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CRC校驗實用程序庫
在數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)通訊領(lǐng)域，為了保證數(shù)據(jù)的正確，就不得不采用檢錯的手段。在諸多檢錯手段中，CRC是最著名的一種。CRC的全稱是循環(huán)冗余校驗，其特點是:檢錯能力極強(qiáng)，開銷小，易于用編碼器及檢測電路實現(xiàn)。從其檢錯能力來看，它所不能發(fā)現(xiàn)的錯誤的幾率僅為0.0047%以下。從性能上和開銷上考慮，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于奇偶校驗及算術(shù)和校驗等方式。因而，在數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)通訊領(lǐng)域，CRC無處不在:著名的通訊協(xié)議X.25的FCS(幀檢錯序列)采用的是CRC-CCITT，ARJ、LHA等壓縮工具軟件采用的是CRC32，磁盤驅(qū)動器的讀寫采用了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(zhì)是模-2除法的余數(shù)，采用的除數(shù)不同，CRC的類型也就不一樣。通常，CRC的除數(shù)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@@
由于CRC在通訊和數(shù)據(jù)處理軟件中經(jīng)常采用，筆者在實際工作中對其算法進(jìn)行了研究和比較，總結(jié)并編寫了一個具有最高效率的CRC通用程序庫。該程序采用查表法計算CRC，在速度上優(yōu)于一般的直接模仿硬件的算法，可以應(yīng)用于通訊和數(shù)據(jù)壓縮程序。
通常的CRC算法在計算一個數(shù)據(jù)段的CRC值時，其CRC值是由求解每個數(shù)值的CRC值的和對CRC寄存器的值反復(fù)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(fā)現(xiàn):一個8位數(shù)據(jù)加到16位累加器中去，只有累加器的高8位或低8位與數(shù)據(jù)相作用，其結(jié)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復(fù)的運(yùn)算，這也同樣適用于CRC32的計算。本文所提供的程序庫中，函數(shù)crchware是一般的16位CRC的算法；mk-crctbl用以在內(nèi)存中建立一個CRC數(shù)值表；crcupdate用以查表并更新CRC累加器的值；crcrevhware和crcrevupdate是反序算法的兩個函數(shù)；BuildCRCTable、CalculateBlockCRC32和UpdateCharac
terCRC32用于CRC32的計算。
/* CRC.C——CRC程序庫 */
#define CRCCCITT 0x1021
#define CCITT-REV 0x8408
#define CRC16 0x8005
#define CRC16-REV 0xA001
#define CRC32-POLYNOMIAL 0xEDB88320L
/* 以上為CRC除數(shù)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數(shù)crcupdate和crcrevupdate */
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<alloc.h>
/* 函數(shù)crchware是傳統(tǒng)的CRC算法，其返回值即CRC值 */
unsigned short crchware(data,genpoly,accum)
unsigned short data;/* 輸入的數(shù)據(jù) */
unsigned short genpoly;/* CRC除數(shù) */
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);
}
/* 函數(shù)mk-crctbl利用函數(shù)crchware建立內(nèi)存中的CRC數(shù)值表 */
unsigned short *mk-crctbl(poly,crcfn);
unsigned short poly;/* CRC除數(shù)--CRC生成多項式 */
unsigned short (*crcfn)();/* 指向CRC函數(shù)(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[i]=(*crcfn)(i,poly,0);
return crctp;
}
/* 函數(shù)mk-crctbl的使用范例 */
if((crctblp=mk-crctbl(CRCCCITT,crchware))==NIL)
{
puts("insuff memory for CRC lookup table.\n");
return 1; */
/* 函數(shù)crcupdate用以用查表法計算CRC值并更新CRC累加器值 */
void crcupdate(data,accum,crctab)
unsigned short data;/* 輸入的數(shù)據(jù) */
unsigned short *accum;/* 指向CRC累加器的指針 */
unsigned short *crctab;/* 指向內(nèi)存中CRC表的指針 */
{
static short comb-val;
comb-val=(*accum>>8)^data;
*accum=(*accum<<8)^crctab[comb-val];
}
/* 函數(shù)crcrevhware是傳統(tǒng)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;
}
/* 函數(shù)crcrevupdate用以用反序查表法計算CRC值并更新CRC累加器值 */
void crcrevupdate(data,accum,crcrevtab)
unsigned short data;
unsigned short *accum;
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