sys-file-reader: Avoid hanging forever if a system file has no variables.
[pspp] / doc / dev / system-file-format.texi
1 @node System File Format
2 @appendix System File Format
3
4 A system file encapsulates a set of cases and dictionary information
5 that describes how they may be interpreted.  This chapter describes
6 the format of a system file.
7
8 System files use four data types: 8-bit characters, 32-bit integers,
9 64-bit integers, 
10 and 64-bit floating points, called here @code{char}, @code{int32},
11 @code{int64}, and
12 @code{flt64}, respectively.  Data is not necessarily aligned on a word
13 or double-word boundary: the long variable name record (@pxref{Long
14 Variable Names Record}) and very long string records (@pxref{Very Long
15 String Record}) have arbitrary byte length and can therefore cause all
16 data coming after them in the file to be misaligned.
17
18 Integer data in system files may be big-endian or little-endian.  A
19 reader may detect the endianness of a system file by examining
20 @code{layout_code} in the file header record
21 (@pxref{layout_code,,@code{layout_code}}).
22
23 Floating-point data in system files may nominally be in IEEE 754, IBM,
24 or VAX formats.  A reader may detect the floating-point format in use
25 by examining @code{bias} in the file header record
26 (@pxref{bias,,@code{bias}}).
27
28 PSPP detects big-endian and little-endian integer formats in system
29 files and translates as necessary.  PSPP also detects the
30 floating-point format in use, as well as the endianness of IEEE 754
31 floating-point numbers, and translates as needed.  However, only IEEE
32 754 numbers with the same endianness as integer data in the same file
33 has actually been observed in system files, and it is likely that
34 other formats are obsolete or were never used.
35
36 System files use a few floating point values for special purposes:
37
38 @table @asis
39 @item SYSMIS
40 The system-missing value is represented by the largest possible
41 negative number in the floating point format (@code{-DBL_MAX}).
42
43 @item HIGHEST
44 HIGHEST is used as the high end of a missing value range with an
45 unbounded maximum.  It is represented by the largest possible positive
46 number (@code{DBL_MAX}).
47
48 @item LOWEST
49 LOWEST is used as the low end of a missing value range with an
50 unbounded minimum.  It was originally represented by the
51 second-largest negative number (in IEEE 754 format,
52 @code{0xffeffffffffffffe}).  System files written by SPSS 21 and later
53 instead use the largest negative number (@code{-DBL_MAX}), the same
54 value as SYSMIS.  This does not lead to ambiguity because LOWEST
55 appears in system files only in missing value ranges, which never
56 contain SYSMIS.
57 @end table
58
59 System files may use most character encodings based on an 8-bit unit.
60 UTF-16 and UTF-32, based on wider units, appear to be unacceptable.
61 @code{rec_type} in the file header record is sufficient to distinguish
62 between ASCII and EBCDIC based encodings.  The best way to determine
63 the specific encoding in use is to consult the character encoding
64 record (@pxref{Character Encoding Record}), if present, and failing
65 that the @code{character_code} in the machine integer info record
66 (@pxref{Machine Integer Info Record}).  The same encoding should be
67 used for the dictionary and the data in the file, although it is
68 possible to artificially synthesize files that use different encodings
69 (@pxref{Character Encoding Record}).
70
71 System files are divided into records, each of which begins with a
72 4-byte record type, usually regarded as an @code{int32}.
73
74 The records must appear in the following order:
75
76 @itemize @bullet
77 @item
78 File header record.
79
80 @item
81 Variable records.
82
83 @item
84 All pairs of value labels records and value label variables records,
85 if present.
86
87 @item
88 Document record, if present.
89
90 @item
91 Extension (type 7) records, in ascending numerical order of their
92 subtypes.
93
94 @item
95 Dictionary termination record.
96
97 @item
98 Data record.
99 @end itemize
100
101 Each type of record is described separately below.
102
103 @menu
104 * File Header Record::
105 * Variable Record::
106 * Value Labels Records::
107 * Document Record::
108 * Machine Integer Info Record::
109 * Machine Floating-Point Info Record::
110 * Multiple Response Sets Records::
111 * Extra Product Info Record::
112 * Variable Display Parameter Record::
113 * Long Variable Names Record::
114 * Very Long String Record::
115 * Character Encoding Record::
116 * Long String Value Labels Record::
117 * Long String Missing Values Record::
118 * Data File and Variable Attributes Records::
119 * Extended Number of Cases Record::
120 * Miscellaneous Informational Records::
121 * Dictionary Termination Record::
122 * Data Record::
123 * Encrypted System Files::
124 @end menu
125
126 @node File Header Record
127 @section File Header Record
128
129 The file header is always the first record in the file.  It has the
130 following format:
131
132 @example
133 char                rec_type[4];
134 char                prod_name[60];
135 int32               layout_code;
136 int32               nominal_case_size;
137 int32               compression;
138 int32               weight_index;
139 int32               ncases;
140 flt64               bias;
141 char                creation_date[9];
142 char                creation_time[8];
143 char                file_label[64];
144 char                padding[3];
145 @end example
146
147 @table @code
148 @item char rec_type[4];
149 Record type code, either @samp{$FL2} for system files with
150 uncompressed data or data compressed with simple bytecode compression,
151 or @samp{$FL3} for system files with ZLIB compressed data.
152
153 This is truly a character field that uses the character encoding as
154 other strings.  Thus, in a file with an ASCII-based character encoding
155 this field contains @code{24 46 4c 32} or @code{24 46 4c 33}, and in a
156 file with an EBCDIC-based encoding this field contains @code{5b c6 d3
157 f2}.  (No EBCDIC-based ZLIB-compressed files have been observed.)
158
159 @item char prod_name[60];
160 Product identification string.  This always begins with the characters
161 @samp{@@(#) SPSS DATA FILE}.  PSPP uses the remaining characters to
162 give its version and the operating system name; for example, @samp{GNU
163 pspp 0.1.4 - sparc-sun-solaris2.5.2}.  The string is truncated if it
164 would be longer than 60 characters; otherwise it is padded on the right
165 with spaces.
166
167 @anchor{layout_code}
168 @item int32 layout_code;
169 Normally set to 2, although a few system files have been spotted in
170 the wild with a value of 3 here.  PSPP use this value to determine the
171 file's integer endianness (@pxref{System File Format}).
172
173 @item int32 nominal_case_size;
174 Number of data elements per case.  This is the number of variables,
175 except that long string variables add extra data elements (one for every
176 8 characters after the first 8).  However, string variables do not
177 contribute to this value beyond the first 255 bytes.   Further, system
178 files written by some systems set this value to -1.  In general, it is
179 unsafe for systems reading system files to rely upon this value.
180
181 @item int32 compression;
182 Set to 0 if the data in the file is not compressed, 1 if the data is
183 compressed with simple bytecode compression, 2 if the data is ZLIB
184 compressed.  This field has value 2 if and only if @code{rec_type} is
185 @samp{$FL3}.
186
187 @item int32 weight_index;
188 If one of the variables in the data set is used as a weighting
189 variable, set to the dictionary index of that variable, plus 1
190 (@pxref{Dictionary Index}).  Otherwise, set to 0.
191
192 @item int32 ncases;
193 Set to the number of cases in the file if it is known, or -1 otherwise.
194
195 In the general case it is not possible to determine the number of cases
196 that will be output to a system file at the time that the header is
197 written.  The way that this is dealt with is by writing the entire
198 system file, including the header, then seeking back to the beginning of
199 the file and writing just the @code{ncases} field.  For files in which
200 this is not valid, the seek operation fails.  In this case,
201 @code{ncases} remains -1.
202
203 @anchor{bias}
204 @item flt64 bias;
205 Compression bias, ordinarily set to 100.  Only integers between
206 @code{1 - bias} and @code{251 - bias} can be compressed.
