linux zlib简介

男娘i 2021-08-26 17:57 738阅读 0赞

### 概述 ###

zlib是提供数据压缩用的函式库，由Jean-loup Gailly与Mark Adler所开发，初版0.9版在1995年5月1日发表。zlib使用DEFLATE算法，最初是为libpng函式库所写的，后来普遍为许多[软件][Link 1]所使用。此函式库为自由软件，使用zlib授权。截至2007年3月，zlib是包含在Coverity的[美国国土安全部][Link 2]赞助者选择继续审查的开源项目。

### 数据头(header)    ###

zlib能使用一个gzip数据头，zlib数据头或者不使用数据头压缩数据。　　通常情况下，数据压缩使用zlib数据头，因为这提供错误数据检测。当数据不使用数据头写入时，结果是没有任何错误检测的原始DEFLATE数据，那么[解压缩软件][Link 3]的调用者知道压缩数据在什么地方结束。　　gzip数据头比zlib数据头要大，因为它保存了文件名和其他文件系统信息，事实上这是广泛使用的gzip文件的数据头格式。注意zlib函式库本身不能创建一个gzip文件，但是它相当轻松的通过把压缩数据写入到一个有gzip文件头的文件中。

### 算法 ###

目前zlib仅支持一个LZ77的变种算法，DEFLATE的算法。　　这个算法使用很少的[系统资源][Link 4]，对各种数据提供很好的压缩效果。这也是在ZIP档案中无一例外的使用这个算法。（尽管zip[文件格式][Link 5]也支持几种其他的算法）。　　看起来zlib格式将不会被扩展使用任何其他算法，尽管数据头可以有这种可能性。

### 使用资源 ###

函数库提供了对处理器和内存使用控制的能力　　不同的压缩级别数值可以指示不同的压缩执行速度。　　还有内存控制管理的功能。这在一些诸如嵌入式系统这样内存有限制的环境中是有用的。

### 策略 ###

压缩可以针对特定类型的数据进行优化　　如果你总是使用zlib库压缩压缩特定类型的数据，那么可以使用有针对性的策略可以提高压缩效率和性能。例如，如果你的数据包含很长的重复数据，那么可以用RLE（运行长度编码）策略，可能会有更好的结果。　　对于一般的数据，默认的策略是首选。

### 错误处理 ###

错误可以被发现和跳过　　数据混乱可以被检测（只要数据和zlib或者gzip数据头一起被写入－参见上面）　　此外，如果全刷新点（full-flush points）被写入到压缩后的数据流中，那么错误数据是可以被跳过的，并且[解压缩][Link 6]将重新同步到下个全刷新点。（错误数据的无错恢复被提供）。全刷新点技术对于在不可靠的通道上的大数据流是很有用的，一些过去的数据丢失是不重要的（例如多媒体数据），但是建立太多的全刷新点会极大的影响速度和压缩。

### 数据长度 ###

对于压缩和解压缩，没有数据长度的限制　　重复调用库函数允许处理无限的数据块。一些辅助代码（计数变量）可能会溢出，但是不影响实际的压缩和解压缩。　　当压缩一个长（无限）数据流时，最好写入全刷新点。

### 业界应用 ###

今天，zlib是一种事实上的业界标准，以至于在标准文档中，zlib和DEFLATE常常互换使用。数以千计的[应用程序][Link 7]直接或间接依靠zlib压缩函式库，包括：　　\* Linux核心：使用zlib以实作网络协定的压缩、档案系统的压缩以及开机时解压缩自身的核心。　　\* libpng，用于PNG图形格式的一个实现，对bitmap数据规定了DEFLATE作为流压缩方法。　　\* Apache：使用zlib实作http 1.1。　　\* OpenSSH、OpenSSL：以zlib达到最佳化加密[网络传输][Link 8]。　　\* FFmpeg：以zlib读写Matroska等以DEFLATE算法压缩的多媒体串流格式。　　\* rsync：以zlib最佳化远端同步时的传输。　　\* The dpkg and RPM package managers, which use zlib to unpack files from compressed software packages.　　\* Subversion 、Git和 CVS 版本控制 系统，使用zlib来压缩和远端仓库的通讯流量。　　\* dpkg和RPM等包管理软件：以zlib解压缩RPM或者其他封包。　　因为其代码的可移植性，宽松的许可以及较小的内存占用，zlib在许多嵌入式设备中也有应用。

### 使用范例 ###

//以下代码可直接用于解压HTTPgzip
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    #include <errno.h>
    #include <zlib.h>
    
