C/C++使用Zlib實現(xiàn)文件的壓縮與解壓

更新時間：2023年11月28日 10:34:36 作者：微軟技術分享

zlib 是一個開源的數(shù)據(jù)壓縮庫,旨在提供高效、輕量級的壓縮和解壓縮算法,本文將介紹如何使用 zlib 庫進行數(shù)據(jù)的壓縮和解壓縮,以及如何保存和讀取壓縮后的文件,感興趣的可以了解下

在軟件開發(fā)和數(shù)據(jù)處理中，對數(shù)據(jù)進行高效的壓縮和解壓縮是一項重要的任務。這不僅有助于減小數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡傳輸和存儲中的占用空間，還能提高系統(tǒng)的性能和響應速度。本文將介紹如何使用 zlib 庫進行數(shù)據(jù)的壓縮和解壓縮，以及如何保存和讀取壓縮后的文件。zlib 是一個開源的數(shù)據(jù)壓縮庫，旨在提供高效、輕量級的壓縮和解壓縮算法。其核心壓縮算法基于 DEFLATE，這是一種無損數(shù)據(jù)壓縮算法，通常能夠提供相當高的壓縮比。zlib 庫廣泛應用于多個領域，包括網(wǎng)絡通信、文件壓縮、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等。

保存文件

使用 CreateFile 打開文件，通過 WriteFile 向文件中寫出數(shù)據(jù)，最后調(diào)用 CloseHandle 關閉句柄，實現(xiàn)文件的保存。

#define ZLIB_WINAPI
#include <string>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <Shlwapi.h> 
#include <zip.h>
#include <unzip.h>
#include <zlib.h>

using namespace std;

#pragma comment(lib, "Shlwapi.lib")
#pragma comment(lib, "zlibstat.lib")

BOOL SaveToFile(char *pszFileName, BYTE *pData, DWORD dwDataSize)
{
	char szSaveName[MAX_PATH] = { 0 };
	lstrcpy(szSaveName, pszFileName);

	HANDLE hFile = CreateFile(szSaveName, GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,
		FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE, NULL, CREATE_ALWAYS,
		FILE_ATTRIBUTE_ARCHIVE, NULL);
	if (INVALID_HANDLE_VALUE == hFile)
	{
		return FALSE;
	}

	DWORD dwRet = 0;
	WriteFile(hFile, pData, dwDataSize, &dwRet, NULL);

	CloseHandle(hFile);

	return TRUE;
}

int main(int argc, char * argv[])
{
	char szBuffer[1024] = { 0 };

	strcpy(szBuffer, "test 123123");

	SaveToFile("d://test.txt", (BYTE *)szBuffer, sizeof(szBuffer));

	system("pause");
	return 0;
}

文件壓縮

compress 是 zlib 庫提供的用于數(shù)據(jù)壓縮的函數(shù)，通過該函數(shù)可以將數(shù)據(jù)進行壓縮。下面是一個示例，演示了如何使用 zlib 庫進行文件壓縮。

它的原型如下：

int compress(Bytef* dest, uLongf* destLen, const Bytef* source, uLong sourceLen);

dest：指向存放壓縮后數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的指針。
destLen：傳入時為壓縮緩沖區(qū)的大小，傳出時為實際壓縮后數(shù)據(jù)的大小。
source：指向待壓縮數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的指針。
sourceLen：待壓縮數(shù)據(jù)的大小。

compress 函數(shù)的作用是將 source 指向的數(shù)據(jù)進行壓縮，并將結(jié)果存放在 dest 指向的緩沖區(qū)中。destLen 傳入時應該是 dest 緩沖區(qū)的大小，函數(shù)執(zhí)行后，destLen 會更新為實際壓縮后數(shù)據(jù)的大小。

函數(shù)返回值為壓縮的執(zhí)行狀態(tài)，可能的返回值包括：

Z_OK：壓縮成功。
Z_MEM_ERROR：內(nèi)存分配失敗。
Z_BUF_ERROR：壓縮輸出緩沖區(qū)不足。

這個函數(shù)實際上是使用 DEFLATE 算法進行壓縮，DEFLATE 是一種通用的壓縮算法，也是 zlib 庫的核心算法之一。壓縮后的數(shù)據(jù)可以使用 uncompress 函數(shù)進行解壓縮。

