home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ HPAVC / HPAVC CD-ROM.iso / TPTUTR0F.ZIP / PASCAL11.TXT < prev    next >
Text File  |  1996-01-28  |  24KB  |  580 lines

  1.                         Turbo Pascal for DOS Tutorial
  2.                              by Glenn Grotzinger
  3.             Part 11 -- data representation; reading specs sheets
  4.                   copyright (c) 1995-96 by Glenn Grotzinger
  5.  
  6. Is there still any interest in this tutorial?  If so, tell me! :>
  7.  
  8. The problem for part 10 is being used for a contest, and a solution will
  9. not be divulged until the completion date of the contest.  So, we will
  10. start getting into how the computer represents all types of data.
  11.  
  12. Basically, the plan for this tutorial is to go through all standard data
  13. types and show how TP stores them in memory, so we will be able to interpret
  14. a binary data file we may create.  Then, using the information we presented
  15. on how things are stored, we will get a spec sheet on a common format, and
  16. interpret the data, so we may be able to obtain data from that file through
  17. a Pascal program.
  18.  
  19. Byte
  20. ====
  21. The basic idea of a byte has been covered in part 7 of the tutorial.
  22. Please refer back to there for a refresher on the concept of what a byte is.
  23.  
  24. Basically, a byte can be used to substitute or represent a char type,
  25. or a number type....The number types, stored as a byte, have a limit of
  26. 0..255 as an unsigned number (byte), and -128..127 with a signed number
  27. (shortint).  The terms in the parentheses are what we would define the
  28. byte to be to get the specified range.  I will explain later in this
  29. tutorial the difference between a "signed" and "unsigned" number, actually
  30. signed and unsigned data space for numbers.
  31.  
  32. The number for an unsigned number is formed, much like we were doing the
  33. binary computations in part 7.
  34.  
  35. Numbers as Integers
  36. ===================
  37. There are several types of numbers we can define...
  38.  
  39. Byte, and ShortInt: as described above in the byte description...
  40.  
  41. Integer types are either as signed (range: -32768..32767) or unsigned
  42. (0..65535) words.  A word is a unit of 2 bytes in TP.  Basically, in
  43. a unsigned integer, the number is calculated from right to left in binary
  44. much like a byte.  Since it is easier, for us to show binary storage
  45. repsentation as hexadecimal units of bytes, we will use hexadecimal values
  46. for an example.
  47.  
  48. An integer type is written to disk, to test something.  The sequence of
  49. two bytes is:  3F 4D  .  What is the number in base 10 form?
  50.  
  51. If we remember from our hex notation, and the way things work:
  52.  
  53.    3 * 16^3 + 15 * 16^2 + 4 * 16^1 + 13 * 16^0 = 16205
  54.  
  55. An integer is ALWAYS two bytes, whether or not the number may technically
  56. fill two bytes in this manner described before.  For example, 13 in base
  57. 10 is stored in memory and on disk by TP in integer form as 00 0D .  We
  58. could equally store this number as a byte if we knew that this variable
  59. location would never be requested to hold a number that is greater than
  60. 255.  For example, if we knew we were going to hold days of the month
  61. in memory, we would never have a number greater than 31, so a byte type
  62. for this number would be appropriate.
  63.  
  64. A longint type is always a signed number, but we do need to know, that
  65. it is what is called a double word, or two words put together.  Therefore,
  66. we know that a longint type is 4 bytes, and has a maximum limit of 2bil.
  67. A longint is ALWAYS 4 bytes, whether or not the number may fill 4 bytes.
  68. 13 in base 10 would be stored in a longint as 00 00 00 0D .
  69.  
  70. Char
  71. ====
  72. A character is stored in memory as a byte, with the byte value
  73. representing the corresponding character as it refers to the
  74. ASCII chart.
  75.  
  76. byte representation 67 as a char is C.
  77.  
  78. Signed vs. Unsigned Integer Numbers
  79. ===================================
  80. We have talked before in this part about signed and unsigned numbers.  In
  81. part 7, essentially, we have covered unsigned numbers, when we were
  82. describing binary logic.  Let's describe what a signed number is.
  83.  
