c/c++:判断数据(stream)是否为JPEG图像快速而准确的方法

JPEG是Joint Photographic Experts Group 的缩写，关于JPEG标准和格式网上有很多文章介绍这里不再多说。
JPEG标准仅仅定义了codec部分, 也就是图片如何压缩为字节流以及重新解码为图片的过程. 标准没有涉及到文件的存储格式. Exif和JFIF格式是最常见，使用最广泛的JPEG文件存储格式，但不代表JPEG只有这两种存储格式。
JPEG比较复杂，是由多段JPEG 标记(JPEG marker)构成的，有的JPEG marker并不是必须的，marker的顺序也没有严格规定，所以只是简单的检查文件头FFD8和结尾FFD9,以及判断是否有JFIF或Exif,来判断是否为JPEG图像是不严谨的，会造成错判和漏判。

参见我的上一篇博客 《minigui/mgncs:利用LoadBitmapFromMem函数对摄像头MJPEG格式图像解码》遇到的问题就明白只根据上面的几个标记来判断不靠谱了。

下面的check_jpg函数根据JPEG 标准，通过顺序遍历 JPEG 标记，以最终是否找到SOF0,SOF2标记来判断是否为JPEG格式(SOF0,SOF2是图像数据起始标记，一个JPEG图像至少有一个SOF0或SOF2标记)，就不存在错判和漏判的问题。

#include 
#include 
#include 
#include 
static inline uint16_t archswap16(uint16_t D) {
    return((D<<8)|(D>>8));
}
// gcc 预定义宏判断大小端
#if __BYTE_ORDER__==__ORDER_LITTLE_ENDIAN__
#define arch_swap_be16(X) archswap16(X)
#else
#define arch_swap_be16(X) (X)
#endif

/** * 从文件流中读取一个大端的16位整数, * 读取成功返回true,否则返回false */
static bool read_be16 (FILE *stream,uint16_t *value)
{
    if( sizeof(*value) != fread(value, sizeof(*value), 1,stream))
        return false;
    *value = (arch_swap_be16(*value));
    return true;
}

/* * Common JPEG markers(JPEG标记定义) * 参见 https://en.wikipedia.org/wiki/JPEG * */
#define JMK_SOI 0xFFD8 /* Start Of Image */
#define JMK_SOF0 0xFFC0 /* Start Of Frame (baseline DCT) */
#define JMK_SOF2 0xFFC2 /* Start Of Frame (progressive DCT) */
#define JMK_DHT 0xFFC4 /* Define Huffman Table(s) */
#define JMK_DQT 0xFFDB /* Define Quantization Table(s) */
#define JMK_DRI 0xFFDD /* Define Restart Interval */
#define JMK_SOS 0xFFDA /* Start Of Scan */
#define JMK_RST_mask 0xFFD0 /* mask of Restart */
#define JMK_APP_mask 0xFFE0 /* mask of Application-specific */
#define JMK_COM 0xFFFE /* Comment */
#define JMK_EOI 0xFFD9 /* End Of Image */

/** * 判断文件流是否为JPEG格式图像. * 逻辑说明:循环从文件流中读取　JPEG 标记,直到遇到SOF0,SOF2标记，就返回true,否则返回false. */
bool check_jpg (FILE* stream)
{
    uint16_t jpeg_marker;
    if(!stream)
        return false;
    for (;read_be16(stream,&jpeg_marker) /* 读取一个JPEG标记 */;)
    {
        /* 当前标记的数据长度(不含标记本身) */
        uint16_t payload = 1; /* 设置为0或1用于指定当前JPEG 标记是否有附加数据*/
        switch(jpeg_marker)
        {
        case JMK_SOI:
            payload = 0; /* no payload,没有附加数据 */
            break;
        case JMK_SOF0:
        case JMK_SOF2:
            return true; /* 找到SOF0,SOF2 marker,确认为JPEG 格式*/
        case JMK_DHT:
        case JMK_DQT:
        case JMK_DRI:
        case JMK_SOS:
        case JMK_COM:
            break;
        case JMK_EOI:
            return false; /* not JPEG image*/
        default:
            if((0XFFF8 & jpeg_marker) == JMK_RST_mask){
                payload = 0; /* RST0~7(FFD0~FFD7),no payload */
            }else if((0XFFF0 & jpeg_marker) == JMK_APP_mask){
                /* APP0~APP15,do nothing */
            }else
                return false; /* not JPEG image*/
        }
        if(payload){
            /*读取 JPEG 标记之后的附加数据长度字段，根据这个字段的值移动文件游标位置跳到下一个 JPEG 标记 */
            if(!read_be16(stream,&payload))
                return false; /* not JPEG image*/
            fseek (stream, payload- sizeof(payload), SEEK_CUR);
        }
    }
    return false; /* not JPEG image*/
}

参考资料

《JPEG文件格式 JFIF & Exif》
《JPEG文件格式介绍》
《JPEG wiki》