<轉>libjpeg解碼內存中的jpeg數據

轉自http://my.unix-center.net/~Simon_fu/?p=565

熟悉libjpeg的朋友都知道libjpeg是一個開源的庫。Linux和Android都是用libjpeg來 支持jpeg文件的，可見其功能多么強大。但是默認情況下libjpeg只能處理jpeg文件的解碼，或者把圖像編碼到jpeg文件。在嵌入式設備中沒有 文件系統也是很正常的事情，難道我們就不能利用libjpeg的強大功能了嗎？當然不是！本文將會介紹怎樣擴展libjpeg讓其能夠解碼內存中的 jpeg數據。

     在介紹主題之前，請允許我討論一下公共代碼庫的數據輸入的一些問題。因為一個公共代碼庫是開放給大家用的，這個世界的輸入方式也是多種多樣的，比如可以通 過文件輸入，shell用戶手工輸入，內存緩存輸入，網絡socket輸入等等。所以實現庫的時候，千萬不要假定用戶只有一種輸入方式。

     通用的做法是實現一個輸入的中間層。如果庫是以支持面向對象語言實現的話，可以實現一套流機制，實現各式各樣的流（文件流，緩存流，socket流等）。 公共代碼庫的輸入為流對象。這樣庫就可以實現各式各樣的輸入了。一個例子請參考Android圖形引擎Skia的實現。

     假如庫是用非面向對象的語言實現的話，那么怎樣來實現多種輸入方式呢？可以通過定義輸入對象的數據結構，該數據結構中讓用戶注冊讀寫數據的函數和數據。因 為只有調用者最清楚他的數據來源，數據讀取方式。在公共代碼庫中，只需要調用用戶注冊的回調函數對數據進行讀寫就可以了。這樣的話，也可以實現公共代碼庫 對多種輸入方式的支持。

     回到本文的主題，libjpeg對多種輸入的支持就不好，它假設了用戶只會用文件作為輸入，沒有考慮其他的輸入方式。經過研究他的源代碼發現其內部也是非 常容易擴展，進而實現對多種輸入的支持的，但是libjpeg沒有更這樣做，不明白為什么。請看jpeglib.h中如下定義：

/* Data source object for decompression */


struct jpeg_source_mgr {

  const
 JOCTET * next_input_byte; /* => next byte to read from buffer */


  size_t bytes_in_buffer;	/* # of bytes remaining in buffer */




  JMETHOD(void
, init_source, (j_decompress_ptr cinfo));

  JMETHOD(boolean
, fill_input_buffer, (j_decompress_ptr cinfo));

  JMETHOD(void
, skip_input_data, (j_decompress_ptr cinfo, long
 num_bytes));

  JMETHOD(boolean
, resync_to_restart, (j_decompress_ptr cinfo, int
 desired));

  JMETHOD(void
, term_source, (j_decompress_ptr cinfo));

};

可以看出source manager對象可以注冊多個回調函數來對數據進行讀寫。在看jdatasrc.c中的代碼：

typedef
 struct
 {

  struct
 jpeg_source_mgr pub;	/* public fields */




  FILE * infile;		/* source stream */


  JOCTET * buffer;		/* start of buffer */


  boolean start_of_file;	/* have we gotten any data yet? */


} my_source_mgr;

該文件為jpeglib的source manger初始化和管理的地方。上面的數據結構是內部使用的源數據。可以看出其源數據只支持文件輸入（infile變量），並提供緩存功能（buffer變量）。

     其對source manager初始化的接口定義子jpeglib.h中，定義如下：

EXTERN(void
) jpeg_stdio_src JPP((j_decompress_ptr cinfo, FILE * infile));

通過這個接口我們可以看出它的source manager只能接收文件作為輸入。該函數的實現在jdatasrc.c文件中。

     為了支持內存jpeg數據輸入，我的設計是在jdatasrc.c中實現一個新的接口來初始化jpeglib的source manger對象。並完成注冊其讀寫的回調函數給source manager。

     說干就干，首先我們需要讓source manager對象支持內存數據。修改my_source_mgr數據結構如下：

typedef
 struct
{

  UINT8* img_buffer;

  UINT32 buffer_size;

  UINT32 pos;

}BUFF_JPG;

/* Expanded data source object for stdio input */




typedef
 struct
 {

  struct
 jpeg_source_mgr pub;	/* public fields */


  union
{

    BUFF_JPG jpg;		/* jpeg image buffer */


    VFS_FILE * infile;		/* source stream */


  };

  JOCTET * buffer;		/* start of buffer */


  boolean start_of_file;	/* have we gotten any data yet? */


} my_source_mgr;

可以看出我們通過union來支持內存數據（jpg變量）或者文件輸入。因為需要負責讀寫必須要標識出當前內存讀寫的位置，所以必須要在BUFF_JPG數據結構中定義pos變量。

     下一步我們需要實現讀寫內存jpeg數據的回調函數了。經過分析對文件數據讀寫的回調函數，發現我們只需要實現jpeg_source_mgr數據結構中 的fill_input_buffer回調函數就可以了，其他的回調函數可以延用對文件讀取的回調函數。在jdatasrc.c文件中，定義回調函數如 下：

/*

* This function will read the jpeg memery block to fill the library buffer.

