Zlib压缩和解压

C++ 中使用 Zlib 的详细教程
Zlib 是一个用于压缩和解压缩数据的开源库，它提供了对 gzip 和 deflate 的支持。它常用于数据压缩与解压缩，特别是在处理文件和网络传输时。以下是 Zlib 的详细教程，介绍如何在 C++ 中使用该库进行压缩和解压缩操作。

1. 准备工作

1.1 下载 Zlib 库

你可以从 Zlib 的官方网站下载最新的版本：Zlib 下载。
也可以通过包管理器来安装，例如：

• Linux (Ubuntu)：

sudo apt-get install zlib1g-dev

• Windows：
  可以从 Zlib 网站下载预编译的 Windows 版本，或者通过包管理工具如 vcpkg 安装：

vcpkg install zlib

• macOS：
  使用 Homebrew 安装：

brew install zlib

1.2 配置编译器

Linux/macOS：如果你使用 g++，可以通过添加 -lz 参数来链接 Zlib 库：

g++ main.cpp -lz -o program

Windows：确保库的路径已正确配置，在项目属性中设置 Zlib 的包含路径和库路径，或者在 CMake 中通过 find_package(ZLIB REQUIRED) 来自动查找和配置。

2. Zlib 基本用法

Zlib 提供了几个主要的功能：

compress 和 uncompress：用于简单的内存压缩和解压缩。
deflate 和 inflate：更高级的压缩和解压缩接口，可以处理分块数据。

2.1 基本压缩和解压缩（compress/uncompress）

Zlib 提供了 compress() 函数进行压缩，uncompress() 函数进行解压缩。

#include 
#include   // 包含 Zlib 头文件

int main() {
    // 原始数据
    const char* data = "Hello, Zlib!";
    uLong data_len = strlen(data) + 1;  // 包含末尾的 '\0'

    // 估计压缩后的缓冲区大小（通常比原数据大一点）
    uLong compressed_len = compressBound(data_len);
    Bytef* compressed_data = new Bytef[compressed_len];

    // 压缩数据
    int res = compress(compressed_data, &compressed_len, (const Bytef*)data, data_len);
    if (res != Z_OK) {
        std::cerr << "压缩失败！错误码：" << res << std::endl;
        delete[] compressed_data;
        return 1;
    }

    std::cout << "压缩后的大小: " << compressed_len << " 字节" << std::endl;

    // 解压缩数据
    Bytef* uncompressed_data = new Bytef[data_len];
    uLong uncompressed_len = data_len;
    res = uncompress(uncompressed_data, &uncompressed_len, compressed_data, compressed_len);
    if (res != Z_OK) {
        std::cerr << "解压缩失败！错误码：" << res << std::endl;
        delete[] compressed_data;
        delete[] uncompressed_data;
        return 1;
    }

    std::cout << "解压缩后的数据: " << uncompressed_data << std::endl;

    // 释放内存
    delete[] compressed_data;
    delete[] uncompressed_data;

    return 0;
}

2.2 compress() 和 uncompress() 函数说明

compress() 函数：

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

dest: 压缩后的数据缓冲区。
destLen: 输入时为缓冲区大小，输出时为压缩后的大小。
source: 要压缩的数据缓冲区。
sourceLen: 原始数据大小。
uncompress() 函数：

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

dest: 解压后的数据缓冲区。
destLen: 输入时为缓冲区大小，输出时为解压后的大小。
source: 压缩的数据缓冲区。
sourceLen: 压缩数据大小。

3. 高级接口：deflate/inflate

deflate() 和 inflate() 提供了更灵活的接口，允许处理大块数据，分块压缩和解压。

3.1 压缩数据（使用 deflate）

#include 
#include 

int main() {
    // 原始数据
    const char* data = "Hello, Zlib with deflate!";
    uLong data_len = strlen(data) + 1;

    // 初始化 z_stream 结构
    z_stream stream;
    stream.zalloc = Z_NULL;
    stream.zfree = Z_NULL;
    stream.opaque = Z_NULL;

    // 初始化 deflate 操作
    if (deflateInit(&stream, Z_BEST_COMPRESSION) != Z_OK) {
        std::cerr << "deflate 初始化失败！" << std::endl;
        return 1;
    }

    // 设置输入数据
    stream.next_in = (Bytef*)data;
    stream.avail_in = data_len;

    // 设置输出缓冲区
    Bytef compressed_data[100];
    stream.next_out = compressed_data;
    stream.avail_out = sizeof(compressed_data);

    // 开始压缩
    if (deflate(&stream, Z_FINISH) != Z_STREAM_END) {
        std::cerr << "deflate 压缩失败！" << std::endl;
        deflateEnd(&stream);
        return 1;
    }

    // 计算压缩后的大小
    uLong compressed_len = stream.total_out;

    std::cout << "deflate 压缩后的大小: " << compressed_len << " 字节" << std::endl;

    // 清理
    deflateEnd(&stream);

    return 0;
}

3.2 解压数据（使用 inflate）

#include 
#include 

int main() {
    // 压缩的数据（前面示例中生成的）
    Bytef compressed_data[100] = { /* some compressed data */ };
    uLong compressed_len = sizeof(compressed_data);

    // 初始化 z_stream 结构
    z_stream stream;
    stream.zalloc = Z_NULL;
    stream.zfree = Z_NULL;
    stream.opaque = Z_NULL;

    // 初始化 inflate 操作
    if (inflateInit(&stream) != Z_OK) {
        std::cerr << "inflate 初始化失败！" << std::endl;
        return 1;
    }

    // 设置输入数据
    stream.next_in = compressed_data;
    stream.avail_in = compressed_len;

    // 设置输出缓冲区
    Bytef uncompressed_data[100];
    stream.next_out = uncompressed_data;
    stream.avail_out = sizeof(uncompressed_data);

    // 开始解压
    if (inflate(&stream, Z_FINISH) != Z_STREAM_END) {
        std::cerr << "inflate 解压失败！" << std::endl;
        inflateEnd(&stream);
        return 1;
    }

    // 计算解压后的大小
    uLong uncompressed_len = stream.total_out;

    std::cout << "inflate 解压后的数据: " << uncompressed_data << std::endl;
    std::cout << "解压后的大小: " << uncompressed_len << " 字节" << std::endl;

    // 清理
    inflateEnd(&stream);

    return 0;
}

4. Zlib 错误处理

Zlib 函数返回值用来标识操作是否成功：

• Z_OK: 操作成功。
• Z_MEM_ERROR: 内存不足。
• Z_BUF_ERROR: 缓冲区不够大。
• Z_STREAM_ERROR: 流格式错误。

5. 总结

简单使用：compress 和 uncompress 是简单压缩和解压缩的 API，用于小数据块处理。
高级控制：deflate 和 inflate 提供更灵活的压缩/解压缩接口，适合处理大块数据或流式数据。
Zlib 具有高效的压缩率和处理速度，是非常流行的压缩库，适用于网络传输、文件存储等场景。