207
208 By assuming that its value is 100, PSPP uses @code{bias} to determine
209 the file's floating-point format and endianness (@pxref{System File
210 Format}).  If the compression bias is not 100, PSPP cannot auto-detect
211 the floating-point format and assumes that it is IEEE 754 format with
212 the same endianness as the system file's integers, which is correct
213 for all known system files.
214
215 @item char creation_date[9];
216 Date of creation of the system file, in @samp{dd mmm yy}
217 format, with the month as standard English abbreviations, using an
218 initial capital letter and following with lowercase.  If the date is not
219 available then this field is arbitrarily set to @samp{01 Jan 70}.
220
221 @item char creation_time[8];
222 Time of creation of the system file, in @samp{hh:mm:ss}
223 format and using 24-hour time.  If the time is not available then this
224 field is arbitrarily set to @samp{00:00:00}.
225
226 @item char file_label[64];
227 File label declared by the user, if any (@pxref{FILE LABEL,,,pspp,
228 PSPP Users Guide}).  Padded on the right with spaces.
229
230 A product that identifies itself as @code{VOXCO INTERVIEWER 4.3} uses
231 CR-only line ends in this field, rather than the more usual LF-only or
232 CR LF line ends.
233
234 @item char padding[3];
235 Ignored padding bytes to make the structure a multiple of 32 bits in
236 length.  Set to zeros.
237 @end table
238
239 @node Variable Record
240 @section Variable Record
241
242 There must be one variable record for each numeric variable and each
243 string variable with width 8 bytes or less.  String variables wider
244 than 8 bytes have one variable record for each 8 bytes, rounding up.
245 The first variable record for a long string specifies the variable's
246 correct dictionary information.  Subsequent variable records for a
247 long string are filled with dummy information: a type of -1, no
248 variable label or missing values, print and write formats that are
249 ignored, and an empty string as name.  A few system files have been
250 encountered that include a variable label on dummy variable records,
251 so readers should take care to parse dummy variable records in the
252 same way as other variable records.
253
254 @anchor{Dictionary Index}
255 The @dfn{dictionary index} of a variable is its offset in the set of
256 variable records, including dummy variable records for long string
257 variables.  The first variable record has a dictionary index of 0, the
258 second has a dictionary index of 1, and so on.
259
260 The system file format does not directly support string variables
261 wider than 255 bytes.  Such very long string variables are represented
262 by a number of narrower string variables.  @xref{Very Long String
263 Record}, for details.
264
265 A system file should contain at least one variable and thus at least
266 one variable record, but system files have been observed in the wild
267 without any variables (thus, no data either).
268
269 @example
270 int32               rec_type;
271 int32               type;
272 int32               has_var_label;
273 int32               n_missing_values;
274 int32               print;
275 int32               write;
276 char                name[8];
277
278 /* @r{Present only if @code{has_var_label} is 1.} */
279 int32               label_len;
280 char                label[];
281
282 /* @r{Present only if @code{n_missing_values} is nonzero}. */
283 flt64               missing_values[];
284 @end example
285
286 @table @code
287 @item int32 rec_type;
288 Record type code.  Always set to 2.
289
290 @item int32 type;
291 Variable type code.  Set to 0 for a numeric variable.  For a short
292 string variable or the first part of a long string variable, this is set
293 to the width of the string.  For the second and subsequent parts of a
294 long string variable, set to -1, and the remaining fields in the
295 structure are ignored.
296
297 @item int32 has_var_label;
298 If this variable has a variable label, set to 1; otherwise, set to 0.
299
300 @item int32 n_missing_values;
301 If the variable has no missing values, set to 0.  If the variable has
302 one, two, or three discrete missing values, set to 1, 2, or 3,
303 respectively.  If the variable has a range for missing variables, set to
304 -2; if the variable has a range for missing variables plus a single
305 discrete value, set to -3.
306
307 A long string variable always has the value 0 here.  A separate record
308 indicates missing values for long string variables (@pxref{Long String
309 Missing Values Record}).
310
311 @item int32 print;
312 Print format for this variable.  See below.
313
314 @item int32 write;
315 Write format for this variable.  See below.
316
317 @item char name[8];
318 Variable name.  The variable name must begin with a capital letter or
319 the at-sign (@samp{@@}).  Subsequent characters may also be digits, octothorpes
320 (@samp{#}), dollar signs (@samp{$}), underscores (@samp{_}), or full
321 stops (@samp{.}).  The variable name is padded on the right with spaces.
322
323 The @samp{name} fields should be unique within a system file.  System
324 files written by SPSS that contain very long string variables with
325 similar names sometimes contain duplicate names that are later
326 eliminated by resolving the very long string names (@pxref{Very Long
327 String Record}).  PSPP handles duplicates by assigning them new,
328 unique names.
329
330 @item int32 label_len;
331 This field is present only if @code{has_var_label} is set to 1.  It is
332 set to the length, in characters, of the variable label.  The
333 documented maximum length varies from 120 to 255 based on SPSS
334 version, but some files have been seen with longer labels.  PSPP
335 accepts labels of any length.
336
337 @item char label[];
338 This field is present only if @code{has_var_label} is set to 1.  It has
339 length @code{label_len}, rounded up to the nearest multiple of 32 bits.
340 The first @code{label_len} characters are the variable's variable label.
341
342 @item flt64 missing_values[];
343 This field is present only if @code{n_missing_values} is nonzero.  It
344 has the same number of 8-byte elements as the absolute value of
345 @code{n_missing_values}.  Each element is interpreted as a number for
346 numeric variables (with HIGHEST and LOWEST indicated as described in
347 the chapter introduction).  For string variables of width less than 8
348 bytes, elements are right-padded with spaces; for string variables
349 wider than 8 bytes, only the first 8 bytes of each missing value are
350 specified, with the remainder implicitly all spaces.
351
352 For discrete missing values, each element represents one missing
353 value.  When a range is present, the first element denotes the minimum
354 value in the range, and the second element denotes the maximum value
355 in the range.  When a range plus a value are present, the third
356 element denotes the additional discrete missing value.
357 @end table
358
359 @anchor{System File Output Formats}
360 The @code{print} and @code{write} members of sysfile_variable are output
361 formats coded into @code{int32} types.  The least-significant byte
362 of the @code{int32} represents the number of decimal places, and the
363 next two bytes in order of increasing significance represent field width
364 and format type, respectively.  The most-significant byte is not
365 used and should be set to zero.
366
367 Format types are defined as follows:
368
369 @quotation
370 @multitable {Value} {@code{DATETIME}}
371 @headitem Value
372 @tab Meaning
373 @item 0
374 @tab Not used.
375 @item 1
376 @tab @code{A}
377 @item 2
378 @tab @code{AHEX}
379 @item 3
380 @tab @code{COMMA}
381 @item 4
382 @tab @code{DOLLAR}
383 @item 5
384 @tab @code{F}
385 @item 6
386 @tab @code{IB}
387 @item 7
388 @tab @code{PIBHEX}
389 @item 8
390 @tab @code{P}
391 @item 9
392 @tab @code{PIB}
393 @item 10
394 @tab @code{PK}
395 @item 11
396 @tab @code{RB}
397 @item 12
398 @tab @code{RBHEX}
399 @item 13
400 @tab Not used.
401 @item 14
402 @tab Not used.
403 @item 15
404 @tab @code{Z}
405 @item 16
406 @tab @code{N}
407 @item 17
408 @tab @code{E}
409 @item 18
410 @tab Not used.
411 @item 19
412 @tab Not used.