總體而言，compress 函數(shù)提供了一種簡單的方式，可以在應用程序中對數(shù)據(jù)進行壓縮，適用于需要減小數(shù)據(jù)體積的場景，比如網(wǎng)絡傳輸或數(shù)據(jù)存儲。

// 單個文件限制大小為 100M 
#define MAX_SRC_FILE_SIZE (100*1024*1024)

/**
 * @brief 壓縮指定文件的數(shù)據(jù)
 *
 * @param pszCompressFileName 待壓縮文件的路徑
 * @param ppCompressData 保存壓縮后數(shù)據(jù)的指針
 * @param pdwCompressDataSize 傳入時為壓縮緩沖區(qū)的大小，傳出時為實際壓縮后數(shù)據(jù)的大小
 * @return 壓縮是否成功，成功返回 TRUE，否則返回 FALSE
 */
BOOL CompressData(char *pszCompressFileName, BYTE **ppCompressData, DWORD *pdwCompressDataSize)
{
  HANDLE hFile = CreateFile(pszCompressFileName, GENERIC_READ,
    FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE, NULL, OPEN_EXISTING,
    FILE_ATTRIBUTE_ARCHIVE, NULL);

  // 檢查文件句柄是否有效
  if (INVALID_HANDLE_VALUE == hFile)
  {
    return FALSE;
  }

  // 獲取文件大小
  DWORD dwFileSize = GetFileSize(hFile, NULL);

  // 檢查文件大小是否超過限制
  if (MAX_SRC_FILE_SIZE < dwFileSize)
  {
    CloseHandle(hFile);
    return FALSE;
  }

  DWORD dwDestDataSize = dwFileSize;

  // 分配源數(shù)據(jù)和目標數(shù)據(jù)的內(nèi)存
  BYTE *pSrcData = new BYTE[dwFileSize];
  if (NULL == pSrcData)
  {
    CloseHandle(hFile);
    return FALSE;
  }

  BYTE *pDestData = new BYTE[dwDestDataSize];
  if (NULL == pDestData)
  {
    delete[] pSrcData;
    CloseHandle(hFile);
    return FALSE;
  }

  DWORD dwRet = 0;

  // 讀取源數(shù)據(jù)
  ReadFile(hFile, pSrcData, dwFileSize, &dwRet, NULL);

  // 檢查讀取是否成功
  if ((0 >= dwRet) || (dwRet != dwFileSize))
  {
    delete[] pDestData;
    delete[] pSrcData;
    CloseHandle(hFile);
    return FALSE;
  }

  int iRet = 0;

  // 壓縮數(shù)據(jù)
  do
  {
    iRet = compress(pDestData, &dwDestDataSize, pSrcData, dwFileSize);

    // 壓縮成功，退出循環(huán)
    if (0 == iRet)
    {
      break;
    }
    // 輸出緩沖區(qū)不足，增加緩沖區(qū)大小并重試
    else if (-5 == iRet)
    {
      delete[] pDestData;
      pDestData = NULL;
      dwDestDataSize = dwDestDataSize + (100 * 1024);
      pDestData = new BYTE[dwDestDataSize];

      // 分配新的目標數(shù)據(jù)內(nèi)存
      if (NULL == pDestData)
      {
        delete[] pSrcData;
        CloseHandle(hFile);
        return FALSE;
      }
    }
    // 壓縮失敗，釋放內(nèi)存并返回失敗
    else
    {
      delete[] pDestData;
      pDestData = NULL;
      delete[] pSrcData;
      pSrcData = NULL;
      CloseHandle(hFile);
      return FALSE;
    }
  } while (TRUE);

  // 保存壓縮后數(shù)據(jù)的指針和實際大小
  *ppCompressData = pDestData;
  *pdwCompressDataSize = dwDestDataSize;

  // 釋放源數(shù)據(jù)內(nèi)存
  delete[] pSrcData;

  // 關閉文件句柄
  CloseHandle(hFile);

