Start 1.33.0 development cycle
[oweals/busybox.git] / archival / libarchive / decompress_bunzip2.c
1 /* vi: set sw=4 ts=4: */
2 /*
3  * Small bzip2 deflate implementation, by Rob Landley (rob@landley.net).
4  *
5  * Based on bzip2 decompression code by Julian R Seward (jseward@acm.org),
6  * which also acknowledges contributions by Mike Burrows, David Wheeler,
7  * Peter Fenwick, Alistair Moffat, Radford Neal, Ian H. Witten,
8  * Robert Sedgewick, and Jon L. Bentley.
9  *
10  * Licensed under GPLv2 or later, see file LICENSE in this source tree.
11  */
12 /*
13         Size and speed optimizations by Manuel Novoa III  (mjn3@codepoet.org).
14
15         More efficient reading of Huffman codes, a streamlined read_bunzip()
16         function, and various other tweaks.  In (limited) tests, approximately
17         20% faster than bzcat on x86 and about 10% faster on arm.
18
19         Note that about 2/3 of the time is spent in read_bunzip() reversing
20         the Burrows-Wheeler transformation.  Much of that time is delay
21         resulting from cache misses.
22
23         (2010 update by vda: profiled "bzcat <84mbyte.bz2 >/dev/null"
24         on x86-64 CPU with L2 > 1M: get_next_block is hotter than read_bunzip:
25         %time seconds   calls function
26         71.01   12.69     444 get_next_block
27         28.65    5.12   93065 read_bunzip
28         00.22    0.04 7736490 get_bits
29         00.11    0.02      47 dealloc_bunzip
30         00.00    0.00   93018 full_write
31         ...)
32
33
34         I would ask that anyone benefiting from this work, especially those
35         using it in commercial products, consider making a donation to my local
36         non-profit hospice organization (www.hospiceacadiana.com) in the name of
37         the woman I loved, Toni W. Hagan, who passed away Feb. 12, 2003.
38
39         Manuel
40  */
41 #include "libbb.h"
42 #include "bb_archive.h"
43
44 #if 0
45 # define dbg(...) bb_error_msg(__VA_ARGS__)
46 #else
47 # define dbg(...) ((void)0)
48 #endif
49
50 /* Constants for Huffman coding */
51 #define MAX_GROUPS          6
52 #define GROUP_SIZE          50      /* 64 would have been more efficient */
53 #define MAX_HUFCODE_BITS    20      /* Longest Huffman code allowed */
54 #define MAX_SYMBOLS         258     /* 256 literals + RUNA + RUNB */
55 #define SYMBOL_RUNA         0
56 #define SYMBOL_RUNB         1
57
58 /* Status return values */
59 #define RETVAL_OK                       0
60 #define RETVAL_LAST_BLOCK               (dbg("%d", __LINE__), -1)
61 #define RETVAL_NOT_BZIP_DATA            (dbg("%d", __LINE__), -2)
62 #define RETVAL_UNEXPECTED_INPUT_EOF     (dbg("%d", __LINE__), -3)
63 #define RETVAL_SHORT_WRITE              (dbg("%d", __LINE__), -4)
64 #define RETVAL_DATA_ERROR               (dbg("%d", __LINE__), -5)
65 #define RETVAL_OUT_OF_MEMORY            (dbg("%d", __LINE__), -6)
66 #define RETVAL_OBSOLETE_INPUT           (dbg("%d", __LINE__), -7)
67
68 /* Other housekeeping constants */
69 #define IOBUF_SIZE          4096
70
71 /* This is what we know about each Huffman coding group */
72 struct group_data {
73         /* We have an extra slot at the end of limit[] for a sentinel value. */
74         int limit[MAX_HUFCODE_BITS+1], base[MAX_HUFCODE_BITS], permute[MAX_SYMBOLS];
75         int minLen, maxLen;
76 };
77
78 /* Structure holding all the housekeeping data, including IO buffers and
79  * memory that persists between calls to bunzip
80  * Found the most used member:
81  *  cat this_file.c | sed -e 's/"/ /g' -e "s/'/ /g" | xargs -n1 \
82  *  | grep 'bd->' | sed 's/^.*bd->/bd->/' | sort | $PAGER
83  * and moved it (inbufBitCount) to offset 0.