413 @item 20
414 @tab @code{DATE}
415 @item 21
416 @tab @code{TIME}
417 @item 22
418 @tab @code{DATETIME}
419 @item 23
420 @tab @code{ADATE}
421 @item 24
422 @tab @code{JDATE}
423 @item 25
424 @tab @code{DTIME}
425 @item 26
426 @tab @code{WKDAY}
427 @item 27
428 @tab @code{MONTH}
429 @item 28
430 @tab @code{MOYR}
431 @item 29
432 @tab @code{QYR}
433 @item 30
434 @tab @code{WKYR}
435 @item 31
436 @tab @code{PCT}
437 @item 32
438 @tab @code{DOT}
439 @item 33
440 @tab @code{CCA}
441 @item 34
442 @tab @code{CCB}
443 @item 35
444 @tab @code{CCC}
445 @item 36
446 @tab @code{CCD}
447 @item 37
448 @tab @code{CCE}
449 @item 38
450 @tab @code{EDATE}
451 @item 39
452 @tab @code{SDATE}
453 @end multitable
454 @end quotation
455
456 A few system files have been observed in the wild with invalid
457 @code{write} fields, in particular with value 0.  Readers should
458 probably treat invalid @code{print} or @code{write} fields as some
459 default format.
460
461 @node Value Labels Records
462 @section Value Labels Records
463
464 The value label records documented in this section are used for
465 numeric and short string variables only.  Long string variables may
466 have value labels, but their value labels are recorded using a
467 different record type (@pxref{Long String Value Labels Record}).
468
469 The value label record has the following format:
470
471 @example
472 int32               rec_type;
473 int32               label_count;
474
475 /* @r{Repeated @code{label_cnt} times}. */
476 char                value[8];
477 char                label_len;
478 char                label[];
479 @end example
480
481 @table @code
482 @item int32 rec_type;
483 Record type.  Always set to 3.
484
485 @item int32 label_count;
486 Number of value labels present in this record.
487 @end table
488
489 The remaining fields are repeated @code{count} times.  Each
490 repetition specifies one value label.
491
492 @table @code
493 @item char value[8];
494 A numeric value or a short string value padded as necessary to 8 bytes
495 in length.  Its type and width cannot be determined until the
496 following value label variables record (see below) is read.
497
498 @item char label_len;
499 The label's length, in bytes.  The documented maximum length varies
500 from 60 to 120 based on SPSS version.  PSPP supports value labels up
501 to 255 bytes long.
502
503 @item char label[];
504 @code{label_len} bytes of the actual label, followed by up to 7 bytes
505 of padding to bring @code{label} and @code{label_len} together to a
506 multiple of 8 bytes in length.
507 @end table
508
509 The value label record is always immediately followed by a value label
510 variables record with the following format:
511
512 @example
513 int32               rec_type;
514 int32               var_count;
515 int32               vars[];
516 @end example
517
518 @table @code
519 @item int32 rec_type;
520 Record type.  Always set to 4.
521
522 @item int32 var_count;
523 Number of variables that the associated value labels from the value
524 label record are to be applied.
525
526 @item int32 vars[];
527 A list of dictionary indexes of variables to which to apply the value
528 labels (@pxref{Dictionary Index}).  There are @code{var_count}
529 elements.
530
531 String variables wider than 8 bytes may not be specified in this list.
532 @end table
533
534 @node Document Record
535 @section Document Record
536
537 The document record, if present, has the following format:
538
539 @example
540 int32               rec_type;
541 int32               n_lines;
542 char                lines[][80];
543 @end example
544
545 @table @code
546 @item int32 rec_type;
547 Record type.  Always set to 6.
548
549 @item int32 n_lines;
550 Number of lines of documents present.
551
552 @item char lines[][80];
553 Document lines.  The number of elements is defined by @code{n_lines}.
554 Lines shorter than 80 characters are padded on the right with spaces.
555 @end table
556
557 @node Machine Integer Info Record
558 @section Machine Integer Info Record
559
560 The integer info record, if present, has the following format:
561
562 @example
563 /* @r{Header.} */
564 int32               rec_type;
565 int32               subtype;
566 int32               size;
567 int32               count;
568
569 /* @r{Data.} */
570 int32               version_major;
571 int32               version_minor;
572 int32               version_revision;
573 int32               machine_code;
574 int32               floating_point_rep;
575 int32               compression_code;
576 int32               endianness;
577 int32               character_code;
578 @end example
579
580 @table @code
581 @item int32 rec_type;
582 Record type.  Always set to 7.
583
584 @item int32 subtype;
585 Record subtype.  Always set to 3.
586
587 @item int32 size;
588 Size of each piece of data in the data part, in bytes.  Always set to 4.
589
590 @item int32 count;
591 Number of pieces of data in the data part.  Always set to 8.
592
593 @item int32 version_major;
594 PSPP major version number.  In version @var{x}.@var{y}.@var{z}, this
595 is @var{x}.
596
597 @item int32 version_minor;
598 PSPP minor version number.  In version @var{x}.@var{y}.@var{z}, this
599 is @var{y}.
600
601 @item int32 version_revision;
602 PSPP version revision number.  In version @var{x}.@var{y}.@var{z},
603 this is @var{z}.
604
605 @item int32 machine_code;
606 Machine code.  PSPP always set this field to value to -1, but other
607 values may appear.
608
609 @item int32 floating_point_rep;
610 Floating point representation code.  For IEEE 754 systems this is 1.
611 IBM 370 sets this to 2, and DEC VAX E to 3.
612
613 @item int32 compression_code;
614 Compression code.  Always set to 1, regardless of whether or how the
615 file is compressed.
616
617 @item int32 endianness;
618 Machine endianness.  1 indicates big-endian, 2 indicates little-endian.
619
620 @item int32 character_code;
621 @anchor{character-code} Character code.  The following values have
622 been actually observed in system files:
623
624 @table @asis
625 @item 1
626 EBCDIC.
627
628 @item 2
629 7-bit ASCII.
630
631 @item 1250
632 The @code{windows-1250} code page for Central European and Eastern
633 European languages.
634
635 @item 1252
636 The @code{windows-1252} code page for Western European languages.
637
638 @item 28591
639 ISO 8859-1.
640
641 @item 65001
642 UTF-8.
643 @end table
644
645 The following additional values are known to be defined:
646
647 @table @asis
648 @item 3
649 8-bit ``ASCII''.
650
651 @item 4
652 DEC Kanji.
653 @end table
654
655 Other Windows code page numbers are known to be generally valid.
656
657 Old versions of SPSS for Unix and Windows always wrote value 2 in this
658 field, regardless of the encoding in use.  Newer versions also write
659 the character encoding as a string (see @ref{Character Encoding
660 Record}).
661 @end table
662
663 @node Machine Floating-Point Info Record
664 @section Machine Floating-Point Info Record
665
666 The floating-point info record, if present, has the following format:
667
668 @example
669 /* @r{Header.} */
670 int32               rec_type;
671 int32               subtype;
672 int32               size;
673 int32               count;
674
675 /* @r{Data.} */
676 flt64               sysmis;
677 flt64               highest;
678 flt64               lowest;
679 @end example
680
681 @table @code
682 @item int32 rec_type;
683 Record type.  Always set to 7.
684
685 @item int32 subtype;
686 Record subtype.  Always set to 4.
687
688 @item int32 size;
689 Size of each piece of data in the data part, in bytes.  Always set to 8.
690
691 @item int32 count;
692 Number of pieces of data in the data part.  Always set to 3.
693
694 @item flt64 sysmis;
695 The system missing value.
696
697 @item flt64 highest;
698 The value used for HIGHEST in missing values.
699
700 @item flt64 lowest;
701 The value used for LOWEST in missing values.
702 @end table
703
704 @node Multiple Response Sets Records
705 @section Multiple Response Sets Records
706
707 The system file format has two different types of records that
708 represent multiple response sets (@pxref{MRSETS,,,pspp, PSPP Users
709 Guide}).  The first type of record describes multiple response sets
710 that can be understood by SPSS before version 14.  The second type of
711 record, with a closely related format, is used for multiple dichotomy
712 sets that use the CATEGORYLABELS=COUNTEDVALUES feature added in
713 version 14.
