contrib/libarchive/libarchive/archive_ppmd7.c

   1 /* Ppmd7.c -- PPMdH codec
   2 2010-03-12 : Igor Pavlov : Public domain
   3 This code is based on PPMd var.H (2001): Dmitry Shkarin : Public domain */
   4
   5 #include "archive_platform.h"
   6
   7 #include <memory.h>
   8
   9 #include "archive_ppmd7_private.h"
  10
  11 #ifdef PPMD_32BIT
  12   #define Ppmd7_GetPtr(p, ptr) (ptr)
  13   #define Ppmd7_GetContext(p, ptr) (ptr)
  14   #define Ppmd7_GetStats(p, ctx) ((ctx)->Stats)
  15 #else
  16   #define Ppmd7_GetPtr(p, offs) ((void *)((p)->Base + (offs)))
  17   #define Ppmd7_GetContext(p, offs) ((CPpmd7_Context *)Ppmd7_GetPtr((p), (offs)))
  18   #define Ppmd7_GetStats(p, ctx) ((CPpmd_State *)Ppmd7_GetPtr((p), ((ctx)->Stats)))
  19 #endif
  20
  21 #define Ppmd7_GetBinSumm(p) \
  22     &p->BinSumm[Ppmd7Context_OneState(p->MinContext)->Freq - 1][p->PrevSuccess + \
  23     p->NS2BSIndx[Ppmd7_GetContext(p, p->MinContext->Suffix)->NumStats - 1] + \
  24     (p->HiBitsFlag = p->HB2Flag[p->FoundState->Symbol]) + \
  25     2 * p->HB2Flag[Ppmd7Context_OneState(p->MinContext)->Symbol] + \
  26     ((p->RunLength >> 26) & 0x20)]
  27
  28 #define kTopValue (1 << 24)
  29 #define MAX_FREQ 124
  30 #define UNIT_SIZE 12
  31
  32 #define U2B(nu) ((UInt32)(nu) * UNIT_SIZE)
  33 #define U2I(nu) (p->Units2Indx[(nu) - 1])
  34 #define I2U(indx) (p->Indx2Units[indx])
  35
  36 #ifdef PPMD_32BIT
  37   #define REF(ptr) (ptr)
  38 #else
  39   #define REF(ptr) ((UInt32)((Byte *)(ptr) - (p)->Base))
  40 #endif
  41
  42 #define STATS_REF(ptr) ((CPpmd_State_Ref)REF(ptr))
  43
  44 #define CTX(ref) ((CPpmd7_Context *)Ppmd7_GetContext(p, ref))
  45 #define STATS(ctx) Ppmd7_GetStats(p, ctx)
  46 #define ONE_STATE(ctx) Ppmd7Context_OneState(ctx)
  47 #define SUFFIX(ctx) CTX((ctx)->Suffix)
  48
  49 static const UInt16 kInitBinEsc[] = { 0x3CDD, 0x1F3F, 0x59BF, 0x48F3, 0x64A1, 0x5ABC, 0x6632, 0x6051};
  50 static const Byte PPMD7_kExpEscape[16] = { 25, 14, 9, 7, 5, 5, 4, 4, 4, 3, 3, 3, 2, 2, 2, 2 };
  51
  52 typedef CPpmd7_Context * CTX_PTR;
  53
  54 struct CPpmd7_Node_;
  55
  56 typedef
  57   #ifdef PPMD_32BIT
  58     struct CPpmd7_Node_ *
  59   #else
  60     UInt32
  61   #endif
  62   CPpmd7_Node_Ref;
  63
  64 typedef struct CPpmd7_Node_
  65 {
  66   UInt16 Stamp; /* must be at offset 0 as CPpmd7_Context::NumStats. Stamp=0 means free */
  67   UInt16 NU;
  68   CPpmd7_Node_Ref Next; /* must be at offset >= 4 */
  69   CPpmd7_Node_Ref Prev;
  70 } CPpmd7_Node;
  71
  72 #ifdef PPMD_32BIT
  73   #define NODE(ptr) (ptr)
  74 #else
  75   #define NODE(offs) ((CPpmd7_Node *)(p->Base + (offs)))
  76 #endif
  77
  78 static void Ppmd7_Update1(CPpmd7 *p);
  79 static void Ppmd7_Update1_0(CPpmd7 *p);
  80 static void Ppmd7_Update2(CPpmd7 *p);
  81 static void Ppmd7_UpdateBin(CPpmd7 *p);
  82 static CPpmd_See *Ppmd7_MakeEscFreq(CPpmd7 *p, unsigned numMasked,
  83                                     UInt32 *scale);
  84
  85 /* ----------- Base ----------- */
  86
  87 static void Ppmd7_Construct(CPpmd7 *p)
  88 {
  89   unsigned i, k, m;
  90
  91   p->Base = 0;
  92
  93   for (i = 0, k = 0; i < PPMD_NUM_INDEXES; i++)
  94   {
  95     unsigned step = (i >= 12 ? 4 : (i >> 2) + 1);
  96     do { p->Units2Indx[k++] = (Byte)i; } while(--step);
  97     p->Indx2Units[i] = (Byte)k;
  98   }
  99
 100   p->NS2BSIndx[0] = (0 << 1);
 101   p->NS2BSIndx[1] = (1 << 1);
 102   memset(p->NS2BSIndx + 2, (2 << 1), 9);
 103   memset(p->NS2BSIndx + 11, (3 << 1), 256 - 11);
 104
 105   for (i = 0; i < 3; i++)
 106     p->NS2Indx[i] = (Byte)i;
 107   for (m = i, k = 1; i < 256; i++)
 108   {
 109     p->NS2Indx[i] = (Byte)m;
 110     if (--k == 0)
 111       k = (++m) - 2;
 112   }
 113
 114   memset(p->HB2Flag, 0, 0x40);
 115   memset(p->HB2Flag + 0x40, 8, 0x100 - 0x40);
 116 }
 117
 118 static void Ppmd7_Free(CPpmd7 *p, ISzAlloc *alloc)
 119 {
 120   alloc->Free(alloc, p->Base);
 121   p->Size = 0;
 122   p->Base = 0;
 123 }
 124
 125 static Bool Ppmd7_Alloc(CPpmd7 *p, UInt32 size, ISzAlloc *alloc)
 126 {
 127   if (p->Base == 0 || p->Size != size)
 128   {
 129     Ppmd7_Free(p, alloc);
 130     p->AlignOffset =
 131       #ifdef PPMD_32BIT
 132         (4 - size) & 3;
 133       #else
