c4640d4899d765569eb5e9221e9d98fb3aaf7a65
[platform/upstream/busybox.git] / archival / libarchive / decompress_bunzip2.c
1 /* vi: set sw=4 ts=4: */
2 /* Small bzip2 deflate implementation, by Rob Landley (rob@landley.net).
3
4    Based on bzip2 decompression code by Julian R Seward (jseward@acm.org),
5    which also acknowledges contributions by Mike Burrows, David Wheeler,
6    Peter Fenwick, Alistair Moffat, Radford Neal, Ian H. Witten,
7    Robert Sedgewick, and Jon L. Bentley.
8
9    Licensed under GPLv2 or later, see file LICENSE in this source tree.
10 */
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
42 #include "libbb.h"
43 #include "bb_archive.h"
44
45 /* Constants for Huffman coding */
46 #define MAX_GROUPS          6
47 #define GROUP_SIZE          50      /* 64 would have been more efficient */
48 #define MAX_HUFCODE_BITS    20      /* Longest Huffman code allowed */
49 #define MAX_SYMBOLS         258     /* 256 literals + RUNA + RUNB */
50 #define SYMBOL_RUNA         0
51 #define SYMBOL_RUNB         1
52
53 /* Status return values */
54 #define RETVAL_OK                       0
55 #define RETVAL_LAST_BLOCK               (-1)
56 #define RETVAL_NOT_BZIP_DATA            (-2)
57 #define RETVAL_UNEXPECTED_INPUT_EOF     (-3)
58 #define RETVAL_SHORT_WRITE              (-4)
59 #define RETVAL_DATA_ERROR               (-5)
60 #define RETVAL_OUT_OF_MEMORY            (-6)
61 #define RETVAL_OBSOLETE_INPUT           (-7)
62
63 /* Other housekeeping constants */
64 #define IOBUF_SIZE          4096
65
66 /* This is what we know about each Huffman coding group */
67 struct group_data {
68         /* We have an extra slot at the end of limit[] for a sentinel value. */
69         int limit[MAX_HUFCODE_BITS+1], base[MAX_HUFCODE_BITS], permute[MAX_SYMBOLS];
70         int minLen, maxLen;
71 };
72
73 /* Structure holding all the housekeeping data, including IO buffers and
74  * memory that persists between calls to bunzip
75  * Found the most used member:
76  *  cat this_file.c | sed -e 's/"/ /g' -e "s/'/ /g" | xargs -n1 \
77  *  | grep 'bd->' | sed 's/^.*bd->/bd->/' | sort | $PAGER
78  * and moved it (inbufBitCount) to offset 0.
79  */
80 struct bunzip_data {
81         /* I/O tracking data (file handles, buffers, positions, etc.) */
82         unsigned inbufBitCount, inbufBits;
83         int in_fd, out_fd, inbufCount, inbufPos /*, outbufPos*/;
84         uint8_t *inbuf /*,*outbuf*/;
85
86         /* State for interrupting output loop */
87         int writeCopies, writePos, writeRunCountdown, writeCount;
88         int writeCurrent; /* actually a uint8_t */
89
90         /* The CRC values stored in the block header and calculated from the data */
91         uint32_t headerCRC, totalCRC, writeCRC;
92
93         /* Intermediate buffer and its size (in bytes) */
94         uint32_t *dbuf;
95         unsigned dbufSize;
96
97         /* For I/O error handling */
98         jmp_buf jmpbuf;
99
100         /* Big things go last (register-relative addressing can be larger for big offsets) */
101         uint32_t crc32Table[256];
102         uint8_t selectors[32768];  /* nSelectors=15 bits */
103         struct group_data groups[MAX_GROUPS];  /* Huffman coding tables */
104 };
105 /* typedef struct bunzip_data bunzip_data; -- done in .h file */
106
107
108 /* Return the next nnn bits of input.  All reads from the compressed input
109    are done through this function.  All reads are big endian */
110 static unsigned get_bits(bunzip_data *bd, int bits_wanted)
111 {
112         unsigned bits = 0;
113         /* Cache bd->inbufBitCount in a CPU register (hopefully): */
114         int bit_count = bd->inbufBitCount;
115
116         /* If we need to get more data from the byte buffer, do so.  (Loop getting
117            one byte at a time to enforce endianness and avoid unaligned access.) */
118         while (bit_count < bits_wanted) {
119
120                 /* If we need to read more data from file into byte buffer, do so */
121                 if (bd->inbufPos == bd->inbufCount) {
122                         /* if "no input fd" case: in_fd == -1, read fails, we jump */
123                         bd->inbufCount = read(bd->in_fd, bd->inbuf, IOBUF_SIZE);
124                         if (bd->inbufCount <= 0)
125                                 longjmp(bd->jmpbuf, RETVAL_UNEXPECTED_INPUT_EOF);
126                         bd->inbufPos = 0;
127                 }
128
129                 /* Avoid 32-bit overflow (dump bit buffer to top of output) */
130                 if (bit_count >= 24) {
131                         bits = bd->inbufBits & ((1 << bit_count) - 1);
