commented early_printk patch because of rejects.
[linux-flexiantxendom0-3.2.10.git] / lib / zlib_deflate / deftree.c
1 /* +++ trees.c */
2 /* trees.c -- output deflated data using Huffman coding
3  * Copyright (C) 1995-1996 Jean-loup Gailly
4  * For conditions of distribution and use, see copyright notice in zlib.h 
5  */
6
7 /*
8  *  ALGORITHM
9  *
10  *      The "deflation" process uses several Huffman trees. The more
11  *      common source values are represented by shorter bit sequences.
12  *
13  *      Each code tree is stored in a compressed form which is itself
14  * a Huffman encoding of the lengths of all the code strings (in
15  * ascending order by source values).  The actual code strings are
16  * reconstructed from the lengths in the inflate process, as described
17  * in the deflate specification.
18  *
19  *  REFERENCES
20  *
21  *      Deutsch, L.P.,"'Deflate' Compressed Data Format Specification".
22  *      Available in ftp.uu.net:/pub/archiving/zip/doc/deflate-1.1.doc
23  *
24  *      Storer, James A.
25  *          Data Compression:  Methods and Theory, pp. 49-50.
26  *          Computer Science Press, 1988.  ISBN 0-7167-8156-5.
27  *
28  *      Sedgewick, R.
29  *          Algorithms, p290.
30  *          Addison-Wesley, 1983. ISBN 0-201-06672-6.
31  */
32
33 /* From: trees.c,v 1.11 1996/07/24 13:41:06 me Exp $ */
34
35 /* #include "deflate.h" */
36
37 #include <linux/zutil.h>
38 #include "defutil.h"
39
40 #ifdef DEBUG_ZLIB
41 #  include <ctype.h>
42 #endif
43
44 /* ===========================================================================
45  * Constants
46  */
47
48 #define MAX_BL_BITS 7
49 /* Bit length codes must not exceed MAX_BL_BITS bits */
50
51 #define END_BLOCK 256
52 /* end of block literal code */
53
54 #define REP_3_6      16
55 /* repeat previous bit length 3-6 times (2 bits of repeat count) */
56
57 #define REPZ_3_10    17
58 /* repeat a zero length 3-10 times  (3 bits of repeat count) */
59
60 #define REPZ_11_138  18
61 /* repeat a zero length 11-138 times  (7 bits of repeat count) */
62
63 static const int extra_lbits[LENGTH_CODES] /* extra bits for each length code */
64    = {0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,2,2,2,2,3,3,3,3,4,4,4,4,5,5,5,5,0};
65
66 static const int extra_dbits[D_CODES] /* extra bits for each distance code */
67    = {0,0,0,0,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,12,12,13,13};
68
69 static const int extra_blbits[BL_CODES]/* extra bits for each bit length code */
70    = {0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,2,3,7};
71
72 static const uch bl_order[BL_CODES]
73    = {16,17,18,0,8,7,9,6,10,5,11,4,12,3,13,2,14,1,15};
74 /* The lengths of the bit length codes are sent in order of decreasing
75  * probability, to avoid transmitting the lengths for unused bit length codes.
76  */
77
78 #define Buf_size (8 * 2*sizeof(char))
79 /* Number of bits used within bi_buf. (bi_buf might be implemented on
80  * more than 16 bits on some systems.)
81  */
82
83 /* ===========================================================================
84  * Local data. These are initialized only once.
85  */
86
87 static ct_data static_ltree[L_CODES+2];
88 /* The static literal tree. Since the bit lengths are imposed, there is no
89  * need for the L_CODES extra codes used during heap construction. However
90  * The codes 286 and 287 are needed to build a canonical tree (see zlib_tr_init
91  * below).
92  */
93
94 static ct_data static_dtree[D_CODES];
95 /* The static distance tree. (Actually a trivial tree since all codes use
96  * 5 bits.)
97  */
98
99 static uch dist_code[512];
100 /* distance codes. The first 256 values correspond to the distances
101  * 3 .. 258, the last 256 values correspond to the top 8 bits of
102  * the 15 bit distances.
103  */
104
105 static uch length_code[MAX_MATCH-MIN_MATCH+1];
106 /* length code for each normalized match length (0 == MIN_MATCH) */
107
108 static int base_length[LENGTH_CODES];
109 /* First normalized length for each code (0 = MIN_MATCH) */
110
111 static int base_dist[D_CODES];
112 /* First normalized distance for each code (0 = distance of 1) */
113
114 struct static_tree_desc_s {
115     const ct_data *static_tree;  /* static tree or NULL */
116     const int *extra_bits;       /* extra bits for each code or NULL */
117     int     extra_base;          /* base index for extra_bits */
118     int     elems;               /* max number of elements in the tree */
119     int     max_length;          /* max bit length for the codes */
120 };
121
122 static static_tree_desc  static_l_desc =
123 {static_ltree, extra_lbits, LITERALS+1, L_CODES, MAX_BITS};
124
125 static static_tree_desc  static_d_desc =
126 {static_dtree, extra_dbits, 0,          D_CODES, MAX_BITS};
127
128 static static_tree_desc  static_bl_desc =
129 {(const ct_data *)0, extra_blbits, 0,   BL_CODES, MAX_BL_BITS};
130
131 /* ===========================================================================
132  * Local (static) routines in this file.
