zlib库剖析(2)：编译及应用

1、编译zlib库
在Linux下编译比较简单，在源码包中的Makefile.in中有说明。要编译和测试，在命令行下输入./configure; make test，通常会生成静态库（.a）和共享库(.so，类似windows下面的.dll）。如果只想编译成静态库，用./configure --static。为了安装到/usr/local/lib/libz.*和/usr/local/include/zlib.h，运行make install，为了安装到$HOME而不是/usr/local，运行make install prefix=$HOME。
对Windows，使用win32/中的相应makefile或contrib/vstudio/中的相应Visual Studio工程文件来编译。对VMS，使用make_vms.com编译。直接用VS 2010打开contrib\vstudio\vc10\下的solution文件，运行"Build Solution，即可编译整个solution，包括zlibvc, miniunz, minizip, testzlib, testzlibdll, zlibstat。为了更好地理解编译过程，我们自己用VS 2010来创建编译工程，把x86版本的zlib编译成DLL动态库或LIB静态库。
打开VS 2010，使用Visual C++视图界面。创建一个Empty Project，Name为zlibvc，Location指向zlib-1.2.7\contrib\目录，去掉勾选“Create directory for solution”。完成后在contrib\libvc\下生成一个zlibvc solution，并有一个空的zlibvc project。
右项目zlibvc，选"Add--->Existing Item..."，定位到zlib-1.2.7的根目录，选中所有源文件（.c和.h文件），添加到项目中来。把contrib\minizip\下的除miniunz.c和minizip.c的其他源文件也添加进来，这里包含读写zip文件的导出函数。
添加一个Resource文件zlibvc.rc，在这个资源文件添加一个Version资源，设置DLL的一些描述信息：
FileDescription: zlib data compression and ZIP file I/O library
FileVersion: 1.2.7
InternalName: zlib
LegalCopyright: (C) 1995-2012 Jean-loup Gailly & Mark Adler
OriginalFilename: zlib.dll
ProductName: ZLib.DLL
ProductVersion: 1.0.0.1
然后打开这个项目的属性，设置各个选项。
（1）General选项
Output Directory: x86\ZlibDll$(Configuration)\
Intermediate Directory: x86\ZlibDll$(Configuration)\Tmp\
Target Name: zlib127
Target Extension: .dll
Configuration Type: Dynamic Library (.dll)。这里可以设置编译成动态库还是静态库。
Character Set: Empty
（2）C/C++选项
Additional Include Directories: 添加..\..和..\masmx86，其余从parent继承。这里contrib\masmx86\下包含了函数longest_match()和inflate_fast()的Windows汇编实现，match686.asm和inffas32.asm。
Preprocessor Definitions: 添加WIN32;_CRT_NONSTDC_NO_DEPRECATE;_CRT_SECURE_NO_DEPRECATE;_CRT_NONSTDC_NO_WARNINGS;ZLIB_DLL;ASMV;ASMINF;其余从parent继承。这里ZLIB_DLL不是必须的，参看zconf.h。它会添加DLL优化标志，使DLL有一些性能优化。注意如果想编译成使用WINAPI/WINAPIV调用方式的DLL，则还需要添加ZLIB_WINAPI预处理宏（参看zconf.h）。我们使用默认的__stdcall调用方式。
Buffer Security Check: No (/GS-)
Program Database File Name: $(OutDir)
（3）Linker选项
