qr code 二维码源程序

chptbtptp

/*
* qrencode - QR Code encoder
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* Copyright (C) 2006-2011 Kentaro Fukuchi <kentaro@fukuchi.org>
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*/

#if HAVE_CONFIG_H
# include "config.h"
#endif
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>

#include "qrencode.h"
#include "qrspec.h"
#include "mqrspec.h"
#include "bitstream.h"
#include "qrinput.h"
#include "rscode.h"
#include "split.h"
#include "mask.h"
#include "mmask.h"

/******************************************************************************
* Raw code
*****************************************************************************/

typedef struct {
        int dataLength;
        unsigned char *data;
        int eccLength;
        unsigned char *ecc;
} RSblock;

typedef struct {
        int version;
        int dataLength;
        int eccLength;
        unsigned char *datacode;
        unsigned char *ecccode;
        int b1;
        int blocks;
        RSblock *rsblock;
        int count;
} QRRawCode;

static void RSblock_initBlock(RSblock *block, int dl, unsigned char *data, int el, unsigned char *ecc, RS *rs)
{
        block->dataLength = dl;
        block->data = data;
        block->eccLength = el;
        block->ecc = ecc;

        encode_rs_char(rs, data, ecc);
}

static int RSblock_init(RSblock *blocks, int spec[5], unsigned char *data, unsigned char *ecc)
{
        int i;
        RSblock *block;
        unsigned char *dp, *ep;
        RS *rs;
        int el, dl;

        dl = QRspec_rsDataCodes1(spec);
        el = QRspec_rsEccCodes1(spec);
        rs = init_rs(8, 0x11d, 0, 1, el, 255 - dl - el);
        if(rs == NULL) return -1;

        block = blocks;
        dp = data;
        ep = ecc;
        for(i=0; i<QRspec_rsBlockNum1(spec); i++) {
                RSblock_initBlock(block, dl, dp, el, ep, rs);
                dp += dl;
                ep += el;
                block++;
        }

        if(QRspec_rsBlockNum2(spec) == 0) return 0;

        dl = QRspec_rsDataCodes2(spec);
        el = QRspec_rsEccCodes2(spec);
        rs = init_rs(8, 0x11d, 0, 1, el, 255 - dl - el);
        if(rs == NULL) return -1;
        for(i=0; i<QRspec_rsBlockNum2(spec); i++) {
                RSblock_initBlock(block, dl, dp, el, ep, rs);
                dp += dl;
                ep += el;
                block++;
        }

        return 0;
}

__STATIC void QRraw_free(QRRawCode *raw);
__STATIC QRRawCode *QRraw_new(QRinput *input)
{
        QRRawCode *raw;
        int spec[5], ret;

        raw = (QRRawCode *)malloc(sizeof(QRRawCode));
        if(raw == NULL) return NULL;

        raw->datacode = QRinput_getByteStream(input);
        if(raw->datacode == NULL) {
                free(raw);
                return NULL;
        }

        QRspec_getEccSpec(input->version, input->level, spec);

        raw->version = input->version;
        raw->b1 = QRspec_rsBlockNum1(spec);
        raw->dataLength = QRspec_rsDataLength(spec);
        raw->eccLength = QRspec_rsEccLength(spec);
        raw->ecccode = (unsigned char *)malloc(raw->eccLength);
        if(raw->ecccode == NULL) {
                free(raw->datacode);
                free(raw);
                return NULL;
        }

        raw->blocks = QRspec_rsBlockNum(spec);
        raw->rsblock = (RSblock *)calloc(sizeof(RSblock), raw->blocks);
        if(raw->rsblock == NULL) {
                QRraw_free(raw);
                return NULL;
        }
        ret = RSblock_init(raw->rsblock, spec, raw->datacode, raw->ecccode);
        if(ret < 0) {
                QRraw_free(raw);
                return NULL;
        }

        raw->count = 0;