  84. A signed number is represented by either using a base system of 0..1, or
  85. 1..0 in binary.  In a signed number, the leftmost bit is either 0 for a
  86. positive number, and 1 for a negative number.  For positive numbers, the
  87. remaining bits are considered using a 0..1 scheme as we did in part 7
  88. with the binary computations.  For a negative number, we count starting
  89. from 1 and go down to 0.
  90.  
  91. Let's observe what that difference is, by demonstrating how 3 and -3 would
  92. be shown in a shortint (signed) type in binary.
  93.  
  94. Let's start with 3 in binary as a signed number. That is a positive number
  95. so the leftmost bit will be 0.  Then we will use a 0..1 counting system
  96. to finish out the number using standard binary notation.  So, 3 will be
  97. represented in a shortint value as:
  98.  
  99.                              0000     0010 
  100.  
  101. just like it was an unsigned number.  Now, lets observe what -3 would look
  102. like.  That is a negative number, so the leftmost bit would be a 1.  Since
  103. we use a 1..0 system, we would start with 1's in everything.  We know 3 is
  104. 10 in binary, so we use a reverse system and come up with:
  105.  
  106.                              1111     1101
  107.  
  108. To illustrate further, in binary counting (to a computer) -1..-5 would be
  109. (represented in hex) as $FF,$FE,$FD,$FC,$FB; as opposed to $01,$02,$03,
  110. $04,$05 for 1..5 .  In a signed system, negative number counting starts at
  111. -1, which explains why the equal range of a shortint is -128..127, and
  112. there are equally 128 items (positive and negative).
  113.  
  114. As practice, look at the integers.dat now, in a hex viewer, and see exactly
  115. how the numbers are stored.  They are two bytes in length, and should count
  116. from one to ten, as we did in the program.  It should look like this in
  117. your hex viewer....
  118.  
  119. 00 01 00 02 00 03 00 04 00 05 00 06 00 07 00 08 00 09 00 0A
  120.  
  121. I recommend very heavily that you get a hex viewer to be able to help out.
  122.  
  123. Boolean
  124. =======
  125. 0 = False; 1 = True
  126.  
  127. Common Pascal Strings
  128. =====================
  129. Now we will start to discuss the format of grouped data.  The first format
  130. we will discuss will be the common pascal string.  The format of a pascal
  131. string formatted group of characters is the following.
  132.  
  133. When we define a string without a subscript, we are defining a maximum of
  134. 255 characters. When we define for example, a string[20], we are defining
  135. a max of 20 characters.  In reality, we are defining the number of char-
  136. acters + 1.  A string has a first byte (0th byte) that represents the
  137. actual character length of the data stored in the string, as an unsigned
  138. byte. (Actually, the length function reads this byte when you call it,
  139. but it's also possible to read and refer to the byte, and even SET it.)
  140.  
  141. Refer back to part 8 where I said you could individually set each part
  142. of the string.  It's possible to actually build a string by setting the
  143. length byte, then setting the rest of the string as characters.  Say,
  144. to set the dynamic length of a string to 4, we can do this, as in this
  145. example, which will only write "Hello" instead of "Hello world!".  We
  146. are setting the 0'th part of the string as a character, which we need
  147. to do:
  148.  
  149. program test; 
  150.   var
  151.     p: string;
  152.   begin
  153.     p := 'Hello world!';
  154.     p[0] := #5;
  155.     writeln(p);
  156.   end.
  157.  
  158. Blocked Character Strings
  159. =========================
  160. It's also possible to work with an array of characters as a string, by
  161. referring to the whole array.  The maximum length must be set by the
  162. length of the array, essentially.
  163.  
  164. str: array[1..20] of char;
  165.  
  166. if we read this structure in as a whole, it will have 20 characters in it,
  167. in which we can write back out to the screen by saying WRITE(STR);, or
  168. actually convert to a string by counting through to find the actual length
  169. and then setting the length byte.
  170.  
  171. Null Terminated Strings
  172. =======================
  173. This is a length of characters, which are terminated by a null character,
  174. or #0.  The strings unit is documented to work with these strings, but it's
  175. easier to get away with simply converting it into something we can work
  176. with through Pascal itself, if we have to do much with it.
