]> wimlib.net Git - wimlib/blobdiff - include/wimlib/decompress_common.h
decompress_common: switch to subtables for Huffman decoding
[wimlib] / include / wimlib / decompress_common.h
index ef7ebe953960cd33c2e91efd341c37f4ba717441..d396120763d917582ff29a30b9cd1ebd2e731a4c 100644 (file)
  * decompress_common.h
  *
  * Header for decompression code shared by multiple compression formats.
+ *
+ * The following copying information applies to this specific source code file:
+ *
+ * Written in 2012-2016 by Eric Biggers <ebiggers3@gmail.com>
+ *
+ * To the extent possible under law, the author(s) have dedicated all copyright
+ * and related and neighboring rights to this software to the public domain
+ * worldwide via the Creative Commons Zero 1.0 Universal Public Domain
+ * Dedication (the "CC0").
+ *
+ * This software is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
+ * ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS
+ * FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the CC0 for more details.
+ *
+ * You should have received a copy of the CC0 along with this software; if not
+ * see <http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/>.
  */
 
 #ifndef _WIMLIB_DECOMPRESS_COMMON_H
 #define _WIMLIB_DECOMPRESS_COMMON_H
 
-#include "wimlib/assert.h"
+#include <string.h>
+
 #include "wimlib/compiler.h"
-#include "wimlib/endianness.h"
 #include "wimlib/types.h"
+#include "wimlib/unaligned.h"
 
-#ifndef INPUT_IDX_T_DEFINED
-#define INPUT_IDX_T_DEFINED
-typedef u32 input_idx_t;
-#endif
+/******************************************************************************/
+/*                   Input bitstream for XPRESS and LZX                       */
+/*----------------------------------------------------------------------------*/
 
-/* Structure to encapsulate a block of in-memory data that is being interpreted
- * as a stream of bits.
- *
- * This is geared specifically towards the XPRESS and LZX compression formats
- * with regards to the actual ordering the bits within the byte sequence.  */
+/* Structure that encapsulates a block of in-memory data being interpreted as a
+ * stream of bits, optionally with interwoven literal bytes.  Bits are assumed
+ * to be stored in little endian 16-bit coding units, with the bits ordered high
+ * to low.  */
 struct input_bitstream {
 
-       /* A variable of length at least 32 bits that is used to hold bits that
-        * have been read from the stream.  The bits are ordered from high-order
-        * to low-order, and the next bit is always the high-order bit.  */
+       /* Bits that have been read from the input buffer.  The bits are
+        * left-justified; the next bit is always bit 31.  */
        u32 bitbuf;
 
-       /* Number of bits in @bitbuf that are valid.  */
-       unsigned bitsleft;
+       /* Number of bits currently held in @bitbuf.  */
+       u32 bitsleft;
 
-       /* Pointer to the next byte to be retrieved from the input.  */
-       const u8 *data;
+       /* Pointer to the next byte to be retrieved from the input buffer.  */
+       const u8 *next;
 
-       /* Number of bytes of data that are left.  */
-       input_idx_t data_bytes_left;
+       /* Pointer past the end of the input buffer.  */
+       const u8 *end;
 };
 
-/* Initializes a bitstream to receive its input from @data. */
+/* Initialize a bitstream to read from the specified input buffer.  */
 static inline void
-init_input_bitstream(struct input_bitstream *istream,
-                    const void *data, input_idx_t num_data_bytes)
+init_input_bitstream(struct input_bitstream *is, const void *buffer, u32 size)
 {
-       istream->bitbuf          = 0;
-       istream->bitsleft        = 0;
-       istream->data            = data;
-       istream->data_bytes_left = num_data_bytes;
+       is->bitbuf = 0;
+       is->bitsleft = 0;
+       is->next = buffer;
+       is->end = is->next + size;
 }
 