132                         bits_wanted -= bit_count;
133                         bits <<= bits_wanted;
134                         bit_count = 0;
135                 }
136
137                 /* Grab next 8 bits of input from buffer. */
138                 bd->inbufBits = (bd->inbufBits << 8) | bd->inbuf[bd->inbufPos++];
139                 bit_count += 8;
140         }
141
142         /* Calculate result */
143         bit_count -= bits_wanted;
144         bd->inbufBitCount = bit_count;
145         bits |= (bd->inbufBits >> bit_count) & ((1 << bits_wanted) - 1);
146
147         return bits;
148 }
149
150 /* Unpacks the next block and sets up for the inverse Burrows-Wheeler step. */
151 static int get_next_block(bunzip_data *bd)
152 {
153         struct group_data *hufGroup;
154         int dbufCount, dbufSize, groupCount, *base, *limit, selector,
155                 i, j, t, runPos, symCount, symTotal, nSelectors, byteCount[256];
156         int runCnt = runCnt; /* for compiler */
157         uint8_t uc, symToByte[256], mtfSymbol[256], *selectors;
158         uint32_t *dbuf;
159         unsigned origPtr;
160
161         dbuf = bd->dbuf;
162         dbufSize = bd->dbufSize;
163         selectors = bd->selectors;
164
165 /* In bbox, we are ok with aborting through setjmp which is set up in start_bunzip */
166 #if 0
167         /* Reset longjmp I/O error handling */
168         i = setjmp(bd->jmpbuf);
169         if (i) return i;
170 #endif
171
172         /* Read in header signature and CRC, then validate signature.
173            (last block signature means CRC is for whole file, return now) */
174         i = get_bits(bd, 24);
175         j = get_bits(bd, 24);
176         bd->headerCRC = get_bits(bd, 32);
177         if ((i == 0x177245) && (j == 0x385090)) return RETVAL_LAST_BLOCK;
178         if ((i != 0x314159) || (j != 0x265359)) return RETVAL_NOT_BZIP_DATA;
179
180         /* We can add support for blockRandomised if anybody complains.  There was
181            some code for this in busybox 1.0.0-pre3, but nobody ever noticed that
182            it didn't actually work. */
183         if (get_bits(bd, 1)) return RETVAL_OBSOLETE_INPUT;
184         origPtr = get_bits(bd, 24);
185         if ((int)origPtr > dbufSize) return RETVAL_DATA_ERROR;
186
187         /* mapping table: if some byte values are never used (encoding things
188            like ascii text), the compression code removes the gaps to have fewer
189            symbols to deal with, and writes a sparse bitfield indicating which
190            values were present.  We make a translation table to convert the symbols
191            back to the corresponding bytes. */
192         symTotal = 0;
193         i = 0;
194         t = get_bits(bd, 16);
195         do {
196                 if (t & (1 << 15)) {
197                         unsigned inner_map = get_bits(bd, 16);
198                         do {
199                                 if (inner_map & (1 << 15))
200                                         symToByte[symTotal++] = i;
201                                 inner_map <<= 1;
202                                 i++;
203                         } while (i & 15);
204                         i -= 16;
205                 }
206                 t <<= 1;
207                 i += 16;
208         } while (i < 256);
209
210         /* How many different Huffman coding groups does this block use? */
211         groupCount = get_bits(bd, 3);
212         if (groupCount < 2 || groupCount > MAX_GROUPS)
213                 return RETVAL_DATA_ERROR;
214
215         /* nSelectors: Every GROUP_SIZE many symbols we select a new Huffman coding
216            group.  Read in the group selector list, which is stored as MTF encoded
217            bit runs.  (MTF=Move To Front, as each value is used it's moved to the
218            start of the list.) */
219         for (i = 0; i < groupCount; i++)
220                 mtfSymbol[i] = i;
221         nSelectors = get_bits(bd, 15);
222         if (!nSelectors)
223                 return RETVAL_DATA_ERROR;
224         for (i = 0; i < nSelectors; i++) {
225                 uint8_t tmp_byte;
226                 /* Get next value */
227                 int n = 0;
228                 while (get_bits(bd, 1)) {
229                         if (n >= groupCount) return RETVAL_DATA_ERROR;
230                         n++;
231                 }
232                 /* Decode MTF to get the next selector */
233                 tmp_byte = mtfSymbol[n];
234                 while (--n >= 0)