  177.  
  178. Arrays
  179. ======
  180. The general structure of an array was described in part 6.  It is basically
  181. usable as a grouping of items.
  182.  
  183. Records
  184. =======
  185. A record is stored in memory basically as a grouping of data types.  The
  186. record type below:
  187.  
  188.   datarecord = record
  189.     int: integer;
  190.     character: char;
  191.   end;
  192.  
  193. would be stored in memory like this:
  194.  
  195.  INT CHARACTER
  196.  
  197.  
  198. Now, we have described all of the pertinent items we need to know to be
  199. able to work through a spec sheet on a common format.  Basically, data
  200. for spec sheets are sometimes presented as the record format, in either
  201. Pascal or C format.  We don't need to really do any work for that, but
  202. most of the time, it will be presented in a byte by byte offset format.
  203.  
  204. Let us look at this structure file for an example.  It is of the standard
  205. sound file called a MOD file. (you can find them anywhere, almost)  We
  206. will cover just the header of the file for now...
  207. -------------------------------------------------------------------------
  208.  
  209. Protracker 1.1B Song/Module Format:
  210.  
  211. Offset  Bytes  Description
  212.    0     20    Songname. Remember to put trailing null bytes at the end...
  213.  
  214. Information for sample 1-31:
  215.  
  216. Offset  Bytes  Description
  217.   20     22    Samplename for sample 1. Pad with null bytes.
  218.   42      2    Samplelength for sample 1. Stored as number of words.
  219.                Multiply by two to get real sample length in bytes.
  220.   44      1    Lower four bits are the finetune value, stored as a signed
  221.                four bit number. The upper four bits are not used, and
  222.                should be set to zero.
  223.                Value:  Finetune:
  224.                  0        0
  225.                  1       +1
  226.                  2       +2
  227.                  3       +3
  228.                  4       +4
  229.                  5       +5
  230.                  6       +6
  231.                  7       +7
  232.                  8       -8
  233.                  9       -7
  234.                  A       -6
  235.                  B       -5
  236.                  C       -4
  237.                  D       -3
  238.                  E       -2
  239.                  F       -1
  240.  
  241.   45      1    Volume for sample 1. Range is $00-$40, or 0-64 decimal.
  242.   46      2    Repeat point for sample 1. Stored as number of words offset
  243.                from start of sample. Multiply by two to get offset in bytes.
  244.   48      2    Repeat Length for sample 1. Stored as number of words in
  245.                loop. Multiply by two to get replen in bytes.
  246.  
  247. Information for the next 30 samples starts here. It's just like the info for
  248. sample 1.
  249.  
  250. Offset  Bytes  Description
  251.   50     30    Sample 2...
  252.   80     30    Sample 3...
  253.    .
  254.    .
  255.    .
  256.  890     30    Sample 30...
  257.  920     30    Sample 31...
  258.  
  259. Offset  Bytes  Description
  260.  950      1    Songlength. Range is 1-128.
  261.  951      1    Well... this little byte here is set to 127, so that old
  262.                trackers will search through all patterns when loading.
  263.                Noisetracker uses this byte for restart, but we don't.
  264.  952    128    Song positions 0-127. Each hold a number from 0-63 that
  265.                tells the tracker what pattern to play at that position.
  266. 1080      4    The four letters "M.K." - This is something Mahoney & Kaktus
  267.                inserted when they increased the number of samples from
  268.                15 to 31. If it's not there, the module/song uses 15 samples
  269.                or the text has been removed to make the module harder to
  270.                rip. Startrekker puts "FLT4" or "FLT8" there instead.
  271.  
  272. Source: Lars "ZAP" Hamre/Amiga Freelancers
  273.  
  274. --------------------------------------------------------------------------
  275.  
  276. Building the basic record format
  277. ================================
  278. We will need to essentially, for any standard file, built record format(s)
  279. for the file.  Let us start with this one.
  280.  
  281. It says above that the first 20 bytes would be a song title.  The description
  282. best seems to define it as a null-terminated string, but we know the maximum
  283. limit.  So, lets just call it a blocked character string of length 20.  So
  284. we will use this description for part of our component record:
  285.  
