CRC通用计算类

原创

lijun4183 2007-09-20 13:08:50 博主文章分类：Hob工具箱 ©著作权

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/*前段时间在做项目中用到了CRC循环校验，在网上查了很多资料，但是都很零乱；
本人作了相关整理，并对常用的循环冗余校验进行了封装，形成本文件。
在这里感谢网络上提供相关资料的朋友们，关于他们的名字在这里我无法一一列举，再次向他们表示感谢！*/

/*以下代码的计算思想适用于所有CRC校验算法。
64位以上的由于ulong已经无法表示了，所以没有实现。但是思想也是一样的。不过64位以上可以使用.net里面的
别的hash:比如md5等算法．
主要参考地址：[url]http://www.wiki.cn/wiki/Cyclic_redundancy_check[/url]
[url]http://www.zorc.breitbandkatze.de/crc.html[/url] [url]http://www.zorc.breitbandkatze.de/crctester.c[/url]
*/

/*
需要注意的是：即使都是同样位数的crc校验，多项式也可以不同。即使多项式相同，初值，末值xor,是否反转等设置也可以不同
所以在通信的双方需要约定好。
以下的具体crc子类只是我能找到的一些常用的crc约定。
哪位兄弟有具体的crc约定，可以告知我进行扩展。
*/

//* 采用了泛型定义基类,基类是一个通用的计算CRC的方法,定义具体的类时只需要设置好CRC设置即可。
//* 本来想用c#写模版代码，可是C#编译器居然先检查 >> & 计算，说T无法进行这些操作，无法编译通过。
//* 所以改成用c++实现．所以c#还是只能称为泛型，而c++才能称为模板
//**********************************************************************************************************/

//crc的设置.选用一个crc算法时,子类必须设置这些值
  int m_order;//CRC多项式的阶数 1到64
  T m_polynom;//CRC多项式
  T m_crcinit;//CRC的初值
  T m_crcxor;//和最终结果xor的值
  int m_refin;//0或者1,表示输入在处理前是否反转
  int m_refout;//0或者1,表示输出结果是否反转
  int m_direct;//0或者1,1表示直接使用m_crcinit

CRC的原理，俺这里就不说了。大家可以参考网上的很多资料。

下面是源代码：

#pragma once

using namespace System;
using namespace System::Collections::Generic;
using namespace System::Diagnostics;

#pragma warning(disable:4333)

namespace Hob{namespace Toolbox{namespace Classes
{
/// <summary>
/// CRC基类,抽象类,模版类.注:T只能是long,int,byte...等
/// </summary>
template<typename T>
public ref class CRC abstract
{
public:
  CRC()
  {
   //初始化crc算法设置
   InitCRCSettings();
   CRC_Table=nullptr;
   CRC_Mask = ( ( ( (T)1<<(m_order-1) )-1 )<<1 )|1;
   CRC_HighBit =( (T)1<<(m_order-1) );
   CheckSettings();//检查设置
   //初始化CRC Table
   InitCRCTable();
   //计算初值
   Count_CRCInit_direct();
  }
private:
  /// <summary>
  /// 初始化CRC table
  /// </summary>
  void InitCRCTable()
  {
   if(CRC_Table!=nullptr) return;

CRC_Table = gcnew array<T>(256);

   int i,j;
   T bit, crc;
   for(i=0;i<256;i++)
   {
    crc=i;
    if (m_refin) crc=reflect(crc, 8);
    crc<<= m_order-8;

    for (j=0; j<8; j++)
    {
     bit = crc & CRC_HighBit;
     crc<<= 1;
     if (bit) crc^= m_polynom;
    }

    if (m_refin) crc = reflect(crc, m_order);
    crc&= CRC_Mask;
    CRC_Table[i]= crc;
   }
  }

  //将一个值crc的低bitnum位进行反转.
  T reflect (T crc, int bitnum)
  {
   // reflects the lower 'bitnum' bits of 'crc'
   T i, j=1, crcout=0;
   for (i=( (T)1<<(bitnum-1) ); i; i>>=1)
   {
    if (crc & i) crcout|=j;
    j<<= 1;
   }
   return crcout;
  }