84  */
85 struct bunzip_data {
86         /* I/O tracking data (file handles, buffers, positions, etc.) */
87         unsigned inbufBitCount, inbufBits;
88         int in_fd, out_fd, inbufCount, inbufPos /*, outbufPos*/;
89         uint8_t *inbuf /*,*outbuf*/;
90
91         /* State for interrupting output loop */
92         int writeCopies, writePos, writeRunCountdown, writeCount;
93         int writeCurrent; /* actually a uint8_t */
94
95         /* The CRC values stored in the block header and calculated from the data */
96         uint32_t headerCRC, totalCRC, writeCRC;
97
98         /* Intermediate buffer and its size (in bytes) */
99         uint32_t *dbuf;
100         unsigned dbufSize;
101
102         /* For I/O error handling */
103         jmp_buf *jmpbuf;
104
105         /* Big things go last (register-relative addressing can be larger for big offsets) */
106         uint32_t crc32Table[256];
107         uint8_t selectors[32768];  /* nSelectors=15 bits */
108         struct group_data groups[MAX_GROUPS];  /* Huffman coding tables */
109 };
110 typedef struct bunzip_data bunzip_data;
111
112
113 /* Return the next nnn bits of input.  All reads from the compressed input
114    are done through this function.  All reads are big endian */
115 static unsigned get_bits(bunzip_data *bd, int bits_wanted)
116 {
117         unsigned bits = 0;
118         /* Cache bd->inbufBitCount in a CPU register (hopefully): */
119         int bit_count = bd->inbufBitCount;
120
121         /* If we need to get more data from the byte buffer, do so.  (Loop getting
122            one byte at a time to enforce endianness and avoid unaligned access.) */
123         while (bit_count < bits_wanted) {
124
125                 /* If we need to read more data from file into byte buffer, do so */
126                 if (bd->inbufPos == bd->inbufCount) {
127                         /* if "no input fd" case: in_fd == -1, read fails, we jump */
128                         bd->inbufCount = read(bd->in_fd, bd->inbuf, IOBUF_SIZE);
129                         if (bd->inbufCount <= 0)
130                                 longjmp(*bd->jmpbuf, RETVAL_UNEXPECTED_INPUT_EOF);
131                         bd->inbufPos = 0;
132                 }
133
134                 /* Avoid 32-bit overflow (dump bit buffer to top of output) */
135                 if (bit_count >= 24) {
136                         bits = bd->inbufBits & ((1U << bit_count) - 1);
137                         bits_wanted -= bit_count;
138                         bits <<= bits_wanted;
139                         bit_count = 0;
140                 }
141
142                 /* Grab next 8 bits of input from buffer. */
143                 bd->inbufBits = (bd->inbufBits << 8) | bd->inbuf[bd->inbufPos++];
144                 bit_count += 8;
145         }
146
147         /* Calculate result */
148         bit_count -= bits_wanted;
149         bd->inbufBitCount = bit_count;
150         bits |= (bd->inbufBits >> bit_count) & ((1 << bits_wanted) - 1);
151
152         return bits;
153 }
154 //#define get_bits(bd, n) (dbg("%d:get_bits()", __LINE__), get_bits(bd, n))
155
156 /* Unpacks the next block and sets up for the inverse Burrows-Wheeler step. */
157 static int get_next_block(bunzip_data *bd)
158 {
159         int groupCount, selector,
160                 i, j, symCount, symTotal, nSelectors, byteCount[256];
161         uint8_t uc, symToByte[256], mtfSymbol[256], *selectors;
162         uint32_t *dbuf;
163         unsigned origPtr, t;
164         unsigned dbufCount, runPos;
165         unsigned runCnt = runCnt; /* for compiler */
166
167         dbuf = bd->dbuf;
168         selectors = bd->selectors;
169
170 /* In bbox, we are ok with aborting through setjmp which is set up in start_bunzip */
171 #if 0
172         /* Reset longjmp I/O error handling */
173         i = setjmp(bd->jmpbuf);
174         if (i) return i;
175 #endif
176
177         /* Read in header signature and CRC, then validate signature.
