zfree = ffree;
  419.     z.opaque = Z_NULL;
  420.  
  421.     /* literal table */
  422.     for (k = 0; k < 144; k++)
  423.       c[k] = 8;
  424.     for (; k < 256; k++)
  425.       c[k] = 9;
  426.     for (; k < 280; k++)
  427.       c[k] = 7;
  428.     for (; k < 288; k++)
  429.       c[k] = 8;
  430.     fixed_bl = 7;
  431.     huft_build(c, 288, 257, cplens, cplext, &fixed_tl, &fixed_bl, &z);
  432.  
  433.     /* distance table */
  434.     for (k = 0; k < 30; k++)
  435.       c[k] = 5;
  436.     fixed_bd = 5;
  437.     huft_build(c, 30, 0, cpdist, cpdext, &fixed_td, &fixed_bd, &z);
  438.  
  439.     /* done */
  440.     fixed_built = 1;
  441.   }
  442.   fixed_lock--;
  443.   *bl = fixed_bl;
  444.   *bd = fixed_bd;
  445.   *tl = fixed_tl;
  446.   *td = fixed_td;
  447.   return Z_OK;
  448. }
  449.  
  450.  
  451. int inflate_trees_free(t, z)
  452. inflate_huft *t;    /* table to free */
  453. z_stream *z;        /* for zfree function */
  454. /* Free the malloc'ed tables built by huft_build(), which makes a linked
  455.    list of the tables it made, with the links in a dummy first entry of
  456.    each table. */
  457. {
  458.   register inflate_huft *p, *q;
  459.  
  460.   /* Don't free fixed trees */
  461.   if (t >= fixed_mem && t <= fixed_mem + FIXEDH)
  462.     return Z_OK;
  463.  
  464.   /* Go through linked list, freeing from the malloced (t[-1]) address. */
  465.   p = t;
  466.   while (p != Z_NULL)
  467.   {
  468.     q = (--p)->next;
  469.     ZFREE(z,p);
  470.     p = q;
  471.   } 
  472.   return Z_OK;
  473. }
  474.