714
715 @example
716 /* @r{Header.} */
717 int32               rec_type;
718 int32               subtype;
719 int32               size;
720 int32               count;
721
722 /* @r{Exactly @code{count} bytes of data.} */
723 char                mrsets[];
724 @end example
725
726 @table @code
727 @item int32 rec_type;
728 Record type.  Always set to 7.
729
730 @item int32 subtype;
731 Record subtype.  Set to 7 for records that describe multiple response
732 sets understood by SPSS before version 14, or to 19 for records that
733 describe dichotomy sets that use the CATEGORYLABELS=COUNTEDVALUES
734 feature added in version 14.
735
736 @item int32 size;
737 The size of each element in the @code{mrsets} member. Always set to 1.
738
739 @item int32 count;
740 The total number of bytes in @code{mrsets}.
741
742 @item char mrsets[];
743 Zero or more line feeds (byte 0x0a), followed by a series of multiple
744 response sets, each of which consists of the following:
745
746 @itemize @bullet
747 @item
748 The set's name (an identifier that begins with @samp{$}), in mixed
749 upper and lower case.
750
751 @item
752 An equals sign (@samp{=}).
753
754 @item
755 @samp{C} for a multiple category set, @samp{D} for a multiple
756 dichotomy set with CATEGORYLABELS=VARLABELS, or @samp{E} for a
757 multiple dichotomy set with CATEGORYLABELS=COUNTEDVALUES.
758
759 @item
760 For a multiple dichotomy set with CATEGORYLABELS=COUNTEDVALUES, a
761 space, followed by a number expressed as decimal digits, followed by a
762 space.  If LABELSOURCE=VARLABEL was specified on MRSETS, then the
763 number is 11; otherwise it is 1.@footnote{This part of the format may
764 not be fully understood, because only a single example of each
765 possibility has been examined.}
766
767 @item
768 For either kind of multiple dichotomy set, the counted value, as a
769 positive integer count specified as decimal digits, followed by a
770 space, followed by as many string bytes as specified in the count.  If
771 the set contains numeric variables, the string consists of the counted
772 integer value expressed as decimal digits.  If the set contains string
773 variables, the string contains the counted string value.  Either way,
774 the string may be padded on the right with spaces (older versions of
775 SPSS seem to always pad to a width of 8 bytes; newer versions don't).
776
777 @item
778 A space.
779
780 @item
781 The multiple response set's label, using the same format as for the
782 counted value for multiple dichotomy sets.  A string of length 0 means
783 that the set does not have a label.  A string of length 0 is also
784 written if LABELSOURCE=VARLABEL was specified.
785
786 @item
787 A space.
788
789 @item
790 The short names of the variables in the set, converted to lowercase,
791 each separated from the previous by a single space.
792
793 Even though a multiple response set must have at least two variables,
794 some system files contain multiple response sets with no variables at
795 all.  The source and meaning of these multiple response sets is
796 unknown.  (Perhaps they arise from creating a multiple response set
797 then deleting all the variables that it contains?)
798
799 @item
800 One line feed (byte 0x0a).  Sometimes multiple, even hundreds, of line
801 feeds are present.
802 @end itemize
803 @end table
804
805 Example: Given appropriate variable definitions, consider the
806 following MRSETS command:
807
808 @example
809 MRSETS /MCGROUP NAME=$a LABEL='my mcgroup' VARIABLES=a b c
810        /MDGROUP NAME=$b VARIABLES=g e f d VALUE=55
811        /MDGROUP NAME=$c LABEL='mdgroup #2' VARIABLES=h i j VALUE='Yes'
812        /MDGROUP NAME=$d LABEL='third mdgroup' CATEGORYLABELS=COUNTEDVALUES
813         VARIABLES=k l m VALUE=34
814        /MDGROUP NAME=$e CATEGORYLABELS=COUNTEDVALUES LABELSOURCE=VARLABEL
815         VARIABLES=n o p VALUE='choice'.
816 @end example
817
818 The above would generate the following multiple response set record of
819 subtype 7:
820
821 @example
822 $a=C 10 my mcgroup a b c
823 $b=D2 55 0  g e f d
824 $c=D3 Yes 10 mdgroup #2 h i j
825 @end example
826
827 It would also generate the following multiple response set record with
828 subtype 19:
829
830 @example
831 $d=E 1 2 34 13 third mdgroup k l m
832 $e=E 11 6 choice 0  n o p
833 @end example
834
835 @node Extra Product Info Record
836 @section Extra Product Info Record
837
838 This optional record appears to contain a text string that describes
839 the program that wrote the file and the source of the data.  (This is
840 redundant with the file label and product info found in the file
841 header record.)
842
843 @example
844 /* @r{Header.} */
845 int32               rec_type;
846 int32               subtype;
847 int32               size;
848 int32               count;
849
850 /* @r{Exactly @code{count} bytes of data.} */
851 char                info[];
852 @end example
853
854 @table @code
855 @item int32 rec_type;
856 Record type.  Always set to 7.
857
858 @item int32 subtype;
859 Record subtype.  Always set to 10.
860
861 @item int32 size;
862 The size of each element in the @code{info} member. Always set to 1.
863
864 @item int32 count;
865 The total number of bytes in @code{info}.
866
867 @item char info[];
868 A text string.  A product that identifies itself as @code{VOXCO
869 INTERVIEWER 4.3} uses CR-only line ends in this field, rather than the
870 more usual LF-only or CR LF line ends.
871 @end table
872
873 @node Variable Display Parameter Record
874 @section Variable Display Parameter Record
875
876 The variable display parameter record, if present, has the following
877 format:
878
879 @example
880 /* @r{Header.} */
881 int32               rec_type;
882 int32               subtype;
883 int32               size;
884 int32               count;
885
886 /* @r{Repeated @code{count} times}. */
887 int32               measure;
888 int32               width;           /* @r{Not always present.} */
889 int32               alignment;
890 @end example
891
892 @table @code
893 @item int32 rec_type;
894 Record type.  Always set to 7.
895
896 @item int32 subtype;
897 Record subtype.  Always set to 11.
898
899 @item int32 size;
900 The size of @code{int32}.  Always set to 4.
901
902 @item int32 count;
903 The number of sets of variable display parameters (ordinarily the
904 number of variables in the dictionary), times 2 or 3.
905 @end table
906
907 The remaining members are repeated @code{count} times, in the same
908 order as the variable records.  No element corresponds to variable
909 records that continue long string variables.  The meanings of these
910 members are as follows:
911
912 @table @code
913 @item int32 measure;
914 The measurement type of the variable:
915 @table @asis
916 @item 1
917 Nominal Scale
918 @item 2
919 Ordinal Scale
920 @item 3
921 Continuous Scale
922 @end table
923
924 SPSS sometimes writes a @code{measure} of 0.  PSPP interprets this as
925 nominal scale.
926
927 @item int32 width;
928 The width of the display column for the variable in characters.
929
930 This field is present if @var{count} is 3 times the number of
931 variables in the dictionary.  It is omitted if @var{count} is 2 times
932 the number of variables.
933
934 @item int32 alignment;
935 The alignment of the variable for display purposes:
936
937 @table @asis
938 @item 0
939 Left aligned
940 @item 1
941 Right aligned
942 @item 2
943 Centre aligned
944 @end table
945 @end table
946
947 @node Long Variable Names Record
948 @section Long Variable Names Record
949
950 If present, the long variable names record has the following format:
951
952 @example
953 /* @r{Header.} */
954 int32               rec_type;
955 int32               subtype;
956 int32               size;
957 int32               count;
958
959 /* @r{Exactly @code{count} bytes of data.} */
960 char                var_name_pairs[];
961 @end example
962
963 @table @code
964 @item int32 rec_type;
965 Record type.  Always set to 7.
966
967 @item int32 subtype;
968 Record subtype.  Always set to 13.
969
970 @item int32 size;
971 The size of each element in the @code{var_name_pairs} member. Always set to 1.
972
973 @item int32 count;
974 The total number of bytes in @code{var_name_pairs}.
975
976 @item char var_name_pairs[];
977 A list of @var{key}--@var{value} tuples, where @var{key} is the name
978 of a variable, and @var{value} is its long variable name.
