]> wimlib.net Git - wimlib/blobdiff - src/decompress.c
wimlib-imagex: improve error message
[wimlib] / src / decompress.c
index 47ce9943b23cb90bc263f33fad25588d727ba143..d79865b898d19e9409f47569531aa0ef5f38454b 100644 (file)
 /*
  * decompress.c
  *
- * Functions used for decompression.
+ * Generic functions for decompression, wrapping around actual decompression
+ * implementations.
  */
 
 /*
- * Copyright (C) 2012 Eric Biggers
+ * Copyright (C) 2013, 2014 Eric Biggers
  *
- * This file is part of wimlib, a library for working with WIM files.
+ * This file is free software; you can redistribute it and/or modify it under
+ * the terms of the GNU Lesser General Public License as published by the Free
+ * Software Foundation; either version 3 of the License, or (at your option) any
+ * later version.
  *
- * wimlib is free software; you can redistribute it and/or modify it under the
- * terms of the GNU General Public License as published by the Free
- * Software Foundation; either version 3 of the License, or (at your option)
- * any later version.
- *
- * wimlib 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 GNU General Public License for more
+ * This file 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 GNU Lesser General Public License for more
  * details.
  *
- * You should have received a copy of the GNU General Public License
- * along with wimlib; if not, see http://www.gnu.org/licenses/.
+ * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License
+ * along with this file; if not, see http://www.gnu.org/licenses/.
  */
 
-#include "decompress.h"
-#include <string.h>
-
-/* Reads @n bytes from the bitstream @stream into the location pointed to by @dest.
- * The bitstream must be 16-bit aligned. */
-int bitstream_read_bytes(struct input_bitstream *stream, size_t n, void *dest)
-{
-       /* Precondition:  The bitstream is 16-byte aligned. */
-       wimlib_assert(stream->bitsleft % 16 == 0);
+#ifdef HAVE_CONFIG_H
+#  include "config.h"
+#endif
 
-       u8 *p = dest;
-
-       /* Get the bytes currently in the buffer variable. */
-       while (stream->bitsleft != 0) {
-               if (n-- == 0)
-                       return 0;
-               *p++ = bitstream_peek_bits(stream, 8);
-               bitstream_remove_bits(stream, 8);
-       }
+#include "wimlib.h"
+#include "wimlib/decompressor_ops.h"
+#include "wimlib/util.h"
 
-       /* Get the rest directly from the pointer to the data.  Of course, it's
-        * necessary to check there are really n bytes available. */
-       if (n > stream->data_bytes_left) {
-               ERROR("Unexpected end of input when reading %zu bytes from "
-                     "bitstream (only have %u bytes left)",
-                     n, stream->data_bytes_left);
-               return 1;
-       }
-       memcpy(p, stream->data, n);
-       stream->data += n;
-       stream->data_bytes_left -= n;
+struct wimlib_decompressor {
+       const struct decompressor_ops *ops;
+       size_t max_block_size;
+       void *private;
+};
 
-       /* It's possible to copy an odd number of bytes and leave the stream in
-        * an inconsistent state. Fix it by reading the next byte, if it is
-        * there. */
-       if ((n & 1) && stream->data_bytes_left != 0) {
-               stream->bitsleft = 8;
-               stream->data_bytes_left--;
-               stream->bitbuf |= (input_bitbuf_t)(*stream->data) <<
-                                       (sizeof(input_bitbuf_t) * 8 - 8);
-               stream->data++;
-       }
-       return 0;
-}
+static const struct decompressor_ops *decompressor_ops[] = {
+       [WIMLIB_COMPRESSION_TYPE_XPRESS] = &xpress_decompressor_ops,
+       [WIMLIB_COMPRESSION_TYPE_LZX]    = &lzx_decompressor_ops,
+       [WIMLIB_COMPRESSION_TYPE_LZMS]   = &lzms_decompressor_ops,
+};
 