235                         mtfSymbol[n + 1] = mtfSymbol[n];
236                 mtfSymbol[0] = selectors[i] = tmp_byte;
237         }
238
239         /* Read the Huffman coding tables for each group, which code for symTotal
240            literal symbols, plus two run symbols (RUNA, RUNB) */
241         symCount = symTotal + 2;
242         for (j = 0; j < groupCount; j++) {
243                 uint8_t length[MAX_SYMBOLS];
244                 /* 8 bits is ALMOST enough for temp[], see below */
245                 unsigned temp[MAX_HUFCODE_BITS+1];
246                 int minLen, maxLen, pp, len_m1;
247
248                 /* Read Huffman code lengths for each symbol.  They're stored in
249                    a way similar to mtf; record a starting value for the first symbol,
250                    and an offset from the previous value for every symbol after that.
251                    (Subtracting 1 before the loop and then adding it back at the end is
252                    an optimization that makes the test inside the loop simpler: symbol
253                    length 0 becomes negative, so an unsigned inequality catches it.) */
254                 len_m1 = get_bits(bd, 5) - 1;
255                 for (i = 0; i < symCount; i++) {
256                         for (;;) {
257                                 int two_bits;
258                                 if ((unsigned)len_m1 > (MAX_HUFCODE_BITS-1))
259                                         return RETVAL_DATA_ERROR;
260
261                                 /* If first bit is 0, stop.  Else second bit indicates whether
262                                    to increment or decrement the value.  Optimization: grab 2
263                                    bits and unget the second if the first was 0. */
264                                 two_bits = get_bits(bd, 2);
265                                 if (two_bits < 2) {
266                                         bd->inbufBitCount++;
267                                         break;
268                                 }
269
270                                 /* Add one if second bit 1, else subtract 1.  Avoids if/else */
271                                 len_m1 += (((two_bits+1) & 2) - 1);
272                         }
273
274                         /* Correct for the initial -1, to get the final symbol length */
275                         length[i] = len_m1 + 1;
276                 }
277
278                 /* Find largest and smallest lengths in this group */
279                 minLen = maxLen = length[0];
280                 for (i = 1; i < symCount; i++) {
281                         if (length[i] > maxLen) maxLen = length[i];
282                         else if (length[i] < minLen) minLen = length[i];
283                 }
284
285                 /* Calculate permute[], base[], and limit[] tables from length[].
286                  *
287                  * permute[] is the lookup table for converting Huffman coded symbols
288                  * into decoded symbols.  base[] is the amount to subtract from the
289                  * value of a Huffman symbol of a given length when using permute[].
290                  *
291                  * limit[] indicates the largest numerical value a symbol with a given
292                  * number of bits can have.  This is how the Huffman codes can vary in
293                  * length: each code with a value>limit[length] needs another bit.
294                  */
295                 hufGroup = bd->groups + j;
296                 hufGroup->minLen = minLen;
297                 hufGroup->maxLen = maxLen;
298
299                 /* Note that minLen can't be smaller than 1, so we adjust the base
300                    and limit array pointers so we're not always wasting the first
301                    entry.  We do this again when using them (during symbol decoding). */
302                 base = hufGroup->base - 1;
303                 limit = hufGroup->limit - 1;
304
305                 /* Calculate permute[].  Concurently, initialize temp[] and limit[]. */
306                 pp = 0;
307                 for (i = minLen; i <= maxLen; i++) {
308                         int k;
309                         temp[i] = limit[i] = 0;
310                         for (k = 0; k < symCount; k++)
311                                 if (length[k] == i)
312                                         hufGroup->permute[pp++] = k;
313                 }
314
315                 /* Count symbols coded for at each bit length */
316                 /* NB: in pathological cases, temp[8] can end ip being 256.