    /*Compressdata*/
    intzcompress(Bytef * data, uLongndata,
                 Bytef * zdata, uLong * nzdata)
    {
        z_streamc_stream;
        interr = 0;
    
        if (data && (ndata > 0))
        {
            c_stream.zalloc = (alloc_func)0;
            c_stream.zfree	= (free_func)0;
            c_stream.opaque = (voidpf)0;
            if (deflateInit(&c_stream, Z_DEFAULT_COMPRESSION) != Z_OK)
            {
                return -1;
            }
    
            c_stream.next_in   = data;
            c_stream.avail_in  = ndata;
            c_stream.next_out  = zdata;
            c_stream.avail_out = *nzdata;
            while (c_stream.avail_in != 0 && c_stream.total_out < *nzdata)
            {
                if (deflate(&c_stream, Z_NO_FLUSH) != Z_OK)
                {
                    return -1;
                }
            }
    
            if (c_stream.avail_in != 0)
            {
                returnc_stream.avail_in;
            }
    
            for (;
                 ;
                 )
            {
                if ((err = deflate(&c_stream, Z_FINISH)) == Z_STREAM_END)
                {
                    break;
                }
    
                if (err != Z_OK)
                {
                    return -1;
                }
            }
    
            if (deflateEnd(&c_stream) != Z_OK)
            {
                return -1;
            }
    
            *nzdata = c_stream.total_out;
            return0;
        }
    
        return -1;
    }
    
    /*Compressgzipdata*/
    intgzcompress(Bytef * data, uLongndata,
                  Bytef * zdata, uLong * nzdata)
    {
        z_streamc_stream;
        interr = 0;
    
        if (data && (ndata > 0))
        {
            c_stream.zalloc = (alloc_func)0;
            c_stream.zfree	= (free_func)0;
            c_stream.opaque = (voidpf)0;
            if (deflateInit2(&c_stream, Z_DEFAULT_COMPRESSION, Z_DEFLATED,
                             -MAX_WBITS, 8, Z_DEFAULT_STRATEGY) != Z_OK)
            {
                return -1;
            }
    
            c_stream.next_in   = data;
            c_stream.avail_in  = ndata;
            c_stream.next_out  = zdata;
            c_stream.avail_out = *nzdata;
            while (c_stream.avail_in != 0 && c_stream.total_out < *nzdata)
            {
                if (deflate(&c_stream, Z_NO_FLUSH) != Z_OK)
                {
                    return -1;
                }
            }
    
            if (c_stream.avail_in != 0)
            {
                returnc_stream.avail_in;
            }
    
            for (;
                 ;
                 )
            {
                if ((err = deflate(&c_stream, Z_FINISH)) == Z_STREAM_END)
                {
                    break;
                }
    
                if (err != Z_OK)
                {
                    return -1;
                }
            }
    
            if (deflateEnd(&c_stream) != Z_OK)
            {
                return -1;
            }
    
            *nzdata = c_stream.total_out;
            return0;
        }
    
        return -1;
    }
    
    /*Uncompressdata*/
    intzdecompress(Byte * zdata, uLongnzdata,
                   Byte * data, uLong * ndata)
    {
        interr = 0;
        z_streamd_stream;/*decompressionstream*/
    
        d_stream.zalloc	  = (alloc_func)0;
        d_stream.zfree	  = (free_func)0;
        d_stream.opaque	  = (voidpf)0;
        d_stream.next_in  = zdata;
        d_stream.avail_in = 0;
        d_stream.next_out = data;
        if (inflateInit(&d_stream) != Z_OK)
        {
            return -1;
        }
    
        while (d_stream.total_out < *ndata && d_stream.total_in < nzdata)
        {
            d_stream.avail_in = d_stream.avail_out = 1;/*forcesmallbuffers*/
            if ((err = inflate(&d_stream, Z_NO_FLUSH)) == Z_STREAM_END)
            {
                break;
            }
    
            if (err != Z_OK)
            {
                return -1;
            }
        }
    
        if (inflateEnd(&d_stream) != Z_OK)
        {
            return -1;
        }
    
        *ndata = d_stream.total_out;
        return0;
    }
    
    /*HTTPgzipdecompress*/
    inthttpgzdecompress(Byte * zdata, uLongnzdata,
                        Byte * data, uLong * ndata)
    {
        interr = 0;
        z_streamd_stream = {0};/*decompressionstream*/
        staticchardummy_head[2] =
        {
            0x8 + 0x7 * 0x10,
            (((0x8 + 0x7 * 0x10) * 0x100 + 30) / 31 * 31) & 0xFF,
        };
    
