C/C++如何實現(xiàn)crc碼計算和校驗

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算法介紹

循環(huán)冗余校驗（Cyclic Redundancy Check， CRC）是一種根據(jù)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包或計算機文件等數(shù)據(jù)產(chǎn)生簡短固定位數(shù)校驗碼的一種信道編碼技術(shù)，主要用來檢測或校驗數(shù)據(jù)傳輸或者保存后可能出現(xiàn)的錯誤。它是利用除法及余數(shù)的原理來作錯誤偵測的。

CRC校驗計算速度快，檢錯能力強，易于用編碼器等硬件電路實現(xiàn)。從檢錯的正確率與速度、成本等方面，都比奇偶校驗等校驗方式具有優(yōu)勢。因而，CRC 成為計算機信息通信領域最為普遍的校驗方式。常見應用有以太網(wǎng)/USB通信，壓縮解壓，視頻編碼，圖像存儲，磁盤讀寫等

參數(shù)模型

CRC參數(shù)模型

不知道你是否遇到過這種情況，同樣的CRC多項式，調(diào)用不同的CRC計算函數(shù)，得到的結(jié)果卻不一樣，而且和手算的結(jié)果也不一樣，這就涉及到CRC的參數(shù)模型了。計算一個正確的CRC值，需要知道CRC的參數(shù)模型。

一個完整的CRC參數(shù)模型應該包含以下信息：WIDTH，POLY，INIT，REFIN，REFOUT，XOROUT。

NAME：參數(shù)模型名稱。

WIDTH：寬度，即生成的CRC數(shù)據(jù)位寬，如CRC-8，生成的CRC為8位

POLY：十六進制多項式，省略最高位1，如 x8 + x2 + x + 1，二進制為1 0000 0111，省略最高位1，轉(zhuǎn)換為十六進制為0x07。

INIT：CRC初始值，和WIDTH位寬一致。

REFIN：true或false，在進行計算之前，原始數(shù)據(jù)是否翻轉(zhuǎn)，如原始數(shù)據(jù)：0x34 = 0011 0100，如果REFIN為true，進行翻轉(zhuǎn)之后為0010 1100 = 0x2c

REFOUT：true或false，運算完成之后，得到的CRC值是否進行翻轉(zhuǎn)，如計算得到的CRC值：0x97 = 1001 0111，如果REFOUT為true，進行翻轉(zhuǎn)之后為11101001 = 0xE9。

XOROUT：計算結(jié)果與此參數(shù)進行異或運算后得到最終的CRC值，和WIDTH位寬一致。

接收端的校驗有兩種方式：

• 一種是和CRC計算一樣，在本地把接收到的數(shù)據(jù)和CRC分離，然后在本地對數(shù)據(jù)進行CRC運算，得到的CRC值和接收到的CRC進行比較，如果一致，說明數(shù)據(jù)接收正確，如果不一致，說明數(shù)據(jù)有錯誤。

• 另一種方法是把整個數(shù)據(jù)幀進行CRC運算，因為是數(shù)據(jù)幀相當于把原始數(shù)據(jù)左移8位，然后加上余數(shù)，如果直接對整個數(shù)據(jù)幀進行CRC運算（除以多項式），那么余數(shù)應該為0，如果不為0說明數(shù)據(jù)出錯

代碼計算

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

//求數(shù)的二進制最高位的冪指數(shù)，即MSB
static int getMinPolynomialBits(uint64_t n) {
	int r = 0;
	while (n >>= 1) r++;
	return r;
}

//append>0表示計算crc校驗碼，賦值到crcRemainder
//append=0，表示校驗輸入bit流是否正確；0表示正確，-1表示錯誤
//此處的多項式默認為0x96(高位補1后的結(jié)果)，默認crc位數(shù)為7，可根據(jù)代碼自行修改
static int crcCheck(const char* msg, int append, char* crcRemainder)
{
	if (msg == NULL || crcRemainder == NULL || strlen(msg) == 0) {
		printf("input parameter is unvalid!\n");
		return -1;
	}
	 //hex: 0x96 = b'10010110' = DEC:150 
	uint64_t poly = 0x96; 
	int polyLen = getMinPolynomialBits(poly + 1); //=7

	int msgLen = strlen(msg);
	//printf("%d\n", msgLen);

	//計算crc校驗碼
	if (append) {
		unsigned char* pBufCrc = (unsigned char*)calloc(msgLen + polyLen, sizeof(unsigned char)); 
		memset(pBufCrc, 0, msgLen + polyLen);

		for (int j = 0; j < msgLen; j++) {
			pBufCrc[j] = msg[j] - '0';
		}

		uint8_t* p = NULL;
		for (int i = 0; i < msgLen; i++) {
			if (pBufCrc[i]) {
				p = pBufCrc + i + polyLen;
				uint64_t t = poly;
				do {
					*(p--) ^= t & 1;
				} while (t >>= 1);
			}
		}
		p = NULL;

		size_t k;
		for (k = 0; k < polyLen; k++) {
			crcRemainder[k] = pBufCrc[k + msgLen] + 48;
		}
		if (pBufCrc) {
			free(pBufCrc);
			pBufCrc = NULL;
		}
	}
	else {
		// 校驗接受端的比特流
		unsigned char* pBuffer = (unsigned char*)calloc(msgLen, sizeof(unsigned char)); 
		memset(pBuffer, 0, msgLen);

		int inforLen = msgLen - polyLen;//提取出信息流部分，然后計算當前信息對應crc校驗碼

		for (int j = 0; j < inforLen; j++) {
			pBuffer[j] = msg[j] - '0';
		}

		uint8_t* p = NULL;
		for (int i = 0; i < inforLen; i++) {
			if (pBuffer[i]) {
				p = pBuffer + i + polyLen;
				uint64_t t = poly;
				do {
					*(p--) ^= t & 1;
				} while (t >>= 1);
			}
		}
		p = NULL;

		//計算得到的crc碼和輸入的crc碼進行對比驗證，若每一位都相同，則校驗成功
		for (size_t k = inforLen; k < msgLen; k++) {
			if (msg[k] != pBuffer[k] + 48) {
				if (pBuffer) {
					free(pBuffer);
					pBuffer = NULL;
				}
				return -1;
			}
		}
		if (pBuffer) {
			free(pBuffer);
			pBuffer = NULL;
		}
	}
	return 0;
}

感謝各位的閱讀，以上就是“C/C++如何實現(xiàn)crc碼計算和校驗”的內(nèi)容了，經(jīng)過本文的學習后，相信大家對C/C++如何實現(xiàn)crc碼計算和校驗這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！