 134         4 - (size & 3);
 135       #endif
 136     if ((p->Base = (Byte *)alloc->Alloc(alloc, p->AlignOffset + size
 137         #ifndef PPMD_32BIT
 138         + UNIT_SIZE
 139         #endif
 140         )) == 0)
 141       return False;
 142     p->Size = size;
 143   }
 144   return True;
 145 }
 146
 147 static void InsertNode(CPpmd7 *p, void *node, unsigned indx)
 148 {
 149   *((CPpmd_Void_Ref *)node) = p->FreeList[indx];
 150   p->FreeList[indx] = REF(node);
 151 }
 152
 153 static void *RemoveNode(CPpmd7 *p, unsigned indx)
 154 {
 155   CPpmd_Void_Ref *node = (CPpmd_Void_Ref *)Ppmd7_GetPtr(p, p->FreeList[indx]);
 156   p->FreeList[indx] = *node;
 157   return node;
 158 }
 159
 160 static void SplitBlock(CPpmd7 *p, void *ptr, unsigned oldIndx, unsigned newIndx)
 161 {
 162   unsigned i, nu = I2U(oldIndx) - I2U(newIndx);
 163   ptr = (Byte *)ptr + U2B(I2U(newIndx));
 164   if (I2U(i = U2I(nu)) != nu)
 165   {
 166     unsigned k = I2U(--i);
 167     InsertNode(p, ((Byte *)ptr) + U2B(k), nu - k - 1);
 168   }
 169   InsertNode(p, ptr, i);
 170 }
 171
 172 static void GlueFreeBlocks(CPpmd7 *p)
 173 {
 174   #ifdef PPMD_32BIT
 175   CPpmd7_Node headItem;
 176   CPpmd7_Node_Ref head = &headItem;
 177   #else
 178   CPpmd7_Node_Ref head = p->AlignOffset + p->Size;
 179   #endif
 180
 181   CPpmd7_Node_Ref n = head;
 182   unsigned i;
 183
 184   p->GlueCount = 255;
 185
 186   /* create doubly-linked list of free blocks */
 187   for (i = 0; i < PPMD_NUM_INDEXES; i++)
 188   {
 189     UInt16 nu = I2U(i);
 190     CPpmd7_Node_Ref next = (CPpmd7_Node_Ref)p->FreeList[i];
 191     p->FreeList[i] = 0;
 192     while (next != 0)
 193     {
 194       CPpmd7_Node *node = NODE(next);
 195       node->Next = n;
 196       n = NODE(n)->Prev = next;
 197       next = *(const CPpmd7_Node_Ref *)node;
 198       node->Stamp = 0;
 199       node->NU = (UInt16)nu;
 200     }
 201   }
 202   NODE(head)->Stamp = 1;
 203   NODE(head)->Next = n;
 204   NODE(n)->Prev = head;
 205   if (p->LoUnit != p->HiUnit)
 206     ((CPpmd7_Node *)p->LoUnit)->Stamp = 1;
 207
 208   /* Glue free blocks */
 209   while (n != head)
 210   {
 211     CPpmd7_Node *node = NODE(n);
 212     UInt32 nu = (UInt32)node->NU;
 213     for (;;)
 214     {
 215       CPpmd7_Node *node2 = NODE(n) + nu;
 216       nu += node2->NU;
 217       if (node2->Stamp != 0 || nu >= 0x10000)
 218         break;
 219       NODE(node2->Prev)->Next = node2->Next;
 220       NODE(node2->Next)->Prev = node2->Prev;
 221       node->NU = (UInt16)nu;
 222     }
 223     n = node->Next;
 224   }
 225
 226   /* Fill lists of free blocks */
 227   for (n = NODE(head)->Next; n != head;)
 228   {
 229     CPpmd7_Node *node = NODE(n);
 230     unsigned nu;
 231     CPpmd7_Node_Ref next = node->Next;
 232     for (nu = node->NU; nu > 128; nu -= 128, node += 128)
 233       InsertNode(p, node, PPMD_NUM_INDEXES - 1);
 234     if (I2U(i = U2I(nu)) != nu)
 235     {
 236       unsigned k = I2U(--i);
 237       InsertNode(p, node + k, nu - k - 1);
 238     }
 239     InsertNode(p, node, i);
 240     n = next;
 241   }
 242 }
 243
 244 static void *AllocUnitsRare(CPpmd7 *p, unsigned indx)
 245 {
 246   unsigned i;
 247   void *retVal;
 248   if (p->GlueCount == 0)
 249   {
 250     GlueFreeBlocks(p);
 251     if (p->FreeList[indx] != 0)
 252       return RemoveNode(p, indx);
 253   }
 254   i = indx;
 255   do
 256   {
 257     if (++i == PPMD_NUM_INDEXES)
 258     {
 259       UInt32 numBytes = U2B(I2U(indx));
 260       p->GlueCount--;
 261       return ((UInt32)(p->UnitsStart - p->Text) > numBytes) ? (p->UnitsStart -= numBytes) : (NULL);
 262     }
 263   }
 264   while (p->FreeList[i] == 0);
 265   retVal = RemoveNode(p, i);
 266   SplitBlock(p, retVal, i, indx);
 267   return retVal;
 268 }
 269
 270 static void *AllocUnits(CPpmd7 *p, unsigned indx)
 271 {
 272   UInt32 numBytes;
 273   if (p->FreeList[indx] != 0)
 274     return RemoveNode(p, indx);
 275   numBytes = U2B(I2U(indx));
 276   if (numBytes <= (UInt32)(p->HiUnit - p->LoUnit))
 277   {
 278     void *retVal = p->LoUnit;
 279     p->LoUnit += numBytes;
 280     return retVal;
 281   }
 282   return AllocUnitsRare(p, indx);
 283 }
 284
 285 #define MyMem12Cpy(dest, src, num) \