Enable Incremental Linking: Yes (/INCREMENTAL)
Additional Dependencies: 添加..\masmx86\match686.obj和..\masmx86\inffas32.obj，即两个汇编文件编译成的目标文件，其余从parent继承。
（4）Resources选项
Preprocessor Definitions: 添加_DEGUG，其余从parent继承。
（5）Build Events选项
Pre-Build Event：Command Line中添加命令cd ..\masmx86和bld_ml32.bat，表示在编译源代码之前要先运行..\masmx86\bld_ml32.bat，以编译match686.asm和inffas32.asm。
右击项目zlibvc，运行"Build"，即可在x86\ZlibDllDebug\下生成zlib127.dll，上面会显示DLL的版本1.0.1，及描述"zlib data compression and ZIP file I/O library"。右击zlib127.dll，查看属性--->版本，可以看到Version资源中的一些描述信息。如果没有模块定义文件，VS 2010生成DLL时，不会生成LIB静态库文件。我们需要手动添加def文件，通过"Add--->New Item..."，新建一个模块定义文件zlibvc.def，内容参考contrib\vstudio\vc10\中的zlibvc.def，复制过来即可。def文件包含需要导出的所有函数列表。在项目Linker选项的Module Definition File中填写刚才定义的def文件".\zlibvc.def"，然后重新编译即可生成LIB文件。注意如果在新建dll项目或空白项目时选择空白文件（即不让VS帮你生成），则一定要自已手动添加def文件，否则在生成dll时不会附带生成lib文件（除非我们直接把项目编译成lib文件）。
使用的时候把lib和dll以及h文件zlib.h, zconf.h导出即可。
2、应用zlib库
我们通过contrib\minizip\下的miniunz.c来使用编译好的zlib127.dll。在solution zlibvc下新建空项目miniunz，生成的三个工程文件在contrib\zlibvc\miniunz\下，可以把它们拷贝到上一级目录contrib\zlibvc\下，在solution中打开它。通过Add--->Existing Item...，添加contrib\minizip\miniunz.c到项目中，在项目属性的"Framework and References"中添加对项目zlibvc的引用，FullPath中会显示zlib127.dll的完整路径。设置各个选项。
（1）General选项
Output Directory: x86\MiniUnzip$(Configuration)\
Intermediate Directory: x86\MiniUnzip$(Configuration)\Tmp\
（2）C/C++选项
Additional Include Directories: 添加根目录..\..和目录..\minizip，其余从parent继承。根目录中有zlib.h和zconf.h，..\minizip中有miniunz的一系列源文件。
Preprocessor Definitions: 添加WIN32;_CRT_NONSTDC_NO_DEPRECATE;_CRT_SECURE_NO_DEPRECATE;ZLIB_DLL;_DEBUG;_CONSOLE; 其余从parent继承。如果前面编译的是WINAPI格式的DLL，则使用DLL时这里也
要添加ZLIB_WINAPI。
（3）Linker选项
Additional Dependencies: 添加x86\ZlibDllDebug\zlib127.lib; 其余从parent继承。zlib172.lib在链接器生成miniunz.exe时需要用到。
编译miniunz项目，即可生成miniunz.exe工具，这是一个简单的解压ZIP文件的命令行工具，还需要把zlib127.dll拷贝到miniunz.exe所在目录下，就可以使用了。这种使用zlib127.dll的方法没有对miniunz.c源码做任何改动，因为我们通过IDE添加了项目引用，在C/C++选项中添加了头文件的包含路径，在Linker中添加了导入库的引用。
3、独立使用ZLIB DLL
在开发DLL时，生成的.dll文件就是动态链接库，.lib是供程序开发用的导入库，.h文件包含了导出函数的声明。调用Dll中的导出函数有两种方法：
（1）装载期间动态加载