        return raw;
}

/**
* Return a code (byte).
* This function can be called iteratively.
* @param raw raw code.
* @return code
*/
__STATIC unsigned char QRraw_getCode(QRRawCode *raw)
{
        int col, row;
        unsigned char ret;

        if(raw->count < raw->dataLength) {
                row = raw->count % raw->blocks;
                col = raw->count / raw->blocks;
                if(col >= raw->rsblock[0].dataLength) {
                        row += raw->b1;
                }
                ret = raw->rsblock[row].data[col];
        } else if(raw->count < raw->dataLength + raw->eccLength) {
                row = (raw->count - raw->dataLength) % raw->blocks;
                col = (raw->count - raw->dataLength) / raw->blocks;
                ret = raw->rsblock[row].ecc[col];
        } else {
                return 0;
        }
        raw->count++;
        return ret;
}

__STATIC void QRraw_free(QRRawCode *raw)
{
        if(raw != NULL) {
                free(raw->datacode);
                free(raw->ecccode);
                free(raw->rsblock);
                free(raw);
        }
}

/******************************************************************************
* Raw code for Micro QR Code
*****************************************************************************/

typedef struct {
        int version;
        int dataLength;
        int eccLength;
        unsigned char *datacode;
        unsigned char *ecccode;
        RSblock *rsblock;
        int oddbits;
        int count;
} MQRRawCode;

__STATIC void MQRraw_free(MQRRawCode *raw);
__STATIC MQRRawCode *MQRraw_new(QRinput *input)
{
        MQRRawCode *raw;
        RS *rs;

        raw = (MQRRawCode *)malloc(sizeof(MQRRawCode));
        if(raw == NULL) return NULL;

        raw->version = input->version;
        raw->dataLength = MQRspec_getDataLength(input->version, input->level);
        raw->eccLength = MQRspec_getECCLength(input->version, input->level);
        raw->oddbits = raw->dataLength * 8 - MQRspec_getDataLengthBit(input->version, input->level);
        raw->datacode = QRinput_getByteStream(input);
        if(raw->datacode == NULL) {
                free(raw);
                return NULL;
        }
        raw->ecccode = (unsigned char *)malloc(raw->eccLength);
        if(raw->ecccode == NULL) {
                free(raw->datacode);
                free(raw);
                return NULL;
        }

        raw->rsblock = (RSblock *)calloc(sizeof(RSblock), 1);
        if(raw->rsblock == NULL) {
                MQRraw_free(raw);
                return NULL;
        }

        rs = init_rs(8, 0x11d, 0, 1, raw->eccLength, 255 - raw->dataLength - raw->eccLength);
        if(rs == NULL) {
                MQRraw_free(raw);
                return NULL;
        }

        RSblock_initBlock(raw->rsblock, raw->dataLength, raw->datacode, raw->eccLength, raw->ecccode, rs);

        raw->count = 0;

        return raw;
}

/**
* Return a code (byte).
* This function can be called iteratively.
* @param raw raw code.
* @return code
*/
__STATIC unsigned char MQRraw_getCode(MQRRawCode *raw)
{
        unsigned char ret;

        if(raw->count < raw->dataLength) {
                ret = raw->datacode[raw->count];
        } else if(raw->count < raw->dataLength + raw->eccLength) {
                ret = raw->ecccode[raw->count - raw->dataLength];
        } else {
                return 0;
        }
        raw->count++;
        return ret;
}

__STATIC void MQRraw_free(MQRRawCode *raw)
{
        if(raw != NULL) {
                free(raw->datacode);
                free(raw->ecccode);
                free(raw->rsblock);
                free(raw);
        }
}