 286   { UInt32 *d = (UInt32 *)dest; const UInt32 *s = (const UInt32 *)src; UInt32 n = num; \
 287     do { d[0] = s[0]; d[1] = s[1]; d[2] = s[2]; s += 3; d += 3; } while(--n); }
 288
 289 static void *ShrinkUnits(CPpmd7 *p, void *oldPtr, unsigned oldNU, unsigned newNU)
 290 {
 291   unsigned i0 = U2I(oldNU);
 292   unsigned i1 = U2I(newNU);
 293   if (i0 == i1)
 294     return oldPtr;
 295   if (p->FreeList[i1] != 0)
 296   {
 297     void *ptr = RemoveNode(p, i1);
 298     MyMem12Cpy(ptr, oldPtr, newNU);
 299     InsertNode(p, oldPtr, i0);
 300     return ptr;
 301   }
 302   SplitBlock(p, oldPtr, i0, i1);
 303   return oldPtr;
 304 }
 305
 306 #define SUCCESSOR(p) ((CPpmd_Void_Ref)((p)->SuccessorLow | ((UInt32)(p)->SuccessorHigh << 16)))
 307
 308 static void SetSuccessor(CPpmd_State *p, CPpmd_Void_Ref v)
 309 {
 310   (p)->SuccessorLow = (UInt16)((UInt32)(v) & 0xFFFF);
 311   (p)->SuccessorHigh = (UInt16)(((UInt32)(v) >> 16) & 0xFFFF);
 312 }
 313
 314 static void RestartModel(CPpmd7 *p)
 315 {
 316   unsigned i, k, m;
 317
 318   memset(p->FreeList, 0, sizeof(p->FreeList));
 319   p->Text = p->Base + p->AlignOffset;
 320   p->HiUnit = p->Text + p->Size;
 321   p->LoUnit = p->UnitsStart = p->HiUnit - p->Size / 8 / UNIT_SIZE * 7 * UNIT_SIZE;
 322   p->GlueCount = 0;
 323
 324   p->OrderFall = p->MaxOrder;
 325   p->RunLength = p->InitRL = -(Int32)((p->MaxOrder < 12) ? p->MaxOrder : 12) - 1;
 326   p->PrevSuccess = 0;
 327
 328   p->MinContext = p->MaxContext = (CTX_PTR)(p->HiUnit -= UNIT_SIZE); /* AllocContext(p); */
 329   p->MinContext->Suffix = 0;
 330   p->MinContext->NumStats = 256;
 331   p->MinContext->SummFreq = 256 + 1;
 332   p->FoundState = (CPpmd_State *)p->LoUnit; /* AllocUnits(p, PPMD_NUM_INDEXES - 1); */
 333   p->LoUnit += U2B(256 / 2);
 334   p->MinContext->Stats = REF(p->FoundState);
 335   for (i = 0; i < 256; i++)
 336   {
 337     CPpmd_State *s = &p->FoundState[i];
 338     s->Symbol = (Byte)i;
 339     s->Freq = 1;
 340     SetSuccessor(s, 0);
 341   }
 342
 343   for (i = 0; i < 128; i++)
 344     for (k = 0; k < 8; k++)
 345     {
 346       UInt16 *dest = p->BinSumm[i] + k;
 347       UInt16 val = (UInt16)(PPMD_BIN_SCALE - kInitBinEsc[k] / (i + 2));
 348       for (m = 0; m < 64; m += 8)
 349         dest[m] = val;
 350     }
 351
 352   for (i = 0; i < 25; i++)
 353     for (k = 0; k < 16; k++)
 354     {
 355       CPpmd_See *s = &p->See[i][k];
 356       s->Summ = (UInt16)((5 * i + 10) << (s->Shift = PPMD_PERIOD_BITS - 4));
 357       s->Count = 4;
 358     }
 359 }
 360
 361 static void Ppmd7_Init(CPpmd7 *p, unsigned maxOrder)
 362 {
 363   p->MaxOrder = maxOrder;
 364   RestartModel(p);
 365   p->DummySee.Shift = PPMD_PERIOD_BITS;
 366   p->DummySee.Summ = 0; /* unused */
 367   p->DummySee.Count = 64; /* unused */
 368 }
 369
 370 static CTX_PTR CreateSuccessors(CPpmd7 *p, Bool skip)
 371 {
 372   CPpmd_State upState;
 373   CTX_PTR c = p->MinContext;
 374   CPpmd_Byte_Ref upBranch = (CPpmd_Byte_Ref)SUCCESSOR(p->FoundState);
 375   CPpmd_State *ps[PPMD7_MAX_ORDER];
 376   unsigned numPs = 0;
 377
 378   if (!skip)
 379     ps[numPs++] = p->FoundState;
 380
 381   while (c->Suffix)
 382   {
 383     CPpmd_Void_Ref successor;
 384     CPpmd_State *s;
 385     c = SUFFIX(c);
 386     if (c->NumStats != 1)
 387     {
 388       for (s = STATS(c); s->Symbol != p->FoundState->Symbol; s++);
 389     }
 390     else
 391       s = ONE_STATE(c);
 392     successor = SUCCESSOR(s);
 393     if (successor != upBranch)
 394     {
 395       c = CTX(successor);
 396       if (numPs == 0)
 397         return c;
 398       break;
 399     }
 400     ps[numPs++] = s;
 401   }
 402
 403   upState.Symbol = *(const Byte *)Ppmd7_GetPtr(p, upBranch);
 404   SetSuccessor(&upState, upBranch + 1);
 405
 406   if (c->NumStats == 1)
 407     upState.Freq = ONE_STATE(c)->Freq;
 408   else
 409   {
 410     UInt32 cf, s0;
 411     CPpmd_State *s;
 412     for (s = STATS(c); s->Symbol != upState.Symbol; s++);
 413     cf = s->Freq - 1;
 414     s0 = c->SummFreq - c->NumStats - cf;
 415     upState.Freq = (Byte)(1 + ((2 * cf <= s0) ? (5 * cf > s0) : ((2 * cf + 3 * s0 - 1) / (2 * s0))));
 416   }
 417
 418   do
 419   {
 420     /* Create Child */