  286. songname: array[1..20] of char;
  287.  
  288. If we read on through the file, it states data for samples 1-31.  They are
  289. varied data, so that infers that we need to build another record format.
  290. But for the position so far in our current record format, we will use
  291. this, since we know that there are a group of 31 samples...we will call
  292. our alternate record for the sample data, samplerec.
  293.  
  294. sampledata: array[1..31] of samplerec;
  295.  
  296. Alternate Sample Record
  297. =======================
  298. 22 bytes are defined for a samplename.  Same logic for songname.  So this
  299. unit of our sample record will be
  300.  
  301. samplename: array[1..22] of char;
  302.  
  303. The next part is a sample length defined by 2 bytes.  So, we could either
  304. call this a word, or an integer:
  305.  
  306. samplelength: integer;
  307.  
  308. One byte for a finetune value.  Logical definition:
  309.  
  310. finetune: byte;
  311.  
  312. Volume is defined as one byte.  So...
  313.  
  314. volume: byte;
  315.  
  316. Repeat point and Repeat length are both defined as words above so...
  317.  
  318. repeatpoint: integer;
  319. repeatlength: integer;
  320.  
  321. It is indicated above that we are done with the samples.  Therefore, our
  322. final record format for the samples would be:
  323.  
  324. samplerec = record
  325.   samplename: array[1..22] of char;
  326.   samplelength: integer;
  327.   finetune: byte;
  328.   volume: byte;
  329.   repeatpoint: integer;
  330.   repeatlength: integer;
  331. end;
  332.  
  333. Finishing the Record Format
  334. ===========================
  335. Continuing on...
  336.  
  337. songlength is a byte.  So
  338.  
  339. songlength: byte;
  340.  
  341. A byte is defined next that seems like a filler byte.  So...
  342.  
  343. filler: byte;
  344.  
  345. The next set of 128 bytes are defined as "song positions 0-127".  Each byte
  346. is also defined to hold a number, so lets keep to that:
  347.  
  348. positions: array[0..127] of byte;
  349.  
  350. The next 4 bytes to finish out our headers is the moduleid.  it's 4 bytes,
  351. text, so...
  352.  
  353. id: array[1..4] of char;
  354.  
  355. Having gone through the header format for this file, we have come up with
  356. a record we can use to read all the header data, that we would need to read
  357. for a mod file.  Therefore, we can use a final type listing in our program
  358. to read a mod file header of:
  359.  
  360. samplerec = record
  361.   samplename: array[1..22] of char;
  362.   samplelength: integer;
  363.   finetune: byte;
  364.   volume: byte;
  365.   repeatpoint: integer;
  366.   repeatlength: integer;
  367. end;
  368.  
  369. modrecord = record
  370.   songname: array[1..20] of char;
  371.   sampledata: array[1..31] of samplerec;
  372.   songlength: byte;
  373.   filler: byte;
  374.   positions: array[0..127] of byte;
  375.   id: array[1..4] of char;
  376. end;
  377.  
  378. We can use this format to gain any information we know about a file.  To
  379. test this format, we need to write a program that pulls the information
  380. out of a standard file, that we know, and check to see if they're identical.
  381. For MODs, we would need to get a player, and load up the player, in order
  382. to get data we are familiar with from the spec sheet, such as the id being
  383. "M.K.".
  384.  
  385. All the data we need to know to extract data out, and get formatted data
  386. from standards files, have been presented.
  387.  
  388. Practice Programming Problem #11
  389. ================================
  390. In keeping with the topic of this tutorial, I am asking you to write a
  391. program entirely in Pascal that will take a ZIP file name from the command-
  392. line and then print a list of all the files within that zip file.  With
  393. each filename, list the compressed size, uncompressed size, date, time,
  394. and compression method, one per file.  At the end, list the total number
  395. of files, total compressed and uncompressed size, effective compression
  396. ratio, and write the comment. Then output this list to a file taken on
  397. the command-line.  For example, a command-line will always be:
  398.  
  399. ZIPLIST FILENAME.ZIP OUTPUT.TXT
  400.  