178            (last block signature means CRC is for whole file, return now) */
179         i = get_bits(bd, 24);
180         j = get_bits(bd, 24);
181         bd->headerCRC = get_bits(bd, 32);
182         if ((i == 0x177245) && (j == 0x385090))
183                 return RETVAL_LAST_BLOCK;
184         if ((i != 0x314159) || (j != 0x265359))
185                 return RETVAL_NOT_BZIP_DATA;
186
187         /* We can add support for blockRandomised if anybody complains.  There was
188            some code for this in busybox 1.0.0-pre3, but nobody ever noticed that
189            it didn't actually work. */
190         if (get_bits(bd, 1))
191                 return RETVAL_OBSOLETE_INPUT;
192         origPtr = get_bits(bd, 24);
193         if (origPtr > bd->dbufSize)
194                 return RETVAL_DATA_ERROR;
195
196         /* mapping table: if some byte values are never used (encoding things
197            like ascii text), the compression code removes the gaps to have fewer
198            symbols to deal with, and writes a sparse bitfield indicating which
199            values were present.  We make a translation table to convert the symbols
200            back to the corresponding bytes. */
201         symTotal = 0;
202         i = 0;
203         t = get_bits(bd, 16);
204         do {
205                 if (t & (1 << 15)) {
206                         unsigned inner_map = get_bits(bd, 16);
207                         do {
208                                 if (inner_map & (1 << 15))
209                                         symToByte[symTotal++] = i;
210                                 inner_map <<= 1;
211                                 i++;
212                         } while (i & 15);
213                         i -= 16;
214                 }
215                 t <<= 1;
216                 i += 16;
217         } while (i < 256);
218
219         /* How many different Huffman coding groups does this block use? */
220         groupCount = get_bits(bd, 3);
221         if (groupCount < 2 || groupCount > MAX_GROUPS)
222                 return RETVAL_DATA_ERROR;
223
224         /* nSelectors: Every GROUP_SIZE many symbols we select a new Huffman coding
225            group.  Read in the group selector list, which is stored as MTF encoded
226            bit runs.  (MTF=Move To Front, as each value is used it's moved to the
227            start of the list.) */
228         for (i = 0; i < groupCount; i++)
229                 mtfSymbol[i] = i;
230         nSelectors = get_bits(bd, 15);
231         if (!nSelectors)
232                 return RETVAL_DATA_ERROR;
233         for (i = 0; i < nSelectors; i++) {
234                 uint8_t tmp_byte;
235                 /* Get next value */
236                 int n = 0;
237                 while (get_bits(bd, 1)) {
238                         n++;
239                         if (n >= groupCount)
240                                 return RETVAL_DATA_ERROR;
241                 }
242                 /* Decode MTF to get the next selector */
243                 tmp_byte = mtfSymbol[n];
244                 while (--n >= 0)
245                         mtfSymbol[n + 1] = mtfSymbol[n];
246 //We catch it later, in the second loop where we use selectors[i].
247 //Maybe this is a better place, though?
248 //              if (tmp_byte >= groupCount) {
249 //                      dbg("%d: selectors[%d]:%d groupCount:%d",
250 //                                      __LINE__, i, tmp_byte, groupCount);
251 //                      return RETVAL_DATA_ERROR;
252 //              }
253                 mtfSymbol[0] = selectors[i] = tmp_byte;
254         }
255
256         /* Read the Huffman coding tables for each group, which code for symTotal
257            literal symbols, plus two run symbols (RUNA, RUNB) */
258         symCount = symTotal + 2;
259         for (j = 0; j < groupCount; j++) {
260                 uint8_t length[MAX_SYMBOLS];
261                 /* 8 bits is ALMOST enough for temp[], see below */
262                 unsigned temp[MAX_HUFCODE_BITS+1];
263                 struct group_data *hufGroup;
264                 int *base, *limit;
265                 int minLen, maxLen, pp, len_m1;
266
267                 /* Read Huffman code lengths for each symbol.  They're stored in
268                    a way similar to mtf; record a starting value for the first symbol,
269                    and an offset from the previous value for every symbol after that.
270                    (Subtracting 1 before the loop and then adding it back at the end is
271                    an optimization that makes the test inside the loop simpler: symbol
272                    length 0 becomes negative, so an unsigned inequality catches it.) */
273                 len_m1 = get_bits(bd, 5) - 1;
274                 for (i = 0; i < symCount; i++) {
275                         for (;;) {
276                                 int two_bits;
277                                 if ((unsigned)len_m1 > (MAX_HUFCODE_BITS-1))
278                                         return RETVAL_DATA_ERROR;
279
280                                 /* If first bit is 0, stop.  Else second bit indicates whether
281                                    to increment or decrement the value.  Optimization: grab 2
282                                    bits and unget the second if the first was 0. */
283                                 two_bits = get_bits(bd, 2);
284                                 if (two_bits < 2) {
285                                         bd->inbufBitCount++;
286                                         break;
287                                 }
288
289                                 /* Add one if second bit 1, else subtract 1.  Avoids if/else */
290                                 len_m1 += (((two_bits+1) & 2) - 1);
291                         }
292
293                         /* Correct for the initial -1, to get the final symbol length */
294                         length[i] = len_m1 + 1;
295                 }
296
297                 /* Find largest and smallest lengths in this group */
298                 minLen = maxLen = length[0];
299                 for (i = 1; i < symCount; i++) {
300                         if (length[i] > maxLen)
301                                 maxLen = length[i];
302                         else if (length[i] < minLen)
303                                 minLen = length[i];
304                 }
305
306                 /* Calculate permute[], base[], and limit[] tables from length[].
307                  *
308                  * permute[] is the lookup table for converting Huffman coded symbols
309                  * into decoded symbols.  base[] is the amount to subtract from the
310                  * value of a Huffman symbol of a given length when using permute[].
311                  *
312                  * limit[] indicates the largest numerical value a symbol with a given
313                  * number of bits can have.  This is how the Huffman codes can vary in
314                  * length: each code with a value>limit[length] needs another bit.