979 The @var{key} field is at most 8 bytes long and must match the
980 name of a variable which appears in the variable record (@pxref{Variable
981 Record}).
982 The @var{value} field is at most 64 bytes long.
983 The @var{key} and @var{value} fields are separated by a @samp{=} byte.
984 Each tuple is separated by a byte whose value is 09.  There is no
985 trailing separator following the last tuple.
986 The total length is @code{count} bytes.
987 @end table
988
989 @node Very Long String Record
990 @section Very Long String Record
991
992 Old versions of SPSS limited string variables to a width of 255 bytes.
993 For backward compatibility with these older versions, the system file
994 format represents a string longer than 255 bytes, called a @dfn{very
995 long string}, as a collection of strings no longer than 255 bytes
996 each.  The strings concatenated to make a very long string are called
997 its @dfn{segments}; for consistency, variables other than very long
998 strings are considered to have a single segment.
999
1000 A very long string with a width of @var{w} has @var{n} =
1001 (@var{w} + 251) / 252 segments, that is, one segment for every
1002 252 bytes of width, rounding up.  It would be logical, then, for each
1003 of the segments except the last to have a width of 252 and the last
1004 segment to have the remainder, but this is not the case.  In fact,
1005 each segment except the last has a width of 255 bytes.  The last
1006 segment has width @var{w} - (@var{n} - 1) * 252; some versions
1007 of SPSS make it slightly wider, but not wide enough to make the last
1008 segment require another 8 bytes of data.
1009
1010 Data is packed tightly into segments of a very long string, 255 bytes
1011 per segment.  Because 255 bytes of segment data are allocated for
1012 every 252 bytes of the very long string's width (approximately), some
1013 unused space is left over at the end of the allocated segments.  Data
1014 in unused space is ignored.
1015
1016 Example: Consider a very long string of width 20,000.  Such a very
1017 long string has 20,000 / 252 = 80 (rounding up) segments.  The first
1018 79 segments have width 255; the last segment has width 20,000 - 79 *
1019 252 = 92 or slightly wider (up to 96 bytes, the next multiple of 8).
1020 The very long string's data is actually stored in the 19,890 bytes in
1021 the first 78 segments, plus the first 110 bytes of the 79th segment
1022 (19,890 + 110 = 20,000).  The remaining 145 bytes of the 79th segment
1023 and all 92 bytes of the 80th segment are unused.
1024
1025 The very long string record explains how to stitch together segments
1026 to obtain very long string data.  For each of the very long string
1027 variables in the dictionary, it specifies the name of its first
1028 segment's variable and the very long string variable's actual width.
1029 The remaining segments immediately follow the named variable in the
1030 system file's dictionary.
1031
1032 The very long string record, which is present only if the system file
1033 contains very long string variables, has the following format:
1034
1035 @example
1036 /* @r{Header.} */
1037 int32               rec_type;
1038 int32               subtype;
1039 int32               size;
1040 int32               count;
1041
1042 /* @r{Exactly @code{count} bytes of data.} */
1043 char                string_lengths[];
1044 @end example
1045
1046 @table @code
1047 @item int32 rec_type;
1048 Record type.  Always set to 7.
1049
1050 @item int32 subtype;
1051 Record subtype.  Always set to 14.
1052
1053 @item int32 size;
1054 The size of each element in the @code{string_lengths} member. Always set to 1.
1055
1056 @item int32 count;
1057 The total number of bytes in @code{string_lengths}.
1058
1059 @item char string_lengths[];
1060 A list of @var{key}--@var{value} tuples, where @var{key} is the name
1061 of a variable, and @var{value} is its length.
1062 The @var{key} field is at most 8 bytes long and must match the
1063 name of a variable which appears in the variable record (@pxref{Variable
1064 Record}).
1065 The @var{value} field is exactly 5 bytes long. It is a zero-padded,
1066 ASCII-encoded string that is the length of the variable.
1067 The @var{key} and @var{value} fields are separated by a @samp{=} byte.
1068 Tuples are delimited by a two-byte sequence @{00, 09@}.
1069 After the last tuple, there may be a single byte 00, or @{00, 09@}.
1070 The total length is @code{count} bytes.
1071 @end table
1072
1073 @node Character Encoding Record
1074 @section Character Encoding Record
1075
1076 This record, if present, indicates the character encoding for string data,
1077 long variable names, variable labels, value labels and other strings in the
1078 file.
1079
1080 @example
1081 /* @r{Header.} */
1082 int32               rec_type;
1083 int32               subtype;
1084 int32               size;
1085 int32               count;
1086
1087 /* @r{Exactly @code{count} bytes of data.} */
1088 char                encoding[];
1089 @end example
1090
1091 @table @code
1092 @item int32 rec_type;
1093 Record type.  Always set to 7.
1094
1095 @item int32 subtype;
1096 Record subtype.  Always set to 20.
1097
1098 @item int32 size;
1099 The size of each element in the @code{encoding} member. Always set to 1.
1100
1101 @item int32 count;
1102 The total number of bytes in @code{encoding}.
1103
1104 @item char encoding[];
1105 The name of the character encoding.  Normally this will be an official
1106 IANA character set name or alias.
1107 See @url{http://www.iana.org/assignments/character-sets}.
1108 Character set names are not case-sensitive, but SPSS appears to write
1109 them in all-uppercase.
1110 @end table
1111
1112 This record is not present in files generated by older software.  See
1113 also the @code{character_code} field in the machine integer info
1114 record (@pxref{character-code}).
1115
1116 When the character encoding record and the machine integer info record
1117 are both present, all system files observed in practice indicate the
1118 same character encoding, e.g.@: 1252 as @code{character_code} and
1119 @code{windows-1252} as @code{encoding}, 65001 and @code{UTF-8}, etc.
1120
1121 If, for testing purposes, a file is crafted with different
1122 @code{character_code} and @code{encoding}, it seems that
1123 @code{character_code} controls the encoding for all strings in the
1124 system file before the dictionary termination record, including
1125 strings in data (e.g.@: string missing values), and @code{encoding}
1126 controls the encoding for strings following the dictionary termination
1127 record.
1128
1129 @node Long String Value Labels Record
1130 @section Long String Value Labels Record
1131
1132 This record, if present, specifies value labels for long string
1133 variables.
1134
1135 @example
1136 /* @r{Header.} */
1137 int32               rec_type;
1138 int32               subtype;
1139 int32               size;
1140 int32               count;
1141
1142 /* @r{Repeated up to exactly @code{count} bytes.} */
1143 int32               var_name_len;
1144 char                var_name[];
1145 int32               var_width;
1146 int32               n_labels;
1147 long_string_label   labels[];
1148 @end example
1149
1150 @table @code
1151 @item int32 rec_type;
1152 Record type.  Always set to 7.
1153
1154 @item int32 subtype;
1155 Record subtype.  Always set to 21.
1156
1157 @item int32 size;
1158 Always set to 1.
1159
1160 @item int32 count;
1161 The number of bytes following the header until the next header.
1162
1163 @item int32 var_name_len;
1164 @itemx char var_name[];
1165 The number of bytes in the name of the variable that has long string
1166 value labels, plus the variable name itself, which consists of exactly
1167 @code{var_name_len} bytes.  The variable name is not padded to any
1168 particular boundary, nor is it null-terminated.
1169
1170 @item int32 var_width;
1171 The width of the variable, in bytes, which will be between 9 and
1172 32767.