  //计算直接初值
  void Count_CRCInit_direct()
  {
   if(m_direct) //direct
   {
    CRCInit_direct=m_crcinit;
    return;
   }

   T crc = m_crcinit;
   for (int i=0; i<m_order; i++)
   {
    T bit = crc & CRC_HighBit;
    crc<<= 1;
    if (bit) crc^= m_polynom;
   }
   CRCInit_direct = crc & CRC_Mask;

  }
protected:
  //初始化crc设置
  virtual void InitCRCSettings() abstract;
  //检查crc设置
  void CheckSettings()
  {
   if(m_order<1 || m_order>64)
    Debug::Fail("ERROR,invalid order!");
   if (m_polynom != (m_polynom & CRC_Mask))
    Debug::Fail("ERROR,invalid polynom!");
   if (m_crcinit != (m_crcinit & CRC_Mask))
    Debug::Fail("ERROR,invalid crcinit!");
   if (m_crcxor != (m_crcxor & CRC_Mask))
    Debug::Fail("ERROR,invalid crcxor!");
  }
private:
  array<T>^ CRC_Table;//crc table
  T CRC_Mask;//mask值,比如crc8为0xff
  T CRC_HighBit;//CRC的最高位比如crc8为0x80
  //直接用来计算crc的初值 m_direct=1时就是m_crcinit m_direct时进行Count_CRCInit_direct计算
  T CRCInit_direct;
protected:
  //crc的设置.选用一个crc算法时,子类必须设置这些值
  int m_order;//CRC多项式的阶数 1到64
  T m_polynom;//CRC多项式
  T m_crcinit;//CRC的初值
  T m_crcxor;//和最终结果xor的值
  int m_refin;//0或者1,表示输入在处理前是否反转
  int m_refout;//0或者1,表示输出结果是否反转
  int m_direct;//0或者1,1表示直接使用m_crcinit
public:
  /// <summary>
  /// 计算得到CRC值
  /// </summary>
  T GetCRC(array<Byte>^ pBuffer, int Length)
  {
   T crc = CRCInit_direct;
   if (m_refin)
    crc = reflect(crc, m_order);

   Byte ValueByte;
   for (int i=0;i<Length;i++)
   {
    ValueByte=pBuffer[i];
    if(!m_refin)
     crc = (crc << 8) ^ CRC_Table[(int) (( (crc>>(m_order-8) ) & 0xff) ^ ValueByte)];
    else
     crc = (crc >> 8) ^ CRC_Table[(int) ((crc & 0xff) ^ ValueByte)];
   }

if (m_refout^m_refin)
crc = reflect(crc, m_order);

crc = (crc ^m_crcxor) & CRC_Mask;

return crc;
}
};

//宏
#define IMPLEMENT_GETCRC(_GETCRC_RETURN) \
_GETCRC_RETURN GetCRC(array<Byte>^ pBuffer, int Length) \
     { \
  return CRC::GetCRC(pBuffer, Length); \
}

/// <summary>
/// CRC-8 名称：CRC-8-ATM
/// 0x7=x8 + x2 + x + 1
/// </summary>
public ref class CRC8_ATM:CRC<Byte>
{
public:
  IMPLEMENT_GETCRC(Byte)
protected:
  //初始化crc设置
  virtual void InitCRCSettings() override
  {
   m_order = 8;
   m_polynom = 0x7;
   m_crcinit = 0x0;
   m_crcxor = 0x0;
   m_refin = 0;
   m_refout= 0;
   m_direct=1;
  }
};

/// <summary>
/// CRC-8 名称：CRC-8-Dallas/Maxim
/// 0x31=X(8)+X(5)+X(4)+X(0)
/// </summary>
public ref class CRC8_Dallas:CRC<Byte>
{
public:
  IMPLEMENT_GETCRC(Byte)
protected:
  //初始化crc设置
  virtual void InitCRCSettings() override
  {
   m_order = 8;
   m_polynom = 0x31;
   m_crcinit = 0x0;
   m_crcxor = 0x0;
   m_refin = 1;
   m_refout= 1;
   m_direct=1;
  }
};