/******************************************************************************
* Frame filling
*****************************************************************************/

typedef struct {
        int width;
        unsigned char *frame;
        int x, y;
        int dir;
        int bit;
        int mqr;
} FrameFiller;

static FrameFiller *FrameFiller_new(int width, unsigned char *frame, int mqr)
{
        FrameFiller *filler;

        filler = (FrameFiller *)malloc(sizeof(FrameFiller));
        if(filler == NULL) return NULL;
        filler->width = width;
        filler->frame = frame;
        filler->x = width - 1;
        filler->y = width - 1;
        filler->dir = -1;
        filler->bit = -1;
        filler->mqr = mqr;

        return filler;
}

static unsigned char *FrameFiller_next(FrameFiller *filler)
{
        unsigned char *p;
        int x, y, w;

        if(filler->bit == -1) {
                filler->bit = 0;
                return filler->frame + filler->y * filler->width + filler->x;
        }

        x = filler->x;
        y = filler->y;
        p = filler->frame;
        w = filler->width;

        if(filler->bit == 0) {
                x--;
                filler->bit++;
        } else {
                x++;
                y += filler->dir;
                filler->bit--;
        }

        if(filler->dir < 0) {
                if(y < 0) {
                        y = 0;
                        x -= 2;
                        filler->dir = 1;
                        if(!filler->mqr && x == 6) {
                                x--;
                                y = 9;
                        }
                }
        } else {
                if(y == w) {
                        y = w - 1;
                        x -= 2;
                        filler->dir = -1;
                        if(!filler->mqr && x == 6) {
                                x--;
                                y -= 8;
                        }
                }
        }
        if(x < 0 || y < 0) return NULL;

        filler->x = x;
        filler->y = y;

        if(p[y * w + x] & 0x80) {
                // This tail recursion could be optimized.
                return FrameFiller_next(filler);
        }
        return &p[y * w + x];
}

#ifdef WITH_TESTS
extern unsigned char *FrameFiller_test(int version)
{
        int width;
        unsigned char *frame, *p;
        FrameFiller *filler;
        int i, length;

        width = QRspec_getWidth(version);
        frame = QRspec_newFrame(version);
        if(frame == NULL) return NULL;
        filler = FrameFiller_new(width, frame, 0);
        if(filler == NULL) {
                free(frame);
                return NULL;
        }
        length = QRspec_getDataLength(version, QR_ECLEVEL_L) * 8
               + QRspec_getECCLength(version, QR_ECLEVEL_L) * 8
                   + QRspec_getRemainder(version);
        for(i=0; i<length; i++) {
                p = FrameFiller_next(filler);
                if(p == NULL) {
                        free(filler);
                        free(frame);
                        return NULL;
                }
                *p = (unsigned char)(i & 0x7f) | 0x80;
        }
        free(filler);
        return frame;
}

extern unsigned char *FrameFiller_testMQR(int version)
{
        int width;
        unsigned char *frame, *p;
        FrameFiller *filler;
        int i, length;

        width = MQRspec_getWidth(version);
        frame = MQRspec_newFrame(version);
        if(frame == NULL) return NULL;
        filler = FrameFiller_new(width, frame, 1);
        if(filler == NULL) {
                free(frame);
                return NULL;
        }
        length = MQRspec_getDataLengthBit(version, QR_ECLEVEL_L)
               + MQRspec_getECCLength(version, QR_ECLEVEL_L) * 8;
        for(i=0; i<length; i++) {
                p = FrameFiller_next(filler);
                if(p == NULL) {
                        fprintf(stderr, "Frame filler run over the frame!\n");
                        free(filler);
                        return frame;
                }
                *p = (unsigned char)(i & 0x7f) | 0x80;
        }
        free(filler);
        return frame;
}
#endif


/******************************************************************************
* QR-code encoding
*****************************************************************************/

__STATIC QRcode *QRcode_new(int version, int width, unsigned char *data)
{
        QRcode *qrcode;

        qrcode = (QRcode *)malloc(sizeof(QRcode));
        if(qrcode == NULL) return NULL;

        qrcode->version = version;
        qrcode->width = width;
        qrcode->data = data;

        return qrcode;
}

void QRcode_free(QRcode *qrcode)
{
        if(qrcode != NULL) {
                free(qrcode->data);
                free(qrcode);
        }
}