317                  * That's why uint8_t is too small for temp[]. */
318                 for (i = 0; i < symCount; i++) temp[length[i]]++;
319
320                 /* Calculate limit[] (the largest symbol-coding value at each bit
321                  * length, which is (previous limit<<1)+symbols at this level), and
322                  * base[] (number of symbols to ignore at each bit length, which is
323                  * limit minus the cumulative count of symbols coded for already). */
324                 pp = t = 0;
325                 for (i = minLen; i < maxLen;) {
326                         unsigned temp_i = temp[i];
327
328                         pp += temp_i;
329
330                         /* We read the largest possible symbol size and then unget bits
331                            after determining how many we need, and those extra bits could
332                            be set to anything.  (They're noise from future symbols.)  At
333                            each level we're really only interested in the first few bits,
334                            so here we set all the trailing to-be-ignored bits to 1 so they
335                            don't affect the value>limit[length] comparison. */
336                         limit[i] = (pp << (maxLen - i)) - 1;
337                         pp <<= 1;
338                         t += temp_i;
339                         base[++i] = pp - t;
340                 }
341                 limit[maxLen] = pp + temp[maxLen] - 1;
342                 limit[maxLen+1] = INT_MAX; /* Sentinel value for reading next sym. */
343                 base[minLen] = 0;
344         }
345
346         /* We've finished reading and digesting the block header.  Now read this
347            block's Huffman coded symbols from the file and undo the Huffman coding
348            and run length encoding, saving the result into dbuf[dbufCount++] = uc */
349
350         /* Initialize symbol occurrence counters and symbol Move To Front table */
351         /*memset(byteCount, 0, sizeof(byteCount)); - smaller, but slower */
352         for (i = 0; i < 256; i++) {
353                 byteCount[i] = 0;
354                 mtfSymbol[i] = (uint8_t)i;
355         }
356
357         /* Loop through compressed symbols. */
358
359         runPos = dbufCount = selector = 0;
360         for (;;) {
361                 int nextSym;
362
363                 /* Fetch next Huffman coding group from list. */
364                 symCount = GROUP_SIZE - 1;
365                 if (selector >= nSelectors) return RETVAL_DATA_ERROR;
366                 hufGroup = bd->groups + selectors[selector++];
367                 base = hufGroup->base - 1;
368                 limit = hufGroup->limit - 1;
369
370  continue_this_group:
371                 /* Read next Huffman-coded symbol. */
372
373                 /* Note: It is far cheaper to read maxLen bits and back up than it is
374                    to read minLen bits and then add additional bit at a time, testing
375                    as we go.  Because there is a trailing last block (with file CRC),
376                    there is no danger of the overread causing an unexpected EOF for a
377                    valid compressed file.
378                  */
379                 if (1) {
380                         /* As a further optimization, we do the read inline
381                            (falling back to a call to get_bits if the buffer runs dry).
382                          */
383                         int new_cnt;
384                         while ((new_cnt = bd->inbufBitCount - hufGroup->maxLen) < 0) {
385                                 /* bd->inbufBitCount < hufGroup->maxLen */
386                                 if (bd->inbufPos == bd->inbufCount) {
387                                         nextSym = get_bits(bd, hufGroup->maxLen);
388                                         goto got_huff_bits;
389                                 }
390                                 bd->inbufBits = (bd->inbufBits << 8) | bd->inbuf[bd->inbufPos++];
391                                 bd->inbufBitCount += 8;
392                         };
393                         bd->inbufBitCount = new_cnt; /* "bd->inbufBitCount -= hufGroup->maxLen;" */
394                         nextSym = (bd->inbufBits >> new_cnt) & ((1 << hufGroup->maxLen) - 1);
395  got_huff_bits: ;
396                 } else { /* unoptimized equivalent */
397                         nextSym = get_bits(bd, hufGroup->maxLen);
398                 }
399                 /* Figure how many bits are in next symbol and unget extras */
400                 i = hufGroup->minLen;
401                 while (nextSym > limit[i]) ++i;
402                 j = hufGroup->maxLen - i;
403                 if (j < 0)
404                         return RETVAL_DATA_ERROR;
405                 bd->inbufBitCount += j;
406
407                 /* Huffman decode value to get nextSym (with bounds checking) */
408                 nextSym = (nextSym >> j) - base[i];
409                 if ((unsigned)nextSym >= MAX_SYMBOLS)
410                         return RETVAL_DATA_ERROR;
411                 nextSym = hufGroup->permute[nextSym];
412
413                 /* We have now decoded the symbol, which indicates either a new literal
414                    byte, or a repeated run of the most recent literal byte.  First,
415                    check if nextSym indicates a repeated run, and if so loop collecting
416                    how many times to repeat the last literal. */
417                 if ((unsigned)nextSym <= SYMBOL_RUNB) { /* RUNA or RUNB */
418
419                         /* If this is the start of a new run, zero out counter */
420                         if (runPos == 0) {
421                                 runPos = 1;
422                                 runCnt = 0;
423                         }
424
425                         /* Neat trick that saves 1 symbol: instead of or-ing 0 or 1 at
426                            each bit position, add 1 or 2 instead.  For example,
427                            1011 is 1<<0 + 1<<1 + 2<<2.  1010 is 2<<0 + 2<<1 + 1<<2.