-/* Ensures the bit buffer variable for the bitstream contains at least @num_bits
+/* Note: for performance reasons, the following methods don't return error codes
+ * to the caller if the input buffer is overrun.  Instead, they just assume that
+ * all overrun data is zeroes.  This has no effect on well-formed compressed
+ * data.  The only disadvantage is that bad compressed data may go undetected,
+ * but even this is irrelevant if higher level code checksums the uncompressed
+ * data anyway.  */
+
+/* Ensure the bit buffer variable for the bitstream contains at least @num_bits
  * bits.  Following this, bitstream_peek_bits() and/or bitstream_remove_bits()
- * may be called on the bitstream to peek or remove up to @num_bits bits.
- *
- * If the input data is exhausted, any further bits are assumed to be 0.  */
+ * may be called on the bitstream to peek or remove up to @num_bits bits.  */
 static inline void
-bitstream_ensure_bits(struct input_bitstream *istream, unsigned num_bits)
+bitstream_ensure_bits(struct input_bitstream *is, const unsigned num_bits)
 {
-       for (int nbits = num_bits; (int)istream->bitsleft < nbits; nbits -= 16) {
-               u16 nextword;
-               unsigned shift;
+       /* This currently works for at most 17 bits.  */
 
-               if (unlikely(istream->data_bytes_left < 2)) {
-                       istream->bitsleft = num_bits;
-                       return;
-               }
+       if (is->bitsleft >= num_bits)
+               return;
 
-               nextword = le16_to_cpu(*(const le16*)istream->data);
-               shift = sizeof(istream->bitbuf) * 8 - 16 - istream->bitsleft;
-               istream->bitbuf |= (u32)nextword << shift;
-               istream->data += 2;
-               istream->bitsleft += 16;
-               istream->data_bytes_left -= 2;
+       if (unlikely(is->end - is->next < 2))
+               goto overflow;
+
+       is->bitbuf |= (u32)get_unaligned_le16(is->next) << (16 - is->bitsleft);
+       is->next += 2;
+       is->bitsleft += 16;
+
+       if (unlikely(num_bits == 17 && is->bitsleft == 16)) {
+               if (unlikely(is->end - is->next < 2))
+                       goto overflow;
+
+               is->bitbuf |= (u32)get_unaligned_le16(is->next);
+               is->next += 2;
+               is->bitsleft = 32;
        }
+
+       return;
+
+overflow:
+       is->bitsleft = 32;
 }
 
-/* Returns the next @num_bits bits from the bitstream, without removing them.
+/* Return the next @num_bits bits from the bitstream, without removing them.
  * There must be at least @num_bits remaining in the buffer variable, from a
  * previous call to bitstream_ensure_bits().  */
 static inline u32
-bitstream_peek_bits(const struct input_bitstream *istream, unsigned num_bits)
+bitstream_peek_bits(const struct input_bitstream *is, const unsigned num_bits)
 {
-       if (unlikely(num_bits == 0))
-               return 0;
-       return istream->bitbuf >> (sizeof(istream->bitbuf) * 8 - num_bits);
+       return (is->bitbuf >> 1) >> (sizeof(is->bitbuf) * 8 - num_bits - 1);
 }
 
-/* Removes @num_bits from the bitstream.  There must be at least @num_bits
+/* Remove @num_bits from the bitstream.  There must be at least @num_bits
  * remaining in the buffer variable, from a previous call to
  * bitstream_ensure_bits().  */
 static inline void
-bitstream_remove_bits(struct input_bitstream *istream, unsigned num_bits)
+bitstream_remove_bits(struct input_bitstream *is, unsigned num_bits)
 {
-       istream->bitbuf <<= num_bits;
-       istream->bitsleft -= num_bits;
+       is->bitbuf <<= num_bits;
+       is->bitsleft -= num_bits;
 }
 