 421     CTX_PTR c1; /* = AllocContext(p); */
 422     if (p->HiUnit != p->LoUnit)
 423       c1 = (CTX_PTR)(p->HiUnit -= UNIT_SIZE);
 424     else if (p->FreeList[0] != 0)
 425       c1 = (CTX_PTR)RemoveNode(p, 0);
 426     else
 427     {
 428       c1 = (CTX_PTR)AllocUnitsRare(p, 0);
 429       if (!c1)
 430         return NULL;
 431     }
 432     c1->NumStats = 1;
 433     *ONE_STATE(c1) = upState;
 434     c1->Suffix = REF(c);
 435     SetSuccessor(ps[--numPs], REF(c1));
 436     c = c1;
 437   }
 438   while (numPs != 0);
 439
 440   return c;
 441 }
 442
 443 static void SwapStates(CPpmd_State *t1, CPpmd_State *t2)
 444 {
 445   CPpmd_State tmp = *t1;
 446   *t1 = *t2;
 447   *t2 = tmp;
 448 }
 449
 450 static void UpdateModel(CPpmd7 *p)
 451 {
 452   CPpmd_Void_Ref successor, fSuccessor = SUCCESSOR(p->FoundState);
 453   CTX_PTR c;
 454   unsigned s0, ns;
 455
 456   if (p->FoundState->Freq < MAX_FREQ / 4 && p->MinContext->Suffix != 0)
 457   {
 458     c = SUFFIX(p->MinContext);
 459
 460     if (c->NumStats == 1)
 461     {
 462       CPpmd_State *s = ONE_STATE(c);
 463       if (s->Freq < 32)
 464         s->Freq++;
 465     }
 466     else
 467     {
 468       CPpmd_State *s = STATS(c);
 469       if (s->Symbol != p->FoundState->Symbol)
 470       {
 471         do { s++; } while (s->Symbol != p->FoundState->Symbol);
 472         if (s[0].Freq >= s[-1].Freq)
 473         {
 474           SwapStates(&s[0], &s[-1]);
 475           s--;
 476         }
 477       }
 478       if (s->Freq < MAX_FREQ - 9)
 479       {
 480         s->Freq += 2;
 481         c->SummFreq += 2;
 482       }
 483     }
 484   }
 485
 486   if (p->OrderFall == 0)
 487   {
 488     p->MinContext = p->MaxContext = CreateSuccessors(p, True);
 489     if (p->MinContext == 0)
 490     {
 491       RestartModel(p);
 492       return;
 493     }
 494     SetSuccessor(p->FoundState, REF(p->MinContext));
 495     return;
 496   }
 497
 498   *p->Text++ = p->FoundState->Symbol;
 499   successor = REF(p->Text);
 500   if (p->Text >= p->UnitsStart)
 501   {
 502     RestartModel(p);
 503     return;
 504   }
 505
 506   if (fSuccessor)
 507   {
 508     if (fSuccessor <= successor)
 509     {
 510       CTX_PTR cs = CreateSuccessors(p, False);
 511       if (cs == NULL)
 512       {
 513         RestartModel(p);
 514         return;
 515       }
 516       fSuccessor = REF(cs);
 517     }
 518     if (--p->OrderFall == 0)
 519     {
 520       successor = fSuccessor;
 521       p->Text -= (p->MaxContext != p->MinContext);
 522     }
 523   }
 524   else
 525   {
 526     SetSuccessor(p->FoundState, successor);
 527     fSuccessor = REF(p->MinContext);
 528   }
 529
 530   s0 = p->MinContext->SummFreq - (ns = p->MinContext->NumStats) - (p->FoundState->Freq - 1);
 531
 532   for (c = p->MaxContext; c != p->MinContext; c = SUFFIX(c))
 533   {
 534     unsigned ns1;
 535     UInt32 cf, sf;
 536     if ((ns1 = c->NumStats) != 1)
 537     {
 538       if ((ns1 & 1) == 0)
 539       {
 540         /* Expand for one UNIT */
 541         unsigned oldNU = ns1 >> 1;
 542         unsigned i = U2I(oldNU);
 543         if (i != U2I(oldNU + 1))
 544         {
 545           void *ptr = AllocUnits(p, i + 1);
 546           void *oldPtr;
 547           if (!ptr)
 548           {
 549             RestartModel(p);
 550             return;
 551           }
 552           oldPtr = STATS(c);
 553           MyMem12Cpy(ptr, oldPtr, oldNU);
 554           InsertNode(p, oldPtr, i);
 555           c->Stats = STATS_REF(ptr);
 556         }
 557       }
 558       c->SummFreq = (UInt16)(c->SummFreq + (2 * ns1 < ns) + 2 * ((4 * ns1 <= ns) & (c->SummFreq <= 8 * ns1)));
 559     }
 560     else
 561     {
 562       CPpmd_State *s = (CPpmd_State*)AllocUnits(p, 0);
 563       if (!s)
 564       {
 565         RestartModel(p);
 566         return;
 567       }
 568       *s = *ONE_STATE(c);
 569       c->Stats = REF(s);
 570       if (s->Freq < MAX_FREQ / 4 - 1)
 571         s->Freq <<= 1;
 572       else
 573         s->Freq = MAX_FREQ - 4;
 574       c->SummFreq = (UInt16)(s->Freq + p->InitEsc + (ns > 3));
 575     }
 576     cf = 2 * (UInt32)p->FoundState->Freq * (c->SummFreq + 6);