315                  */
316                 hufGroup = bd->groups + j;
317                 hufGroup->minLen = minLen;
318                 hufGroup->maxLen = maxLen;
319
320                 /* Note that minLen can't be smaller than 1, so we adjust the base
321                    and limit array pointers so we're not always wasting the first
322                    entry.  We do this again when using them (during symbol decoding). */
323                 base = hufGroup->base - 1;
324                 limit = hufGroup->limit - 1;
325
326                 /* Calculate permute[].  Concurrently, initialize temp[] and limit[]. */
327                 pp = 0;
328                 for (i = minLen; i <= maxLen; i++) {
329                         int k;
330                         temp[i] = limit[i] = 0;
331                         for (k = 0; k < symCount; k++)
332                                 if (length[k] == i)
333                                         hufGroup->permute[pp++] = k;
334                 }
335
336                 /* Count symbols coded for at each bit length */
337                 /* NB: in pathological cases, temp[8] can end ip being 256.
338                  * That's why uint8_t is too small for temp[]. */
339                 for (i = 0; i < symCount; i++)
340                         temp[length[i]]++;
341
342                 /* Calculate limit[] (the largest symbol-coding value at each bit
343                  * length, which is (previous limit<<1)+symbols at this level), and
344                  * base[] (number of symbols to ignore at each bit length, which is
345                  * limit minus the cumulative count of symbols coded for already). */
346                 pp = t = 0;
347                 for (i = minLen; i < maxLen;) {
348                         unsigned temp_i = temp[i];
349
350                         pp += temp_i;
351
352                         /* We read the largest possible symbol size and then unget bits
353                            after determining how many we need, and those extra bits could
354                            be set to anything.  (They're noise from future symbols.)  At
355                            each level we're really only interested in the first few bits,
356                            so here we set all the trailing to-be-ignored bits to 1 so they
357                            don't affect the value>limit[length] comparison. */
358                         limit[i] = (pp << (maxLen - i)) - 1;
359                         pp <<= 1;
360                         t += temp_i;
361                         base[++i] = pp - t;
362                 }
363                 limit[maxLen] = pp + temp[maxLen] - 1;
364                 limit[maxLen+1] = INT_MAX; /* Sentinel value for reading next sym. */
365                 base[minLen] = 0;
366         }
367
368         /* We've finished reading and digesting the block header.  Now read this
369            block's Huffman coded symbols from the file and undo the Huffman coding
370            and run length encoding, saving the result into dbuf[dbufCount++] = uc */
371
372         /* Initialize symbol occurrence counters and symbol Move To Front table */
373         /*memset(byteCount, 0, sizeof(byteCount)); - smaller, but slower */
374         for (i = 0; i < 256; i++) {
375                 byteCount[i] = 0;
376                 mtfSymbol[i] = (uint8_t)i;
377         }
378
379         /* Loop through compressed symbols. */
380
381         runPos = dbufCount = selector = 0;
382         for (;;) {
383                 struct group_data *hufGroup;
384                 int *base, *limit;
385                 int nextSym;
386                 uint8_t ngrp;
387
388                 /* Fetch next Huffman coding group from list. */
389                 symCount = GROUP_SIZE - 1;
390                 if (selector >= nSelectors)
391                         return RETVAL_DATA_ERROR;
392                 ngrp = selectors[selector++];
393                 if (ngrp >= groupCount) {
394                         dbg("%d selectors[%d]:%d groupCount:%d",
395                                 __LINE__, selector-1, ngrp, groupCount);
396                         return RETVAL_DATA_ERROR;
397                 }
398                 hufGroup = bd->groups + ngrp;
399                 base = hufGroup->base - 1;
400                 limit = hufGroup->limit - 1;
401
402  continue_this_group:
403                 /* Read next Huffman-coded symbol. */
404
405                 /* Note: It is far cheaper to read maxLen bits and back up than it is
406                    to read minLen bits and then add additional bit at a time, testing
407                    as we go.  Because there is a trailing last block (with file CRC),
408                    there is no danger of the overread causing an unexpected EOF for a
409                    valid compressed file.
410                  */
411                 if (1) {
412                         /* As a further optimization, we do the read inline
413                            (falling back to a call to get_bits if the buffer runs dry).