  // 返回壓縮成功
  return TRUE;
}

文件解壓縮

uncompress 函數(shù)是 zlib 庫提供的用于數(shù)據(jù)解壓縮的函數(shù)，通過該函數(shù)可以將壓縮后的數(shù)據(jù)解壓縮還原。下面是一個示例，演示了如何使用 zlib 庫進行文件解壓縮。

它的原型如下：

int uncompress(Bytef* dest, uLongf* destLen, const Bytef* source, uLong sourceLen);

dest：指向存放解壓縮后數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的指針。
destLen：傳入時為解壓縮緩沖區(qū)的大小，傳出時為實際解壓縮后數(shù)據(jù)的大小。
source：指向待解壓縮數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的指針。
sourceLen：待解壓縮數(shù)據(jù)的大小。

uncompress 函數(shù)的作用是將 source 指向的數(shù)據(jù)進行解壓縮，并將結(jié)果存放在 dest 指向的緩沖區(qū)中。destLen 傳入時應該是 dest 緩沖區(qū)的大小，函數(shù)執(zhí)行后，destLen 會更新為實際解壓縮后數(shù)據(jù)的大小。

函數(shù)返回值為解壓縮的執(zhí)行狀態(tài)，可能的返回值包括：

Z_OK：解壓縮成功。
Z_MEM_ERROR：內(nèi)存分配失敗。
Z_BUF_ERROR：解壓縮輸出緩沖區(qū)不足。
Z_DATA_ERROR：輸入數(shù)據(jù)錯誤或損壞。

uncompress 函數(shù)實際上是使用 DEFLATE 算法進行解壓縮，與 compress 函數(shù)相對應。這兩個函數(shù)共同構(gòu)成了 zlib 庫中的基本數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮功能。

在實際應用中，可以使用這兩個函數(shù)來處理需要壓縮和解壓縮的數(shù)據(jù)，例如在網(wǎng)絡通信中減小數(shù)據(jù)傳輸量或在存儲數(shù)據(jù)時減小占用空間。

/**
 * @brief 解壓指定文件的數(shù)據(jù)
 *
 * @param pszUncompressFileName 待解壓文件的路徑
 * @param ppUncompressData 保存解壓后數(shù)據(jù)的指針
 * @param pdwUncompressDataSize 傳入時為解壓緩沖區(qū)的大小，傳出時為實際解壓后數(shù)據(jù)的大小
 * @return 解壓是否成功，成功返回 TRUE，否則返回 FALSE
 */
BOOL UncompressData(char *pszUncompressFileName, BYTE **ppUncompressData, DWORD *pdwUncompressDataSize)
{
  HANDLE hFile = CreateFile(pszUncompressFileName, GENERIC_READ,
    FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE, NULL, OPEN_EXISTING,
    FILE_ATTRIBUTE_ARCHIVE, NULL);

  // 檢查文件句柄是否有效
  if (INVALID_HANDLE_VALUE == hFile)
  {
    return FALSE;
  }

  // 獲取文件大小
  DWORD dwFileSize = GetFileSize(hFile, NULL);

  // 設置目標數(shù)據(jù)緩沖區(qū)大小
  DWORD dwDestDataSize = MAX_SRC_FILE_SIZE;

  // 分配源數(shù)據(jù)和目標數(shù)據(jù)的內(nèi)存
  BYTE *pSrcData = new BYTE[dwFileSize];
  if (NULL == pSrcData)
  {
    CloseHandle(hFile);
    return FALSE;
  }

  BYTE *pDestData = new BYTE[dwDestDataSize];
  if (NULL == pDestData)
  {
    delete[] pSrcData;
    CloseHandle(hFile);
    return FALSE;
  }

  DWORD dwRet = 0;

  // 讀取源數(shù)據(jù)
  ReadFile(hFile, pSrcData, dwFileSize, &dwRet, NULL);

  // 檢查讀取是否成功
  if ((0 >= dwRet) || (dwRet != dwFileSize))
  {
    delete[] pDestData;
    delete[] pSrcData;
    CloseHandle(hFile);
    return FALSE;
  }

  int iRet = 0;

  // 解壓縮數(shù)據(jù)
  do
  {
    iRet = uncompress(pDestData, &dwDestDataSize, pSrcData, dwFileSize);