  401. Be sure to design this program with any error checks you may need to perform.
  402. Don't forget to devise a check to be sure you are dealing with a ZIP file
  403. on the first parameter.  Here, we have gone to look at some references,
  404. and have found the following out of a specs list:
  405.  
  406. --------A-ZIP-------------------------------
  407. The ZIP archives are created by the PkZIP/PkUnZIP combo produced
  408. by the PkWare company. The PkZIP programs have with LHArc and ARJ
  409. the best compression.
  410. The directory information is stored at the end of the archive, each local
  411. file in the archive begins with the following header; This header can be used
  412. to identify a ZIP file as such :
  413. OFFSET              Count TYPE   Description
  414. 0000h                   4 char   ID='PK',03,04
  415. 0004h                   1 word   Version needed to extract archive
  416. 0006h                   1 word   General purpose bit field (bit mapped)
  417.                                       0 - file is encrypted
  418.                                       1 - 8K/4K sliding dictionary used
  419.                                       2 - 3/2 Shannon-Fano trees were used
  420.                                     3-4 - unused
  421.                                    5-15 - used internally by ZIP
  422.                                  Note:  Bits 1 and 2 are undefined if the
  423.                                         compression method is other than
  424.                                         type 6 (Imploding).
  425. 0008h                   1 word   Compression method (see table 0010)
  426. 000Ah                   1 dword  Original DOS file date/time (see table 0009)
  427. 000Eh                   1 dword  32-bit CRC of file (inverse??)
  428. 0012h                   1 dword  Compressed file size
  429. 0016h                   1 dword  Uncompressed file size
  430. 001Ah                   1 word   Length of filename
  431.                                  ="LEN"
  432. 001Ch                   1 word   Length of extra field
  433.                                  ="XLN"
  434. 001Eh               "LEN" char   path/filename
  435. 001Eh               "XLN" char   extra field
  436. +"LEN"
  437. After all the files, there comes the central directory structure.
  438.  
  439. (Table 0009)
  440. Format of the MS-DOS time stamp (32-bit)
  441. The MS-DOS time stamp is limited to an even count of seconds, since the
  442. count for seconds is only 5 bits wide.
  443.  
  444.   31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16
  445.  |<---- year-1980 --->|<- month ->|<--- day ---->|
  446.  
  447.   15 14 13 12 11 10  9  8  7  6  5  4  3  2  1  0
  448.  |<--- hour --->|<---- minute --->|<- second/2 ->|
  449.  
  450. (Table 0010)
  451. PkZip compression types
  452. 0 - Stored / No compression
  453. 1 - Shrunk / LZW, 8K buffer, 9-13 bits with partial clearing
  454. 2 - Reduced-1 / Probalistic compression, lower 7 bits
  455. 3 - Reduced-2 / Probalistic compression, lower 6 bits
  456. 4 - Reduced-3 / Probalistic compression, lower 5 bits
  457. 5 - Reduced-4 / Probalistic compression, lower 4 bits
  458. 6 - Imploded / 2/3 Shanno-Fano trees, 4K/8K sliding dictionary
  459. [7..9 also exist] => note added by Glenn Grotzinger from Phil Katz's
  460. description
  461.  
  462. --- Central directory structure
  463. The CDS is at the end of the archive and contains additional information
  464. about the files stored within the archive.
  465. OFFSET              Count TYPE   Description
  466. 0000h                   4 char   ID='PK',01,02
  467. 0004h                   1 byte   Version made by
  468. 0005h                   1 byte   Host OS (see table 0011)
  469. 0006h                   1 byte   Minimum version needed to extract
  470. 0007h                   1 byte   Target OS
  471.                                  see above "Host OS"
  472. 0008h                   1 word   General purpose bit flag
  473.                                  see above "General purpose bit flag"
  474. 000Ah                   1 word   Compression method
  475.                                  see above "Compression method"
  476. 000Ch                   1 dword  DOS date / time of file (see table 0009)
  477. 0010h                   1 dword  32-bit CRC of file 
  478. 0014h                   1 dword  Compressed size of file
  479. 0018h                   1 dword  Uncompressed size of file
  480. 001Ch                   1 word   Length of filename
  481.                                  ="LEN"
  482. 001Eh                   1 word   Length of extra field
  483.                                  ="XLN"
  484. 0020h                   1 word   Length of file comment
  485.                                  ="CMT"
  486. 0022h                   1 word   Disk number ??
