CRC32

CRC校驗實用程式庫 在數據存儲和數據通訊領域，為了保證數據的正確，就不得不採用檢錯的手段。在諸多檢錯手段中，CRC是最著名的一種。CRC的全稱是循環冗餘校驗，其特點是:檢錯能力極強，開銷小，易於用編碼器及檢測電路實現。從其檢錯能力來看，它所不能發現的錯誤的幾率僅為0.0047%以下。從性能上和開銷上考慮，均遠遠優於奇偶校驗及算術和校驗等方式。因而，在數據存儲和數據通訊領域，CRC無處不在:著名的通訊協定X.25的FCS(幀檢錯序列)採用的是CRC-CCITT，ARJ、LHA等壓縮工具軟體採用的是CRC32，磁碟驅動器的讀寫採用了CRC16，通用的圖像存儲格式GIF、TIFF等也都用CRC作為檢錯手段。
CRC的本質是模-2除法的餘數，採用的除數不同，CRC的類型也就不一樣。通常，CRC的除數用生成多項式來表示。最常用的CRC碼的生成多項式如表1所示。
@@10A08800.GIF;表1.最常用的CRC碼及生成多項式@@
由於CRC在通訊和數據處理軟體中經常採用，筆者在實際工作中對其算法進行了研究和比較，總結並編寫了一個具有最高效率的CRC通用程式庫。該程式採用查表法計算CRC，在速度上優於一般的直接模仿硬體的算法，可以套用於通訊和數據壓縮程式。
通常的CRC算法在計算一個數據段的CRC值時，其CRC值是由求解每個數值的CRC值的和對CRC暫存器的值反覆更新而得到的。這樣，求解CRC的速度較慢。通過對CRC算法的研究，我們發現:一個8位數據加到16位累加器中去，只有累加器的高8位或低8位與數據相作用，其結果僅有256種可能的組合值。因而，我們可以用查表法來代替反覆的運算，這也同樣適用於CRC32的計算。本文所提供的程式庫中，函式crchware是一般的16位CRC的算法；mk-crctbl用以在記憶體中建立一個CRC數值表；crcupdate用以查表並更新CRC累加器的值；crcrevhware和crcrevupdate是反序算法的兩個函式；BuildCRCTable、CalculateBlockCRC32和UpdateCharac
terCRC32用於CRC32的計算。
/* CRC.C——CRC程式庫 */
#define CRCCCITT 0x1021
#define CCITT-REV 0x8408
#define CRC16 0x8005
#define CRC16-REV 0xA001
#define CRC32-polynomial 0xEDB88320L
/* 以上為CRC除數的定義 */
#define NIL 0
#define crcupdate(d,a,t)*(a)=(*(a)<<8)^(t)[(*(a)>>8)^(d)];
#define crcupdate16(d,a,t)*(a)=(*(a)>>8^(t)[(*(a)^(d))&0x00ff])
/* 以上兩個宏可以代替函式crcupdate和crcrevupdate */
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<alloc.h>
/* 函式crchware是傳統的CRC算法，其返回值即CRC值 */
unsigned short crchware(data,genpoly,accum)
unsigned short data;/* 輸入的數據 */
unsigned short genpoly;/* CRC除數 */
unsigned short accum;/* CRC累加器值 */
{
static int i;
data<<=8;
for(i=8;i>0;i--)
{
if((data^accum)&0x8000)
accum=(accum<<1)^genpoly;
else
accum<<=1;
data<<=1;
}
return (accum);
}
/* 函式mk-crctbl利用函式crchware建立記憶體中的CRC數值表 */
unsigned short *mk-crctbl(poly,crcfn);
unsigned short poly;/* CRC除數--CRC生成多項式 */
R>unsigned short (*crcfn)();/* 指向CRC函式(例如crchware)的指針 */
{
/* unsigned short */malloc(); */
unsigned short *crctp;
int i;
if((crctp=(unsigned short*)malloc(256*sizeof(unsigned)))==0)
return 0;
for(i=0;i<256;i++)
crctp=(*crcfn)(i,poly,0);
return crctp;
}
/* 函式mk-crctbl的使用範例 */
if((crctblp=mk-crctbl(CRCCCITT,crchware))==NIL)
{
puts("insuff memory for CRC lookup table.\n");
return 1; */
/* 函式crcupdate用以用查表法計算CRC值並更新CRC累加器值 */
void crcupdate(data,accum,crctab)
unsigned short data;/* 輸入的數據 */
unsigned short *accum;/* 指向CRC累加器的指針 */
unsigned short *crctab;/* 指向記憶體中CRC表的指針 */
{
static short comb-val;
comb-val=(*accum>>8)^data;
*accum=(*accum<<8)^crctab[comb-val];
}
/* 函式crcrevhware是傳統的CRC算法的反序算法，其返回值即CRC值 */
unsigned short crcrevhware(data,genpoly,accum)
unsigned short data;
unsigned short genpoly;
unsigned short accum;
{
static int i;
data<<=1;
for(i=8;i>0;i--)
{
data>>=1;
if((data^accum)&0x0001)
accum=(accum>>1)^genpoly;
else
accum>>=1;
}
return accum;
}
/* 函式crcrevupdate用以用反序查表法計算CRC值並更新CRC累加器值 */
void crcrevupdate(data,accum,crcrevtab)
unsigned short data;
unsigned short *accum;DvNews