__STATIC QRcode *QRcode_encodeMask(QRinput *input, int mask)
{
        int width, version;
        QRRawCode *raw;
        unsigned char *frame, *masked, *p, code, bit;
        FrameFiller *filler;
        int i, j;
        QRcode *qrcode = NULL;

        if(input->mqr) {
                errno = EINVAL;
                return NULL;
        }
        if(input->version < 0 || input->version > QRSPEC_VERSION_MAX) {
                errno = EINVAL;
                return NULL;
        }
        if(input->level > QR_ECLEVEL_H) {
                errno = EINVAL;
                return NULL;
        }

        raw = QRraw_new(input);
        if(raw == NULL) return NULL;

        version = raw->version;
        width = QRspec_getWidth(version);
        frame = QRspec_newFrame(version);
        if(frame == NULL) {
                QRraw_free(raw);
                return NULL;
        }
        filler = FrameFiller_new(width, frame, 0);
        if(filler == NULL) {
                QRraw_free(raw);
                free(frame);
                return NULL;
        }

        /* inteleaved data and ecc codes */
        for(i=0; i<raw->dataLength + raw->eccLength; i++) {
                code = QRraw_getCode(raw);
                bit = 0x80;
                for(j=0; j<8; j++) {
                        p = FrameFiller_next(filler);
                        if(p == NULL)  goto EXIT;
                        *p = 0x02 | ((bit & code) != 0);
                        bit = bit >> 1;
                }
        }
        QRraw_free(raw);
        raw = NULL;
        /* remainder bits */
        j = QRspec_getRemainder(version);
        for(i=0; i<j; i++) {
                p = FrameFiller_next(filler);
                if(p == NULL)  goto EXIT;
                *p = 0x02;
        }

        /* masking */
        if(mask == -2) { // just for debug purpose
                masked = (unsigned char *)malloc(width * width);
                memcpy(masked, frame, width * width);
        } else if(mask < 0) {
                masked = Mask_mask(width, frame, input->level);
        } else {
                masked = Mask_makeMask(width, frame, mask, input->level);
        }
        if(masked == NULL) {
                goto EXIT;
        }
        qrcode = QRcode_new(version, width, masked);

EXIT:
        QRraw_free(raw);
        free(filler);
        free(frame);
        return qrcode;
}

__STATIC QRcode *QRcode_encodeMaskMQR(QRinput *input, int mask)
{
        int width, version;
        MQRRawCode *raw;
        unsigned char *frame, *masked, *p, code, bit;
        FrameFiller *filler;
        int i, j;
        QRcode *qrcode = NULL;

        if(!input->mqr) {
                errno = EINVAL;
                return NULL;
        }
        if(input->version <= 0 || input->version > MQRSPEC_VERSION_MAX) {
                errno = EINVAL;
                return NULL;
        }
        if(input->level > QR_ECLEVEL_Q) {
                errno = EINVAL;
                return NULL;
        }

        raw = MQRraw_new(input);
        if(raw == NULL) return NULL;

        version = raw->version;
        width = MQRspec_getWidth(version);
        frame = MQRspec_newFrame(version);
        if(frame == NULL) {
                MQRraw_free(raw);
                return NULL;
        }
        filler = FrameFiller_new(width, frame, 1);
        if(filler == NULL) {
                MQRraw_free(raw);
                free(frame);
                return NULL;
        }

        /* inteleaved data and ecc codes */
        for(i=0; i<raw->dataLength + raw->eccLength; i++) {
                code = MQRraw_getCode(raw);
                if(raw->oddbits && i == raw->dataLength - 1) {
                        bit = 1 << raw->oddbits;
                        for(j=0; j<raw->oddbits; j++) {
                                p = FrameFiller_next(filler);
                                if(p == NULL) goto EXIT;
                                *p = 0x02 | ((bit & code) != 0);
                                bit = bit >> 1;
                        }
                } else {
                        bit = 0x80;
                        for(j=0; j<8; j++) {
                                p = FrameFiller_next(filler);
                                if(p == NULL) goto EXIT;
                                *p = 0x02 | ((bit & code) != 0);
                                bit = bit >> 1;
                        }
                }
        }
        MQRraw_free(raw);
        raw = NULL;