1173
1174 @item int32 n_labels;
1175 @itemx long_string_label labels[];
1176 The long string labels themselves.  The @code{labels} array contains
1177 exactly @code{n_labels} elements, each of which has the following
1178 substructure:
1179
1180 @example
1181 int32               value_len;
1182 char                value[];
1183 int32               label_len;
1184 char                label[];
1185 @end example
1186
1187 @table @code
1188 @item int32 value_len;
1189 @itemx char value[];
1190 The string value being labeled.  @code{value_len} is the number of
1191 bytes in @code{value}; it is equal to @code{var_width}.  The
1192 @code{value} array is not padded or null-terminated.
1193
1194 @item int32 label_len;
1195 @itemx char label[];
1196 The label for the string value.  @code{label_len}, which must be
1197 between 0 and 120, is the number of bytes in @code{label}.  The
1198 @code{label} array is not padded or null-terminated.
1199 @end table
1200 @end table
1201
1202 @node Long String Missing Values Record
1203 @section Long String Missing Values Record
1204
1205 This record, if present, specifies missing values for long string
1206 variables.
1207
1208 @example
1209 /* @r{Header.} */
1210 int32               rec_type;
1211 int32               subtype;
1212 int32               size;
1213 int32               count;
1214
1215 /* @r{Repeated up to exactly @code{count} bytes.} */
1216 int32               var_name_len;
1217 char                var_name[];
1218 char                n_missing_values;
1219 long_string_missing_value   values[];
1220 @end example
1221
1222 @table @code
1223 @item int32 rec_type;
1224 Record type.  Always set to 7.
1225
1226 @item int32 subtype;
1227 Record subtype.  Always set to 22.
1228
1229 @item int32 size;
1230 Always set to 1.
1231
1232 @item int32 count;
1233 The number of bytes following the header until the next header.
1234
1235 @item int32 var_name_len;
1236 @itemx char var_name[];
1237 The number of bytes in the name of the long string variable that has
1238 missing values, plus the variable name itself, which consists of
1239 exactly @code{var_name_len} bytes.  The variable name is not padded to
1240 any particular boundary, nor is it null-terminated.
1241
1242 @item char n_missing_values;
1243 The number of missing values, either 1, 2, or 3.  (This is, unusually,
1244 a single byte instead of a 32-bit number.)
1245
1246 @item long_string_missing_value values[];
1247 The missing values themselves.  This array contains exactly
1248 @code{n_missing_values} elements, each of which has the following
1249 substructure:
1250
1251 @example
1252 int32               value_len;
1253 char                value[];
1254 @end example
1255
1256 @table @code
1257 @item int32 value_len;
1258 The length of the missing value string, in bytes.  This value should
1259 be 8, because long string variables are at least 8 bytes wide (by
1260 definition), only the first 8 bytes of a long string variable's
1261 missing values are allowed to be non-spaces, and any spaces within the
1262 first 8 bytes are included in the missing value here.
1263
1264 @item char value[];
1265 The missing value string, exactly @code{value_len} bytes, without
1266 any padding or null terminator.
1267 @end table
1268 @end table
1269
1270 @node Data File and Variable Attributes Records
1271 @section Data File and Variable Attributes Records
1272
1273 The data file and variable attributes records represent custom
1274 attributes for the system file or for individual variables in the
1275 system file, as defined on the DATAFILE ATTRIBUTE (@pxref{DATAFILE
1276 ATTRIBUTE,,,pspp, PSPP Users Guide}) and VARIABLE ATTRIBUTE commands
1277 (@pxref{VARIABLE ATTRIBUTE,,,pspp, PSPP Users Guide}), respectively.
1278
1279 @example
1280 /* @r{Header.} */
1281 int32               rec_type;
1282 int32               subtype;
1283 int32               size;
1284 int32               count;
1285
1286 /* @r{Exactly @code{count} bytes of data.} */
1287 char                attributes[];
1288 @end example
1289
1290 @table @code
1291 @item int32 rec_type;
1292 Record type.  Always set to 7.
1293
1294 @item int32 subtype;
1295 Record subtype.  Always set to 17 for a data file attribute record or
1296 to 18 for a variable attributes record.
1297
1298 @item int32 size;
1299 The size of each element in the @code{attributes} member. Always set to 1.
1300
1301 @item int32 count;
1302 The total number of bytes in @code{attributes}.
1303
1304 @item char attributes[];
1305 The attributes, in a text-based format.
1306
1307 In record type 17, this field contains a single attribute set.  An
1308 attribute set is a sequence of one or more attributes concatenated
1309 together.  Each attribute consists of a name, which has the same
1310 syntax as a variable name, followed by, inside parentheses, a sequence
1311 of one or more values.  Each value consists of a string enclosed in
1312 single quotes (@code{'}) followed by a line feed (byte 0x0a).  A value
1313 may contain single quote characters, which are not themselves escaped
1314 or quoted or required to be present in pairs.  There is no apparent
1315 way to embed a line feed in a value.  There is no distinction between
1316 an attribute with a single value and an attribute array with one
1317 element.
1318
1319 In record type 18, this field contains a sequence of one or more
1320 variable attribute sets.  If more than one variable attribute set is
1321 present, each one after the first is delimited from the previous by
1322 @code{/}.  Each variable attribute set consists of a long
1323 variable name,
1324 followed by @code{:}, followed by an attribute set with the same
1325 syntax as on record type 17.
1326
1327 The total length is @code{count} bytes.
1328 @end table
1329
1330 @subheading Example
1331
1332 A system file produced with the following VARIABLE ATTRIBUTE commands
1333 in effect:
1334
1335 @example
1336 VARIABLE ATTRIBUTE VARIABLES=dummy ATTRIBUTE=fred[1]('23') fred[2]('34').
1337 VARIABLE ATTRIBUTE VARIABLES=dummy ATTRIBUTE=bert('123').
1338 @end example
1339
1340 @noindent
1341 will contain a variable attribute record with the following contents:
1342
1343 @example
1344 0000  07 00 00 00 12 00 00 00  01 00 00 00 22 00 00 00  |............"...|
1345 0010  64 75 6d 6d 79 3a 66 72  65 64 28 27 32 33 27 0a  |dummy:fred('23'.|
1346 0020  27 33 34 27 0a 29 62 65  72 74 28 27 31 32 33 27  |'34'.)bert('123'|
1347 0030  0a 29                                             |.)              |
1348 @end example
1349
1350 @menu
1351 * Variable Roles::
1352 @end menu
1353
1354 @node Variable Roles
1355 @subsection Variable Roles
1356
1357 A variable's role is represented as an attribute named @code{$@@Role}.
1358 This attribute has a single element whose values and their meanings
1359 are:
1360
1361 @table @code
1362 @item 0
1363 Input.  This, the default, is the most common role.
1364 @item 1
1365 Output.
1366 @item 2
1367 Both.
1368 @item 3
1369 None.
1370 @item 4
1371 Partition.
1372 @item 5
1373 Split.
1374 @end table
1375
1376 @node Extended Number of Cases Record
1377 @section Extended Number of Cases Record
1378
1379 The file header record expresses the number of cases in the system
1380 file as an int32 (@pxref{File Header Record}).  This record allows the
1381 number of cases in the system file to be expressed as a 64-bit number.
1382
1383 @example
1384 int32               rec_type;
1385 int32               subtype;
1386 int32               size;
1387 int32               count;
1388 int64               unknown;
1389 int64               ncases64;
1390 @end example
1391
1392 @table @code
1393 @item int32 rec_type;
1394 Record type.  Always set to 7.
1395
1396 @item int32 subtype;
1397 Record subtype.  Always set to 16.
1398
1399 @item int32 size;
1400 Size of each element.  Always set to 8.
1401
1402 @item int32 count;
1403 Number of pieces of data in the data part.  Alway set to 2.
1404
1405 @item int64 unknown;
1406 Meaning unknown.  Always set to 1.
1407
1408 @item int64 ncases64;
1409 Number of cases in the file as a 64-bit integer.  Presumably this
1410 could be -1 to indicate that the number of cases is unknown, for the
1411 same reason as @code{ncases} in the file header record, but this has
1412 not been observed in the wild.