应用程序可像调用本地函数一样调用从其他Dll导出的函数（Windows API函数就是这样调用的）。装载期间链接必须使用DLL的导入库(.lib)文件，它为系统提供了加载这个Dll和定位Dll中的导出函数所需的信息。应用程序启动时由载入器（加载应用程序的组件）载入zlib127.dll文件。载入器如何知道要载入哪些Dll呢？这些信息记录在执行文件（PE文件）的idata节中。使用这种方法不用自己写代码显式加载DLL。

新建一个zlibtest空项目，将zlib127.dll, zlib127.lib, zlib.h, zconf.h拷贝到zlibtest目录下。在项目中通过"Add--->Existing Item..."添加这两个头文件。新建一个testzlib.cpp源文件，如下：

#include<iostream>
#include<stdlib.h>
#include"zlib.h"
#pragmacomment(lib,"zlib127")
usingnamespacestd;

#defineMaxBufferSize1024*10

intmain(intargc,char*argv[])
{
inti;
FILE*srcFile;
FILE*tmpFile;
FILE*destFile;
unsignedlonglenSrc,lenTmp,lenDest;

unsignedchar*bufferSrc=newunsignedchar[MaxBufferSize];
unsignedchar*bufferTmp=newunsignedchar[MaxBufferSize];
unsignedchar*bufferDest=newunsignedchar[MaxBufferSize];

srcFile=fopen("src.txt","r");
lenSrc=fread(bufferSrc,sizeof(char),MaxBufferSize-1,srcFile);
cout<<"####Currentreadeddata:"<<endl;
for(i=0;i<lenSrc;++i)//printthereadeddata
{
cout<<bufferSrc[i];
}
cout<<endl<<endl;

//compressthereadeddata
compress(bufferTmp,&lenTmp,bufferSrc,lenSrc);
tmpFile=fopen("temp.txt","w");
//writethecompresseddatatotempfile
fwrite(bufferTmp,sizeof(char),lenTmp,tmpFile);

cout<<"####Currentcompresseddata:"<<endl;
for(i=0;i<lenTmp;++i)//printthecompresseddata
{
cout<<bufferTmp[i];
}
cout<<endl<<endl;

//uncompressthedata
uncompress(bufferDest,&lenDest,bufferTmp,lenTmp);
destFile=fopen("dest.txt","w");
//writetheuncompresseddata
fwrite(bufferDest,sizeof(char),lenDest,destFile);

cout<<"####Currentuncompresseddata:"<<endl;
for(i=0;i<lenDest;++i)//printthecompresseddata
{
cout<<bufferDest[i];
}
cout<<endl<<endl;

fclose(srcFile);
fclose(tmpFile);
fclose(destFile);
delete[]bufferSrc;
delete[]bufferTmp;
delete[]bufferDest;

returnEXIT_SUCCESS;
}

#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include "zlib.h"
#pragma comment(lib,"zlib127")
using namespace std;

#define MaxBufferSize 1024*10

int main(int argc, char *argv[])
{
	int i;
	FILE* srcFile;
	FILE* tmpFile;
	FILE* destFile;
	unsigned long lenSrc, lenTmp, lenDest;
	
	unsigned char *bufferSrc=new unsigned char[MaxBufferSize];
	unsigned char *bufferTmp=new unsigned char[MaxBufferSize];
	unsigned char *bufferDest=new unsigned char[MaxBufferSize];

	srcFile=fopen("src.txt","r");
	lenSrc=fread(bufferSrc,sizeof(char),MaxBufferSize-1,srcFile);
	cout<<"#### Current readed data:"<<endl;
	for(i=0; i<lenSrc; ++i)  // print the readed data
	{
		cout<<bufferSrc[i];
	}
	cout<<endl<<endl;

	// compress the readed data
	compress(bufferTmp,&lenTmp,bufferSrc,lenSrc);
	tmpFile=fopen("temp.txt","w");
	// write the compressed data to temp file
	fwrite(bufferTmp,sizeof(char),lenTmp,tmpFile);

	cout<<"#### Current compressed data:"<<endl;
	for(i=0; i<lenTmp; ++i)  // print the compressed data
	{
		cout<<bufferTmp[i];
	}
	cout<<endl<<endl;
	
	// uncompress  the data
	uncompress(bufferDest,&lenDest,bufferTmp,lenTmp);
	destFile=fopen("dest.txt","w");
	//write the uncompressed data
	fwrite(bufferDest,sizeof(char),lenDest,destFile);

	cout<<"#### Current uncompressed data:"<<endl;
	for(i=0; i<lenDest; ++i)  // print the compressed data
	{
		cout<<bufferDest[i];
	}
	cout<<endl<<endl;

	fclose(srcFile);
	fclose(tmpFile);
	fclose(destFile);
	delete [] bufferSrc;
	delete [] bufferTmp;
	delete [] bufferDest;