-/* Removes and returns @num_bits bits from the bitstream.  There must be at
- * least @num_bits remaining in the buffer variable, from a previous call to
+/* Remove and return @num_bits bits from the bitstream.  There must be at least
+ * @num_bits remaining in the buffer variable, from a previous call to
  * bitstream_ensure_bits().  */
 static inline u32
-bitstream_pop_bits(struct input_bitstream *istream, unsigned num_bits)
+bitstream_pop_bits(struct input_bitstream *is, unsigned num_bits)
 {
-       u32 n = bitstream_peek_bits(istream, num_bits);
-       bitstream_remove_bits(istream, num_bits);
-       return n;
+       u32 bits = bitstream_peek_bits(is, num_bits);
+       bitstream_remove_bits(is, num_bits);
+       return bits;
 }
 
-/* Reads and returns the next @num_bits bits from the bitstream.
- * If the input data is exhausted, the bits are assumed to be 0.  */
+/* Read and return the next @num_bits bits from the bitstream.  */
 static inline u32
-bitstream_read_bits(struct input_bitstream *istream, unsigned num_bits)
+bitstream_read_bits(struct input_bitstream *is, unsigned num_bits)
 {
-       bitstream_ensure_bits(istream, num_bits);
-       return bitstream_pop_bits(istream, num_bits);
+       bitstream_ensure_bits(is, num_bits);
+       return bitstream_pop_bits(is, num_bits);
 }
 
-/* Reads and returns the next literal byte embedded in the bitstream.
- * If the input data is exhausted, the byte is assumed to be 0.  */
+/* Read and return the next literal byte embedded in the bitstream.  */
 static inline u8
-bitstream_read_byte(struct input_bitstream *istream)
+bitstream_read_byte(struct input_bitstream *is)
 {
-       if (unlikely(istream->data_bytes_left == 0))
+       if (unlikely(is->end == is->next))
                return 0;
-       istream->data_bytes_left--;
-       return *istream->data++;
+       return *is->next++;
 }
 
+/* Read and return the next 16-bit integer embedded in the bitstream.  */
+static inline u16
+bitstream_read_u16(struct input_bitstream *is)
+{
+       u16 v;
 
-/* Needed alignment of decode_table parameter to make_huffman_decode_table().
- *
- * Reason: We may fill the entries with SSE instructions without worrying
- * about dealing with the unaligned case.  */
+       if (unlikely(is->end - is->next < 2))
+               return 0;
+       v = get_unaligned_le16(is->next);
+       is->next += 2;
+       return v;
+}
+
+/* Read and return the next 32-bit integer embedded in the bitstream.  */
+static inline u32
+bitstream_read_u32(struct input_bitstream *is)
+{
+       u32 v;
+
+       if (unlikely(is->end - is->next < 4))
+               return 0;
+       v = get_unaligned_le32(is->next);
+       is->next += 4;
+       return v;
+}
+
+/* Read into @dst_buffer an array of literal bytes embedded in the bitstream.
+ * Return 0 if there were enough bytes remaining in the input, otherwise -1. */
+static inline int
+bitstream_read_bytes(struct input_bitstream *is, void *dst_buffer, size_t count)
+{
+       if (unlikely(is->end - is->next < count))
+               return -1;
+       memcpy(dst_buffer, is->next, count);
+       is->next += count;
+       return 0;
+}
+
+/* Align the input bitstream on a coding-unit boundary.  */
+static inline void
+bitstream_align(struct input_bitstream *is)
+{
+       is->bitsleft = 0;
+       is->bitbuf = 0;
+}
+
+/******************************************************************************/
+/*                             Huffman decoding                               */
+/*----------------------------------------------------------------------------*/
+
+/*
+ * Required alignment for the Huffman decode tables.  We require this alignment
+ * so that we can fill the entries with vector or word instructions and not have
+ * to deal with misaligned buffers.
+ */
 #define DECODE_TABLE_ALIGNMENT 16
 