428                            You can make any bit pattern that way using 1 less symbol than
429                            the basic or 0/1 method (except all bits 0, which would use no
430                            symbols, but a run of length 0 doesn't mean anything in this
431                            context).  Thus space is saved. */
432                         runCnt += (runPos << nextSym); /* +runPos if RUNA; +2*runPos if RUNB */
433                         if (runPos < dbufSize) runPos <<= 1;
434                         goto end_of_huffman_loop;
435                 }
436
437                 /* When we hit the first non-run symbol after a run, we now know
438                    how many times to repeat the last literal, so append that many
439                    copies to our buffer of decoded symbols (dbuf) now.  (The last
440                    literal used is the one at the head of the mtfSymbol array.) */
441                 if (runPos != 0) {
442                         uint8_t tmp_byte;
443                         if (dbufCount + runCnt >= dbufSize) return RETVAL_DATA_ERROR;
444                         tmp_byte = symToByte[mtfSymbol[0]];
445                         byteCount[tmp_byte] += runCnt;
446                         while (--runCnt >= 0) dbuf[dbufCount++] = (uint32_t)tmp_byte;
447                         runPos = 0;
448                 }
449
450                 /* Is this the terminating symbol? */
451                 if (nextSym > symTotal) break;
452
453                 /* At this point, nextSym indicates a new literal character.  Subtract
454                    one to get the position in the MTF array at which this literal is
455                    currently to be found.  (Note that the result can't be -1 or 0,
456                    because 0 and 1 are RUNA and RUNB.  But another instance of the
457                    first symbol in the mtf array, position 0, would have been handled
458                    as part of a run above.  Therefore 1 unused mtf position minus
459                    2 non-literal nextSym values equals -1.) */
460                 if (dbufCount >= dbufSize) return RETVAL_DATA_ERROR;
461                 i = nextSym - 1;
462                 uc = mtfSymbol[i];
463
464                 /* Adjust the MTF array.  Since we typically expect to move only a
465                  * small number of symbols, and are bound by 256 in any case, using
466                  * memmove here would typically be bigger and slower due to function
467                  * call overhead and other assorted setup costs. */
468                 do {
469                         mtfSymbol[i] = mtfSymbol[i-1];
470                 } while (--i);
471                 mtfSymbol[0] = uc;
472                 uc = symToByte[uc];
473
474                 /* We have our literal byte.  Save it into dbuf. */
475                 byteCount[uc]++;
476                 dbuf[dbufCount++] = (uint32_t)uc;
477
478                 /* Skip group initialization if we're not done with this group.  Done
479                  * this way to avoid compiler warning. */
480  end_of_huffman_loop:
481                 if (--symCount >= 0) goto continue_this_group;
482         }
483
484         /* At this point, we've read all the Huffman-coded symbols (and repeated
485            runs) for this block from the input stream, and decoded them into the
486            intermediate buffer.  There are dbufCount many decoded bytes in dbuf[].
