一些CRC算法的分析 用于 确认Orx HashTable的Bug
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上文
我阅读了Orx自己实现的一套hashTable，经我过的初步分析，一个CRC算法作为key是有可能冲突的，但是并没有验证，作为bug提交的话，有些不够完整，所以，我写个测试程序真实的验证一下这个CRC算法，同时，也验证一下自己的分析是否正确。简而言之，就是验证此CRC算法在实际使用中，到底有无冲突的可能。
原理很简单，就是生成一堆字符串，然后传进此CRC算法，然后比较CRC后的值有无重复。此时我真希望可以使用Python，但是想想有写将接口使用Python API让Python使用的功夫，我都已经将测试代码写完了，于是作罢，还是老老实实的用C++吧。
先将整个Orx的Crc算法抽出来，如下：
#include
typedef
unsigned
long
orxU32;
typedef
char
orxCHAR;
#define orxCHAR_NULL
'0'
#define orxASSERT assert
#define orxSTRING orxCHAR *
#define orxNULL (
0
)
static
const
orxU32 sau32CRCTable[256
] =
{
0x00000000
, 0x04C11DB7
, 0x09823B6E
, 0x0D4326D9
, 0x130476DC
, 0x17C56B6B
, 0x1A864DB2
, 0x1E475005
,
0x2608EDB8
, 0x22C9F00F
, 0x2F8AD6D6
, 0x2B4BCB61
, 0x350C9B64
, 0x31CD86D3
, 0x3C8EA00A
, 0x384FBDBD
,
0x4C11DB70
, 0x48D0C6C7
, 0x4593E01E
, 0x4152FDA9
, 0x5F15ADAC
, 0x5BD4B01B
, 0x569796C2
, 0x52568B75
,
0x6A1936C8
, 0x6ED82B7F
, 0x639B0DA6
, 0x675A1011
, 0x791D4014
, 0x7DDC5DA3
, 0x709F7B7A
, 0x745E66CD
,
0x9823B6E0
, 0x9CE2AB57
, 0x91A18D8E
, 0x95609039
, 0x8B27C03C
, 0x8FE6DD8B
, 0x82A5FB52
, 0x8664E6E5
,
0xBE2B5B58
, 0xBAEA46EF
, 0xB7A96036
, 0xB3687D81
, 0xAD2F2D84
, 0xA9EE3033
, 0xA4AD16EA
, 0xA06C0B5D
,
0xD4326D90
, 0xD0F37027
, 0xDDB056FE
, 0xD9714B49
, 0xC7361B4C
, 0xC3F706FB
, 0xCEB42022
, 0xCA753D95
,
0xF23A8028
, 0xF6FB9D9F
, 0xFBB8BB46
, 0xFF79A6F1
, 0xE13EF6F4
, 0xE5FFEB43
, 0xE8BCCD9A
, 0xEC7DD02D
,
0x34867077
, 0x30476DC0
, 0x3D044B19
, 0x39C556AE
, 0x278206AB
, 0x23431B1C
, 0x2E003DC5
, 0x2AC12072
,
0x128E9DCF
, 0x164F8078
, 0x1B0CA6A1
, 0x1FCDBB16
, 0x018AEB13
, 0x054BF6A4
, 0x0808D07D
, 0x0CC9CDCA
,
0x7897AB07
, 0x7C56B6B0
, 0x71159069
, 0x75D48DDE
, 0x6B93DDDB
, 0x6F52C06C
, 0x6211E6B5
, 0x66D0FB02
,
0x5E9F46BF
, 0x5A5E5B08
, 0x571D7DD1
, 0x53DC6066
, 0x4D9B3063
, 0x495A2DD4
, 0x44190B0D
, 0x40D816BA
,
0xACA5C697
, 0xA864DB20
, 0xA527FDF9
, 0xA1E6E04E
, 0xBFA1B04B
, 0xBB60ADFC
, 0xB6238B25
, 0xB2E29692
,
0x8AAD2B2F
, 0x8E6C3698
, 0x832F1041
, 0x87EE0DF6
, 0x99A95DF3
, 0x9D684044
, 0x902B669D
, 0x94EA7B2A
,
0xE0B41DE7
, 0xE4750050
, 0xE9362689
, 0xEDF73B3E
, 0xF3B06B3B
, 0xF771768C
, 0xFA325055
, 0xFEF34DE2
,