-/* Aligns the bitstream on a 16-bit boundary.
- *
- * Note: M$'s idea of "alignment" means that for some reason, a 16-bit word
- * should be skipped over if the buffer happens to already be aligned on such a
- * boundary.  This only applies for realigning the stream after the blocktype
- * and length fields of an uncompressed block, however; it does not apply when
- * realigning the stream after the end of the uncompressed block.
- */
-int align_input_bitstream(struct input_bitstream *stream,
-                         bool skip_word_if_aligned)
+static bool
+decompressor_ctype_valid(int ctype)
 {
-       int ret;
-       if (stream->bitsleft % 16 != 0) {
-               bitstream_remove_bits(stream, stream->bitsleft % 16);
-       } else if (skip_word_if_aligned) {
-               if (stream->bitsleft == 0) {
-                       ret = bitstream_ensure_bits(stream, 16);
-                       if (ret != 0) {
-                               ERROR("Unexpected end of input when "
-                                     "aligning bitstream");
-                               return ret;
-                       }
-               }
-               bitstream_remove_bits(stream, 16);
-       }
-       return 0;
+       return (ctype >= 0 &&
+               ctype < ARRAY_LEN(decompressor_ops) &&
+               decompressor_ops[ctype] != NULL);
 }
 
-/*
- * Builds a fast huffman decoding table from a canonical huffman code lengths
- * table.  Based on code written by David Tritscher.
- *
- * @decode_table:      The array in which to create the fast huffman decoding
- *                             table.  It must have a length of at least
- *                             (2**num_bits) + 2 * num_syms to guarantee
- *                             that there is enough space.
- *
- * @num_syms:  Total number of symbols in the Huffman tree.
- *
- * @num_bits:  Any symbols with a code length of num_bits or less can be
- *                     decoded in one lookup of the table.  2**num_bits
- *                     must be greater than or equal to @num_syms if there are
- *                     any Huffman codes longer than @num_bits.
- *
- * @lens:      An array of length @num_syms, indexable by symbol, that
- *                     gives the length of that symbol.  Because the Huffman
- *                     tree is in canonical form, it can be reconstructed by
- *                     only knowing the length of the code for each symbol.
- *
- * @make_codeword_len: An integer that gives the longest possible codeword
- *                     length.
- *
- * Returns 0 on success; returns 1 if the length values do not correspond to a
- * valid Huffman tree, or if there are codes of length greater than @num_bits
- * but 2**num_bits < num_syms.
- *
- * What exactly is the format of the fast Huffman decoding table?  The first
- * (1 << num_bits) entries of the table are indexed by chunks of the input of
- * size @num_bits.  If the next Huffman code in the input happens to have a
- * length of exactly @num_bits, the symbol is simply read directly from the
- * decoding table.  Alternatively, if the next Huffman code has length _less
- * than_ @num_bits, the symbol is also read directly from the decode table; this
- * is possible because every entry in the table that is indexed by an integer
- * that has the shorter code as a binary prefix is filled in with the
- * appropriate symbol.  If a code has length n <= num_bits, it will have
- * 2**(num_bits - n) possible suffixes, and thus that many entries in the
- * decoding table.
- *
- * It's a bit more complicated if the next Huffman code has length of more than
- * @num_bits.  The table entry indexed by the first @num_bits of that code
- * cannot give the appropriate symbol directly, because that entry is guaranteed
- * to be referenced by the Huffman codes for multiple symbols.  And while the
- * LZX compression format does not allow codes longer than 16 bits, a table of
- * size (2 ** 16) = 65536 entries would be too slow to create.
- *
- * There are several different ways to make it possible to look up the symbols
- * for codes longer than @num_bits.  A common way is to make the entries for the
- * prefixes of length @num_bits of those entries be pointers to additional
- * decoding tables that are indexed by some number of additional bits of the
- * code symbol.  The technique used here is a bit simpler, however.  We just
- * store the needed subtrees of the Huffman tree in the decoding table after the
- * lookup entries, beginning at index (2**num_bits).  Real pointers are