487            Now undo the Burrows-Wheeler transform on dbuf.
488            See http://dogma.net/markn/articles/bwt/bwt.htm
489          */
490
491         /* Turn byteCount into cumulative occurrence counts of 0 to n-1. */
492         j = 0;
493         for (i = 0; i < 256; i++) {
494                 int tmp_count = j + byteCount[i];
495                 byteCount[i] = j;
496                 j = tmp_count;
497         }
498
499         /* Figure out what order dbuf would be in if we sorted it. */
500         for (i = 0; i < dbufCount; i++) {
501                 uint8_t tmp_byte = (uint8_t)dbuf[i];
502                 int tmp_count = byteCount[tmp_byte];
503                 dbuf[tmp_count] |= (i << 8);
504                 byteCount[tmp_byte] = tmp_count + 1;
505         }
506
507         /* Decode first byte by hand to initialize "previous" byte.  Note that it
508            doesn't get output, and if the first three characters are identical
509            it doesn't qualify as a run (hence writeRunCountdown=5). */
510         if (dbufCount) {
511                 uint32_t tmp;
512                 if ((int)origPtr >= dbufCount) return RETVAL_DATA_ERROR;
513                 tmp = dbuf[origPtr];
514                 bd->writeCurrent = (uint8_t)tmp;
515                 bd->writePos = (tmp >> 8);
516                 bd->writeRunCountdown = 5;
517         }
518         bd->writeCount = dbufCount;
519
520         return RETVAL_OK;
521 }
522
523 /* Undo Burrows-Wheeler transform on intermediate buffer to produce output.
524    If start_bunzip was initialized with out_fd=-1, then up to len bytes of
525    data are written to outbuf.  Return value is number of bytes written or
526    error (all errors are negative numbers).  If out_fd!=-1, outbuf and len
527    are ignored, data is written to out_fd and return is RETVAL_OK or error.
528
529    NB: read_bunzip returns < 0 on error, or the number of *unfilled* bytes
530    in outbuf. IOW: on EOF returns len ("all bytes are not filled"), not 0.
531    (Why? This allows to get rid of one local variable)
532 */
533 int FAST_FUNC read_bunzip(bunzip_data *bd, char *outbuf, int len)
534 {
535         const uint32_t *dbuf;
536         int pos, current, previous;
537         uint32_t CRC;
538
539         /* If we already have error/end indicator, return it */
540         if (bd->writeCount < 0)
541                 return bd->writeCount;
542
543         dbuf = bd->dbuf;
544
545         /* Register-cached state (hopefully): */
546         pos = bd->writePos;
547         current = bd->writeCurrent;
548         CRC = bd->writeCRC; /* small loss on x86-32 (not enough regs), win on x86-64 */
549
550         /* We will always have pending decoded data to write into the output
551            buffer unless this is the very first call (in which case we haven't
552            Huffman-decoded a block into the intermediate buffer yet). */
553         if (bd->writeCopies) {
554
555  dec_writeCopies:
556                 /* Inside the loop, writeCopies means extra copies (beyond 1) */
557                 --bd->writeCopies;
558
559                 /* Loop outputting bytes */
560                 for (;;) {
561
562                         /* If the output buffer is full, save cached state and return */
563                         if (--len < 0) {
564                                 /* Unlikely branch.
565                                  * Use of "goto" instead of keeping code here
566                                  * helps compiler to realize this. */
567                                 goto outbuf_full;
568                         }
569
570                         /* Write next byte into output buffer, updating CRC */
571                         *outbuf++ = current;
572                         CRC = (CRC << 8) ^ bd->crc32Table[(CRC >> 24) ^ current];
573
574                         /* Loop now if we're outputting multiple copies of this byte */
575                         if (bd->writeCopies) {
576                                 /* Unlikely branch */
577                                 /*--bd->writeCopies;*/
578                                 /*continue;*/
579                                 /* Same, but (ab)using other existing --writeCopies operation
580                                  * (and this if() compiles into just test+branch pair): */
581                                 goto dec_writeCopies;
582                         }
583  decode_next_byte:
584                         if (--bd->writeCount < 0)
585                                 break; /* input block is fully consumed, need next one */
586
587                         /* Follow sequence vector to undo Burrows-Wheeler transform */
588                         previous = current;
589                         pos = dbuf[pos];