0xC6BCF05F
, 0xC27DEDE8
, 0xCF3ECB31
, 0xCBFFD686
, 0xD5B88683
, 0xD1799B34
, 0xDC3ABDED
, 0xD8FBA05A
,
0x690CE0EE
, 0x6DCDFD59
, 0x608EDB80
, 0x644FC637
, 0x7A089632
, 0x7EC98B85
, 0x738AAD5C
, 0x774BB0EB
,
0x4F040D56
, 0x4BC510E1
, 0x46863638
, 0x42472B8F
, 0x5C007B8A
, 0x58C1663D
, 0x558240E4
, 0x51435D53
,
0x251D3B9E
, 0x21DC2629
, 0x2C9F00F0
, 0x285E1D47
, 0x36194D42
, 0x32D850F5
, 0x3F9B762C
, 0x3B5A6B9B
,
0x0315D626
, 0x07D4CB91
, 0x0A97ED48
, 0x0E56F0FF
, 0x1011A0FA
, 0x14D0BD4D
, 0x19939B94
, 0x1D528623
,
0xF12F560E
, 0xF5EE4BB9
, 0xF8AD6D60
, 0xFC6C70D7
, 0xE22B20D2
, 0xE6EA3D65
, 0xEBA91BBC
, 0xEF68060B
,
0xD727BBB6
, 0xD3E6A601
, 0xDEA580D8
, 0xDA649D6F
, 0xC423CD6A
, 0xC0E2D0DD
, 0xCDA1F604
, 0xC960EBB3
,
0xBD3E8D7E
, 0xB9FF90C9
, 0xB4BCB610
, 0xB07DABA7
, 0xAE3AFBA2
, 0xAAFBE615
, 0xA7B8C0CC
, 0xA379DD7B
,
0x9B3660C6
, 0x9FF77D71
, 0x92B45BA8
, 0x9675461F
, 0x8832161A
, 0x8CF30BAD
, 0x81B02D74
, 0x857130C3
,
0x5D8A9099
, 0x594B8D2E
, 0x5408ABF7
, 0x50C9B640
, 0x4E8EE645
, 0x4A4FFBF2
, 0x470CDD2B
, 0x43CDC09C
,
0x7B827D21
, 0x7F436096
, 0x7200464F
, 0x76C15BF8
, 0x68860BFD
, 0x6C47164A
, 0x61043093
, 0x65C52D24
,
0x119B4BE9
, 0x155A565E
, 0x18197087
, 0x1CD86D30
, 0x029F3D35
, 0x065E2082
, 0x0B1D065B
, 0x0FDC1BEC
,
0x3793A651
, 0x3352BBE6
, 0x3E119D3F
, 0x3AD08088
, 0x2497D08D
, 0x2056CD3A
, 0x2D15EBE3
, 0x29D4F654
,
0xC5A92679
, 0xC1683BCE
, 0xCC2B1D17
, 0xC8EA00A0
, 0xD6AD50A5
, 0xD26C4D12
, 0xDF2F6BCB
, 0xDBEE767C
,
0xE3A1CBC1
, 0xE760D676
, 0xEA23F0AF
, 0xEEE2ED18
, 0xF0A5BD1D
, 0xF464A0AA
, 0xF9278673
, 0xFDE69BC4
,
0x89B8FD09
, 0x8D79E0BE
, 0x803AC667
, 0x84FBDBD0
, 0x9ABC8BD5
, 0x9E7D9662
, 0x933EB0BB
, 0x97FFAD0C
,
0xAFB010B1
, 0xAB710D06
, 0xA6322BDF
, 0xA2F33668
, 0xBCB4666D
, 0xB8757BDA
, 0xB5365D03
, 0xB1F740B4
};
orxU32 orxString_ContinueCRC(const
orxSTRING _zString, orxU32 _u32CRC)
{
register
orxU32 u32CRC;
register
const
orxCHAR *pc;
/*
Checks
*/
orxASSERT(_zString != orxNULL);
/*
Inits CRC
*/
u32CRC = _u32CRC ^ 0xFFFFFFFFL
;
/*
For the whole string
*/
for
(pc = _zString; *pc != orxCHAR_NULL; pc++)
{
/*
Computes the CRC
*/
u32CRC = sau32CRCTable[(u32CRC ^ *pc) & 0xFF
] ^ (u32CRC >> 8
);
}
/*
Done!