  487. 0024h                   1 word   Internal file attributes (bit mapped)
  488.                                     0 - file is apparently an ASCII/binary file
  489.                                  1-15 - unused
  490. 0026h                   1 dword  External file attributes (OS dependent)
  491. 002Ah                   1 dword  Relative offset of local header from the
  492.                                  start of the first disk this file appears on
  493. 002Eh               "LEN" char   Filename / path; should not contain a drive
  494.                                  or device letter, all slashes should be forward
  495.                                  slashes '/'.
  496. 002Eh+              "XLN" char   Extra field
  497. +"LEN"
  498. 002Eh               "CMT" char   File comment
  499. +"LEN"
  500. +"XLN"
  501.  
  502. (Table 0011)
  503. PkZip Host OS table
  504. 0 - MS-DOS and OS/2 (FAT)
  505. 1 - Amiga
  506. 2 - VMS
  507. 3 - *nix
  508. 4 - VM/CMS
  509. 5 - Atari ST
  510. 6 - OS/2 1.2 extended file sys
  511. 7 - Macintosh
  512. 8-255 - unused
  513.  
  514. --- End of central directory structure
  515. The End of Central Directory Structure header has following format :
  516. OFFSET              Count TYPE   Description
  517. 0000h                   4 char   ID='PK',05,06
  518. 0004h                   1 word   Number of this disk
  519. 0006h                   1 word   Number of disk with start of central directory
  520. 0008h                   1 word   Total number of file/path entries on this disk
  521. 000Ah                   1 word   Total number of entries in central dir
  522. 000Ch                   1 dword  Size of central directory
  523. 0010h                   1 dword  Offset of start of central directory relative
  524.                                  to starting disk number
  525. 0014h                   1 word   Archive comment length
  526.                                  ="CML"
  527. 0016h               "CML" char   Zip file comment
  528.  
  529. EXTENSION:ZIP
  530. OCCURENCES:PC,Amiga,ST
  531. PROGRAMS:PkZIP,WinZIP
  532. REFERENCE:Technote.APP
  533.  
  534. Source: FILEFMTS (c) 1994,1995 Max Maischein
  535.  
  536.  
  537. Sample output for this program
  538. ==============================
  539.  
  540.                        Files contained in FILENAME.ZIP
  541.  
  542. NAME         COMP-SIZE     DATE     TIME     UNCOMP-SIZE  COMP-METHOD       
  543. ---------------------------------------------------------------------
  544. FOOBAR10.TXT       732  10-01-1993  02:30          1021       7
  545.  FOBAR11.ZIP     11021  12-01-1995  22:03         23923       6
  546. ...
  547. ---------------------------------------------------------------------
  548.                1520032                          4023232
  549.  
  550. 15 files; Effective compression ratio: 65.3%
  551.  
  552. < write the comment here, or write "No ZIP comment." if there is no
  553. ZIP comment >
  554.  
  555.  
  556. Notes:
  557. 1) Note how I have the sample output.  It needs to be EXACTLY as I have
  558. listed it.
  559. 2) The orders and the methods you need to use to read files should be
  560. evident from the specs file.  They will be random reads...
  561. 3) With the random reads, it is about impossible to tell what you got
  562. read unless you check first...Notice a good way to check out of the
  563. first field of each record...
  564. 4) The "MS-DOS Time Format" can be done really easily.  Just think DOS
  565. unit.
  566. 5) Do not read anything unless you HAVE to....
  567. 6) Since this is a program that happens to use another program's data,
  568. more than likely, the data are correct, so there is no need to check
  569. any of the data beyond determining whether it's an actual ZIP file.
  570.  
  571. With this data listed, you should be able to do anything related to listing,
  572. stripping comments, showing comments, and so on and so forth.
  573.  
  574. Next Time
  575. =========
  576. We will cover the use of stacks and queues.  Send any comments,
  577. encouragements, problems, etc, etc. to ggrotz@2sprint.net.  Haven't
  578. seen anything of that type, ya know....
  579.  
  580.