414                          */
415                         int new_cnt;
416                         while ((new_cnt = bd->inbufBitCount - hufGroup->maxLen) < 0) {
417                                 /* bd->inbufBitCount < hufGroup->maxLen */
418                                 if (bd->inbufPos == bd->inbufCount) {
419                                         nextSym = get_bits(bd, hufGroup->maxLen);
420                                         goto got_huff_bits;
421                                 }
422                                 bd->inbufBits = (bd->inbufBits << 8) | bd->inbuf[bd->inbufPos++];
423                                 bd->inbufBitCount += 8;
424                         };
425                         bd->inbufBitCount = new_cnt; /* "bd->inbufBitCount -= hufGroup->maxLen;" */
426                         nextSym = (bd->inbufBits >> new_cnt) & ((1 << hufGroup->maxLen) - 1);
427  got_huff_bits: ;
428                 } else { /* unoptimized equivalent */
429                         nextSym = get_bits(bd, hufGroup->maxLen);
430                 }
431                 /* Figure how many bits are in next symbol and unget extras */
432                 i = hufGroup->minLen;
433                 while (nextSym > limit[i])
434                         ++i;
435                 j = hufGroup->maxLen - i;
436                 if (j < 0)
437                         return RETVAL_DATA_ERROR;
438                 bd->inbufBitCount += j;
439
440                 /* Huffman decode value to get nextSym (with bounds checking) */
441                 nextSym = (nextSym >> j) - base[i];
442                 if ((unsigned)nextSym >= MAX_SYMBOLS)
443                         return RETVAL_DATA_ERROR;
444                 nextSym = hufGroup->permute[nextSym];
445
446                 /* We have now decoded the symbol, which indicates either a new literal
447                    byte, or a repeated run of the most recent literal byte.  First,
448                    check if nextSym indicates a repeated run, and if so loop collecting
449                    how many times to repeat the last literal. */
450                 if ((unsigned)nextSym <= SYMBOL_RUNB) { /* RUNA or RUNB */
451
452                         /* If this is the start of a new run, zero out counter */
453                         if (runPos == 0) {
454                                 runPos = 1;
455                                 runCnt = 0;
456                         }
457
458                         /* Neat trick that saves 1 symbol: instead of or-ing 0 or 1 at
459                            each bit position, add 1 or 2 instead.  For example,
460                            1011 is 1<<0 + 1<<1 + 2<<2.  1010 is 2<<0 + 2<<1 + 1<<2.
461                            You can make any bit pattern that way using 1 less symbol than
462                            the basic or 0/1 method (except all bits 0, which would use no
463                            symbols, but a run of length 0 doesn't mean anything in this
464                            context).  Thus space is saved. */
465                         runCnt += (runPos << nextSym); /* +runPos if RUNA; +2*runPos if RUNB */
466 //The 32-bit overflow of runCnt wasn't yet seen, but probably can happen.
467 //This would be the fix (catches too large count way before it can overflow):
468 //                      if (runCnt > bd->dbufSize) {
469 //                              dbg("runCnt:%u > dbufSize:%u RETVAL_DATA_ERROR",
470 //                                              runCnt, bd->dbufSize);
471 //                              return RETVAL_DATA_ERROR;
472 //                      }
473                         if (runPos < bd->dbufSize) runPos <<= 1;
474                         goto end_of_huffman_loop;
475                 }
476
477                 /* When we hit the first non-run symbol after a run, we now know
478                    how many times to repeat the last literal, so append that many
479                    copies to our buffer of decoded symbols (dbuf) now.  (The last
480                    literal used is the one at the head of the mtfSymbol array.) */
481                 if (runPos != 0) {
482                         uint8_t tmp_byte;
483                         if (dbufCount + runCnt > bd->dbufSize) {
484                                 dbg("dbufCount:%u+runCnt:%u %u > dbufSize:%u RETVAL_DATA_ERROR",
485                                                 dbufCount, runCnt, dbufCount + runCnt, bd->dbufSize);
486                                 return RETVAL_DATA_ERROR;
487                         }
488                         tmp_byte = symToByte[mtfSymbol[0]];
489                         byteCount[tmp_byte] += runCnt;
490                         while ((int)--runCnt >= 0)
491                                 dbuf[dbufCount++] = (uint32_t)tmp_byte;
492                         runPos = 0;
493                 }
494
495                 /* Is this the terminating symbol? */
496                 if (nextSym > symTotal) break;
497
498                 /* At this point, nextSym indicates a new literal character.  Subtract
499                    one to get the position in the MTF array at which this literal is
500                    currently to be found.  (Note that the result can't be -1 or 0,
501                    because 0 and 1 are RUNA and RUNB.  But another instance of the
502                    first symbol in the mtf array, position 0, would have been handled
503                    as part of a run above.  Therefore 1 unused mtf position minus
504                    2 non-literal nextSym values equals -1.) */
505                 if (dbufCount >= bd->dbufSize) return RETVAL_DATA_ERROR;
506                 i = nextSym - 1;
507                 uc = mtfSymbol[i];
508
509                 /* Adjust the MTF array.  Since we typically expect to move only a
510                  * small number of symbols, and are bound by 256 in any case, using
511                  * memmove here would typically be bigger and slower due to function
512                  * call overhead and other assorted setup costs. */
513                 do {
514                         mtfSymbol[i] = mtfSymbol[i-1];
515                 } while (--i);
516                 mtfSymbol[0] = uc;
517                 uc = symToByte[uc];
518
519                 /* We have our literal byte.  Save it into dbuf. */
520                 byteCount[uc]++;
521                 dbuf[dbufCount++] = (uint32_t)uc;
522
523                 /* Skip group initialization if we're not done with this group.  Done
524                  * this way to avoid compiler warning. */
525  end_of_huffman_loop:
526                 if (--symCount >= 0) goto continue_this_group;
527         }
528
529         /* At this point, we've read all the Huffman-coded symbols (and repeated
530            runs) for this block from the input stream, and decoded them into the
531            intermediate buffer.  There are dbufCount many decoded bytes in dbuf[].