133  */
134
135 static void tr_static_init (void);
136 static void init_block     (deflate_state *s);
137 static void pqdownheap     (deflate_state *s, ct_data *tree, int k);
138 static void gen_bitlen     (deflate_state *s, tree_desc *desc);
139 static void gen_codes      (ct_data *tree, int max_code, ush *bl_count);
140 static void build_tree     (deflate_state *s, tree_desc *desc);
141 static void scan_tree      (deflate_state *s, ct_data *tree, int max_code);
142 static void send_tree      (deflate_state *s, ct_data *tree, int max_code);
143 static int  build_bl_tree  (deflate_state *s);
144 static void send_all_trees (deflate_state *s, int lcodes, int dcodes,
145                            int blcodes);
146 static void compress_block (deflate_state *s, ct_data *ltree,
147                            ct_data *dtree);
148 static void set_data_type  (deflate_state *s);
149 static unsigned bi_reverse (unsigned value, int length);
150 static void bi_windup      (deflate_state *s);
151 static void bi_flush       (deflate_state *s);
152 static void copy_block     (deflate_state *s, char *buf, unsigned len,
153                            int header);
154
155 #ifndef DEBUG_ZLIB
156 #  define send_code(s, c, tree) send_bits(s, tree[c].Code, tree[c].Len)
157    /* Send a code of the given tree. c and tree must not have side effects */
158
159 #else /* DEBUG_ZLIB */
160 #  define send_code(s, c, tree) \
161      { if (z_verbose>2) fprintf(stderr,"\ncd %3d ",(c)); \
162        send_bits(s, tree[c].Code, tree[c].Len); }
163 #endif
164
165 #define d_code(dist) \
166    ((dist) < 256 ? dist_code[dist] : dist_code[256+((dist)>>7)])
167 /* Mapping from a distance to a distance code. dist is the distance - 1 and
168  * must not have side effects. dist_code[256] and dist_code[257] are never
169  * used.
170  */
171
172 /* ===========================================================================
173  * Send a value on a given number of bits.
174  * IN assertion: length <= 16 and value fits in length bits.
175  */
176 #ifdef DEBUG_ZLIB
177 static void send_bits      (deflate_state *s, int value, int length);
178
179 static void send_bits(
180         deflate_state *s,
181         int value,  /* value to send */
182         int length  /* number of bits */
183 )
184 {
185     Tracevv((stderr," l %2d v %4x ", length, value));
186     Assert(length > 0 && length <= 15, "invalid length");
187     s->bits_sent += (ulg)length;
188
189     /* If not enough room in bi_buf, use (valid) bits from bi_buf and
190      * (16 - bi_valid) bits from value, leaving (width - (16-bi_valid))
191      * unused bits in value.
192      */
193     if (s->bi_valid > (int)Buf_size - length) {
194         s->bi_buf |= (value << s->bi_valid);
195         put_short(s, s->bi_buf);
196         s->bi_buf = (ush)value >> (Buf_size - s->bi_valid);
197         s->bi_valid += length - Buf_size;
198     } else {
199         s->bi_buf |= value << s->bi_valid;
200         s->bi_valid += length;
201     }
202 }
203 #else /* !DEBUG_ZLIB */
204
205 #define send_bits(s, value, length) \
206 { int len = length;\
207   if (s->bi_valid > (int)Buf_size - len) {\
208     int val = value;\
209     s->bi_buf |= (val << s->bi_valid);\
210     put_short(s, s->bi_buf);\
211     s->bi_buf = (ush)val >> (Buf_size - s->bi_valid);\
212     s->bi_valid += len - Buf_size;\
213   } else {\
214     s->bi_buf |= (value) << s->bi_valid;\
215     s->bi_valid += len;\
216   }\
217 }
218 #endif /* DEBUG_ZLIB */
219
220
221 #define MAX(a,b) (a >= b ? a : b)
222 /* the arguments must not have side effects */
223
224 /* ===========================================================================
225  * Initialize the various 'constant' tables. In a multi-threaded environment,
226  * this function may be called by two threads concurrently, but this is
227  * harmless since both invocations do exactly the same thing.
228  */
229 static void tr_static_init(void)
230 {
231     static int static_init_done;
232     int n;        /* iterates over tree elements */
233     int bits;     /* bit counter */
234     int length;   /* length value */
235     int code;     /* code value */
236     int dist;     /* distance index */
237     ush bl_count[MAX_BITS+1];
238     /* number of codes at each bit length for an optimal tree */
239
240     if (static_init_done) return;
241
242     /* Initialize the mapping length (0..255) -> length code (0..28) */
243     length = 0;
244     for (code = 0; code < LENGTH_CODES-1; code++) {
245         base_length[code] = length;
246         for (n = 0; n < (1<<extra_lbits[code]); n++) {
247             length_code[length++] = (uch)code;
248         }
249     }
250     Assert (length == 256, "tr_static_init: length != 256");
251     /* Note that the length 255 (match length 258) can be represented
252      * in two different ways: code 284 + 5 bits or code 285, so we
253      * overwrite length_code[255] to use the best encoding:
254      */
255     length_code[length-1] = (uch)code;
256
257     /* Initialize the mapping dist (0..32K) -> dist code (0..29) */
258     dist = 0;
259     for (code = 0 ; code < 16; code++) {
260         base_dist[code] = dist;
261         for (n = 0; n < (1<<extra_dbits[code]); n++) {
262             dist_code[dist++] = (uch)code;
263         }
264     }
265     Assert (dist == 256, "tr_static_init: dist != 256");
266     dist >>= 7; /* from now on, all distances are divided by 128 */
267     for ( ; code < D_CODES; code++) {
268         base_dist[code] = dist << 7;
269         for (n = 0; n < (1<<(extra_dbits[code]-7)); n++) {
270             dist_code[256 + dist++] = (uch)code;
271         }
272     }
273     Assert (dist == 256, "tr_static_init: 256+dist != 512");
274
275     /* Construct the codes of the static literal tree */
276     for (bits = 0; bits <= MAX_BITS; bits++) bl_count[bits] = 0;
277     n = 0;
278     while (n <= 143) static_ltree[n++].Len = 8, bl_count[8]++;
279     while (n <= 255) static_ltree[n++].Len = 9, bl_count[9]++;
280     while (n <= 279) static_ltree[n++].Len = 7, bl_count[7]++;
281     while (n <= 287) static_ltree[n++].Len = 8, bl_count[8]++;
282     /* Codes 286 and 287 do not exist, but we must include them in the
283      * tree construction to get a canonical Huffman tree (longest code
284      * all ones)
285      */
286     gen_codes((ct_data *)static_ltree, L_CODES+1, bl_count);
287
288     /* The static distance tree is trivial: */
289     for (n = 0; n < D_CODES; n++) {
290         static_dtree[n].Len = 5;
291         static_dtree[n].Code = bi_reverse((unsigned)n, 5);
292     }
293     static_init_done = 1;
294 }
295
296 /* ===========================================================================
297  * Initialize the tree data structures for a new zlib stream.