-/* Maximum supported symbol count for make_huffman_decode_table().
+/*
+ * Each decode table entry is 16 bits divided into two fields: 'symbol' (high 12
+ * bits) and 'length' (low 4 bits).  The precise meaning of these fields depends
+ * on the type of entry:
  *
- * Reason: In direct mapping entries, we store the symbol in 11 bits.  */
-#define DECODE_TABLE_MAX_SYMBOLS 2048
-
-/* Maximum supported table bits for make_huffman_decode_table().
+ * Root table entries which are *not* subtable pointers:
+ *     symbol: symbol to decode
+ *     length: codeword length in bits
  *
- * Reason: In internal binary tree nodes, offsets are encoded in 14 bits.
- * But the real limit is 13, because we allocate entries past the end of
- * the direct lookup part of the table for binary tree nodes.  (Note: if
- * needed this limit could be removed by encoding the offsets relative to
- * &decode_table[1 << table_bits].)  */
-#define DECODE_TABLE_MAX_TABLE_BITS 13
-
-/* Maximum supported codeword length for make_huffman_decode_table().
+ * Root table entries which are subtable pointers:
+ *     symbol: index of start of subtable
+ *     length: number of bits with which the subtable is indexed
  *
- * Reason: In direct mapping entries, we encode the codeword length in 5
- * bits, and the top 2 bits can't both be set because that has special
- * meaning.  */
-#define DECODE_TABLE_MAX_CODEWORD_LEN 23
+ * Subtable entries:
+ *     symbol: symbol to decode
+ *     length: codeword length in bits, minus the number of bits with which the
+ *             root table is indexed
+ */
+#define DECODE_TABLE_SYMBOL_SHIFT  4
+#define DECODE_TABLE_MAX_SYMBOL           ((1 << (16 - DECODE_TABLE_SYMBOL_SHIFT)) - 1)
+#define DECODE_TABLE_MAX_LENGTH    ((1 << DECODE_TABLE_SYMBOL_SHIFT) - 1)
+#define DECODE_TABLE_LENGTH_MASK   DECODE_TABLE_MAX_LENGTH
+#define MAKE_DECODE_TABLE_ENTRY(symbol, length) \
+       (((symbol) << DECODE_TABLE_SYMBOL_SHIFT) | (length))
 