1413 @end table
1414
1415 @node Miscellaneous Informational Records
1416 @section Miscellaneous Informational Records
1417
1418 Some specific types of miscellaneous informational records are
1419 documented here, but others are known to exist.  PSPP ignores unknown
1420 miscellaneous informational records when reading system files.
1421
1422 @example
1423 /* @r{Header.} */
1424 int32               rec_type;
1425 int32               subtype;
1426 int32               size;
1427 int32               count;
1428
1429 /* @r{Exactly @code{size * count} bytes of data.} */
1430 char                data[];
1431 @end example
1432
1433 @table @code
1434 @item int32 rec_type;
1435 Record type.  Always set to 7.
1436
1437 @item int32 subtype;
1438 Record subtype.  May take any value.  According to Aapi
1439 H@"am@"al@"ainen, value 5 indicates a set of grouped variables and 6
1440 indicates date info (probably related to USE).  Subtype 24 appears to
1441 contain XML that describes how data in the file should be displayed
1442 on-screen.
1443
1444 @item int32 size;
1445 Size of each piece of data in the data part.  Should have the value 1,
1446 4, or 8, for @code{char}, @code{int32}, and @code{flt64} format data,
1447 respectively.
1448
1449 @item int32 count;
1450 Number of pieces of data in the data part.
1451
1452 @item char data[];
1453 Arbitrary data.  There must be @code{size} times @code{count} bytes of
1454 data.
1455 @end table
1456
1457 @node Dictionary Termination Record
1458 @section Dictionary Termination Record
1459
1460 The dictionary termination record separates all other records from the
1461 data records.
1462
1463 @example
1464 int32               rec_type;
1465 int32               filler;
1466 @end example
1467
1468 @table @code
1469 @item int32 rec_type;
1470 Record type.  Always set to 999.
1471
1472 @item int32 filler;
1473 Ignored padding.  Should be set to 0.
1474 @end table
1475
1476 @node Data Record
1477 @section Data Record
1478
1479 The data record must follow all other records in the system file.
1480 Every system file must have a data record that specifies data for at
1481 least one case.  The format of the data record varies depending on the
1482 value of @code{compression} in the file header record:
1483
1484 @table @asis
1485 @item 0: no compression
1486 Data is arranged as a series of 8-byte elements.
1487 Each element corresponds to
1488 the variable declared in the respective variable record (@pxref{Variable
1489 Record}).  Numeric values are given in @code{flt64} format; string
1490 values are literal characters string, padded on the right when
1491 necessary to fill out 8-byte units.
1492
1493 @item 1: bytecode compression
1494 The first 8 bytes
1495 of the data record is divided into a series of 1-byte command
1496 codes.  These codes have meanings as described below:
1497
1498 @table @asis
1499 @item 0
1500 Ignored.  If the program writing the system file accumulates compressed
1501 data in blocks of fixed length, 0 bytes can be used to pad out extra
1502 bytes remaining at the end of a fixed-size block.
1503
1504 @item 1 through 251
1505 A number with
1506 value @var{code} - @var{bias}, where
1507 @var{code} is the value of the compression code and @var{bias} is the
1508 variable @code{bias} from the file header.  For example,
1509 code 105 with bias 100.0 (the normal value) indicates a numeric variable
1510 of value 5.
1511 One file has been seen written by SPSS 14 that contained such a code
1512 in a @emph{string} field with the value 0 (after the bias is
1513 subtracted) as a way of encoding null bytes.
1514
1515 @item 252
1516 End of file.  This code may or may not appear at the end of the data
1517 stream.  PSPP always outputs this code but its use is not required.
1518
1519 @item 253
1520 A numeric or string value that is not
1521 compressible.  The value is stored in the 8 bytes following the
1522 current block of command bytes.  If this value appears twice in a block
1523 of command bytes, then it indicates the second group of 8 bytes following the
1524 command bytes, and so on.
1525
1526 @item 254
1527 An 8-byte string value that is all spaces.
1528
1529 @item 255
1530 The system-missing value.
1531 @end table
1532
1533 The end of the 8-byte group of bytecodes is followed by any 8-byte
1534 blocks of non-compressible values indicated by code 253.  After that
1535 follows another 8-byte group of bytecodes, then those bytecodes'
1536 non-compressible values.  The pattern repeats to the end of the file
1537 or a code with value 252.
1538
1539 @item 2: ZLIB compression
1540 The data record consists of the following, in order:
1541
1542 @itemize @bullet
1543 @item
1544 ZLIB data header, 24 bytes long.
1545
1546 @item
1547 One or more variable-length blocks of ZLIB compressed data.
1548
1549 @item
1550 ZLIB data trailer, with a 24-byte fixed header plus an additional 24
1551 bytes for each preceding ZLIB compressed data block.
1552 @end itemize
1553
1554 The ZLIB data header has the following format:
1555
1556 @example
1557 int64               zheader_ofs;
1558 int64               ztrailer_ofs;
1559 int64               ztrailer_len;
1560 @end example
1561
1562 @table @code
1563 @item int64 zheader_ofs;
1564 The offset, in bytes, of the beginning of this structure within the
1565 system file.
1566
1567 @item int64 ztrailer_ofs;
1568 The offset, in bytes, of the first byte of the ZLIB data trailer.
1569
1570 @item int64 ztrailer_len;
1571 The number of bytes in the ZLIB data trailer.  This and the previous
1572 field sum to the size of the system file in bytes.
1573 @end table
1574
1575 The data header is followed by @code{(ztrailer_ofs - 24) / 24} ZLIB
1576 compressed data blocks.  Each ZLIB compressed data block begins with a
1577 ZLIB header as specified in RFC@tie{}1950, e.g.@: hex bytes @code{78
1578 01} (the only header yet observed in practice).  Each block
1579 decompresses to a fixed number of bytes (in practice only
1580 @code{0x3ff000}-byte blocks have been observed), except that the last
1581 block of data may be shorter.  The last ZLIB compressed data block
1582 gends just before offset @code{ztrailer_ofs}.
1583
1584 The result of ZLIB decompression is bytecode compressed data as
1585 described above for compression format 1.
1586
1587 The ZLIB data trailer begins with the following 24-byte fixed header:
1588
1589 @example
1590 int64               bias;
1591 int64               zero;
1592 int32               block_size;
1593 int32               n_blocks;
1594 @end example
1595
1596 @table @code
1597 @item int64 int_bias;
1598 The compression bias as a negative integer, e.g.@: if @code{bias} in
1599 the file header record is 100.0, then @code{int_bias} is @minus{}100
1600 (this is the only value yet observed in practice).
1601
1602 @item int64 zero;
1603 Always observed to be zero.
1604
1605 @item int32 block_size;
1606 The number of bytes in each ZLIB compressed data block, except
1607 possibly the last, following decompression.  Only @code{0x3ff000} has
1608 been observed so far.
1609
1610 @item int32 n_blocks;
1611 The number of ZLIB compressed data blocks, always exactly
1612 @code{(ztrailer_ofs - 24) / 24}.
1613 @end table
1614
1615 The fixed header is followed by @code{n_blocks} 24-byte ZLIB data
1616 block descriptors, each of which describes the compressed data block
1617 corresponding to its offset.  Each block descriptor has the following
1618 format:
1619
1620 @example
1621 int64               uncompressed_ofs;
1622 int64               compressed_ofs;
1623 int32               uncompressed_size;
1624 int32               compressed_size;
1625 @end example
1626
1627 @table @code
1628 @item int64 uncompressed_ofs;
1629 The offset, in bytes, that this block of data would have in a similar
1630 system file that uses compression format 1.  This is
1631 @code{zheader_ofs} in the first block descriptor, and in each
1632 succeeding block descriptor it is the sum of the previous desciptor's
1633 @code{uncompressed_ofs} and @code{uncompressed_size}.