298  */
299 void zlib_tr_init(
300         deflate_state *s
301 )
302 {
303     tr_static_init();
304
305     s->compressed_len = 0L;
306
307     s->l_desc.dyn_tree = s->dyn_ltree;
308     s->l_desc.stat_desc = &static_l_desc;
309
310     s->d_desc.dyn_tree = s->dyn_dtree;
311     s->d_desc.stat_desc = &static_d_desc;
312
313     s->bl_desc.dyn_tree = s->bl_tree;
314     s->bl_desc.stat_desc = &static_bl_desc;
315
316     s->bi_buf = 0;
317     s->bi_valid = 0;
318     s->last_eob_len = 8; /* enough lookahead for inflate */
319 #ifdef DEBUG_ZLIB
320     s->bits_sent = 0L;
321 #endif
322
323     /* Initialize the first block of the first file: */
324     init_block(s);
325 }
326
327 /* ===========================================================================
328  * Initialize a new block.
329  */
330 static void init_block(
331         deflate_state *s
332 )
333 {
334     int n; /* iterates over tree elements */
335
336     /* Initialize the trees. */
337     for (n = 0; n < L_CODES;  n++) s->dyn_ltree[n].Freq = 0;
338     for (n = 0; n < D_CODES;  n++) s->dyn_dtree[n].Freq = 0;
339     for (n = 0; n < BL_CODES; n++) s->bl_tree[n].Freq = 0;
340
341     s->dyn_ltree[END_BLOCK].Freq = 1;
342     s->opt_len = s->static_len = 0L;
343     s->last_lit = s->matches = 0;
344 }
345
346 #define SMALLEST 1
347 /* Index within the heap array of least frequent node in the Huffman tree */
348
349
350 /* ===========================================================================
351  * Remove the smallest element from the heap and recreate the heap with
352  * one less element. Updates heap and heap_len.
353  */
354 #define pqremove(s, tree, top) \
355 {\
356     top = s->heap[SMALLEST]; \
357     s->heap[SMALLEST] = s->heap[s->heap_len--]; \
358     pqdownheap(s, tree, SMALLEST); \
359 }
360
361 /* ===========================================================================
362  * Compares to subtrees, using the tree depth as tie breaker when
363  * the subtrees have equal frequency. This minimizes the worst case length.
364  */
365 #define smaller(tree, n, m, depth) \
366    (tree[n].Freq < tree[m].Freq || \
367    (tree[n].Freq == tree[m].Freq && depth[n] <= depth[m]))
368
369 /* ===========================================================================
370  * Restore the heap property by moving down the tree starting at node k,
371  * exchanging a node with the smallest of its two sons if necessary, stopping
372  * when the heap property is re-established (each father smaller than its
373  * two sons).
374  */
375 static void pqdownheap(
376         deflate_state *s,
377         ct_data *tree,  /* the tree to restore */
378         int k           /* node to move down */
379 )
380 {
381     int v = s->heap[k];
382     int j = k << 1;  /* left son of k */
383     while (j <= s->heap_len) {
384         /* Set j to the smallest of the two sons: */
385         if (j < s->heap_len &&
386             smaller(tree, s->heap[j+1], s->heap[j], s->depth)) {
387             j++;
388         }
389         /* Exit if v is smaller than both sons */
390         if (smaller(tree, v, s->heap[j], s->depth)) break;
391
392         /* Exchange v with the smallest son */
393         s->heap[k] = s->heap[j];  k = j;
394
395         /* And continue down the tree, setting j to the left son of k */
396         j <<= 1;
397     }
398     s->heap[k] = v;
399 }
400
401 /* ===========================================================================
402  * Compute the optimal bit lengths for a tree and update the total bit length
403  * for the current block.
404  * IN assertion: the fields freq and dad are set, heap[heap_max] and
405  *    above are the tree nodes sorted by increasing frequency.
406  * OUT assertions: the field len is set to the optimal bit length, the
407  *     array bl_count contains the frequencies for each bit length.
408  *     The length opt_len is updated; static_len is also updated if stree is
409  *     not null.
410  */
411 static void gen_bitlen(
412         deflate_state *s,
413         tree_desc *desc    /* the tree descriptor */
414 )
415 {
416     ct_data *tree        = desc->dyn_tree;
417     int max_code         = desc->max_code;
418     const ct_data *stree = desc->stat_desc->static_tree;
419     const int *extra     = desc->stat_desc->extra_bits;
420     int base             = desc->stat_desc->extra_base;
421     int max_length       = desc->stat_desc->max_length;
422     int h;              /* heap index */
423     int n, m;           /* iterate over the tree elements */
424     int bits;           /* bit length */
425     int xbits;          /* extra bits */
426     ush f;              /* frequency */
427     int overflow = 0;   /* number of elements with bit length too large */
428
429     for (bits = 0; bits <= MAX_BITS; bits++) s->bl_count[bits] = 0;
430
431     /* In a first pass, compute the optimal bit lengths (which may
432      * overflow in the case of the bit length tree).