-/* Reads and returns the next Huffman-encoded symbol from a bitstream.  If the
- * input data is exhausted, the Huffman symbol is decoded as if the missing bits
- * are all zeroes.
+/*
+ * Read and return the next Huffman-encoded symbol from the given bitstream
+ * using the given decode table.
  *
- * XXX: This is mostly duplicated in lzms_huffman_decode_symbol() in
- * lzms-decompress.c.  */
-static inline u16
-read_huffsym(struct input_bitstream *istream, const u16 decode_table[],
+ * If the input data is exhausted, then the Huffman symbol will be decoded as if
+ * the missing bits were all zeroes.
+ *
+ * XXX: This is mostly duplicated in lzms_decode_huffman_symbol() in
+ * lzms_decompress.c; keep them in sync!
+ */
+static inline unsigned
+read_huffsym(struct input_bitstream *is, const u16 decode_table[],
             unsigned table_bits, unsigned max_codeword_len)
 {
-       u16 entry;
-       u16 key_bits;
-
-       bitstream_ensure_bits(istream, max_codeword_len);
-
-       /* Index the decode table by the next table_bits bits of the input.  */
-       key_bits = bitstream_peek_bits(istream, table_bits);
-       entry = decode_table[key_bits];
-       if (likely(entry < 0xC000)) {
-               /* Fast case: The decode table directly provided the
-                * symbol and codeword length.  The low 11 bits are the
-                * symbol, and the high 5 bits are the codeword length.  */
-               bitstream_remove_bits(istream, entry >> 11);
-               return entry & 0x7FF;
-       } else {
-               /* Slow case: The codeword for the symbol is longer than
-                * table_bits, so the symbol does not have an entry
-                * directly in the first (1 << table_bits) entries of the
-                * decode table.  Traverse the appropriate binary tree
-                * bit-by-bit to decode the symbol.  */
-               bitstream_remove_bits(istream, table_bits);
-               do {
-                       key_bits = (entry & 0x3FFF) + bitstream_pop_bits(istream, 1);
-               } while ((entry = decode_table[key_bits]) >= 0xC000);
-               return entry;
+       unsigned entry;
+       unsigned symbol;
+       unsigned length;
+
+       /* Preload the bitbuffer with 'max_codeword_len' bits so that we're
+        * guaranteed to be able to fully decode a codeword. */
+       bitstream_ensure_bits(is, max_codeword_len);
+
+       /* Index the root table by the next 'table_bits' bits of input. */
+       entry = decode_table[bitstream_peek_bits(is, table_bits)];
+
+       /* Extract the "symbol" and "length" from the entry. */
+       symbol = entry >> DECODE_TABLE_SYMBOL_SHIFT;
+       length = entry & DECODE_TABLE_LENGTH_MASK;
+
+       /* If the root table is indexed by the full 'max_codeword_len' bits,
+        * then there cannot be any subtables, and this will be known at compile
+        * time.  Otherwise, we must check whether the decoded symbol is really
+        * a subtable pointer.  If so, we must discard the bits with which the
+        * root table was indexed, then index the subtable by the next 'length'
+        * bits of input to get the real entry. */
+       if (max_codeword_len > table_bits &&
+           entry >= (1U << (table_bits + DECODE_TABLE_SYMBOL_SHIFT)))
+       {
+               /* Subtable required */
+               bitstream_remove_bits(is, table_bits);
+               entry = decode_table[symbol + bitstream_peek_bits(is, length)];
+               symbol = entry >> DECODE_TABLE_SYMBOL_SHIFT;
+               length = entry & DECODE_TABLE_LENGTH_MASK;
        }
+
+       /* Discard the bits (or the remaining bits, if a subtable was required)
+        * of the codeword. */
+       bitstream_remove_bits(is, length);
+
+       /* Return the decoded symbol. */
+       return symbol;
 }
 