	return EXIT_SUCCESS;
}

编译后生成zlibtest.exe。发布软件时必须将该软件使用的Dll与主程序一起发布。zlibtest.exe和zlib127.dll放在同一个目录下。载入器加载Dll文件时，默认情况是在应用程序的当前目录下查找，如果找不到就到系统盘"\windows\system32"文件夹下查找，还找不到就按错误处理。
（2）运行期间动态加载（只需Dll文件即可）
运行期间动态加载是在程序运行过程中显式得加载Dll库，从中导出需要的函数。为了能够在运行期间动态导出函数，一般需要在创建Dll时建立一个DEF文件来指定要导出的函数，我们在前面已经做了这一步。
回到zlibtest工程，将程序修改为:

#include<iostream>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<Windows.h>
usingnamespacestd;

#defineMaxBufferSize1024*10

typedefint(*dll_compress)(unsignedchar*,unsignedlong*,constunsignedchar*,unsignedlong);
typedefint(*dll_uncompress)(unsignedchar*,unsignedlong*,constunsignedchar*,unsignedlong);

intmain(intargc,char*argv[])
{
//loaddll
HMODULEhModule=::LoadLibrary(TEXT("zlib127.dll"));
if(hModule==NULL)//loadfailed
{
cout<<"Can'tloadzlibdll!"<<endl;
return1;
}
//gettheexportedfunctionaddress
dll_compresscompress=(dll_compress)::GetProcAddress(hModule,"compress");
if(compress==NULL)
{
cout<<"Can'tgetfunctioncompressfromdll!"<<endl;
return1;
}
dll_uncompressuncompress=(dll_uncompress)::GetProcAddress(hModule,"uncompress");
if(uncompress==NULL)
{
cout<<"Can'tgetfunctionuncompressfromdll!"<<endl;
return1;
}

inti;
FILE*srcFile;
FILE*tmpFile;
FILE*destFile;
unsignedlonglenSrc,lenTmp,lenDest;
unsignedchar*bufferSrc=newunsignedchar[MaxBufferSize];
unsignedchar*bufferTmp=newunsignedchar[MaxBufferSize];
unsignedchar*bufferDest=newunsignedchar[MaxBufferSize];

srcFile=fopen("src.txt","r");
lenSrc=fread(bufferSrc,sizeof(char),MaxBufferSize-1,srcFile);
cout<<"####Currentreadeddata:"<<endl;
for(i=0;i<lenSrc;++i)//printthereadeddata
{
cout<<bufferSrc[i];
}
cout<<endl<<endl;

//compressthereadeddata
compress(bufferTmp,&lenTmp,bufferSrc,lenSrc);
tmpFile=fopen("temp.txt","w");
//writethecompresseddatatotempfile
fwrite(bufferTmp,sizeof(char),lenTmp,tmpFile);

cout<<"####Currentcompresseddata:"<<endl;
for(i=0;i<lenTmp;++i)//printthecompresseddata
{
cout<<bufferTmp[i];
}
cout<<endl<<endl;

//uncompressthedata
uncompress(bufferDest,&lenDest,bufferTmp,lenTmp);
destFile=fopen("dest.txt","w");
//writetheuncompresseddata
fwrite(bufferDest,sizeof(char),lenDest,destFile);

cout<<"####Currentuncompresseddata:"<<endl;
for(i=0;i<lenDest;++i)//printthecompresseddata
{
cout<<bufferDest[i];
}
cout<<endl<<endl;

fclose(srcFile);
fclose(tmpFile);
fclose(destFile);
delete[]bufferSrc;
delete[]bufferTmp;
delete[]bufferDest;
::FreeLibrary(hModule);//freethedlllibrary

returnEXIT_SUCCESS;
}

#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <Windows.h>
using namespace std;