433      */
434     tree[s->heap[s->heap_max]].Len = 0; /* root of the heap */
435
436     for (h = s->heap_max+1; h < HEAP_SIZE; h++) {
437         n = s->heap[h];
438         bits = tree[tree[n].Dad].Len + 1;
439         if (bits > max_length) bits = max_length, overflow++;
440         tree[n].Len = (ush)bits;
441         /* We overwrite tree[n].Dad which is no longer needed */
442
443         if (n > max_code) continue; /* not a leaf node */
444
445         s->bl_count[bits]++;
446         xbits = 0;
447         if (n >= base) xbits = extra[n-base];
448         f = tree[n].Freq;
449         s->opt_len += (ulg)f * (bits + xbits);
450         if (stree) s->static_len += (ulg)f * (stree[n].Len + xbits);
451     }
452     if (overflow == 0) return;
453
454     Trace((stderr,"\nbit length overflow\n"));
455     /* This happens for example on obj2 and pic of the Calgary corpus */
456
457     /* Find the first bit length which could increase: */
458     do {
459         bits = max_length-1;
460         while (s->bl_count[bits] == 0) bits--;
461         s->bl_count[bits]--;      /* move one leaf down the tree */
462         s->bl_count[bits+1] += 2; /* move one overflow item as its brother */
463         s->bl_count[max_length]--;
464         /* The brother of the overflow item also moves one step up,
465          * but this does not affect bl_count[max_length]
466          */
467         overflow -= 2;
468     } while (overflow > 0);
469
470     /* Now recompute all bit lengths, scanning in increasing frequency.
471      * h is still equal to HEAP_SIZE. (It is simpler to reconstruct all
472      * lengths instead of fixing only the wrong ones. This idea is taken
473      * from 'ar' written by Haruhiko Okumura.)
474      */
475     for (bits = max_length; bits != 0; bits--) {
476         n = s->bl_count[bits];
477         while (n != 0) {
478             m = s->heap[--h];
479             if (m > max_code) continue;
480             if (tree[m].Len != (unsigned) bits) {
481                 Trace((stderr,"code %d bits %d->%d\n", m, tree[m].Len, bits));
482                 s->opt_len += ((long)bits - (long)tree[m].Len)
483                               *(long)tree[m].Freq;
484                 tree[m].Len = (ush)bits;
485             }
486             n--;
487         }
488     }
489 }
490
491 /* ===========================================================================
492  * Generate the codes for a given tree and bit counts (which need not be
493  * optimal).
494  * IN assertion: the array bl_count contains the bit length statistics for
495  * the given tree and the field len is set for all tree elements.
496  * OUT assertion: the field code is set for all tree elements of non
497  *     zero code length.
498  */
499 static void gen_codes(
500         ct_data *tree,             /* the tree to decorate */
501         int max_code,              /* largest code with non zero frequency */
502         ush *bl_count             /* number of codes at each bit length */
503 )
504 {
505     ush next_code[MAX_BITS+1]; /* next code value for each bit length */
506     ush code = 0;              /* running code value */
507     int bits;                  /* bit index */
508     int n;                     /* code index */
509
510     /* The distribution counts are first used to generate the code values
511      * without bit reversal.
512      */
513     for (bits = 1; bits <= MAX_BITS; bits++) {
514         next_code[bits] = code = (code + bl_count[bits-1]) << 1;
515     }
516     /* Check that the bit counts in bl_count are consistent. The last code
517      * must be all ones.
518      */
519     Assert (code + bl_count[MAX_BITS]-1 == (1<<MAX_BITS)-1,
520             "inconsistent bit counts");
521     Tracev((stderr,"\ngen_codes: max_code %d ", max_code));
522
523     for (n = 0;  n <= max_code; n++) {
524         int len = tree[n].Len;
525         if (len == 0) continue;
526         /* Now reverse the bits */
527         tree[n].Code = bi_reverse(next_code[len]++, len);
528
529         Tracecv(tree != static_ltree, (stderr,"\nn %3d %c l %2d c %4x (%x) ",
530              n, (isgraph(n) ? n : ' '), len, tree[n].Code, next_code[len]-1));
531     }
532 }
533
534 /* ===========================================================================
535  * Construct one Huffman tree and assigns the code bit strings and lengths.
536  * Update the total bit length for the current block.
537  * IN assertion: the field freq is set for all tree elements.
538  * OUT assertions: the fields len and code are set to the optimal bit length
539  *     and corresponding code. The length opt_len is updated; static_len is
540  *     also updated if stree is not null. The field max_code is set.
541  */
542 static void build_tree(
543         deflate_state *s,
544         tree_desc *desc  /* the tree descriptor */
545 )
546 {
547     ct_data *tree         = desc->dyn_tree;
548     const ct_data *stree  = desc->stat_desc->static_tree;
549     int elems             = desc->stat_desc->elems;
550     int n, m;          /* iterate over heap elements */
551     int max_code = -1; /* largest code with non zero frequency */
552     int node;          /* new node being created */
553
554     /* Construct the initial heap, with least frequent element in
555      * heap[SMALLEST]. The sons of heap[n] are heap[2*n] and heap[2*n+1].
556      * heap[0] is not used.
557      */
558     s->heap_len = 0, s->heap_max = HEAP_SIZE;
559
560     for (n = 0; n < elems; n++) {
561         if (tree[n].Freq != 0) {
562             s->heap[++(s->heap_len)] = max_code = n;
563             s->depth[n] = 0;
564         } else {
565             tree[n].Len = 0;
566         }
567     }
568
569     /* The pkzip format requires that at least one distance code exists,
570      * and that at least one bit should be sent even if there is only one
571      * possible code. So to avoid special checks later on we force at least
572      * two codes of non zero frequency.