 577     sf = (UInt32)s0 + c->SummFreq;
 578     if (cf < 6 * sf)
 579     {
 580       cf = 1 + (cf > sf) + (cf >= 4 * sf);
 581       c->SummFreq += 3;
 582     }
 583     else
 584     {
 585       cf = 4 + (cf >= 9 * sf) + (cf >= 12 * sf) + (cf >= 15 * sf);
 586       c->SummFreq = (UInt16)(c->SummFreq + cf);
 587     }
 588     {
 589       CPpmd_State *s = STATS(c) + ns1;
 590       SetSuccessor(s, successor);
 591       s->Symbol = p->FoundState->Symbol;
 592       s->Freq = (Byte)cf;
 593       c->NumStats = (UInt16)(ns1 + 1);
 594     }
 595   }
 596   p->MaxContext = p->MinContext = CTX(fSuccessor);
 597 }
 598
 599 static void Rescale(CPpmd7 *p)
 600 {
 601   unsigned i, adder, sumFreq, escFreq;
 602   CPpmd_State *stats = STATS(p->MinContext);
 603   CPpmd_State *s = p->FoundState;
 604   {
 605     CPpmd_State tmp = *s;
 606     for (; s != stats; s--)
 607       s[0] = s[-1];
 608     *s = tmp;
 609   }
 610   escFreq = p->MinContext->SummFreq - s->Freq;
 611   s->Freq += 4;
 612   adder = (p->OrderFall != 0);
 613   s->Freq = (Byte)((s->Freq + adder) >> 1);
 614   sumFreq = s->Freq;
 615
 616   i = p->MinContext->NumStats - 1;
 617   do
 618   {
 619     escFreq -= (++s)->Freq;
 620     s->Freq = (Byte)((s->Freq + adder) >> 1);
 621     sumFreq += s->Freq;
 622     if (s[0].Freq > s[-1].Freq)
 623     {
 624       CPpmd_State *s1 = s;
 625       CPpmd_State tmp = *s1;
 626       do
 627         s1[0] = s1[-1];
 628       while (--s1 != stats && tmp.Freq > s1[-1].Freq);
 629       *s1 = tmp;
 630     }
 631   }
 632   while (--i);
 633
 634   if (s->Freq == 0)
 635   {
 636     unsigned numStats = p->MinContext->NumStats;
 637     unsigned n0, n1;
 638     do { i++; } while ((--s)->Freq == 0);
 639     escFreq += i;
 640     p->MinContext->NumStats = (UInt16)(p->MinContext->NumStats - i);
 641     if (p->MinContext->NumStats == 1)
 642     {
 643       CPpmd_State tmp = *stats;
 644       do
 645       {
 646         tmp.Freq = (Byte)(tmp.Freq - (tmp.Freq >> 1));
 647         escFreq >>= 1;
 648       }
 649       while (escFreq > 1);
 650       InsertNode(p, stats, U2I(((numStats + 1) >> 1)));
 651       *(p->FoundState = ONE_STATE(p->MinContext)) = tmp;
 652       return;
 653     }
 654     n0 = (numStats + 1) >> 1;
 655     n1 = (p->MinContext->NumStats + 1) >> 1;
 656     if (n0 != n1)
 657       p->MinContext->Stats = STATS_REF(ShrinkUnits(p, stats, n0, n1));
 658   }
 659   p->MinContext->SummFreq = (UInt16)(sumFreq + escFreq - (escFreq >> 1));
 660   p->FoundState = STATS(p->MinContext);
 661 }
 662
 663 static CPpmd_See *Ppmd7_MakeEscFreq(CPpmd7 *p, unsigned numMasked, UInt32 *escFreq)
 664 {
 665   CPpmd_See *see;
 666   unsigned nonMasked = p->MinContext->NumStats - numMasked;
 667   if (p->MinContext->NumStats != 256)
 668   {
 669     see = p->See[p->NS2Indx[nonMasked - 1]] +
 670         (nonMasked < (unsigned)SUFFIX(p->MinContext)->NumStats - p->MinContext->NumStats) +
 671         2 * (p->MinContext->SummFreq < 11 * p->MinContext->NumStats) +
 672         4 * (numMasked > nonMasked) +
 673         p->HiBitsFlag;
 674     {
 675       unsigned r = (see->Summ >> see->Shift);
 676       see->Summ = (UInt16)(see->Summ - r);
 677       *escFreq = r + (r == 0);
 678     }
 679   }
 680   else
 681   {
 682     see = &p->DummySee;
 683     *escFreq = 1;
 684   }
 685   return see;
 686 }
 687
 688 static void NextContext(CPpmd7 *p)
 689 {
 690   CTX_PTR c = CTX(SUCCESSOR(p->FoundState));
 691   if (p->OrderFall == 0 && (Byte *)c > p->Text)
 692     p->MinContext = p->MaxContext = c;
 693   else
 694     UpdateModel(p);
 695 }
 696
 697 static void Ppmd7_Update1(CPpmd7 *p)
 698 {
 699   CPpmd_State *s = p->FoundState;
 700   s->Freq += 4;
 701   p->MinContext->SummFreq += 4;
 702   if (s[0].Freq > s[-1].Freq)
 703   {
 704     SwapStates(&s[0], &s[-1]);
 705     p->FoundState = --s;
 706     if (s->Freq > MAX_FREQ)
 707       Rescale(p);
 708   }
 709   NextContext(p);
 710 }
 711
 712 static void Ppmd7_Update1_0(CPpmd7 *p)
 713 {
 714   p->PrevSuccess = (2 * p->FoundState->Freq > p->MinContext->SummFreq);
 715   p->RunLength += p->PrevSuccess;
 716   p->MinContext->SummFreq += 4;
 717   if ((p->FoundState->Freq += 4) > MAX_FREQ)
 718     Rescale(p);