+/*
+ * The DECODE_TABLE_ENOUGH() macro evaluates to the maximum number of decode
+ * table entries, including all subtable entries, that may be required for
+ * decoding a given Huffman code.  This depends on three parameters:
+ *
+ *     num_syms: the maximum number of symbols in the code
+ *     table_bits: the number of bits with which the root table will be indexed
+ *     max_codeword_len: the maximum allowed codeword length in the code
+ *
+ * Given these parameters, the utility program 'enough' from zlib, when passed
+ * the three arguments 'num_syms', 'table_bits', and 'max_codeword_len', will
+ * compute the maximum number of entries required.  This has already been done
+ * for the combinations we need and incorporated into the macro below so that
+ * the mapping can be done at compilation time.  If an unknown combination is
+ * used, then a compilation error will result.  To fix this, use 'enough' to
+ * find the missing value and add it below.  If that still doesn't fix the
+ * compilation error, then most likely a constraint would be violated by the
+ * requested parameters, so they cannot be used, at least without other changes
+ * to the decode table --- see DECODE_TABLE_SIZE().
+ */
+#define DECODE_TABLE_ENOUGH(num_syms, table_bits, max_codeword_len) ( \
+       ((num_syms) == 8 && (table_bits) == 7 && (max_codeword_len) == 15) ? 128 : \
+       ((num_syms) == 8 && (table_bits) == 5 && (max_codeword_len) == 7) ? 36 : \
+       ((num_syms) == 8 && (table_bits) == 6 && (max_codeword_len) == 7) ? 66 : \
+       ((num_syms) == 8 && (table_bits) == 7 && (max_codeword_len) == 7) ? 128 : \
+       ((num_syms) == 20 && (table_bits) == 5 && (max_codeword_len) == 15) ? 1062 : \
+       ((num_syms) == 20 && (table_bits) == 6 && (max_codeword_len) == 15) ? 582 : \
+       ((num_syms) == 20 && (table_bits) == 7 && (max_codeword_len) == 15) ? 390 : \
+       ((num_syms) == 54 && (table_bits) == 9 && (max_codeword_len) == 15) ? 618 : \
+       ((num_syms) == 54 && (table_bits) == 10 && (max_codeword_len) == 15) ? 1098 : \
+       ((num_syms) == 249 && (table_bits) == 9 && (max_codeword_len) == 16) ? 878 : \
+       ((num_syms) == 249 && (table_bits) == 10 && (max_codeword_len) == 16) ? 1326 : \
+       ((num_syms) == 249 && (table_bits) == 11 && (max_codeword_len) == 16) ? 2318 : \
+       ((num_syms) == 256 && (table_bits) == 9 && (max_codeword_len) == 15) ? 822 : \
+       ((num_syms) == 256 && (table_bits) == 10 && (max_codeword_len) == 15) ? 1302 : \
+       ((num_syms) == 256 && (table_bits) == 11 && (max_codeword_len) == 15) ? 2310 : \
+       ((num_syms) == 512 && (table_bits) == 10 && (max_codeword_len) == 15) ? 1558 : \
+       ((num_syms) == 512 && (table_bits) == 11 && (max_codeword_len) == 15) ? 2566 : \
+       ((num_syms) == 512 && (table_bits) == 12 && (max_codeword_len) == 15) ? 4606 : \
+       ((num_syms) == 656 && (table_bits) == 10 && (max_codeword_len) == 16) ? 1734 : \
+       ((num_syms) == 656 && (table_bits) == 11 && (max_codeword_len) == 16) ? 2726 : \
+       ((num_syms) == 656 && (table_bits) == 12 && (max_codeword_len) == 16) ? 4758 : \
+       ((num_syms) == 799 && (table_bits) == 9 && (max_codeword_len) == 15) ? 1366 : \
+       ((num_syms) == 799 && (table_bits) == 10 && (max_codeword_len) == 15) ? 1846 : \
+       ((num_syms) == 799 && (table_bits) == 11 && (max_codeword_len) == 15) ? 2854 : \
+       -1)
+
+/* Wrapper around DECODE_TABLE_ENOUGH() that does additional compile-time
+ * validation. */
+#define DECODE_TABLE_SIZE(num_syms, table_bits, max_codeword_len) (    \
+                                                                       \
+       /* All values must be positive. */                              \
+       STATIC_ASSERT_ZERO((num_syms) > 0) +                            \
+       STATIC_ASSERT_ZERO((table_bits) > 0) +                          \
+       STATIC_ASSERT_ZERO((max_codeword_len) > 0) +                    \
+                                                                       \