573      */
574     while (s->heap_len < 2) {
575         node = s->heap[++(s->heap_len)] = (max_code < 2 ? ++max_code : 0);
576         tree[node].Freq = 1;
577         s->depth[node] = 0;
578         s->opt_len--; if (stree) s->static_len -= stree[node].Len;
579         /* node is 0 or 1 so it does not have extra bits */
580     }
581     desc->max_code = max_code;
582
583     /* The elements heap[heap_len/2+1 .. heap_len] are leaves of the tree,
584      * establish sub-heaps of increasing lengths:
585      */
586     for (n = s->heap_len/2; n >= 1; n--) pqdownheap(s, tree, n);
587
588     /* Construct the Huffman tree by repeatedly combining the least two
589      * frequent nodes.
590      */
591     node = elems;              /* next internal node of the tree */
592     do {
593         pqremove(s, tree, n);  /* n = node of least frequency */
594         m = s->heap[SMALLEST]; /* m = node of next least frequency */
595
596         s->heap[--(s->heap_max)] = n; /* keep the nodes sorted by frequency */
597         s->heap[--(s->heap_max)] = m;
598
599         /* Create a new node father of n and m */
600         tree[node].Freq = tree[n].Freq + tree[m].Freq;
601         s->depth[node] = (uch) (MAX(s->depth[n], s->depth[m]) + 1);
602         tree[n].Dad = tree[m].Dad = (ush)node;
603 #ifdef DUMP_BL_TREE
604         if (tree == s->bl_tree) {
605             fprintf(stderr,"\nnode %d(%d), sons %d(%d) %d(%d)",
606                     node, tree[node].Freq, n, tree[n].Freq, m, tree[m].Freq);
607         }
608 #endif
609         /* and insert the new node in the heap */
610         s->heap[SMALLEST] = node++;
611         pqdownheap(s, tree, SMALLEST);
612
613     } while (s->heap_len >= 2);
614
615     s->heap[--(s->heap_max)] = s->heap[SMALLEST];
616
617     /* At this point, the fields freq and dad are set. We can now
618      * generate the bit lengths.
619      */
620     gen_bitlen(s, (tree_desc *)desc);
621
622     /* The field len is now set, we can generate the bit codes */
623     gen_codes ((ct_data *)tree, max_code, s->bl_count);
624 }
625
626 /* ===========================================================================
627  * Scan a literal or distance tree to determine the frequencies of the codes
628  * in the bit length tree.
629  */
630 static void scan_tree(
631         deflate_state *s,
632         ct_data *tree,   /* the tree to be scanned */
633         int max_code     /* and its largest code of non zero frequency */
634 )
635 {
636     int n;                     /* iterates over all tree elements */
637     int prevlen = -1;          /* last emitted length */
638     int curlen;                /* length of current code */
639     int nextlen = tree[0].Len; /* length of next code */
640     int count = 0;             /* repeat count of the current code */
641     int max_count = 7;         /* max repeat count */
642     int min_count = 4;         /* min repeat count */
643
644     if (nextlen == 0) max_count = 138, min_count = 3;
645     tree[max_code+1].Len = (ush)0xffff; /* guard */
646
647     for (n = 0; n <= max_code; n++) {
648         curlen = nextlen; nextlen = tree[n+1].Len;
649         if (++count < max_count && curlen == nextlen) {
650             continue;
651         } else if (count < min_count) {
652             s->bl_tree[curlen].Freq += count;
653         } else if (curlen != 0) {
654             if (curlen != prevlen) s->bl_tree[curlen].Freq++;
655             s->bl_tree[REP_3_6].Freq++;
656         } else if (count <= 10) {
657             s->bl_tree[REPZ_3_10].Freq++;
658         } else {
659             s->bl_tree[REPZ_11_138].Freq++;
660         }
661         count = 0; prevlen = curlen;
662         if (nextlen == 0) {
663             max_count = 138, min_count = 3;
664         } else if (curlen == nextlen) {
665             max_count = 6, min_count = 3;
666         } else {
667             max_count = 7, min_count = 4;
668         }
669     }
670 }
671
672 /* ===========================================================================
673  * Send a literal or distance tree in compressed form, using the codes in
674  * bl_tree.
675  */
676 static void send_tree(
677         deflate_state *s,
678         ct_data *tree, /* the tree to be scanned */
679         int max_code   /* and its largest code of non zero frequency */
680 )
681 {
682     int n;                     /* iterates over all tree elements */
683     int prevlen = -1;          /* last emitted length */
684     int curlen;                /* length of current code */
685     int nextlen = tree[0].Len; /* length of next code */
686     int count = 0;             /* repeat count of the current code */
687     int max_count = 7;         /* max repeat count */
688     int min_count = 4;         /* min repeat count */
689
690     /* tree[max_code+1].Len = -1; */  /* guard already set */
691     if (nextlen == 0) max_count = 138, min_count = 3;
692
693     for (n = 0; n <= max_code; n++) {
694         curlen = nextlen; nextlen = tree[n+1].Len;
695         if (++count < max_count && curlen == nextlen) {
696             continue;
697         } else if (count < min_count) {
698             do { send_code(s, curlen, s->bl_tree); } while (--count != 0);
699
700         } else if (curlen != 0) {
701             if (curlen != prevlen) {
702                 send_code(s, curlen, s->bl_tree); count--;
703             }
704             Assert(count >= 3 && count <= 6, " 3_6?");
705             send_code(s, REP_3_6, s->bl_tree); send_bits(s, count-3, 2);
706
707         } else if (count <= 10) {
708             send_code(s, REPZ_3_10, s->bl_tree); send_bits(s, count-3, 3);
709
710         } else {
711             send_code(s, REPZ_11_138, s->bl_tree); send_bits(s, count-11, 7);
712         }
713         count = 0; prevlen = curlen;
714         if (nextlen == 0) {
715             max_count = 138, min_count = 3;
716         } else if (curlen == nextlen) {
717             max_count = 6, min_count = 3;
718         } else {
719             max_count = 7, min_count = 4;
720         }
721     }
722 }
723
724 /* ===========================================================================
725  * Construct the Huffman tree for the bit lengths and return the index in
726  * bl_order of the last bit length code to send.