590                         current = (uint8_t)pos;
591                         pos >>= 8;
592
593                         /* After 3 consecutive copies of the same byte, the 4th
594                          * is a repeat count.  We count down from 4 instead
595                          * of counting up because testing for non-zero is faster */
596                         if (--bd->writeRunCountdown != 0) {
597                                 if (current != previous)
598                                         bd->writeRunCountdown = 4;
599                         } else {
600                                 /* Unlikely branch */
601                                 /* We have a repeated run, this byte indicates the count */
602                                 bd->writeCopies = current;
603                                 current = previous;
604                                 bd->writeRunCountdown = 5;
605
606                                 /* Sometimes there are just 3 bytes (run length 0) */
607                                 if (!bd->writeCopies) goto decode_next_byte;
608
609                                 /* Subtract the 1 copy we'd output anyway to get extras */
610                                 --bd->writeCopies;
611                         }
612                 } /* for(;;) */
613
614                 /* Decompression of this input block completed successfully */
615                 bd->writeCRC = CRC = ~CRC;
616                 bd->totalCRC = ((bd->totalCRC << 1) | (bd->totalCRC >> 31)) ^ CRC;
617
618                 /* If this block had a CRC error, force file level CRC error */
619                 if (CRC != bd->headerCRC) {
620                         bd->totalCRC = bd->headerCRC + 1;
621                         return RETVAL_LAST_BLOCK;
622                 }
623         }
624
625         /* Refill the intermediate buffer by Huffman-decoding next block of input */
626         {
627                 int r = get_next_block(bd);
628                 if (r) { /* error/end */
629                         bd->writeCount = r;
630                         return (r != RETVAL_LAST_BLOCK) ? r : len;
631                 }
632         }
633
634         CRC = ~0;
635         pos = bd->writePos;
636         current = bd->writeCurrent;
637         goto decode_next_byte;
638
639  outbuf_full:
640         /* Output buffer is full, save cached state and return */
641         bd->writePos = pos;
642         bd->writeCurrent = current;
643         bd->writeCRC = CRC;
644
645         bd->writeCopies++;
646
647         return 0;
648 }
649
650 /* Allocate the structure, read file header.  If in_fd==-1, inbuf must contain
651    a complete bunzip file (len bytes long).  If in_fd!=-1, inbuf and len are
652    ignored, and data is read from file handle into temporary buffer. */
653
654 /* Because bunzip2 is used for help text unpacking, and because bb_show_usage()
655    should work for NOFORK applets too, we must be extremely careful to not leak
656    any allocations! */
657 int FAST_FUNC start_bunzip(bunzip_data **bdp, int in_fd,
658                 const void *inbuf, int len)
659 {
660         bunzip_data *bd;
661         unsigned i;
662         enum {
663                 BZh0 = ('B' << 24) + ('Z' << 16) + ('h' << 8) + '0',
664                 h0 = ('h' << 8) + '0',
665         };
666
667         /* Figure out how much data to allocate */
668         i = sizeof(bunzip_data);
669         if (in_fd != -1) i += IOBUF_SIZE;
670
671         /* Allocate bunzip_data.  Most fields initialize to zero. */
672         bd = *bdp = xzalloc(i);
673
674         /* Setup input buffer */
675         bd->in_fd = in_fd;
676         if (-1 == in_fd) {
677                 /* in this case, bd->inbuf is read-only */
678                 bd->inbuf = (void*)inbuf; /* cast away const-ness */
679         } else {
680                 bd->inbuf = (uint8_t*)(bd + 1);
681                 memcpy(bd->inbuf, inbuf, len);
682         }
683         bd->inbufCount = len;
684
685         /* Init the CRC32 table (big endian) */
686         crc32_filltable(bd->crc32Table, 1);
687
688         /* Setup for I/O error handling via longjmp */
689         i = setjmp(bd->jmpbuf);
690         if (i) return i;
691
692         /* Ensure that file starts with "BZh['1'-'9']." */
693         /* Update: now caller verifies 1st two bytes, makes .gz/.bz2
694          * integration easier */
695         /* was: */
696         /* i = get_bits(bd, 32); */
697         /* if ((unsigned)(i - BZh0 - 1) >= 9) return RETVAL_NOT_BZIP_DATA; */
698         i = get_bits(bd, 16);
699         if ((unsigned)(i - h0 - 1) >= 9) return RETVAL_NOT_BZIP_DATA;
700
701         /* Fourth byte (ascii '1'-'9') indicates block size in units of 100k of