 719   NextContext(p);
 720 }
 721
 722 static void Ppmd7_UpdateBin(CPpmd7 *p)
 723 {
 724   p->FoundState->Freq = (Byte)(p->FoundState->Freq + (p->FoundState->Freq < 128 ? 1: 0));
 725   p->PrevSuccess = 1;
 726   p->RunLength++;
 727   NextContext(p);
 728 }
 729
 730 static void Ppmd7_Update2(CPpmd7 *p)
 731 {
 732   p->MinContext->SummFreq += 4;
 733   if ((p->FoundState->Freq += 4) > MAX_FREQ)
 734     Rescale(p);
 735   p->RunLength = p->InitRL;
 736   UpdateModel(p);
 737 }
 738
 739 /* ---------- Decode ---------- */
 740
 741 static Bool Ppmd_RangeDec_Init(CPpmd7z_RangeDec *p)
 742 {
 743   unsigned i;
 744   p->Low = p->Bottom = 0;
 745   p->Range = 0xFFFFFFFF;
 746   for (i = 0; i < 4; i++)
 747     p->Code = (p->Code << 8) | p->Stream->Read((void *)p->Stream);
 748   return (p->Code < 0xFFFFFFFF);
 749 }
 750
 751 static Bool Ppmd7z_RangeDec_Init(CPpmd7z_RangeDec *p)
 752 {
 753   if (p->Stream->Read((void *)p->Stream) != 0)
 754     return False;
 755   return Ppmd_RangeDec_Init(p);
 756 }
 757
 758 static Bool PpmdRAR_RangeDec_Init(CPpmd7z_RangeDec *p)
 759 {
 760   if (!Ppmd_RangeDec_Init(p))
 761     return False;
 762   p->Bottom = 0x8000;
 763   return True;
 764 }
 765
 766 static UInt32 Range_GetThreshold(void *pp, UInt32 total)
 767 {
 768   CPpmd7z_RangeDec *p = (CPpmd7z_RangeDec *)pp;
 769   return (p->Code - p->Low) / (p->Range /= total);
 770 }
 771
 772 static void Range_Normalize(CPpmd7z_RangeDec *p)
 773 {
 774   while (1)
 775   {
 776     if((p->Low ^ (p->Low + p->Range)) >= kTopValue)
 777     {
 778       if(p->Range >= p->Bottom)
 779         break;
 780       else
 781         p->Range = -p->Low & (p->Bottom - 1);
 782     }
 783     p->Code = (p->Code << 8) | p->Stream->Read((void *)p->Stream);
 784     p->Range <<= 8;
 785     p->Low <<= 8;
 786   }
 787 }
 788
 789 static void Range_Decode_7z(void *pp, UInt32 start, UInt32 size)
 790 {
 791   CPpmd7z_RangeDec *p = (CPpmd7z_RangeDec *)pp;
 792   p->Code -= start * p->Range;
 793   p->Range *= size;
 794   Range_Normalize(p);
 795 }
 796
 797 static void Range_Decode_RAR(void *pp, UInt32 start, UInt32 size)
 798 {
 799   CPpmd7z_RangeDec *p = (CPpmd7z_RangeDec *)pp;
 800   p->Low += start * p->Range;
 801   p->Range *= size;
 802   Range_Normalize(p);
 803 }
 804
 805 static UInt32 Range_DecodeBit_7z(void *pp, UInt32 size0)
 806 {
 807   CPpmd7z_RangeDec *p = (CPpmd7z_RangeDec *)pp;
 808   UInt32 newBound = (p->Range >> 14) * size0;
 809   UInt32 symbol;
 810   if (p->Code < newBound)
 811   {
 812     symbol = 0;
 813     p->Range = newBound;
 814   }
 815   else
 816   {
 817     symbol = 1;
 818     p->Code -= newBound;
 819     p->Range -= newBound;
 820   }
 821   Range_Normalize(p);
 822   return symbol;
 823 }
 824
 825 static UInt32 Range_DecodeBit_RAR(void *pp, UInt32 size0)
 826 {
 827   CPpmd7z_RangeDec *p = (CPpmd7z_RangeDec *)pp;
 828   UInt32 bit, value = p->p.GetThreshold(p, PPMD_BIN_SCALE);
 829   if(value < size0)
 830   {
 831     bit = 0;
 832     p->p.Decode(p, 0, size0);
 833   }
 834   else
 835   {
 836     bit = 1;
 837     p->p.Decode(p, size0, PPMD_BIN_SCALE - size0);
 838   }
 839   return bit;
 840 }
 841
 842 static void Ppmd7z_RangeDec_CreateVTable(CPpmd7z_RangeDec *p)
 843 {
 844   p->p.GetThreshold = Range_GetThreshold;
 845   p->p.Decode = Range_Decode_7z;
 846   p->p.DecodeBit = Range_DecodeBit_7z;
 847 }
 848
 849 static void PpmdRAR_RangeDec_CreateVTable(CPpmd7z_RangeDec *p)
 850 {
 851   p->p.GetThreshold = Range_GetThreshold;
 852   p->p.Decode = Range_Decode_RAR;
 853   p->p.DecodeBit = Range_DecodeBit_RAR;
 854 }
 855
 856 #define MASK(sym) ((signed char *)charMask)[sym]
 857
 858 static int Ppmd7_DecodeSymbol(CPpmd7 *p, IPpmd7_RangeDec *rc)
 859 {
 860   size_t charMask[256 / sizeof(size_t)];
 861   if (p->MinContext->NumStats != 1)
 862   {
 863     CPpmd_State *s = Ppmd7_GetStats(p, p->MinContext);
 864     unsigned i;
 865     UInt32 count, hiCnt;
 866     if ((count = rc->GetThreshold(rc, p->MinContext->SummFreq)) < (hiCnt = s->Freq))
 867     {
 868       Byte symbol;
 869       rc->Decode(rc, 0, s->Freq);
 870       p->FoundState = s;
 871       symbol = s->Symbol;
 872       Ppmd7_Update1_0(p);
 873       return symbol;