727  */
728 static int build_bl_tree(
729         deflate_state *s
730 )
731 {
732     int max_blindex;  /* index of last bit length code of non zero freq */
733
734     /* Determine the bit length frequencies for literal and distance trees */
735     scan_tree(s, (ct_data *)s->dyn_ltree, s->l_desc.max_code);
736     scan_tree(s, (ct_data *)s->dyn_dtree, s->d_desc.max_code);
737
738     /* Build the bit length tree: */
739     build_tree(s, (tree_desc *)(&(s->bl_desc)));
740     /* opt_len now includes the length of the tree representations, except
741      * the lengths of the bit lengths codes and the 5+5+4 bits for the counts.
742      */
743
744     /* Determine the number of bit length codes to send. The pkzip format
745      * requires that at least 4 bit length codes be sent. (appnote.txt says
746      * 3 but the actual value used is 4.)
747      */
748     for (max_blindex = BL_CODES-1; max_blindex >= 3; max_blindex--) {
749         if (s->bl_tree[bl_order[max_blindex]].Len != 0) break;
750     }
751     /* Update opt_len to include the bit length tree and counts */
752     s->opt_len += 3*(max_blindex+1) + 5+5+4;
753     Tracev((stderr, "\ndyn trees: dyn %ld, stat %ld",
754             s->opt_len, s->static_len));
755
756     return max_blindex;
757 }
758
759 /* ===========================================================================
760  * Send the header for a block using dynamic Huffman trees: the counts, the
761  * lengths of the bit length codes, the literal tree and the distance tree.
762  * IN assertion: lcodes >= 257, dcodes >= 1, blcodes >= 4.
763  */
764 static void send_all_trees(
765         deflate_state *s,
766         int lcodes,  /* number of codes for each tree */
767         int dcodes,  /* number of codes for each tree */
768         int blcodes  /* number of codes for each tree */
769 )
770 {
771     int rank;                    /* index in bl_order */
772
773     Assert (lcodes >= 257 && dcodes >= 1 && blcodes >= 4, "not enough codes");
774     Assert (lcodes <= L_CODES && dcodes <= D_CODES && blcodes <= BL_CODES,
775             "too many codes");
776     Tracev((stderr, "\nbl counts: "));
777     send_bits(s, lcodes-257, 5); /* not +255 as stated in appnote.txt */
778     send_bits(s, dcodes-1,   5);
779     send_bits(s, blcodes-4,  4); /* not -3 as stated in appnote.txt */
780     for (rank = 0; rank < blcodes; rank++) {
781         Tracev((stderr, "\nbl code %2d ", bl_order[rank]));
782         send_bits(s, s->bl_tree[bl_order[rank]].Len, 3);
783     }
784     Tracev((stderr, "\nbl tree: sent %ld", s->bits_sent));
785
786     send_tree(s, (ct_data *)s->dyn_ltree, lcodes-1); /* literal tree */
787     Tracev((stderr, "\nlit tree: sent %ld", s->bits_sent));
788
789     send_tree(s, (ct_data *)s->dyn_dtree, dcodes-1); /* distance tree */
790     Tracev((stderr, "\ndist tree: sent %ld", s->bits_sent));
791 }
792
793 /* ===========================================================================
794  * Send a stored block
795  */
796 void zlib_tr_stored_block(
797         deflate_state *s,
798         char *buf,        /* input block */
799         ulg stored_len,   /* length of input block */
800         int eof           /* true if this is the last block for a file */
801 )
802 {
803     send_bits(s, (STORED_BLOCK<<1)+eof, 3);  /* send block type */
804     s->compressed_len = (s->compressed_len + 3 + 7) & (ulg)~7L;
805     s->compressed_len += (stored_len + 4) << 3;
806
807     copy_block(s, buf, (unsigned)stored_len, 1); /* with header */
808 }
809
810 /* Send just the `stored block' type code without any length bytes or data.
811  */
812 void zlib_tr_stored_type_only(
813         deflate_state *s
814 )
815 {
816     send_bits(s, (STORED_BLOCK << 1), 3);
817     bi_windup(s);
818     s->compressed_len = (s->compressed_len + 3) & ~7L;
819 }
820
821
822 /* ===========================================================================
823  * Send one empty static block to give enough lookahead for inflate.
824  * This takes 10 bits, of which 7 may remain in the bit buffer.
825  * The current inflate code requires 9 bits of lookahead. If the
826  * last two codes for the previous block (real code plus EOB) were coded
827  * on 5 bits or less, inflate may have only 5+3 bits of lookahead to decode
828  * the last real code. In this case we send two empty static blocks instead
829  * of one. (There are no problems if the previous block is stored or fixed.)
830  * To simplify the code, we assume the worst case of last real code encoded
831  * on one bit only.
832  */
833 void zlib_tr_align(
834         deflate_state *s
835 )
836 {
837     send_bits(s, STATIC_TREES<<1, 3);
838     send_code(s, END_BLOCK, static_ltree);
839     s->compressed_len += 10L; /* 3 for block type, 7 for EOB */
840     bi_flush(s);
841     /* Of the 10 bits for the empty block, we have already sent
842      * (10 - bi_valid) bits. The lookahead for the last real code (before
843      * the EOB of the previous block) was thus at least one plus the length
844      * of the EOB plus what we have just sent of the empty static block.