532            Now undo the Burrows-Wheeler transform on dbuf.
533            See http://dogma.net/markn/articles/bwt/bwt.htm
534          */
535
536         /* Turn byteCount into cumulative occurrence counts of 0 to n-1. */
537         j = 0;
538         for (i = 0; i < 256; i++) {
539                 int tmp_count = j + byteCount[i];
540                 byteCount[i] = j;
541                 j = tmp_count;
542         }
543
544         /* Figure out what order dbuf would be in if we sorted it. */
545         for (i = 0; i < dbufCount; i++) {
546                 uint8_t tmp_byte = (uint8_t)dbuf[i];
547                 int tmp_count = byteCount[tmp_byte];
548                 dbuf[tmp_count] |= (i << 8);
549                 byteCount[tmp_byte] = tmp_count + 1;
550         }
551
552         /* Decode first byte by hand to initialize "previous" byte.  Note that it
553            doesn't get output, and if the first three characters are identical
554            it doesn't qualify as a run (hence writeRunCountdown=5). */
555         if (dbufCount) {
556                 uint32_t tmp;
557                 if ((int)origPtr >= dbufCount) return RETVAL_DATA_ERROR;
558                 tmp = dbuf[origPtr];
559                 bd->writeCurrent = (uint8_t)tmp;
560                 bd->writePos = (tmp >> 8);
561                 bd->writeRunCountdown = 5;
562         }
563         bd->writeCount = dbufCount;
564
565         return RETVAL_OK;
566 }
567
568 /* Undo Burrows-Wheeler transform on intermediate buffer to produce output.
569    If start_bunzip was initialized with out_fd=-1, then up to len bytes of
570    data are written to outbuf.  Return value is number of bytes written or
571    error (all errors are negative numbers).  If out_fd!=-1, outbuf and len
572    are ignored, data is written to out_fd and return is RETVAL_OK or error.
573
574    NB: read_bunzip returns < 0 on error, or the number of *unfilled* bytes
575    in outbuf. IOW: on EOF returns len ("all bytes are not filled"), not 0.
576    (Why? This allows to get rid of one local variable)
577 */
578 static int read_bunzip(bunzip_data *bd, char *outbuf, int len)
579 {
580         const uint32_t *dbuf;
581         int pos, current, previous;
582         uint32_t CRC;
583
584         /* If we already have error/end indicator, return it */
585         if (bd->writeCount < 0)
586                 return bd->writeCount;
587
588         dbuf = bd->dbuf;
589
590         /* Register-cached state (hopefully): */
591         pos = bd->writePos;
592         current = bd->writeCurrent;
593         CRC = bd->writeCRC; /* small loss on x86-32 (not enough regs), win on x86-64 */
594
595         /* We will always have pending decoded data to write into the output
596            buffer unless this is the very first call (in which case we haven't
597            Huffman-decoded a block into the intermediate buffer yet). */
598         if (bd->writeCopies) {
599
600  dec_writeCopies:
601                 /* Inside the loop, writeCopies means extra copies (beyond 1) */
602                 --bd->writeCopies;
603
604                 /* Loop outputting bytes */
605                 for (;;) {
606
607                         /* If the output buffer is full, save cached state and return */
608                         if (--len < 0) {
609                                 /* Unlikely branch.
