C/C++ Zlib实现文件压缩与解压-编程知识

在软件开发和数据处理中，对数据进行高效的压缩和解压缩是一项重要的任务。这不仅有助于减小数据在网络传输和存储中的占用空间，还能提高系统的性能和响应速度。本文将介绍如何使用 zlib 库进行数据的压缩和解压缩，以及如何保存和读取压缩后的文件。zlib 是一个开源的数据压缩库，旨在提供高效、轻量级的压缩和解压缩算法。其核心压缩算法基于 DEFLATE，这是一种无损数据压缩算法，通常能够提供相当高的压缩比。zlib 库广泛应用于多个领域，包括网络通信、文件压缩、数据库系统等。

保存文件

使用 CreateFile 打开文件，通过 WriteFile 向文件中写出数据，最后调用 CloseHandle 关闭句柄，实现文件的保存。

#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;
}

文件压缩

compress 是 zlib 库提供的用于数据压缩的函数，通过该函数可以将数据进行压缩。下面是一个示例，演示了如何使用 zlib 库进行文件压缩。

它的原型如下：

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

dest：指向存放压缩后数据的缓冲区的指针。
destLen：传入时为压缩缓冲区的大小，传出时为实际压缩后数据的大小。
source：指向待压缩数据的缓冲区的指针。
sourceLen：待压缩数据的大小。

compress 函数的作用是将 source 指向的数据进行压缩，并将结果存放在 dest 指向的缓冲区中。destLen 传入时应该是 dest 缓冲区的大小，函数执行后，destLen 会更新为实际压缩后数据的大小。

函数返回值为压缩的执行状态，可能的返回值包括：

Z_OK：压缩成功。
Z_MEM_ERROR：内存分配失败。
Z_BUF_ERROR：压缩输出缓冲区不足。

这个函数实际上是使用 DEFLATE 算法进行压缩，DEFLATE 是一种通用的压缩算法，也是 zlib 库的核心算法之一。压缩后的数据可以使用 uncompress 函数进行解压缩。

总体而言，compress 函数提供了一种简单的方式，可以在应用程序中对数据进行压缩，适用于需要减小数据体积的场景，比如网络传输或数据存储。

// 单个文件限制大小为 100M 
#define MAX_SRC_FILE_SIZE (100*1024*1024)/*** @brief 压缩指定文件的数据** @param pszCompressFileName 待压缩文件的路径* @param ppCompressData 保存压缩后数据的指针* @param pdwCompressDataSize 传入时为压缩缓冲区的大小，传出时为实际压缩后数据的大小* @return 压缩是否成功，成功返回 TRUE，否则返回 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);// 检查文件句柄是否有效if (INVALID_HANDLE_VALUE == hFile){return FALSE;}// 获取文件大小DWORD dwFileSize = GetFileSize(hFile, NULL);// 检查文件大小是否超过限制if (MAX_SRC_FILE_SIZE < dwFileSize){CloseHandle(hFile);return FALSE;}DWORD dwDestDataSize = dwFileSize;// 分配源数据和目标数据的内存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;// 读取源数据ReadFile(hFile, pSrcData, dwFileSize, &dwRet, NULL);// 检查读取是否成功if ((0 >= dwRet) || (dwRet != dwFileSize)){delete[] pDestData;delete[] pSrcData;CloseHandle(hFile);return FALSE;}int iRet = 0;// 压缩数据do{iRet = compress(pDestData, &dwDestDataSize, pSrcData, dwFileSize);// 压缩成功，退出循环if (0 == iRet){break;}// 输出缓冲区不足，增加缓冲区大小并重试else if (-5 == iRet){delete[] pDestData;pDestData = NULL;dwDestDataSize = dwDestDataSize + (100 * 1024);pDestData = new BYTE[dwDestDataSize];// 分配新的目标数据内存if (NULL == pDestData){delete[] pSrcData;CloseHandle(hFile);return FALSE;}}// 压缩失败，释放内存并返回失败else{delete[] pDestData;pDestData = NULL;delete[] pSrcData;pSrcData = NULL;CloseHandle(hFile);return FALSE;}} while (TRUE);// 保存压缩后数据的指针和实际大小*ppCompressData = pDestData;*pdwCompressDataSize = dwDestDataSize;// 释放源数据内存delete[] pSrcData;// 关闭文件句柄CloseHandle(hFile);// 返回压缩成功return TRUE;
}

文件解压缩

uncompress 函数是 zlib 库提供的用于数据解压缩的函数，通过该函数可以将压缩后的数据解压缩还原。下面是一个示例，演示了如何使用 zlib 库进行文件解压缩。