- * replaced by indices into the decoding table, and we distinguish symbol
- * entries from pointers by the fact that values less than @num_syms must be
- * symbol values.
- */
-int make_huffman_decode_table(u16 decode_table[],  uint num_syms,
-                             uint num_bits, const u8 lens[],
-                             uint max_code_len)
+WIMLIBAPI int
+wimlib_create_decompressor(enum wimlib_compression_type ctype,
+                          size_t max_block_size,
+                          struct wimlib_decompressor **dec_ret)
 {
-       /* Number of entries in the decode table. */
-       u32 table_num_entries = 1 << num_bits;
-
-       /* Current position in the decode table. */
-       u32 decode_table_pos = 0;
-
-       /* Fill entries for codes short enough for a direct mapping.  Here we
-        * are taking advantage of the ordering of the codes, since they are for
-        * a canonical Huffman tree.  It must be the case that all the codes of
-        * some length @code_length, zero-extended or one-extended, numerically
-        * precede all the codes of length @code_length + 1.  Furthermore, if we
-        * have 2 symbols A and B, such that A is listed before B in the lens
-        * array, and both symbols have the same code length, then we know that
-        * the code for A numerically precedes the code for B.
-        * */
-       for (uint code_len = 1; code_len <= num_bits; code_len++) {
-
-               /* Number of entries that a code of length @code_length would
-                * need.  */
-               u32 code_num_entries = 1 << (num_bits - code_len);
-
-
-               /* For each symbol of length @code_len, fill in its entries in
-                * the decode table. */
-               for (uint sym = 0; sym < num_syms; sym++) {
-
-                       if (lens[sym] != code_len)
-                               continue;
-
-
-                       /* Check for table overrun.  This can only happen if the
-                        * given lengths do not correspond to a valid Huffman
-                        * tree.  */
-                       if (decode_table_pos >= table_num_entries) {
-                               ERROR("Huffman decoding table overrun: "
-                                     "pos = %u, num_entries = %u",
-                                     decode_table_pos, table_num_entries);
-                               return 1;
-                       }
-
-                       /* Fill all possible lookups of this symbol with
-                        * the symbol itself. */
-                       for (uint i = 0; i < code_num_entries; i++)
-                               decode_table[decode_table_pos + i] = sym;
-
-                       /* Increment the position in the decode table by
-                        * the number of entries that were just filled
-                        * in. */
-                       decode_table_pos += code_num_entries;
-               }
-       }
-
-       /* If all entries of the decode table have been filled in, there are no
-        * codes longer than num_bits, so we are done filling in the decode
-        * table. */
-       if (decode_table_pos == table_num_entries)
-               return 0;
-
-       /* Otherwise, fill in the remaining entries, which correspond to codes longer
-        * than @num_bits. */
-
-
-       /* First, zero out the rest of the entries; this is necessary so
-        * that the entries appear as "unallocated" in the next part.  */
-       for (uint i = decode_table_pos; i < table_num_entries; i++)
-               decode_table[i] = 0;
-
-       /* Assert that 2**num_bits is at least num_syms.  If this wasn't the
-        * case, we wouldn't be able to distinguish pointer entries from symbol
-        * entries. */
-       wimlib_assert((1 << num_bits) >= num_syms);
-
-
-       /* The current Huffman code.  */
-       uint current_code = decode_table_pos;
-
-       /* The tree nodes are allocated starting at
-        * decode_table[table_num_entries].  Remember that the full size of the
-        * table, including the extra space for the tree nodes, is actually
-        * 2**num_bits + 2 * num_syms slots, while table_num_entries is only
-        * 2**num_bits. */
-       uint next_free_tree_slot = table_num_entries;
-
-       /* Go through every codeword of length greater than @num_bits.  Note:
-        * the LZX format guarantees that the codeword length can be at most 16
-        * bits. */
-       for (uint code_len = num_bits + 1; code_len <= max_code_len;
-                                                       code_len++)
-       {