702            uncompressed data.  Allocate intermediate buffer for block. */
703         /* bd->dbufSize = 100000 * (i - BZh0); */
704         bd->dbufSize = 100000 * (i - h0);
705
706         /* Cannot use xmalloc - may leak bd in NOFORK case! */
707         bd->dbuf = malloc_or_warn(bd->dbufSize * sizeof(bd->dbuf[0]));
708         if (!bd->dbuf) {
709                 free(bd);
710                 xfunc_die();
711         }
712         return RETVAL_OK;
713 }
714
715 void FAST_FUNC dealloc_bunzip(bunzip_data *bd)
716 {
717         free(bd->dbuf);
718         free(bd);
719 }
720
721
722 /* Decompress src_fd to dst_fd.  Stops at end of bzip data, not end of file. */
723 IF_DESKTOP(long long) int FAST_FUNC
724 unpack_bz2_stream(int src_fd, int dst_fd)
725 {
726         IF_DESKTOP(long long total_written = 0;)
727         bunzip_data *bd;
728         char *outbuf;
729         int i;
730         unsigned len;
731
732         outbuf = xmalloc(IOBUF_SIZE);
733         len = 0;
734         while (1) { /* "Process one BZ... stream" loop */
735
736                 i = start_bunzip(&bd, src_fd, outbuf + 2, len);
737
738                 if (i == 0) {
739                         while (1) { /* "Produce some output bytes" loop */
740                                 i = read_bunzip(bd, outbuf, IOBUF_SIZE);
741                                 if (i < 0) /* error? */
742                                         break;
743                                 i = IOBUF_SIZE - i; /* number of bytes produced */
744                                 if (i == 0) /* EOF? */
745                                         break;
746                                 if (i != full_write(dst_fd, outbuf, i)) {
747                                         bb_error_msg("short write");
748                                         i = RETVAL_SHORT_WRITE;
749                                         goto release_mem;
750                                 }
751                                 IF_DESKTOP(total_written += i;)
752                         }
753                 }
754
755                 if (i != RETVAL_LAST_BLOCK
756                 /* Observed case when i == RETVAL_OK:
757                  * "bzcat z.bz2", where "z.bz2" is a bzipped zero-length file
758                  * (to be exact, z.bz2 is exactly these 14 bytes:
759                  * 42 5a 68 39 17 72 45 38  50 90 00 00 00 00).
760                  */
761                  && i != RETVAL_OK
762                 ) {
763                         bb_error_msg("bunzip error %d", i);
764                         break;
765                 }
766                 if (bd->headerCRC != bd->totalCRC) {
767                         bb_error_msg("CRC error");
768                         break;
769                 }
770
771                 /* Successfully unpacked one BZ stream */
772                 i = RETVAL_OK;
773
774                 /* Do we have "BZ..." after last processed byte?
775                  * pbzip2 (parallelized bzip2) produces such files.
776                  */
777                 len = bd->inbufCount - bd->inbufPos;
778                 memcpy(outbuf, &bd->inbuf[bd->inbufPos], len);
779                 if (len < 2) {
780                         if (safe_read(src_fd, outbuf + len, 2 - len) != 2 - len)
781                                 break;
782                         len = 2;
783                 }
784                 if (*(uint16_t*)outbuf != BZIP2_MAGIC) /* "BZ"? */
785                         break;
786                 dealloc_bunzip(bd);
787                 len -= 2;
788         }
789
790  release_mem:
791         dealloc_bunzip(bd);
792         free(outbuf);
793
794         return i ? i : IF_DESKTOP(total_written) + 0;
795 }
796
797 IF_DESKTOP(long long) int FAST_FUNC
798 unpack_bz2_stream_prime(int src_fd, int dst_fd)
799 {
800         uint16_t magic2;
801         xread(src_fd, &magic2, 2);
802         if (magic2 != BZIP2_MAGIC) {
803                 bb_error_msg_and_die("invalid magic");
804         }
805         return unpack_bz2_stream(src_fd, dst_fd);
806 }
807
808 #ifdef TESTING
809
810 static char *const bunzip_errors[] = {
811         NULL, "Bad file checksum", "Not bzip data",
812         "Unexpected input EOF", "Unexpected output EOF", "Data error",
813         "Out of memory", "Obsolete (pre 0.9.5) bzip format not supported"
814 };
815
816 /* Dumb little test thing, decompress stdin to stdout */
817 int main(int argc, char **argv)
818 {
819         int i;
820         char c;
821
822         int i = unpack_bz2_stream_prime(0, 1);
823         if (i < 0)
824                 fprintf(stderr, "%s\n", bunzip_errors[-i]);
825         else if (read(STDIN_FILENO, &c, 1))
826                 fprintf(stderr, "Trailing garbage ignored\n");
827         return -i;
828 }
829 #endif