+       /* There cannot be more symbols than possible codewords. */     \
+       STATIC_ASSERT_ZERO((num_syms) <= 1U << (max_codeword_len)) +    \
+                                                                       \
+       /* There is no reason for the root table to be indexed with
+        * more bits than the maximum codeword length. */               \
+       STATIC_ASSERT_ZERO((table_bits) <= (max_codeword_len)) +        \
+                                                                       \
+       /* The maximum symbol value must fit in the 'symbol' field. */  \
+       STATIC_ASSERT_ZERO((num_syms) - 1 <= DECODE_TABLE_MAX_SYMBOL) + \
+                                                                       \
+       /* The maximum codeword length in the root table must fit in
+        * the 'length' field. */                                       \
+       STATIC_ASSERT_ZERO((table_bits) <= DECODE_TABLE_MAX_LENGTH) +   \
+                                                                       \
+       /* The maximum codeword length in a subtable must fit in the
+        * 'length' field. */                                           \
+       STATIC_ASSERT_ZERO((max_codeword_len) - (table_bits) <=         \
+                          DECODE_TABLE_MAX_LENGTH) +                   \
+                                                                       \
+       /* The minimum subtable index must be greater than the maximum
+        * symbol value.  If this were not the case, then there would
+        * be no way to tell whether a given root table entry is a
+        * "subtable pointer" or not.  (An alternate solution would be
+        * to reserve a flag bit specifically for this purpose.) */     \
+       STATIC_ASSERT_ZERO((1U << table_bits) > (num_syms) - 1) +       \
+                                                                       \
+       /* The needed 'enough' value must have been defined. */         \
+       STATIC_ASSERT_ZERO(DECODE_TABLE_ENOUGH(                         \
+                               (num_syms), (table_bits),               \
+                               (max_codeword_len)) > 0) +              \
+                                                                       \
+       /* The maximum subtable index must fit in the 'symbol' field. */\
+       STATIC_ASSERT_ZERO(DECODE_TABLE_ENOUGH(                         \
+                               (num_syms), (table_bits),               \
+                               (max_codeword_len)) - 1 <=              \
+                                       DECODE_TABLE_MAX_SYMBOL) +      \
+                                                                       \
+       /* Finally, make the macro evaluate to the needed maximum
+        * number of decode table entries. */                           \
+       DECODE_TABLE_ENOUGH((num_syms), (table_bits),                   \
+                           (max_codeword_len))                         \
+)
+
+/*
+ * Declare the decode table for a Huffman code, given several compile-time
+ * constants that describe the code.  See DECODE_TABLE_ENOUGH() for details.
+ *
+ * Decode tables must be aligned to a DECODE_TABLE_ALIGNMENT-byte boundary.
+ * This implies that if a decode table is nested inside a dynamically allocated
+ * structure, then the outer structure must be allocated on a
+ * DECODE_TABLE_ALIGNMENT-byte aligned boundary as well.
+ */
+#define DECODE_TABLE(name, num_syms, table_bits, max_codeword_len) \
+       u16 name[DECODE_TABLE_SIZE((num_syms), (table_bits), \
+                                  (max_codeword_len))] \
+               _aligned_attribute(DECODE_TABLE_ALIGNMENT)
+
 extern int
 make_huffman_decode_table(u16 decode_table[], unsigned num_syms,
-                         unsigned num_bits, const u8 lens[],
+                         unsigned table_bits, const u8 lens[],
                          unsigned max_codeword_len);
 