-               current_code <<= 1;
-               for (uint sym = 0; sym < num_syms; sym++) {
-                       if (lens[sym] != code_len)
-                               continue;
-
-
-                       /* i is the index of the current node; find it from the
-                        * prefix of the current Huffman code. */
-                       uint i = current_code >> (code_len - num_bits);
-
-                       if (i >= (1 << num_bits)) {
-                               ERROR("Invalid canonical Huffman code");
-                               return 1;
-                       }
-
-                       /* Go through each bit of the current Huffman code
-                        * beyond the prefix of length num_bits and walk the
-                        * tree, "allocating" slots that have not yet been
-                        * allocated. */
-                       for (int bit_num = num_bits + 1; bit_num <= code_len; bit_num++) {
-
-                               /* If the current tree node points to nowhere
-                                * but we need to follow it, allocate a new node
-                                * for it to point to. */
-                               if (decode_table[i] == 0) {
-                                       decode_table[i] = next_free_tree_slot;
-                                       decode_table[next_free_tree_slot++] = 0;
-                                       decode_table[next_free_tree_slot++] = 0;
-                               }
-
-                               i = decode_table[i];
-
-                               /* Is the next bit 0 or 1? If 0, go left;
-                                * otherwise, go right (by incrementing i by 1) */
-                               int bit_pos = code_len - bit_num;
-
-                               int bit = (current_code & (1 << bit_pos)) >>
-                                                               bit_pos;
-                               i += bit;
-                       }
-
-                       /* i is now the index of the leaf entry into which the
-                        * actual symbol will go. */
-                       decode_table[i] = sym;
-
-                       /* Increment decode_table_pos only if the prefix of the
-                        * Huffman code changes. */
-                       if (current_code >> (code_len - num_bits) !=
-                                       (current_code + 1) >> (code_len - num_bits))
-                               decode_table_pos++;
-
-                       /* current_code is always incremented because this is
-                        * how canonical Huffman codes are generated (add 1 for
-                        * each code, then left shift whenever the code length
-                        * increases) */
-                       current_code++;
-               }
-       }
-
-
-       /* If the lengths really represented a valid Huffman tree, all
-        * @table_num_entries in the table will have been filled.  However, it
-        * is also possible that the tree is completely empty (as noted
-        * earlier) with all 0 lengths, and this is expected to succeed. */
-
-       if (decode_table_pos != table_num_entries) {
-
-               for (uint i = 0; i < num_syms; i++) {
-                       if (lens[i] != 0) {
-                               ERROR("Lengths do not form a valid canonical "
-                                     "Huffman tree (only filled %u of %u "
-                                     "decode table slots)",
-                                     decode_table_pos, table_num_entries);
-                               return 1;
-                       }
+       struct wimlib_decompressor *dec;
+
+       if (!decompressor_ctype_valid(ctype))
+               return WIMLIB_ERR_INVALID_COMPRESSION_TYPE;
+
+       if (dec_ret == NULL)
+               return WIMLIB_ERR_INVALID_PARAM;
+
+       if (max_block_size == 0)
+               return WIMLIB_ERR_INVALID_PARAM;
+
+       dec = MALLOC(sizeof(*dec));
+       if (dec == NULL)
+               return WIMLIB_ERR_NOMEM;
+       dec->ops = decompressor_ops[ctype];
+       dec->max_block_size = max_block_size;
+       dec->private = NULL;
+       if (dec->ops->create_decompressor) {
+               int ret;
+
+               ret = dec->ops->create_decompressor(max_block_size,
+                                                   &dec->private);
+               if (ret) {
+                       FREE(dec);
+                       return ret;
                }
        }
+       *dec_ret = dec;
        return 0;
 }
 