1634
1635 @item int64 compressed_ofs;
1636 The offset, in bytes, of the actual beginning of this compressed data
1637 block.  This is @code{zheader_ofs + 24} in the first block descriptor,
1638 and in each succeeding block descriptor it is the sum of the previous
1639 descriptor's @code{compressed_ofs} and @code{compressed_size}.  The
1640 final block descriptor's @code{compressed_ofs} and
1641 @code{compressed_size} sum to @code{ztrailer_ofs}.
1642
1643 @item int32 uncompressed_size;
1644 The number of bytes in this data block, after decompression.  This is
1645 @code{block_size} in every data block except the last, which may be
1646 smaller.
1647
1648 @item int32 compressed_size;
1649 The number of bytes in this data block, as stored compressed in this
1650 system file.
1651 @end table
1652 @end table
1653
1654 @setfilename ignored
1655
1656 @node Encrypted System Files
1657 @section Encrypted System Files
1658
1659 SPSS 21 and later support an encrypted system file format.
1660
1661 @quotation Warning
1662 The SPSS encrypted file format is poorly designed.  It is much cheaper
1663 and faster to decrypt a file encrypted this way than if a well
1664 designed alternative were used.  If you must use this format, use a
1665 10-byte randomly generated password.
1666 @end quotation
1667
1668 @subheading Encrypted File Format
1669
1670 Encrypted system files begin with the following 36-byte fixed header:
1671
1672 @example
1673 0000  1c 00 00 00 00 00 00 00  45 4e 43 52 59 50 54 45  |........ENCRYPTE|
1674 0010  44 53 41 56 15 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |DSAV............|
1675 0020  00 00 00 00                                       |....|
1676 @end example
1677
1678 Following the fixed header is a complete system file in the usual
1679 format, except that each 16-byte block is encrypted with AES-256 in
1680 ECB mode.  The AES-256 key is derived from a password in the following
1681 way:
1682
1683 @enumerate 
1684 @item
1685 Start from the literal password typed by the user.  Truncate it to at
1686 most 10 bytes, then append (between 1 and 22) null bytes until there
1687 are exactly 32 bytes.  Call this @var{password}.
1688
1689 @item
1690 Let @var{constant} be the following 73-byte constant:
1691
1692 @example
1693 0000  00 00 00 01 35 27 13 cc  53 a7 78 89 87 53 22 11
1694 0010  d6 5b 31 58 dc fe 2e 7e  94 da 2f 00 cc 15 71 80
1695 0020  0a 6c 63 53 00 38 c3 38  ac 22 f3 63 62 0e ce 85
1696 0030  3f b8 07 4c 4e 2b 77 c7  21 f5 1a 80 1d 67 fb e1
1697 0040  e1 83 07 d8 0d 00 00 01  00
1698 @end example
1699
1700 @item
1701 Compute CMAC-AES-256(@var{password}, @var{constant}).  Call the
1702 16-byte result @var{cmac}.
1703
1704 @item
1705 The 32-byte AES-256 key is @var{cmac} || @var{cmac}, that is,
1706 @var{cmac} repeated twice.
1707 @end enumerate
1708
1709 @subsubheading Example
1710
1711 Consider the password @samp{pspp}.  @var{password} is:
1712
1713 @example
1714 0000  70 73 70 70 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |pspp............|
1715 0010  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
1716 @end example
1717
1718 @noindent
1719 @var{cmac} is:
1720
1721 @example
1722 0000  3e da 09 8e 66 04 d4 fd  f9 63 0c 2c a8 6f b0 45
1723 @end example
1724
1725 @noindent
1726 The AES-256 key is:
1727
1728 @example
1729 0000  3e da 09 8e 66 04 d4 fd  f9 63 0c 2c a8 6f b0 45
1730 0010  3e da 09 8e 66 04 d4 fd  f9 63 0c 2c a8 6f b0 45
1731 @end example
1732
1733 @subheading Password Encoding
1734
1735 SPSS also supports what it calls ``encrypted passwords.''  These are
1736 not encrypted.  They are encoded with a simple, fixed scheme.  An
1737 encoded password is always a multiple of 2 characters long, and never
1738 longer than 20 characters.  The characters in an encoded password are
1739 always in the graphic ASCII range 33 through 126.  Each successive
1740 pair of characters in the password encodes a single byte in the
1741 plaintext password.
1742
1743 Use the following algorithm to decode a pair of characters:
1744
1745 @enumerate
1746 @item
1747 Let @var{a} be the ASCII code of the first character, and @var{b} be
1748 the ASCII code of the second character.
1749
1750 @item
1751 Let @var{ah} be the most significant 4 bits of @var{a}.  Find the line
1752 in the table below that has @var{ah} on the left side.  The right side
1753 of the line is a set of possible values for the most significant 4
1754 bits of the decoded byte.
1755
1756 @display
1757 @t{2 } @result{} @t{2367}
1758 @t{3 } @result{} @t{0145}
1759 @t{47} @result{} @t{89cd}
1760 @t{56} @result{} @t{abef}
1761 @end display
1762
1763 @item
1764 Let @var{bh} be the most significant 4 bits of @var{b}.  Find the line
1765 in the second table below that has @var{bh} on the left side.  The
1766 right side of the line is a set of possible values for the most
1767 significant 4 bits of the decoded byte.  Together with the results of
1768 the previous step, only a single possibility is left.
1769
1770 @display
1771 @t{2 } @result{} @t{139b}
1772 @t{3 } @result{} @t{028a}
1773 @t{47} @result{} @t{46ce}
1774 @t{56} @result{} @t{57df}
1775 @end display
1776
1777 @item
1778 Let @var{al} be the least significant 4 bits of @var{a}.  Find the
1779 line in the table below that has @var{al} on the left side.  The right
1780 side of the line is a set of possible values for the least significant
1781 4 bits of the decoded byte.
1782
1783 @display
1784 @t{03cf} @result{} @t{0145}
1785 @t{12de} @result{} @t{2367}
1786 @t{478b} @result{} @t{89cd}
1787 @t{569a} @result{} @t{abef}
1788 @end display
1789
1790 @item
1791 Let @var{bl} be the least significant 4 bits of @var{b}.  Find the
1792 line in the table below that has @var{bl} on the left side.  The right
1793 side of the line is a set of possible values for the least significant
1794 4 bits of the decoded byte.  Together with the results of the previous
1795 step, only a single possibility is left.
1796
1797 @display
1798 @t{03cf} @result{} @t{028a}
1799 @t{12de} @result{} @t{139b}
1800 @t{478b} @result{} @t{46ce}
1801 @t{569a} @result{} @t{57df}
1802 @end display
1803 @end enumerate
1804
1805 @subsubheading Example
1806
1807 Consider the encoded character pair @samp{-|}.  @var{a} is
1808 0x2d and @var{b} is 0x7c, so @var{ah} is 2, @var{bh} is 7, @var{al} is
1809 0xd, and @var{bl} is 0xc.  @var{ah} means that the most significant
1810 four bits of the decoded character is 2, 3, 6, or 7, and @var{bh}
1811 means that they are 4, 6, 0xc, or 0xe.  The single possibility in
1812 common is 6, so the most significant four bits are 6.  Similarly,
1813 @var{al} means that the least significant four bits are 2, 3, 6, or 7,
1814 and @var{bl} means they are 0, 2, 8, or 0xa, so the least significant
1815 four bits are 2.  The decoded character is therefore 0x62, the letter
1816 @samp{b}.