845      */
846     if (1 + s->last_eob_len + 10 - s->bi_valid < 9) {
847         send_bits(s, STATIC_TREES<<1, 3);
848         send_code(s, END_BLOCK, static_ltree);
849         s->compressed_len += 10L;
850         bi_flush(s);
851     }
852     s->last_eob_len = 7;
853 }
854
855 /* ===========================================================================
856  * Determine the best encoding for the current block: dynamic trees, static
857  * trees or store, and output the encoded block to the zip file. This function
858  * returns the total compressed length for the file so far.
859  */
860 ulg zlib_tr_flush_block(
861         deflate_state *s,
862         char *buf,        /* input block, or NULL if too old */
863         ulg stored_len,   /* length of input block */
864         int eof           /* true if this is the last block for a file */
865 )
866 {
867     ulg opt_lenb, static_lenb; /* opt_len and static_len in bytes */
868     int max_blindex = 0;  /* index of last bit length code of non zero freq */
869
870     /* Build the Huffman trees unless a stored block is forced */
871     if (s->level > 0) {
872
873          /* Check if the file is ascii or binary */
874         if (s->data_type == Z_UNKNOWN) set_data_type(s);
875
876         /* Construct the literal and distance trees */
877         build_tree(s, (tree_desc *)(&(s->l_desc)));
878         Tracev((stderr, "\nlit data: dyn %ld, stat %ld", s->opt_len,
879                 s->static_len));
880
881         build_tree(s, (tree_desc *)(&(s->d_desc)));
882         Tracev((stderr, "\ndist data: dyn %ld, stat %ld", s->opt_len,
883                 s->static_len));
884         /* At this point, opt_len and static_len are the total bit lengths of
885          * the compressed block data, excluding the tree representations.
886          */
887
888         /* Build the bit length tree for the above two trees, and get the index
889          * in bl_order of the last bit length code to send.
890          */
891         max_blindex = build_bl_tree(s);
892
893         /* Determine the best encoding. Compute first the block length in bytes*/
894         opt_lenb = (s->opt_len+3+7)>>3;
895         static_lenb = (s->static_len+3+7)>>3;
896
897         Tracev((stderr, "\nopt %lu(%lu) stat %lu(%lu) stored %lu lit %u ",
898                 opt_lenb, s->opt_len, static_lenb, s->static_len, stored_len,
899                 s->last_lit));
900
901         if (static_lenb <= opt_lenb) opt_lenb = static_lenb;
902
903     } else {
904         Assert(buf != (char*)0, "lost buf");
905         opt_lenb = static_lenb = stored_len + 5; /* force a stored block */
906     }
907
908     /* If compression failed and this is the first and last block,
909      * and if the .zip file can be seeked (to rewrite the local header),
910      * the whole file is transformed into a stored file:
911      */
912 #ifdef STORED_FILE_OK
913 #  ifdef FORCE_STORED_FILE
914     if (eof && s->compressed_len == 0L) { /* force stored file */
915 #  else
916     if (stored_len <= opt_lenb && eof && s->compressed_len==0L && seekable()) {
917 #  endif
918         /* Since LIT_BUFSIZE <= 2*WSIZE, the input data must be there: */
919         if (buf == (char*)0) error ("block vanished");
920
921         copy_block(s, buf, (unsigned)stored_len, 0); /* without header */
922         s->compressed_len = stored_len << 3;
923         s->method = STORED;
924     } else
925 #endif /* STORED_FILE_OK */
926
927 #ifdef FORCE_STORED
928     if (buf != (char*)0) { /* force stored block */
929 #else
930     if (stored_len+4 <= opt_lenb && buf != (char*)0) {
931                        /* 4: two words for the lengths */
932 #endif
933         /* The test buf != NULL is only necessary if LIT_BUFSIZE > WSIZE.
934          * Otherwise we can't have processed more than WSIZE input bytes since
935          * the last block flush, because compression would have been
936          * successful. If LIT_BUFSIZE <= WSIZE, it is never too late to
937          * transform a block into a stored block.
938          */
939         zlib_tr_stored_block(s, buf, stored_len, eof);
940
941 #ifdef FORCE_STATIC
942     } else if (static_lenb >= 0) { /* force static trees */
943 #else
944     } else if (static_lenb == opt_lenb) {
945 #endif
946         send_bits(s, (STATIC_TREES<<1)+eof, 3);
947         compress_block(s, (ct_data *)static_ltree, (ct_data *)static_dtree);
948         s->compressed_len += 3 + s->static_len;
949     } else {
950         send_bits(s, (DYN_TREES<<1)+eof, 3);
951         send_all_trees(s, s->l_desc.max_code+1, s->d_desc.max_code+1,
952                        max_blindex+1);
953         compress_block(s, (ct_data *)s->dyn_ltree, (ct_data *)s->dyn_dtree);
954         s->compressed_len += 3 + s->opt_len;
955     }
956     Assert (s->compressed_len == s->bits_sent, "bad compressed size");
957     init_block(s);
958
959     if (eof) {
960         bi_windup(s);
961         s->compressed_len += 7;  /* align on byte boundary */
962     }
963     Tracev((stderr,"\ncomprlen %lu(%lu) ", s->compressed_len>>3,
964            s->compressed_len-7*eof));
965
966     return s->compressed_len >> 3;
967 }
968
969 /* ===========================================================================
970  * Save the match info and tally the frequency counts. Return true if
971  * the current block must be flushed.