 874     }
 875     p->PrevSuccess = 0;
 876     i = p->MinContext->NumStats - 1;
 877     do
 878     {
 879       if ((hiCnt += (++s)->Freq) > count)
 880       {
 881         Byte symbol;
 882         rc->Decode(rc, hiCnt - s->Freq, s->Freq);
 883         p->FoundState = s;
 884         symbol = s->Symbol;
 885         Ppmd7_Update1(p);
 886         return symbol;
 887       }
 888     }
 889     while (--i);
 890     if (count >= p->MinContext->SummFreq)
 891       return -2;
 892     p->HiBitsFlag = p->HB2Flag[p->FoundState->Symbol];
 893     rc->Decode(rc, hiCnt, p->MinContext->SummFreq - hiCnt);
 894     PPMD_SetAllBitsIn256Bytes(charMask);
 895     MASK(s->Symbol) = 0;
 896     i = p->MinContext->NumStats - 1;
 897     do { MASK((--s)->Symbol) = 0; } while (--i);
 898   }
 899   else
 900   {
 901     UInt16 *prob = Ppmd7_GetBinSumm(p);
 902     if (rc->DecodeBit(rc, *prob) == 0)
 903     {
 904       Byte symbol;
 905       *prob = (UInt16)PPMD_UPDATE_PROB_0(*prob);
 906       symbol = (p->FoundState = Ppmd7Context_OneState(p->MinContext))->Symbol;
 907       Ppmd7_UpdateBin(p);
 908       return symbol;
 909     }
 910     *prob = (UInt16)PPMD_UPDATE_PROB_1(*prob);
 911     p->InitEsc = PPMD7_kExpEscape[*prob >> 10];
 912     PPMD_SetAllBitsIn256Bytes(charMask);
 913     MASK(Ppmd7Context_OneState(p->MinContext)->Symbol) = 0;
 914     p->PrevSuccess = 0;
 915   }
 916   for (;;)
 917   {
 918     CPpmd_State *ps[256], *s;
 919     UInt32 freqSum, count, hiCnt;
 920     CPpmd_See *see;
 921     unsigned i, num, numMasked = p->MinContext->NumStats;
 922     do
 923     {
 924       p->OrderFall++;
 925       if (!p->MinContext->Suffix)
 926         return -1;
 927       p->MinContext = Ppmd7_GetContext(p, p->MinContext->Suffix);
 928     }
 929     while (p->MinContext->NumStats == numMasked);
 930     hiCnt = 0;
 931     s = Ppmd7_GetStats(p, p->MinContext);
 932     i = 0;
 933     num = p->MinContext->NumStats - numMasked;
 934     do
 935     {
 936       int k = (int)(MASK(s->Symbol));
 937       hiCnt += (s->Freq & k);
 938       ps[i] = s++;
 939       i -= k;
 940     }
 941     while (i != num);
 942
 943     see = Ppmd7_MakeEscFreq(p, numMasked, &freqSum);
 944     freqSum += hiCnt;
 945     count = rc->GetThreshold(rc, freqSum);
 946
 947     if (count < hiCnt)
 948     {
 949       Byte symbol;
 950       CPpmd_State **pps = ps;
 951       for (hiCnt = 0; (hiCnt += (*pps)->Freq) <= count; pps++);
 952       s = *pps;
 953       rc->Decode(rc, hiCnt - s->Freq, s->Freq);
 954       Ppmd_See_Update(see);
 955       p->FoundState = s;
 956       symbol = s->Symbol;
 957       Ppmd7_Update2(p);
 958       return symbol;
 959     }
 960     if (count >= freqSum)
 961       return -2;
 962     rc->Decode(rc, hiCnt, freqSum - hiCnt);
 963     see->Summ = (UInt16)(see->Summ + freqSum);
 964     do { MASK(ps[--i]->Symbol) = 0; } while (i != 0);
 965   }
 966 }
 967
 968 /* ---------- Encode ---------- Ppmd7Enc.c */
 969
 970 #define kTopValue (1 << 24)
 971
 972 static void Ppmd7z_RangeEnc_Init(CPpmd7z_RangeEnc *p)
 973 {
 974   p->Low = 0;
 975   p->Range = 0xFFFFFFFF;
 976   p->Cache = 0;
 977   p->CacheSize = 1;
 978 }
 979
 980 static void RangeEnc_ShiftLow(CPpmd7z_RangeEnc *p)
 981 {
 982   if ((UInt32)p->Low < (UInt32)0xFF000000 || (unsigned)(p->Low >> 32) != 0)
 983   {
 984     Byte temp = p->Cache;
 985     do
 986     {
 987       p->Stream->Write(p->Stream, (Byte)(temp + (Byte)(p->Low >> 32)));
 988       temp = 0xFF;
 989     }
 990     while(--p->CacheSize != 0);
 991     p->Cache = (Byte)((UInt32)p->Low >> 24);
 992   }
 993   p->CacheSize++;
 994   p->Low = (UInt32)p->Low << 8;
 995 }
 996
 997 static void RangeEnc_Encode(CPpmd7z_RangeEnc *p, UInt32 start, UInt32 size, UInt32 total)
 998 {
 999   p->Low += start * (p->Range /= total);
1000   p->Range *= size;
1001   while (p->Range < kTopValue)
1002   {
1003     p->Range <<= 8;
1004     RangeEnc_ShiftLow(p);
1005   }
1006 }
1007
1008 static void RangeEnc_EncodeBit_0(CPpmd7z_RangeEnc *p, UInt32 size0)
1009 {
1010   p->Range = (p->Range >> 14) * size0;
1011   while (p->Range < kTopValue)
1012   {
1013     p->Range <<= 8;
1014     RangeEnc_ShiftLow(p);
1015   }
1016 }
1017