/// <summary>
/// CRC-16 名称：CRC-16-IBM，也即通常讲的CRC16
/// 0x8005=x16 + x15 + x2 + 1
/// </summary>
public ref class CRC16:CRC<UInt16>
{
public:
  IMPLEMENT_GETCRC(UInt16)
protected:
  //初始化crc设置
  virtual void InitCRCSettings() override
  {
   m_order = 16;
   m_polynom = 0x8005;
   m_crcinit = 0x0;
   m_crcxor = 0x0;
   m_refin = 1;
   m_refout=1;
   m_direct=1;
  }
};

/// <summary>
/// CRC-16-CCITT ,也即通常讲的CRC-CCITT
/// 0x1021=x16 + x12 + x5 + 1
/// </summary>
public ref class CRC16_CCITT:CRC<UInt16>
{
public:
  IMPLEMENT_GETCRC(UInt16)
protected:
  //初始化crc设置
  virtual void InitCRCSettings() override
  {
   m_order = 16;
   m_polynom = 0x1021;
   m_crcinit = 0xFFFF;
   m_crcxor = 0x0;
   m_refin = 0;
   m_refout=0;
   m_direct=1;
  }
};

/// <summary>
/// CRC-16-XKERMIT,用于xmodem协议
/// 0x8408=x16+x15 + x10 + x3
/// </summary>
public ref class CRC16_XKERMIT:CRC<UInt16>
{
public:
  IMPLEMENT_GETCRC(UInt16)
protected:
  //初始化crc设置
  virtual void InitCRCSettings() override
  {
   m_order = 16;
   m_polynom = 0x8408;
   m_crcinit = 0;
   m_crcxor = 0x0;
   m_refin = 1;
   m_refout=1;
   m_direct=1;
  }
};

/// <summary>
/// CRC-32 名称：CRC-32-IEEE 802.3,也即通常的CRC32/FCS32
/// 0x04C11DB7 = x32 + x26 + x23 + x22 + x16 + x12 +
///       x11 + x10 + x8 + x7 + x5 + x4 + x2 + x + 1
/// </summary>
public ref class CRC32:CRC<UInt32>
{
public:
  IMPLEMENT_GETCRC(UInt32)
protected:
  //初始化crc设置
  virtual void InitCRCSettings() override
  {
   m_order = 32;
   m_polynom = 0x4c11db7;
   m_crcinit = 0xFFFFFFFF;
   m_crcxor = 0xFFFFFFFF;
   m_refin = 1;
   m_refout=1;
   m_direct=1;
  }
};

/// <summary>
/// CRC-64 CRC-64-ECMA-182
/// 0x42F0E1EBA9EA3693 = x^{64} + x^{62} + x^{57} + x^{55} + x^{54} + x^{53} + x^{52} +
///          x^{47} + x^{46} + x^{45} + x^{40} + x^{39} + x^{38} + x^{37} + x^{35}
///         + x^{33} +x^{32} + x^{31} + x^{29} + x^{27} + x^{24} + x^{23} + x^{22} +
///         x^{21} + x^{19} + x^{17} + x^{13} + x^{12} + x^{10} + x^9 + x^7 + x^4 + x + 1
/// </summary>
public ref class CRC64_ECMA:CRC<UInt64>
{
public:
  IMPLEMENT_GETCRC(UInt64)
protected:
  //初始化crc设置
  virtual void InitCRCSettings() override
  {
   m_order = 64;
   m_polynom = 0x42F0E1EBA9EA3693;
   m_crcinit=0xFFFFFFFFFFFFFFFF;
   m_crcxor=0xFFFFFFFFFFFFFFFF;
   m_refin = 0;
   m_refout = 0;
   m_direct = 1;
  }
};
}}}

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