972  */
973 int zlib_tr_tally(
974         deflate_state *s,
975         unsigned dist,  /* distance of matched string */
976         unsigned lc     /* match length-MIN_MATCH or unmatched char (if dist==0) */
977 )
978 {
979     s->d_buf[s->last_lit] = (ush)dist;
980     s->l_buf[s->last_lit++] = (uch)lc;
981     if (dist == 0) {
982         /* lc is the unmatched char */
983         s->dyn_ltree[lc].Freq++;
984     } else {
985         s->matches++;
986         /* Here, lc is the match length - MIN_MATCH */
987         dist--;             /* dist = match distance - 1 */
988         Assert((ush)dist < (ush)MAX_DIST(s) &&
989                (ush)lc <= (ush)(MAX_MATCH-MIN_MATCH) &&
990                (ush)d_code(dist) < (ush)D_CODES,  "zlib_tr_tally: bad match");
991
992         s->dyn_ltree[length_code[lc]+LITERALS+1].Freq++;
993         s->dyn_dtree[d_code(dist)].Freq++;
994     }
995
996     /* Try to guess if it is profitable to stop the current block here */
997     if ((s->last_lit & 0xfff) == 0 && s->level > 2) {
998         /* Compute an upper bound for the compressed length */
999         ulg out_length = (ulg)s->last_lit*8L;
1000         ulg in_length = (ulg)((long)s->strstart - s->block_start);
1001         int dcode;
1002         for (dcode = 0; dcode < D_CODES; dcode++) {
1003             out_length += (ulg)s->dyn_dtree[dcode].Freq *
1004                 (5L+extra_dbits[dcode]);
1005         }
1006         out_length >>= 3;
1007         Tracev((stderr,"\nlast_lit %u, in %ld, out ~%ld(%ld%%) ",
1008                s->last_lit, in_length, out_length,
1009                100L - out_length*100L/in_length));
1010         if (s->matches < s->last_lit/2 && out_length < in_length/2) return 1;
1011     }
1012     return (s->last_lit == s->lit_bufsize-1);
1013     /* We avoid equality with lit_bufsize because of wraparound at 64K
1014      * on 16 bit machines and because stored blocks are restricted to
1015      * 64K-1 bytes.
1016      */
1017 }
1018
1019 /* ===========================================================================
1020  * Send the block data compressed using the given Huffman trees
1021  */
1022 static void compress_block(
1023         deflate_state *s,
1024         ct_data *ltree, /* literal tree */
1025         ct_data *dtree  /* distance tree */
1026 )
1027 {
1028     unsigned dist;      /* distance of matched string */
1029     int lc;             /* match length or unmatched char (if dist == 0) */
1030     unsigned lx = 0;    /* running index in l_buf */
1031     unsigned code;      /* the code to send */
1032     int extra;          /* number of extra bits to send */
1033
1034     if (s->last_lit != 0) do {
1035         dist = s->d_buf[lx];
1036         lc = s->l_buf[lx++];
1037         if (dist == 0) {
1038             send_code(s, lc, ltree); /* send a literal byte */
1039             Tracecv(isgraph(lc), (stderr," '%c' ", lc));
1040         } else {
1041             /* Here, lc is the match length - MIN_MATCH */
1042             code = length_code[lc];
1043             send_code(s, code+LITERALS+1, ltree); /* send the length code */
1044             extra = extra_lbits[code];
1045             if (extra != 0) {
1046                 lc -= base_length[code];
1047                 send_bits(s, lc, extra);       /* send the extra length bits */
1048             }
1049             dist--; /* dist is now the match distance - 1 */
1050             code = d_code(dist);
1051             Assert (code < D_CODES, "bad d_code");
1052
1053             send_code(s, code, dtree);       /* send the distance code */
1054             extra = extra_dbits[code];
1055             if (extra != 0) {
1056                 dist -= base_dist[code];
1057                 send_bits(s, dist, extra);   /* send the extra distance bits */
1058             }
1059         } /* literal or match pair ? */
1060
1061         /* Check that the overlay between pending_buf and d_buf+l_buf is ok: */
1062         Assert(s->pending < s->lit_bufsize + 2*lx, "pendingBuf overflow");
1063
1064     } while (lx < s->last_lit);
1065
1066     send_code(s, END_BLOCK, ltree);
1067     s->last_eob_len = ltree[END_BLOCK].Len;
1068 }
1069
1070 /* ===========================================================================
1071  * Set the data type to ASCII or BINARY, using a crude approximation:
1072  * binary if more than 20% of the bytes are <= 6 or >= 128, ascii otherwise.
1073  * IN assertion: the fields freq of dyn_ltree are set and the total of all
1074  * frequencies does not exceed 64K (to fit in an int on 16 bit machines).
1075  */
1076 static void set_data_type(
1077         deflate_state *s
1078 )
1079 {
1080     int n = 0;
1081     unsigned ascii_freq = 0;
1082     unsigned bin_freq = 0;
1083     while (n < 7)        bin_freq += s->dyn_ltree[n++].Freq;
1084     while (n < 128)    ascii_freq += s->dyn_ltree[n++].Freq;
1085     while (n < LITERALS) bin_freq += s->dyn_ltree[n++].Freq;
1086     s->data_type = (Byte)(bin_freq > (ascii_freq >> 2) ? Z_BINARY : Z_ASCII);
1087 }
1088
1089 /* ===========================================================================
1090  * Copy a stored block, storing first the length and its
1091  * one's complement if requested.
1092  */
1093 static void copy_block(
1094         deflate_state *s,
1095         char    *buf,     /* the input data */
1096         unsigned len,     /* its length */
1097         int      header   /* true if block header must be written */
1098 )
1099 {
1100     bi_windup(s);        /* align on byte boundary */
1101     s->last_eob_len = 8; /* enough lookahead for inflate */
1102
1103     if (header) {
1104         put_short(s, (ush)len);   
1105         put_short(s, (ush)~len);
1106 #ifdef DEBUG_ZLIB
1107         s->bits_sent += 2*16;
1108 #endif
1109     }
1110 #ifdef DEBUG_ZLIB
1111     s->bits_sent += (ulg)len<<3;
1112 #endif
1113     /* bundle up the put_byte(s, *buf++) calls */
1114     memcpy(&s->pending_buf[s->pending], buf, len);
1115     s->pending += len;
1116 }
1117