        /* masking */
        if(mask < 0) {
                masked = MMask_mask(version, frame, input->level);
        } else {
                masked = MMask_makeMask(version, frame, mask, input->level);
        }
        if(masked == NULL) {
                goto EXIT;
        }

        qrcode = QRcode_new(version, width, masked);

EXIT:
        MQRraw_free(raw);
        free(filler);
        free(frame);
        return qrcode;
}

QRcode *QRcode_encodeInput(QRinput *input)
{
        if(input->mqr) {
                return QRcode_encodeMaskMQR(input, -1);
        } else {
                return QRcode_encodeMask(input, -1);
        }
}

static QRcode *QRcode_encodeStringReal(const char *string, int version, QRecLevel level, int mqr, QRencodeMode hint, int casesensitive)
{
        QRinput *input;
        QRcode *code;
        int ret;

        if(string == NULL) {
                errno = EINVAL;
                return NULL;
        }
        if(hint != QR_MODE_8 && hint != QR_MODE_KANJI) {
                errno = EINVAL;
                return NULL;
        }

        if(mqr) {
                input = QRinput_newMQR(version, level);
        } else {
                input = QRinput_new2(version, level);
        }
        if(input == NULL) return NULL;

        ret = Split_splitStringToQRinput(string, input, hint, casesensitive);
        if(ret < 0) {
                QRinput_free(input);
                return NULL;
        }
        code = QRcode_encodeInput(input);
        QRinput_free(input);

        return code;
}

QRcode *QRcode_encodeString(const char *string, int version, QRecLevel level, QRencodeMode hint, int casesensitive)
{
        return QRcode_encodeStringReal(string, version, level, 0, hint, casesensitive);
}

QRcode *QRcode_encodeStringMQR(const char *string, int version, QRecLevel level, QRencodeMode hint, int casesensitive)
{
        return QRcode_encodeStringReal(string, version, level, 1, hint, casesensitive);
}

static QRcode *QRcode_encodeDataReal(const unsigned char *data, int length, int version, QRecLevel level, int mqr)
{
        QRinput *input;
        QRcode *code;
        int ret;

        if(data == NULL || length == 0) {
                errno = EINVAL;
                return NULL;
        }

        if(mqr) {
                input = QRinput_newMQR(version, level);
        } else {
                input = QRinput_new2(version, level);
        }
        if(input == NULL) return NULL;

        ret = QRinput_append(input, QR_MODE_8, length, data);
        if(ret < 0) {
                QRinput_free(input);
                return NULL;
        }
        code = QRcode_encodeInput(input);
        QRinput_free(input);

        return code;
}

QRcode *QRcode_encodeData(int size, const unsigned char *data, int version, QRecLevel level)
{
        return QRcode_encodeDataReal(data, size, version, level, 0);
}

QRcode *QRcode_encodeString8bit(const char *string, int version, QRecLevel level)
{
        if(string == NULL) {
                errno = EINVAL;
                return NULL;
        }
        return QRcode_encodeDataReal((unsigned char *)string, strlen(string), version, level, 0);
}

QRcode *QRcode_encodeDataMQR(int size, const unsigned char *data, int version, QRecLevel level)
{
        return QRcode_encodeDataReal(data, size, version, level, 1);
}

QRcode *QRcode_encodeString8bitMQR(const char *string, int version, QRecLevel level)
{
        if(string == NULL) {
                errno = EINVAL;
                return NULL;
        }
        return QRcode_encodeDataReal((unsigned char *)string, strlen(string), version, level, 1);
}