+/******************************************************************************/
+/*                             LZ match copying                               */
+/*----------------------------------------------------------------------------*/
+
+static inline void
+copy_word_unaligned(const void *src, void *dst)
+{
+       store_word_unaligned(load_word_unaligned(src), dst);
+}
+
+static inline machine_word_t
+repeat_u16(u16 b)
+{
+       machine_word_t v = b;
+
+       STATIC_ASSERT(WORDBITS == 32 || WORDBITS == 64);
+       v |= v << 16;
+       v |= v << ((WORDBITS == 64) ? 32 : 0);
+       return v;
+}
+
+static inline machine_word_t
+repeat_byte(u8 b)
+{
+       return repeat_u16(((u16)b << 8) | b);
+}
 
 /*
- * Copy a LZ77 match at (dst - offset) to dst.
+ * Copy an LZ77 match at (dst - offset) to dst.
  *
  * The length and offset must be already validated --- that is, (dst - offset)
  * can't underrun the output buffer, and (dst + length) can't overrun the output
@@ -211,41 +441,86 @@ make_huffman_decode_table(u16 decode_table[], unsigned num_syms,
  * This function won't write any data beyond this position.
  */
 static inline void
-lz_copy(u8 *dst, unsigned length, unsigned offset, const u8 *winend)
+lz_copy(u8 *dst, u32 length, u32 offset, const u8 *winend, u32 min_length)
 {
        const u8 *src = dst - offset;
-#if defined(__x86_64__) || defined(__i386__)
-       /* Copy one 'unsigned long' at a time.  On i386 and x86_64 this is
+       const u8 * const end = dst + length;
+
+       /*
+        * Try to copy one machine word at a time.  On i386 and x86_64 this is
         * faster than copying one byte at a time, unless the data is
         * near-random and all the matches have very short lengths.  Note that
         * since this requires unaligned memory accesses, it won't necessarily
         * be faster on every architecture.
         *
         * Also note that we might copy more than the length of the match.  For
-        * example, if an 'unsigned long' is 8 bytes and the match is of length
-        * 5, then we'll simply copy 8 bytes.  This is okay as long as we don't
-        * write beyond the end of the output buffer, hence the check for
-        * (winend - (dst + length) >= sizeof(unsigned long) - 1).  */
-       if (offset >= sizeof(unsigned long) &&
-                       winend - (dst + length) >= sizeof(unsigned long) - 1)
-       {
-               /* Access memory through a packed struct.  This tricks the
-                * compiler into allowing unaligned memory accesses.  */
-               struct ulong_wrapper {
-                       unsigned long v;
-               } _packed_attribute;
-
-               const u8 *end = dst + length;
-               do {
-                       unsigned long v = ((struct ulong_wrapper *)src)->v;
-                       ((struct ulong_wrapper *)dst)->v = v;
-                       dst += sizeof(unsigned long);
-                       src += sizeof(unsigned long);
-               } while (dst < end);
+        * example, if a word is 8 bytes and the match is of length 5, then
+        * we'll simply copy 8 bytes.  This is okay as long as we don't write
+        * beyond the end of the output buffer, hence the check for (winend -
+        * end >= WORDBYTES - 1).
+        */
+       if (UNALIGNED_ACCESS_IS_FAST && likely(winend - end >= WORDBYTES - 1)) {
 
-               return;
+               if (offset >= WORDBYTES) {
+                       /* The source and destination words don't overlap.  */
+
+                       /* To improve branch prediction, one iteration of this
+                        * loop is unrolled.  Most matches are short and will
+                        * fail the first check.  But if that check passes, then
+                        * it becomes increasing likely that the match is long
+                        * and we'll need to continue copying.  */
+
+                       copy_word_unaligned(src, dst);
+                       src += WORDBYTES;
+                       dst += WORDBYTES;
+
+                       if (dst < end) {
+                               do {
+                                       copy_word_unaligned(src, dst);
+                                       src += WORDBYTES;
+                                       dst += WORDBYTES;
+                               } while (dst < end);
+                       }
+                       return;
+               } else if (offset == 1) {
+
+                       /* Offset 1 matches are equivalent to run-length
+                        * encoding of the previous byte.  This case is common
+                        * if the data contains many repeated bytes.  */
+
+                       machine_word_t v = repeat_byte(*(dst - 1));
+                       do {
+                               store_word_unaligned(v, dst);
+                               src += WORDBYTES;
+                               dst += WORDBYTES;
+                       } while (dst < end);
+                       return;
+               }
+               /*
+                * We don't bother with special cases for other 'offset <
+                * WORDBYTES', which are usually rarer than 'offset == 1'.
+                * Extra checks will just slow things down.  Actually, it's
+                * possible to handle all the 'offset < WORDBYTES' cases using
+                * the same code, but it still becomes more complicated doesn't
+                * seem any faster overall; it definitely slows down the more
+                * common 'offset == 1' case.
+                */
+       }
+
+       /* Fall back to a bytewise copy.  */
+
+       if (min_length >= 2) {
+               *dst++ = *src++;
+               length--;
+       }
+       if (min_length >= 3) {
+               *dst++ = *src++;
+               length--;
+       }
+       if (min_length >= 4) {
+               *dst++ = *src++;
+               length--;
        }
-#endif
        do {
                *dst++ = *src++;
        } while (--length);