*/


METHODDEF(boolean)

jpg_fill_input_buffer (j_decompress_ptr cinfo)

{

  my_src_ptr src = (my_src_ptr) cinfo->src;

  size_t nbytes;



  if
(src->jpg.img_buffer == NULL || src->jpg.pos >= src->jpg.buffer_size){

    nbytes = -1;

  }

  else
 {

    nbytes = (src->jpg.pos + INPUT_BUF_SIZE > src->jpg.buffer_size ? 	/

   	src->jpg.buffer_size - src->jpg.pos : INPUT_BUF_SIZE);

    MEMCPY(src->buffer, src->jpg.img_buffer + src->jpg.pos, nbytes);

    src->jpg.pos += nbytes;

  }



  if
 (nbytes <= 0) {

    if
 (src->start_of_file)	/* Treat empty input file as fatal error */


      ERREXIT(cinfo, JERR_INPUT_EMPTY);

    WARNMS(cinfo, JWRN_JPEG_EOF);

    /* Insert a fake EOI marker */


    src->buffer[0] = (JOCTET) 0xFF;

    src->buffer[1] = (JOCTET) JPEG_EOI;

    nbytes = 2;

  }



  src->pub.next_input_byte = src->buffer;

  src->pub.bytes_in_buffer = nbytes;

  src->start_of_file = FALSE;



  return
 TRUE;

}

可以看出我們讀取數據都是從內存緩存中讀取，如果到達緩存末尾就返回-1。

     經過調試分析還發現jdatasrc.c文件中skip_input_data函數有一個不嚴謹的地方。原來代碼中如下：

METHODDEF(void
)

skip_input_data (j_decompress_ptr cinfo, long
 num_bytes)

{

  my_src_ptr src = (my_src_ptr) cinfo->src;



  /* Just a dumb implementation for now.  Could use fseek() except

   * it doesn't work on pipes.  Not clear that being smart is worth

   * any trouble anyway --- large skips are infrequent.

   */


  if
 (num_bytes > 0) {

    while
 (num_bytes > (long
) src->pub.bytes_in_buffer) {

      num_bytes -= (long
) src->pub.bytes_in_buffer;

      (void
) fill_input_buffer(cinfo);

      /* note we assume that fill_input_buffer will never return FALSE,

       * so suspension need not be handled.

       */


    }

    src->pub.next_input_byte += (size_t) num_bytes;

    src->pub.bytes_in_buffer -= (size_t) num_bytes;

  }

}

請注意顯示地調用了fill_input_buffer，而不是調用注冊給source manager的回調函數。這樣做是不嚴謹的，雖然只支持文件輸入的情況下，這樣寫沒有任何問題，但是如果我們增加其他的輸入方式的話（比如內存數據輸 入），這樣寫將不會調用到我們注冊給Source manager的fill_input_buffer回調函數。所以如上的代碼修改為：

METHODDEF(void
)

skip_input_data (j_decompress_ptr cinfo, long
 num_bytes)

{

  my_src_ptr src = (my_src_ptr) cinfo->src;



  /* Just a dumb implementation for now.  Could use fseek() except

   * it doesn't work on pipes.  Not clear that being smart is worth

   * any trouble anyway --- large skips are infrequent.

   */


  if
 (num_bytes > 0) {

    while
 (num_bytes > (long
) src->pub.bytes_in_buffer) {

      num_bytes -= (long
) src->pub.bytes_in_buffer;

      //(void) fill_input_buffer(cinfo);


      (void
) src->pub.fill_input_buffer(cinfo);

      /* note we assume that fill_input_buffer will never return FALSE,

       * so suspension need not be handled.

       */


    }

    src->pub.next_input_byte += (size_t) num_bytes;

    src->pub.bytes_in_buffer -= (size_t) num_bytes;

  }

}

調用我們注冊的回調函數來讀取數據。

     最好我們需要實現一個供用戶用內存jpeg數據初始化source manager的接口。我的定義如下：

/*

* This function improve the library can use the jpeg memory block as source.

*/


GLOBAL(void
)

jpeg_stdio_buffer_src (j_decompress_ptr cinfo, UINT8 * buffer, UINT32 size)

{

  my_src_ptr src;



  if
 (cinfo->src == NULL) {	/* first time for this JPEG object? */


    cinfo->src = (struct
 jpeg_source_mgr *)

      (*cinfo->mem->alloc_small) ((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_PERMANENT,

				  SIZEOF(my_source_mgr));

    src = (my_src_ptr) cinfo->src;

    src->buffer = (JOCTET *)

      (*cinfo->mem->alloc_small) ((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_PERMANENT,

				  INPUT_BUF_SIZE * SIZEOF(JOCTET));

  }



  src = (my_src_ptr) cinfo->src;

  src->pub.init_source = init_source;

  src->pub.fill_input_buffer = jpg_fill_input_buffer;

  src->pub.skip_input_data = skip_input_data;

  src->pub.resync_to_restart = jpeg_resync_to_restart; /* use default method */


  src->pub.term_source = term_source;

  //src->infile = infile;


  src->jpg.img_buffer = buffer;

  src->jpg.buffer_size = size;

  src->jpg.pos = 0;

  src->pub.bytes_in_buffer = 0; /* forces fill_input_buffer on first read */


  src->pub.next_input_byte = NULL; /* until buffer loaded */


}

通過該函數會發現：我們用戶輸入的buffer初始化了my_source_mgr，並用我們實現的回調函數 jpg_fill_input_buffer初始化了jpeg_source_mgr數據結構中的fill_input_buffer。這樣每次 libjpeg讀取數據就將會調用jpg_fill_input_buffer來讀取內存jpeg數據了。

     最后把jpeg_stdio_buffer_src接口暴露給最終用戶。在jpeglib.h中增加如下定義：

EXTERN(void
) jpeg_stdio_buffer_src JPP((j_decompress_ptr cinfo, UINT8 * buffer, UINT32 size));

    至此libjpeg已經可以支持內存jpeg數據的解碼了。只需要在調用jpeg_stdio_src接口的地方改調用jpeg_stdio_buffer_src就可以了