610                                  * Use of "goto" instead of keeping code here
611                                  * helps compiler to realize this. */
612                                 goto outbuf_full;
613                         }
614
615                         /* Write next byte into output buffer, updating CRC */
616                         *outbuf++ = current;
617                         CRC = (CRC << 8) ^ bd->crc32Table[(CRC >> 24) ^ current];
618
619                         /* Loop now if we're outputting multiple copies of this byte */
620                         if (bd->writeCopies) {
621                                 /* Unlikely branch */
622                                 /*--bd->writeCopies;*/
623                                 /*continue;*/
624                                 /* Same, but (ab)using other existing --writeCopies operation
625                                  * (and this if() compiles into just test+branch pair): */
626                                 goto dec_writeCopies;
627                         }
628  decode_next_byte:
629                         if (--bd->writeCount < 0)
630                                 break; /* input block is fully consumed, need next one */
631
632                         /* Follow sequence vector to undo Burrows-Wheeler transform */
633                         previous = current;
634                         pos = dbuf[pos];
635                         current = (uint8_t)pos;
636                         pos >>= 8;
637
638                         /* After 3 consecutive copies of the same byte, the 4th
639                          * is a repeat count.  We count down from 4 instead
640                          * of counting up because testing for non-zero is faster */
641                         if (--bd->writeRunCountdown != 0) {
642                                 if (current != previous)
643                                         bd->writeRunCountdown = 4;
644                         } else {
645                                 /* Unlikely branch */
646                                 /* We have a repeated run, this byte indicates the count */
647                                 bd->writeCopies = current;
648                                 current = previous;
649                                 bd->writeRunCountdown = 5;
650
651                                 /* Sometimes there are just 3 bytes (run length 0) */
652                                 if (!bd->writeCopies) goto decode_next_byte;
653
654                                 /* Subtract the 1 copy we'd output anyway to get extras */
655                                 --bd->writeCopies;
656                         }
657                 } /* for(;;) */
658
659                 /* Decompression of this input block completed successfully */
660                 bd->writeCRC = CRC = ~CRC;
661                 bd->totalCRC = ((bd->totalCRC << 1) | (bd->totalCRC >> 31)) ^ CRC;
662
663                 /* If this block had a CRC error, force file level CRC error */
664                 if (CRC != bd->headerCRC) {
665                         bd->totalCRC = bd->headerCRC + 1;
666                         return RETVAL_LAST_BLOCK;
667                 }
668         }
669
670         /* Refill the intermediate buffer by Huffman-decoding next block of input */
671         {
672                 int r = get_next_block(bd);
673                 if (r) { /* error/end */
674                         bd->writeCount = r;
675                         return (r != RETVAL_LAST_BLOCK) ? r : len;
676                 }
677         }
678
679         CRC = ~0;
680         pos = bd->writePos;
681         current = bd->writeCurrent;
682         goto decode_next_byte;
683
684  outbuf_full:
685         /* Output buffer is full, save cached state and return */
686         bd->writePos = pos;
687         bd->writeCurrent = current;
688         bd->writeCRC = CRC;
689
690         bd->writeCopies++;
691
692         return 0;
693 }
694
695 /* Allocate the structure, read file header.  If in_fd==-1, inbuf must contain
696    a complete bunzip file (len bytes long).  If in_fd!=-1, inbuf and len are
697    ignored, and data is read from file handle into temporary buffer. */
698
699 /* Because bunzip2 is used for help text unpacking, and because bb_show_usage()
700    should work for NOFORK applets too, we must be extremely careful to not leak
701    any allocations! */
702 static int FAST_FUNC start_bunzip(
703                 void *jmpbuf,
704                 bunzip_data **bdp,
705                 int in_fd,
706                 const void *inbuf, int len)
707 {
708         bunzip_data *bd;
709         unsigned i;
710         enum {
711                 BZh0 = ('B' << 24) + ('Z' << 16) + ('h' << 8) + '0',
712                 h0 = ('h' << 8) + '0',
713         };
714
715         /* Figure out how much data to allocate */
716         i = sizeof(bunzip_data);
717         if (in_fd != -1)
718                 i += IOBUF_SIZE;
719
720         /* Allocate bunzip_data.  Most fields initialize to zero. */
721         bd = *bdp = xzalloc(i);
722
723         bd->jmpbuf = jmpbuf;
724
725         /* Setup input buffer */
726         bd->in_fd = in_fd;
727         if (-1 == in_fd) {
728                 /* in this case, bd->inbuf is read-only */
729                 bd->inbuf = (void*)inbuf; /* cast away const-ness */
730         } else {
731                 bd->inbuf = (uint8_t*)(bd + 1);
732                 memcpy(bd->inbuf, inbuf, len);
733         }
734         bd->inbufCount = len;
735
736         /* Init the CRC32 table (big endian) */
737         crc32_filltable(bd->crc32Table, 1);
738
739         /* Ensure that file starts with "BZh['1'-'9']." */
740         /* Update: now caller verifies 1st two bytes, makes .gz/.bz2
741          * integration easier */
742         /* was: */
743         /* i = get_bits(bd, 32); */
744         /* if ((unsigned)(i - BZh0 - 1) >= 9) return RETVAL_NOT_BZIP_DATA; */