    // 解壓縮成功，退出循環(huán)
    if (0 == iRet)
    {
      break;
    }
    // 輸出緩沖區(qū)不足，增加緩沖區(qū)大小并重試
    else if (-5 == iRet)
    {
      delete[] pDestData;
      pDestData = NULL;
      dwDestDataSize = dwDestDataSize + (100 * 1024);
      pDestData = new BYTE[dwDestDataSize];

      // 分配新的目標數(shù)據(jù)內(nèi)存
      if (NULL == pDestData)
      {
        delete[] pSrcData;
        CloseHandle(hFile);
        return FALSE;
      }
    }
    // 解壓縮失敗，釋放內(nèi)存并返回失敗
    else
    {
      delete[] pDestData;
      pDestData = NULL;
      delete[] pSrcData;
      pSrcData = NULL;
      CloseHandle(hFile);
      return FALSE;
    }
  } while (TRUE);

  // 保存解壓后數(shù)據(jù)的指針和實際大小
  *ppUncompressData = pDestData;
  *pdwUncompressDataSize = dwDestDataSize;

  // 釋放源數(shù)據(jù)內(nèi)存
  delete[] pSrcData;

  // 關閉文件句柄
  CloseHandle(hFile);

  // 返回解壓成功
  return TRUE;
}

演示示例

下面是一個包含文件壓縮和解壓縮的完整示例，展示了如何將文件進行壓縮保存，然后解壓還原。

調(diào)用CompressData壓縮文件，返回結(jié)果pCompressData存放文件內(nèi)存字節(jié)，結(jié)果dwCompressDataSize存放長度，并調(diào)用SaveToFile保存到本地。

int main(int argc, char* argv[])
{
  BOOL bRet = FALSE;
  BYTE *pCompressData = NULL;
  DWORD dwCompressDataSize = 0;

  // 壓縮文件
  bRet = CompressData("d:\\test.exe", &pCompressData, &dwCompressDataSize);
  if (TRUE == bRet)
  {
    std::cout << "已壓縮" << std::endl;
  }

  // 保存壓縮數(shù)據(jù)為文件
  bRet = SaveToFile("d:\\text.zlib", pCompressData, dwCompressDataSize);
  if (TRUE == bRet)
  {
    std::cout << "已保存到文件" << std::endl;
  }

  // 釋放內(nèi)存
  delete[]pCompressData;
  pCompressData = NULL;

  system("pause");
  return 0;
}

調(diào)用UncompressData解壓縮文件，返回結(jié)果pUncompressData存放文件內(nèi)存字節(jié)，結(jié)果dwUncompressDataSize存放長度，并調(diào)用SaveToFile保存到本地。

int main(int argc, char* argv[])
{
  BOOL bRet = FALSE;
  BYTE *pUncompressData = NULL;
  DWORD dwUncompressDataSize = 0;

  // 解壓文件
  bRet = UncompressData("d:\\test.zlib", &pUncompressData, &dwUncompressDataSize);
  if (TRUE == bRet)
  {
    std::cout << "已解壓" << std::endl;
  }

  // 保存解壓數(shù)據(jù)為文件
  bRet = SaveToFile("d:\\test.exe", pUncompressData, dwUncompressDataSize);
  if (TRUE == bRet)
  {
    std::cout << "已保存到文件" << std::endl;
  }

  // 釋放內(nèi)存
  delete[]pUncompressData;
  pUncompressData = NULL;

  system("pause");
  return 0;
}

編譯時可能會提示無法生成SAFESEH影響的報錯信息，如下圖所示；

此時打開項目屬性頁，找到鏈接器，高級選項卡，將映像安全處理改為否即可，如下圖所示；

結(jié)論

通過使用 zlib 庫，我們可以方便地在應用程序中實現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮和解壓縮功能。這對于需要減小數(shù)據(jù)傳輸量或在存儲數(shù)據(jù)時減小占用空間的場景非常有用。在實際應用中，可以根據(jù)需要調(diào)整緩沖區(qū)大小和處理流程，以適應不同的數(shù)據(jù)處理需求。

以上就是C/C++使用Zlib實現(xiàn)文件的壓縮與解壓的詳細內(nèi)容，更多關于C++ Zlib文件壓縮與解壓的資料請關注腳本之家其它相關文章！

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