        d_stream.zalloc	  = (alloc_func)0;
        d_stream.zfree	  = (free_func)0;
        d_stream.opaque	  = (voidpf)0;
        d_stream.next_in  = zdata;
        d_stream.avail_in = 0;
        d_stream.next_out = data;
        if (inflateInit2(&d_stream, 47) != Z_OK)
        {
            return -1;
        }
    
        while (d_stream.total_out < *ndata && d_stream.total_in < nzdata)
        {
            d_stream.avail_in = d_stream.avail_out = 1;/*forcesmallbuffers*/
            if ((err = inflate(&d_stream, Z_NO_FLUSH)) == Z_STREAM_END)
            {
                break;
            }
    
            if (err != Z_OK)
            {
                if (err == Z_DATA_ERROR)
                {
                    d_stream.next_in  = (Bytef*)dummy_head;
                    d_stream.avail_in = sizeof(dummy_head);
                    if ((err = inflate(&d_stream, Z_NO_FLUSH)) != Z_OK)
                    {
                        return -1;
                    }
                }
    
                elsereturn - 1;
            }
        }
    
        if (inflateEnd(&d_stream) != Z_OK)
        {
            return -1;
        }
    
        *ndata = d_stream.total_out;
        return0;
    }
    
    /*Uncompressgzipdata*/
    intgzdecompress(Byte * zdata, uLongnzdata,
                    Byte * data, uLong * ndata)
    {
        interr = 0;
        z_streamd_stream = {0};/*decompressionstream*/
        staticchardummy_head[2] =
        {
            0x8 + 0x7 * 0x10,
            (((0x8 + 0x7 * 0x10) * 0x100 + 30) / 31 * 31) & 0xFF,
        };
    
        d_stream.zalloc	  = (alloc_func)0;
        d_stream.zfree	  = (free_func)0;
        d_stream.opaque	  = (voidpf)0;
        d_stream.next_in  = zdata;
        d_stream.avail_in = 0;
        d_stream.next_out = data;
        if (inflateInit2(&d_stream, -MAX_WBITS) != Z_OK)
        {
            return -1;
        }
    
        //if(inflateInit2(&d_stream,47)!=Z_OK)return-1;
        while (d_stream.total_out < *ndata && d_stream.total_in < nzdata)
        {
            d_stream.avail_in = d_stream.avail_out = 1;/*forcesmallbuffers*/
            if ((err = inflate(&d_stream, Z_NO_FLUSH)) == Z_STREAM_END)
            {
                break;
            }
    
            if (err != Z_OK)
            {
                if (err == Z_DATA_ERROR)
                {
                    d_stream.next_in  = (Bytef*)dummy_head;
                    d_stream.avail_in = sizeof(dummy_head);
                    if ((err = inflate(&d_stream, Z_NO_FLUSH)) != Z_OK)
                    {
                        return -1;
                    }
                }
    
                elsereturn - 1;
            }
        }
    
        if (inflateEnd(&d_stream) != Z_OK)
        {
            return -1;
        }
    
        *ndata = d_stream.total_out;
        return0;
    }
    
    #ifdef_DEBUG_ZSTREAM
    #defineBUF_SIZE65535
    intmain()
    {
        char*data = "kjdalkfjdflkjdlkfjdklfjdlkfjlkdjflkdjflddajfkdjfkdfaskf;ldsfk;ldakf;ldskfl;dskf;ld";
    
        uLongndata = strlen(data);
        Bytefzdata[BUF_SIZE];
        uLongnzdata = BUF_SIZE;
        Bytefodata[BUF_SIZE];
        uLongnodata = BUF_SIZE;
    
        memset(zdata, 0, BUF_SIZE);
    
        //if(zcompress((Bytef*)data,ndata,zdata,&nzdata)==0)
        if (gzcompress((Bytef*)data, ndata, zdata, &nzdata) == 0)
        {
            fprintf(stdout, "nzdata:%d%s\n", nzdata, zdata);
            memset(odata, 0, BUF_SIZE);
    
            //if(zdecompress(zdata,ndata,odata,&nodata)==0)
            if (gzdecompress(zdata, ndata, odata, &nodata) == 0)
            {
                fprintf(stdout, "%d%s\n", nodata, odata);
            }
        }
    }
    
    #endif

[Link 1]: http://baike.baidu.com/view/37.htm
[Link 2]: http://baike.baidu.com/view/415125.htm
[Link 3]: http://baike.baidu.com/view/51.htm
[Link 4]: http://baike.baidu.com/view/53557.htm
[Link 5]: http://baike.baidu.com/view/1066926.htm
[Link 6]: http://baike.baidu.com/view/845020.htm
[Link 7]: http://baike.baidu.com/view/330120.htm
[Link 8]: http://baike.baidu.com/view/1542295.htm