/******************************************************************************
* Structured QR-code encoding
*****************************************************************************/

static QRcode_List *QRcode_List_newEntry(void)
{
        QRcode_List *entry;

        entry = (QRcode_List *)malloc(sizeof(QRcode_List));
        if(entry == NULL) return NULL;

        entry->next = NULL;
        entry->code = NULL;

        return entry;
}

static void QRcode_List_freeEntry(QRcode_List *entry)
{
        if(entry != NULL) {
                QRcode_free(entry->code);
                free(entry);
        }
}

void QRcode_List_free(QRcode_List *qrlist)
{
        QRcode_List *list = qrlist, *next;

        while(list != NULL) {
                next = list->next;
                QRcode_List_freeEntry(list);
                list = next;
        }
}

int QRcode_List_size(QRcode_List *qrlist)
{
        QRcode_List *list = qrlist;
        int size = 0;

        while(list != NULL) {
                size++;
                list = list->next;
        }

        return size;
}

#if 0
static unsigned char QRcode_parity(const char *str, int size)
{
        unsigned char parity = 0;
        int i;

        for(i=0; i<size; i++) {
                parity ^= str;
        }

        return parity;
}
#endif

QRcode_List *QRcode_encodeInputStructured(QRinput_Struct *s)
{
        QRcode_List *head = NULL;
        QRcode_List *tail = NULL;
        QRcode_List *entry;
        QRinput_InputList *list = s->head;

        while(list != NULL) {
                if(head == NULL) {
                        entry = QRcode_List_newEntry();
                        if(entry == NULL) goto ABORT;
                        head = entry;
                        tail = head;
                } else {
                        entry = QRcode_List_newEntry();
                        if(entry == NULL) goto ABORT;
                        tail->next = entry;
                        tail = tail->next;
                }
                tail->code = QRcode_encodeInput(list->input);
                if(tail->code == NULL) {
                        goto ABORT;
                }
                list = list->next;
        }

        return head;
ABORT:
        QRcode_List_free(head);
        return NULL;
}

static QRcode_List *QRcode_encodeInputToStructured(QRinput *input)
{
        QRinput_Struct *s;
        QRcode_List *codes;

        s = QRinput_splitQRinputToStruct(input);
        if(s == NULL) return NULL;

        codes = QRcode_encodeInputStructured(s);
        QRinput_Struct_free(s);

        return codes;
}

static QRcode_List *QRcode_encodeDataStructuredReal(
        int size, const unsigned char *data,
        int version, QRecLevel level,
        int eightbit, QRencodeMode hint, int casesensitive)
{
        QRinput *input;
        QRcode_List *codes;
        int ret;

        if(version <= 0) {
                errno = EINVAL;
                return NULL;
        }
        if(!eightbit && (hint != QR_MODE_8 && hint != QR_MODE_KANJI)) {
                errno = EINVAL;
                return NULL;
        }

        input = QRinput_new2(version, level);
        if(input == NULL) return NULL;

        if(eightbit) {
                ret = QRinput_append(input, QR_MODE_8, size, data);
        } else {
                ret = Split_splitStringToQRinput((char *)data, input, hint, casesensitive);
        }
        if(ret < 0) {
                QRinput_free(input);
                return NULL;
        }
        codes = QRcode_encodeInputToStructured(input);
        QRinput_free(input);

        return codes;
}

QRcode_List *QRcode_encodeDataStructured(int size, const unsigned char *data, int version, QRecLevel level) {
        return QRcode_encodeDataStructuredReal(size, data, version, level, 1, QR_MODE_NUL, 0);
}

QRcode_List *QRcode_encodeString8bitStructured(const char *string, int version, QRecLevel level) {
        if(string == NULL) {
                errno = EINVAL;
                return NULL;
        }
        return QRcode_encodeDataStructured(strlen(string), (unsigned char *)string, version, level);
}

QRcode_List *QRcode_encodeStringStructured(const char *string, int version, QRecLevel level, QRencodeMode hint, int casesensitive)
{
        if(string == NULL) {
                errno = EINVAL;
                return NULL;
        }
        return QRcode_encodeDataStructuredReal(strlen(string), (unsigned char *)string, version, level, 0, hint, casesensitive);
}

/******************************************************************************
* System utilities
*****************************************************************************/

void QRcode_clearCache(void)
{
        QRspec_clearCache();
        MQRspec_clearCache();
        free_rs_cache();
}

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