本文简单记录FFmpeg中libavcodec的H.264解码器（H.264 Decoder）的源代码。这个H.264解码器十分重要，可以说FFmpeg项目今天可以几乎“垄断”视音频编解码技术，很大一部分贡献就来自于这个H.264解码器。这个H.264解码器一方面功能强大，性能稳定；另一方面源代码也比较复杂，难以深入研究。本文打算梳理一下这个H.264解码器的源代码结构，以方便以后深入学习H.264使用。PS：这部分代码挺复杂的，还有不少地方还比较模糊，还需要慢慢学习……函数调用关系图
H.264解码器的函数调用关系图如下所示。
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下面解释一下图中关键标记的含义。
作为接口的结构体FFmpeg和H.264解码器之间作为接口的结构体有2个：ff_h264_parser：用于解析H.264码流的AVCodecParser结构体。ff_h264_decoder：用于解码H.264码流的AVCodec结构体。函数背景色函数在图中以方框的形式表现出来。不同的背景色标志了该函数不同的作用：白色背景的函数：普通内部函数。粉红色背景函数：解析函数（Parser）。这些函数用于解析SPS、PPS等信息。紫色背景的函数：熵解码函数（Entropy Decoding）。这些函数读取码流数据并且进行CABAC或者CAVLC熵解码。绿色背景的函数：解码函数（Decode）。这些函数通过帧内预测、帧间预测、DCT反变换等方法解码压缩数据。黄色背景的函数：环路滤波函数（Loop Filter）。这些函数对解码后的数据进行滤波，去除方块效应。蓝色背景函数：汇编函数（Assembly）。这些函数是做过汇编优化的函数。图中主要画出了这些函数的C语言版本，此外这些函数还包含MMX版本、SSE版本、NEON版本等。箭头线箭头线标志了函数的调用关系：黑色箭头线：不加区别的调用关系。粉红色的箭头线：解析函数（Parser）之间的调用关系。紫色箭头线：熵解码函数（Entropy Decoding）之间的调用关系。绿色箭头线：解码函数（Decode）之间的调用关系。黄色箭头线：环路滤波函数（Loop Filter）之间的调用关系。函数所在的文件
每个函数标识了它所在的文件路径。
几个关键部分
下文简单记录几个关键的部分。
FFmpeg和H.264解码器之间作为接口的结构体
FFmpeg和H.264解码器之间作为接口的结构体有2个：ff_h264_parser和ff_h264_decoder。
ff_h264_parserff_h264_parser是用于解析H.264码流的AVCodecParser结构体。AVCodecParser中包含了几个重要的函数指针：parser_init()：初始化解析器。parser_parse()：解析。parser_close()：关闭解析器。在ff_h264_parser结构体中，上述几个函数指针分别指向下面几个实现函数：init()：初始化H.264解析器。h264_parse()：解析H.264码流。close()：关闭H.264解析器。ff_h264_decoderff_h264_decoder是用于解码H.264码流的AVCodec结构体。AVCodec中包含了几个重要的函数指针：init()：初始化解码器。decode()：解码。close()：关闭解码器。在ff_h264_decoder结构体中，上述几个函数指针分别指向下面几个实现函数：ff_h264_decode_init()：初始化H.264解码器。h264_decode_frame()：解码H.264码流。h264_decode_end()：关闭H.264解码器。普通内部函数普通内部函数指的是H.264解码器中还没有进行分类的函数。下面举几个例子。ff_h264_decoder中ff_h264_decode_init()调用的初始化函数：ff_h264dsp_init()：初始化DSP相关的函数。包含了IDCT、环路滤波函数等。ff_h264qpel_init()：初始化四分之一像素运动补偿相关的函数。ff_h264_pred_init()：初始化帧内预测相关的函数。ff_h264_decode_extradata()：解析AVCodecContext中的extradata。ff_h264_decoder中h264_decode_frame()逐层调用的和解码Slice相关的函数：decode_nal_units()，ff_h264_execute_decode_slices()，decode_slice()等。ff_h264_decoder中h264_decode_end()调用的清理函数：ff_h264_remove_all_refs()：移除所有参考帧。ff_h264_free_context()：释放在初始化H.264解码器的时候分配的内存。ff_h264_parser中h264_parse()逐层调用的和解析Slice相关的函数：h264_find_frame_end()：查找NALU的结尾。parse_nal_units()：解析一个NALU。解析函数（Parser）解析函数（Parser）用于解析H.264码流中的一些信息（例如SPS、PPS、Slice Header等）。在parse_nal_units()和decode_nal_units()中都调用这些解析函数完成了解析。下面举几个解析函数的例子。ff_h264_decode_nal()：解析NALU。这个函数是后几个解析函数的前提。ff_h264_decode_slice_header()：解析Slice Header。ff_h264_decode_sei()：解析SEI。ff_h264_decode_seq_parameter_set()：解析SPS。ff_h264_decode_picture_parameter_set()：解析PPS。熵解码函数（Entropy Decoding）熵解码函数（Entropy Decoding）读取码流数据并且进行CABAC或者CAVLC熵解码。CABAC解码函数是ff_h264_decode_mb_cabac()，CAVLC解码函数是ff_h264_decode_mb_cavlc()。熵解码函数中包含了很多的读取指数哥伦布编码数据的函数，例如get_ue_golomb_long()，，get_ue_golomb()，get_se_golomb()，get_ue_golomb_31()等等。在获取残差数据的时候需要进行CAVLC/CABAC解码。例如解码CAVLC的时候，会调用decode_residual()函数，而decode_residual()会调用get_vlc2()函数，get_vlc2()会调用OPEN_READER()，UPDATE_CACHE()，GET_VLC()，CLOSE_READER()几个函数读取CAVLC格式的数据。此外，在获取运动矢量的时候，会调用pred_motion()以及类似的几个函数获取运动矢量相关的信息。解码函数（Decode）解码函数（Decode）通过帧内预测、帧间预测、DCT反变换等方法解码压缩数据。解码函数是ff_h264_hl_decode_mb()。其中跟宏块类型的不同，会调用几个不同的函数，最常见的就是调用hl_decode_mb_simple_8()。hl_decode_mb_simple_8()的定义是无法在源代码中直接找到的，这是因为它实际代码的函数名称是使用宏的方式写的（以后再具体分析）。hl_decode_mb_simple_8()的源代码实际上就是FUNC(hl_decode_mb)()函数的源代码。FUNC(hl_decode_mb)()根据宏块类型的不同作不同的处理：如果宏块类型是INTRA，就会调用hl_decode_mb_predict_luma()进行帧内预测；如果宏块类型不是INTRA，就会调用FUNC(hl_motion_422)()或者FUNC(hl_motion_420)()进行四分之一像素运动补偿。随后FUNC(hl_decode_mb)()会调用hl_decode_mb_idct_luma()等几个函数对数据进行DCT反变换工作。环路滤波函数（Loop Filter）环路滤波函数（Loop Filter）对解码后的数据进行滤波，去除方块效应。环路滤波函数是loop_filter()。其中调用了ff_h264_filter_mb()和ff_h264_filter_mb_fast()。ff_h264_filter_mb_fast()中又调用了h264_filter_mb_fast_internal()。而h264_filter_mb_fast_internal()中又调用了下面几个函数进行滤波：filter_mb_edgeh()：亮度水平滤波filter_mb_edgev()：亮度垂直滤波filter_mb_edgech()：色度水平滤波
filter_mb_edgecv()：色度垂直滤波
莫愁前路无知己，天下谁人不识君。