它的原型如下：

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

dest：指向存放解压缩后数据的缓冲区的指针。
destLen：传入时为解压缩缓冲区的大小，传出时为实际解压缩后数据的大小。
source：指向待解压缩数据的缓冲区的指针。
sourceLen：待解压缩数据的大小。

uncompress 函数的作用是将 source 指向的数据进行解压缩，并将结果存放在 dest 指向的缓冲区中。destLen 传入时应该是 dest 缓冲区的大小，函数执行后，destLen 会更新为实际解压缩后数据的大小。

函数返回值为解压缩的执行状态，可能的返回值包括：

Z_OK：解压缩成功。
Z_MEM_ERROR：内存分配失败。
Z_BUF_ERROR：解压缩输出缓冲区不足。
Z_DATA_ERROR：输入数据错误或损坏。

uncompress 函数实际上是使用 DEFLATE 算法进行解压缩，与 compress 函数相对应。这两个函数共同构成了 zlib 库中的基本数据压缩和解压缩功能。

在实际应用中，可以使用这两个函数来处理需要压缩和解压缩的数据，例如在网络通信中减小数据传输量或在存储数据时减小占用空间。

/*** @brief 解压指定文件的数据** @param pszUncompressFileName 待解压文件的路径* @param ppUncompressData 保存解压后数据的指针* @param pdwUncompressDataSize 传入时为解压缓冲区的大小，传出时为实际解压后数据的大小* @return 解压是否成功，成功返回 TRUE，否则返回 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);// 检查文件句柄是否有效if (INVALID_HANDLE_VALUE == hFile){return FALSE;}// 获取文件大小DWORD dwFileSize = GetFileSize(hFile, NULL);// 设置目标数据缓冲区大小DWORD dwDestDataSize = MAX_SRC_FILE_SIZE;// 分配源数据和目标数据的内存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;// 读取源数据ReadFile(hFile, pSrcData, dwFileSize, &dwRet, NULL);// 检查读取是否成功if ((0 >= dwRet) || (dwRet != dwFileSize)){delete[] pDestData;delete[] pSrcData;CloseHandle(hFile);return FALSE;}int iRet = 0;// 解压缩数据do{iRet = uncompress(pDestData, &dwDestDataSize, pSrcData, dwFileSize);// 解压缩成功，退出循环if (0 == iRet){break;}// 输出缓冲区不足，增加缓冲区大小并重试else if (-5 == iRet){delete[] pDestData;pDestData = NULL;dwDestDataSize = dwDestDataSize + (100 * 1024);pDestData = new BYTE[dwDestDataSize];// 分配新的目标数据内存if (NULL == pDestData){delete[] pSrcData;CloseHandle(hFile);return FALSE;}}// 解压缩失败，释放内存并返回失败else{delete[] pDestData;pDestData = NULL;delete[] pSrcData;pSrcData = NULL;CloseHandle(hFile);return FALSE;}} while (TRUE);// 保存解压后数据的指针和实际大小*ppUncompressData = pDestData;*pdwUncompressDataSize = dwDestDataSize;// 释放源数据内存delete[] pSrcData;// 关闭文件句柄CloseHandle(hFile);// 返回解压成功return TRUE;
}

演示示例

下面是一个包含文件压缩和解压缩的完整示例，展示了如何将文件进行压缩保存，然后解压还原。

调用CompressData压缩文件，返回结果pCompressData存放文件内存字节，结果dwCompressDataSize存放长度，并调用SaveToFile保存到本地。

int main(int argc, char* argv[])
{BOOL bRet = FALSE;BYTE *pCompressData = NULL;DWORD dwCompressDataSize = 0;// 压缩文件bRet = CompressData("d:\\test.exe", &pCompressData, &dwCompressDataSize);if (TRUE == bRet){std::cout << "已压缩" << std::endl;}// 保存压缩数据为文件bRet = SaveToFile("d:\\text.zlib", pCompressData, dwCompressDataSize);if (TRUE == bRet){std::cout << "已保存到文件" << std::endl;}// 释放内存delete[]pCompressData;pCompressData = NULL;system("pause");return 0;
}

调用UncompressData解压缩文件，返回结果pUncompressData存放文件内存字节，结果dwUncompressDataSize存放长度，并调用SaveToFile保存到本地。

int main(int argc, char* argv[])
{BOOL bRet = FALSE;BYTE *pUncompressData = NULL;DWORD dwUncompressDataSize = 0;// 解压文件bRet = UncompressData("d:\\test.zlib", &pUncompressData, &dwUncompressDataSize);if (TRUE == bRet){std::cout << "已解压" << std::endl;}// 保存解压数据为文件bRet = SaveToFile("d:\\test.exe", pUncompressData, dwUncompressDataSize);if (TRUE == bRet){std::cout << "已保存到文件" << std::endl;}// 释放内存delete[]pUncompressData;pUncompressData = NULL;system("pause");return 0;
}