*/
return
(u32CRC ^ 0xFFFFFFFFL
);
}
由于在Orx中使用的时候，第2参数一直为0，所以函数实际可以改成下面这样
orxU32 orxString_ContinueCRC(const
orxSTRING _zString)
{
register
orxU32 u32CRC;
register
const
orxCHAR *pc;
/*
Checks
*/
orxASSERT(_zString != orxNULL);
/*
Inits CRC
*/
u32CRC = 0
^ 0xFFFFFFFFL
;
/*
For the whole string
*/
for
(pc = _zString; *pc != orxCHAR_NULL; pc++)
{
/*
Computes the CRC
*/
u32CRC = sau32CRCTable[(u32CRC ^ *pc) & 0xFF
] ^ (u32CRC >> 8
);
}
/*
Done!
*/
return
(u32CRC ^ 0xFFFFFFFFL
);
}
作为测试结果，我希望检验是否会在string较短时就发生冲突，并且，真的冲突的话，输出冲突的字符串。这里暂时仅测试ASCII的字符，按照Orx的实际使用，UTF8字符的冲突的可能性只会比这个高，不会比这个低。
突然觉得想出一个这样的测试算法也挺有意思的。
作为较短的函数，暂时将字符串长度定在20以下。
第一步：生成测试字符串：
这里为了简化，就全生成同样长度的小写字符串了，其实本来想遍历生成的，后来觉得太麻烦，想了想，其实没有必要，只要能找到冲突就行，不一定要遍历。
char
*rand_str(char
*str,const
int
len)
{
char
*c = str;
for
(int
i=0
; i
*c='a'
+rand()%26
;
}
*c='0'
;
return
str;
}
用这个函数来生成随机指定长度的字符串。
我然后用下列函数来检验：
typedef
hash_map<unsigned
long
, list > resultType;
resultType result;
void
testIt(char
* testString) {
unsigned
long
crcValue = orxString_ContinueCRC(testString);
resultType::iterator clashIt = result.find(crcValue);
if
(clashIt != result.end()) {
// have a clash
list &clashList = (clashIt->second);
clashList.push_back(testString);
printf("Clash strings: "
);
for
(list::iterator it = clashList.begin();
it != clashList.end();
++it) {
printf("
%s
t
"
, it->c_str());
}
printf("
n
"
);
return
;
}
list newVaule;
newVaule.push_back(testString);
result.insert(make_pair(crcValue, newVaule));
}
原理上也没有什么好说的了，就是一个hash_map<unsigned
long
, list >
的变量，用于来保存目前测试过的所有字符串，key是CRC计算后的值，list用于存储字符串。这种用法消耗内存非常多。。。。。。。
驱动代码如下，需要增加测试数量的，改NumOftest是改测试字符串的长度，i的最大值是测试的次数。
int
_tmain(int
argc, _TCHAR* argv[])
{
srand(time(NULL
));
const
int
NumOftest = 11
;
char
test[NumOftest + 1
];
for
(int
i = 0
; i < 200000
; ++i) {
rand_str(test, NumOftest);
testIt(test);
}
system("PAUSE"
);
return
0
;
}
事实上， 经过测试，在上面这个级别我就测试出了4组冲突：
Clash strings: rdvohjmmqco dzfmlbvurvy
Clash strings: ezmchjdxzvc heugmqpnwhr
Clash strings: xuosifsuqnz hdnklsfofvo
Clash strings: cxezqfgwkdy hjccdfyaamc
20W的级别，长度为十的字符串。。。。。。。。。。。。这不是现实中可能出现的组合，出现这样的情况，Orx中的hashTable必然就会出现问题。。。。。
另外，这也说明了出现问题的概率不是小到宇宙毁灭的几率那样，谁也不能保证在Orx使用一个256长度的hashTable的时候会不会出现问题。。。。。。。。。。。。。。。。事实上，即使为了效率，也还是参考参考MPQ中暴雪对CRC的使用，或者是如一般std扩展中hashmap的使用吧。
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Posted By 九天雁翎 at 九天雁翎的博客 on 2010年08月05日