745         i = get_bits(bd, 16);
746         if ((unsigned)(i - h0 - 1) >= 9) return RETVAL_NOT_BZIP_DATA;
747
748         /* Fourth byte (ascii '1'-'9') indicates block size in units of 100k of
749            uncompressed data.  Allocate intermediate buffer for block. */
750         /* bd->dbufSize = 100000 * (i - BZh0); */
751         bd->dbufSize = 100000 * (i - h0);
752
753         /* Cannot use xmalloc - may leak bd in NOFORK case! */
754         bd->dbuf = malloc_or_warn(bd->dbufSize * sizeof(bd->dbuf[0]));
755         if (!bd->dbuf) {
756                 free(bd);
757                 xfunc_die();
758         }
759         return RETVAL_OK;
760 }
761
762 static void FAST_FUNC dealloc_bunzip(bunzip_data *bd)
763 {
764         free(bd->dbuf);
765         free(bd);
766 }
767
768
769 /* Decompress src_fd to dst_fd.  Stops at end of bzip data, not end of file. */
770 IF_DESKTOP(long long) int FAST_FUNC
771 unpack_bz2_stream(transformer_state_t *xstate)
772 {
773         IF_DESKTOP(long long total_written = 0;)
774         bunzip_data *bd;
775         char *outbuf;
776         int i;
777         unsigned len;
778
779         if (check_signature16(xstate, BZIP2_MAGIC))
780                 return -1;
781
782         outbuf = xmalloc(IOBUF_SIZE);
783         len = 0;
784         while (1) { /* "Process one BZ... stream" loop */
785                 jmp_buf jmpbuf;
786
787                 /* Setup for I/O error handling via longjmp */
788                 i = setjmp(jmpbuf);
789                 if (i == 0)
790                         i = start_bunzip(&jmpbuf, &bd, xstate->src_fd, outbuf + 2, len);
791
792                 if (i == 0) {
793                         while (1) { /* "Produce some output bytes" loop */
794                                 i = read_bunzip(bd, outbuf, IOBUF_SIZE);
795                                 if (i < 0) /* error? */
796                                         break;
797                                 i = IOBUF_SIZE - i; /* number of bytes produced */
798                                 if (i == 0) /* EOF? */
799                                         break;
800                                 if (i != transformer_write(xstate, outbuf, i)) {
801                                         i = RETVAL_SHORT_WRITE;
802                                         goto release_mem;
803                                 }
804                                 IF_DESKTOP(total_written += i;)
805                         }
806                 }
807
808                 if (i != RETVAL_LAST_BLOCK
809                 /* Observed case when i == RETVAL_OK:
810                  * "bzcat z.bz2", where "z.bz2" is a bzipped zero-length file
811                  * (to be exact, z.bz2 is exactly these 14 bytes:
812                  * 42 5a 68 39 17 72 45 38 50 90 00 00 00 00).
813                  */
814                  && i != RETVAL_OK
815                 ) {
816                         bb_error_msg("bunzip error %d", i);
817                         break;
818                 }
819                 if (bd->headerCRC != bd->totalCRC) {
820                         bb_simple_error_msg("CRC error");
821                         break;
822                 }
823
824                 /* Successfully unpacked one BZ stream */
825                 i = RETVAL_OK;
826
827                 /* Do we have "BZ..." after last processed byte?
828                  * pbzip2 (parallelized bzip2) produces such files.
829                  */
830                 len = bd->inbufCount - bd->inbufPos;
831                 memcpy(outbuf, &bd->inbuf[bd->inbufPos], len);
832                 if (len < 2) {
833                         if (safe_read(xstate->src_fd, outbuf + len, 2 - len) != 2 - len)
834                                 break;
835                         len = 2;
836                 }
837                 if (*(uint16_t*)outbuf != BZIP2_MAGIC) /* "BZ"? */
838                         break;
839                 dealloc_bunzip(bd);
840                 len -= 2;
841         }
842
843  release_mem:
844         dealloc_bunzip(bd);
845         free(outbuf);
846
847         return i ? i : IF_DESKTOP(total_written) + 0;
848 }
849
850 char* FAST_FUNC
851 unpack_bz2_data(const char *packed, int packed_len, int unpacked_len)
852 {
853         char *outbuf = NULL;
854         bunzip_data *bd;
855         int i;
856         jmp_buf jmpbuf;
857
858         /* Setup for I/O error handling via longjmp */
859         i = setjmp(jmpbuf);
860         if (i == 0) {
861                 i = start_bunzip(&jmpbuf,
862                         &bd,
863                         /* src_fd: */ -1,
864                         /* inbuf:  */ packed,
865                         /* len:    */ packed_len
866                 );
867         }
868         /* read_bunzip can longjmp and end up here with i != 0
869          * on read data errors! Not trivial */
870         if (i == 0) {
871                 /* Cannot use xmalloc: will leak bd in NOFORK case! */
872                 outbuf = malloc_or_warn(unpacked_len);
873                 if (outbuf)
874                         read_bunzip(bd, outbuf, unpacked_len);
875         }
876         dealloc_bunzip(bd);
877         return outbuf;
878 }
879
880 #ifdef TESTING
881
882 static char *const bunzip_errors[] = {
883         NULL, "Bad file checksum", "Not bzip data",
884         "Unexpected input EOF", "Unexpected output EOF", "Data error",
885         "Out of memory", "Obsolete (pre 0.9.5) bzip format not supported"
886 };
887
888 /* Dumb little test thing, decompress stdin to stdout */
889 int main(int argc, char **argv)
890 {
891         char c;
892
893         int i = unpack_bz2_stream(0, 1);
894         if (i < 0)
895                 fprintf(stderr, "%s\n", bunzip_errors[-i]);
896         else if (read(STDIN_FILENO, &c, 1))
897                 fprintf(stderr, "Trailing garbage ignored\n");
898         return -i;
899 }
900 #endif