-/* Reads a Huffman-encoded symbol when it is known there are less than
- * MAX_CODE_LEN bits remaining in the bitstream. */
-static int read_huffsym_near_end_of_input(struct input_bitstream *istream,
-                                         const u16 decode_table[],
-                                         const u8 lens[],
-                                         uint num_syms,
-                                         uint table_bits,
-                                         uint *n)
+WIMLIBAPI int
+wimlib_decompress(const void *compressed_data, size_t compressed_size,
+                 void *uncompressed_data, size_t uncompressed_size,
+                 struct wimlib_decompressor *dec)
 {
-       uint bitsleft = istream->bitsleft;
-       uint key_size;
-       u16 sym;
-       u16 key_bits;
-
-       if (table_bits > bitsleft) {
-               key_size = bitsleft;
-               bitsleft = 0;
-               key_bits = bitstream_peek_bits(istream, key_size) <<
-                                               (table_bits - key_size);
-       } else {
-               key_size = table_bits;
-               bitsleft -= table_bits;
-               key_bits = bitstream_peek_bits(istream, table_bits);
-       }
+       if (unlikely(uncompressed_size > dec->max_block_size))
+               return -2;
 
-       sym = decode_table[key_bits];
-       if (sym >= num_syms) {
-               bitstream_remove_bits(istream, key_size);
-               do {
-                       if (bitsleft == 0) {
-                               ERROR("Input stream exhausted");
-                               return 1;
-                       }
-                       key_bits = sym + bitstream_peek_bits(istream, 1);
-                       bitstream_remove_bits(istream, 1);
-                       bitsleft--;
-               } while ((sym = decode_table[key_bits]) >= num_syms);
-       } else {
-               bitstream_remove_bits(istream, lens[sym]);
-       }
-       *n = sym;
-       return 0;
+       return dec->ops->decompress(compressed_data, compressed_size,
+                                   uncompressed_data, uncompressed_size,
+                                   dec->private);
 }
 
-/*
- * Reads a Huffman-encoded symbol from a bitstream.
- *
- * This function may be called hundreds of millions of times when extracting a
- * large WIM file.  I'm not sure it could be made much faster that it is,
- * especially since there isn't enough time to make a big table that allows
- * decoding multiple symbols per lookup.  But if extracting files to a hard
- * disk, the IO will be the bottleneck anyway.
- *
- * @buf:       The input buffer from which the symbol will be read.
- * @decode_table:      The fast Huffman decoding table for the Huffman tree.
- * @lengths:           The table that gives the length of the code for each
- *                             symbol.
- * @num_symbols:       The number of symbols in the Huffman code.
- * @table_bits:                Huffman codes this length or less can be looked up
- *                             directory in the decode_table, as the
- *                             decode_table contains 2**table_bits entries.
- */
-int read_huffsym(struct input_bitstream *stream,
-                const u16 decode_table[],
-                const u8 lengths[],
-                unsigned num_symbols,
-                unsigned table_bits,
-                uint *n,
-                unsigned max_codeword_len)
+WIMLIBAPI void
+wimlib_free_decompressor(struct wimlib_decompressor *dec)
 {
-       /* In the most common case, there are at least max_codeword_len bits
-        * remaining in the stream. */
-       if (bitstream_ensure_bits(stream, max_codeword_len) == 0) {
-
-               /* Use the next table_bits of the input as an index into the
-                * decode_table. */
-               u16 key_bits = bitstream_peek_bits(stream, table_bits);
-
-               u16 sym = decode_table[key_bits];
-
-               /* If the entry in the decode table is not a valid symbol, it is
-                * the offset of the root of its Huffman subtree. */
-               if (sym >= num_symbols) {
-                       bitstream_remove_bits(stream, table_bits);
-                       do {
-                               key_bits = sym + bitstream_peek_bits(stream, 1);
-                               bitstream_remove_bits(stream, 1);
-
-                               wimlib_assert(key_bits < num_symbols * 2 +
-                                                       (1 << table_bits));
-                       } while ((sym = decode_table[key_bits]) >= num_symbols);
-               } else {
-                       wimlib_assert(lengths[sym] <= table_bits);
-                       bitstream_remove_bits(stream, lengths[sym]);
-               }
-               *n = sym;
-               return 0;
-       } else {
-               /* Otherwise, we must be careful to use only the bits that are
-                * actually remaining.  */
-               return read_huffsym_near_end_of_input(stream, decode_table,
-                                                     lengths, num_symbols,
-                                                     table_bits, n);
+       if (dec) {
+               if (dec->ops->free_decompressor)
+                       dec->ops->free_decompressor(dec->private);
+               FREE(dec);
        }
 }