1018 static void RangeEnc_EncodeBit_1(CPpmd7z_RangeEnc *p, UInt32 size0)
1019 {
1020   UInt32 newBound = (p->Range >> 14) * size0;
1021   p->Low += newBound;
1022   p->Range -= newBound;
1023   while (p->Range < kTopValue)
1024   {
1025     p->Range <<= 8;
1026     RangeEnc_ShiftLow(p);
1027   }
1028 }
1029
1030 static void Ppmd7z_RangeEnc_FlushData(CPpmd7z_RangeEnc *p)
1031 {
1032   unsigned i;
1033   for (i = 0; i < 5; i++)
1034     RangeEnc_ShiftLow(p);
1035 }
1036
1037
1038 #define MASK(sym) ((signed char *)charMask)[sym]
1039
1040 static void Ppmd7_EncodeSymbol(CPpmd7 *p, CPpmd7z_RangeEnc *rc, int symbol)
1041 {
1042   size_t charMask[256 / sizeof(size_t)];
1043   if (p->MinContext->NumStats != 1)
1044   {
1045     CPpmd_State *s = Ppmd7_GetStats(p, p->MinContext);
1046     UInt32 sum;
1047     unsigned i;
1048     if (s->Symbol == symbol)
1049     {
1050       RangeEnc_Encode(rc, 0, s->Freq, p->MinContext->SummFreq);
1051       p->FoundState = s;
1052       Ppmd7_Update1_0(p);
1053       return;
1054     }
1055     p->PrevSuccess = 0;
1056     sum = s->Freq;
1057     i = p->MinContext->NumStats - 1;
1058     do
1059     {
1060       if ((++s)->Symbol == symbol)
1061       {
1062         RangeEnc_Encode(rc, sum, s->Freq, p->MinContext->SummFreq);
1063         p->FoundState = s;
1064         Ppmd7_Update1(p);
1065         return;
1066       }
1067       sum += s->Freq;
1068     }
1069     while (--i);
1070
1071     p->HiBitsFlag = p->HB2Flag[p->FoundState->Symbol];
1072     PPMD_SetAllBitsIn256Bytes(charMask);
1073     MASK(s->Symbol) = 0;
1074     i = p->MinContext->NumStats - 1;
1075     do { MASK((--s)->Symbol) = 0; } while (--i);
1076     RangeEnc_Encode(rc, sum, p->MinContext->SummFreq - sum, p->MinContext->SummFreq);
1077   }
1078   else
1079   {
1080     UInt16 *prob = Ppmd7_GetBinSumm(p);
1081     CPpmd_State *s = Ppmd7Context_OneState(p->MinContext);
1082     if (s->Symbol == symbol)
1083     {
1084       RangeEnc_EncodeBit_0(rc, *prob);
1085       *prob = (UInt16)PPMD_UPDATE_PROB_0(*prob);
1086       p->FoundState = s;
1087       Ppmd7_UpdateBin(p);
1088       return;
1089     }
1090     else
1091     {
1092       RangeEnc_EncodeBit_1(rc, *prob);
1093       *prob = (UInt16)PPMD_UPDATE_PROB_1(*prob);
1094       p->InitEsc = PPMD7_kExpEscape[*prob >> 10];
1095       PPMD_SetAllBitsIn256Bytes(charMask);
1096       MASK(s->Symbol) = 0;
1097       p->PrevSuccess = 0;
1098     }
1099   }
1100   for (;;)
1101   {
1102     UInt32 escFreq;
1103     CPpmd_See *see;
1104     CPpmd_State *s;
1105     UInt32 sum;
1106     unsigned i, numMasked = p->MinContext->NumStats;
1107     do
1108     {
1109       p->OrderFall++;
1110       if (!p->MinContext->Suffix)
1111         return; /* EndMarker (symbol = -1) */
1112       p->MinContext = Ppmd7_GetContext(p, p->MinContext->Suffix);
1113     }
1114     while (p->MinContext->NumStats == numMasked);
1115
1116     see = Ppmd7_MakeEscFreq(p, numMasked, &escFreq);
1117     s = Ppmd7_GetStats(p, p->MinContext);
1118     sum = 0;
1119     i = p->MinContext->NumStats;
1120     do
1121     {
1122       int cur = s->Symbol;
1123       if (cur == symbol)
1124       {
1125         UInt32 low = sum;
1126         CPpmd_State *s1 = s;
1127         do
1128         {
1129           sum += (s->Freq & (int)(MASK(s->Symbol)));
1130           s++;
1131         }
1132         while (--i);
1133         RangeEnc_Encode(rc, low, s1->Freq, sum + escFreq);
1134         Ppmd_See_Update(see);
1135         p->FoundState = s1;
1136         Ppmd7_Update2(p);
1137         return;
1138       }
1139       sum += (s->Freq & (int)(MASK(cur)));
1140       MASK(cur) = 0;
1141       s++;
1142     }
1143     while (--i);
1144
1145     RangeEnc_Encode(rc, sum, escFreq, sum + escFreq);
1146     see->Summ = (UInt16)(see->Summ + sum + escFreq);
1147   }
1148 }
1149
1150 const IPpmd7 __archive_ppmd7_functions =
1151 {
1152   &Ppmd7_Construct,
1153   &Ppmd7_Alloc,
1154   &Ppmd7_Free,
1155   &Ppmd7_Init,
1156   &Ppmd7z_RangeDec_CreateVTable,
1157   &PpmdRAR_RangeDec_CreateVTable,
1158   &Ppmd7z_RangeDec_Init,
1159   &PpmdRAR_RangeDec_Init,
1160   &Ppmd7_DecodeSymbol,
1161   &Ppmd7z_RangeEnc_Init,
1162   &Ppmd7z_RangeEnc_FlushData,
1163   &Ppmd7_EncodeSymbol
1164 };