#define MaxBufferSize 1024*10

typedef int (*dll_compress)(unsigned char*, unsigned long*, const unsigned char*, unsigned long);
typedef int (*dll_uncompress)(unsigned char*, unsigned long*, const unsigned char*, unsigned long);
	
int main(int argc, char *argv[])
{
	// load dll
	HMODULE hModule=::LoadLibrary(TEXT("zlib127.dll")); 
	if(hModule==NULL)  // load failed
	{
		cout<<"Can't load zlib dll!"<<endl;
		return 1;
	}
	// get the exported function address
	dll_compress compress=(dll_compress)::GetProcAddress(hModule, "compress");
	if(compress==NULL)
	{
		cout<<"Can't get function compress from dll!"<<endl;
		return 1;
	}
	dll_uncompress uncompress=(dll_uncompress)::GetProcAddress(hModule, "uncompress");
	if(uncompress==NULL)
	{
		cout<<"Can't get function uncompress from dll!"<<endl;
		return 1;
	}

	int i;
	FILE* srcFile;
	FILE* tmpFile;
	FILE* destFile;
	unsigned long lenSrc, lenTmp, lenDest;	
	unsigned char *bufferSrc=new unsigned char[MaxBufferSize];
	unsigned char *bufferTmp=new unsigned char[MaxBufferSize];
	unsigned char *bufferDest=new unsigned char[MaxBufferSize];

	srcFile=fopen("src.txt","r");
	lenSrc=fread(bufferSrc,sizeof(char),MaxBufferSize-1,srcFile);
	cout<<"#### Current readed data:"<<endl;
	for(i=0; i<lenSrc; ++i)  // print the readed data
	{
		cout<<bufferSrc[i];
	}
	cout<<endl<<endl;

	// compress the readed data
	compress(bufferTmp,&lenTmp,bufferSrc,lenSrc);
	tmpFile=fopen("temp.txt","w");
	// write the compressed data to temp file
	fwrite(bufferTmp,sizeof(char),lenTmp,tmpFile);

	cout<<"#### Current compressed data:"<<endl;
	for(i=0; i<lenTmp; ++i)  // print the compressed data
	{
		cout<<bufferTmp[i];
	}
	cout<<endl<<endl;
	
	// uncompress  the data
	uncompress(bufferDest,&lenDest,bufferTmp,lenTmp);
	destFile=fopen("dest.txt","w");
	//write the uncompressed data
	fwrite(bufferDest,sizeof(char),lenDest,destFile);

	cout<<"#### Current uncompressed data:"<<endl;
	for(i=0; i<lenDest; ++i)  // print the compressed data
	{
		cout<<bufferDest[i];
	}
	cout<<endl<<endl;

	fclose(srcFile);
	fclose(tmpFile);
	fclose(destFile);
	delete [] bufferSrc;
	delete [] bufferTmp;
	delete [] bufferDest;
	::FreeLibrary(hModule); // free the dll library

	return EXIT_SUCCESS;
}

这里只需要一个zlib127.dll即可，无需头文件。包含头文件Windows.h，使用其LoadLibrary、GetProcAddress、FreeLibrary等Win32 API函数来加载Dll，获取导出函数，释放Dll。
注意这里Dll二进制文件中的导出函数名没有改变，因为在zlib.h实现中加了extern "C"修饰导出函数名，表示在C++代码中仍然使用C中的函数命名方式。如果Dll实现时没有加extern "C"，则表示使用C++命名方式，Dll中的导出函数名会改变，添加修饰名称，这也是C++函数重载机制得以实现的一个技术支持。打开VS 2010命令行窗口，使用VS 2010附带工具dumpbin可以查看Dll中的导出函数名。用dumpbin /EXPORTS zlib127.dll可查看这个dll所有导出的函数名（可以看到名称没有改变）。在调用GetProcAddress时应该使用查看到的函数名称，否则GetProcAddress会返回空值，这点特别要注意。
动态链接库虽然一定程度上实现了黑盒复用，但仍存在着诸多不足，主要有下面几点。
* Dll节省了编译期的时间，但相应延长了运行期的时间，因为在使用Dll的导出函数时，不但要加载Dll，而且程序将会在模块间跳转，降低了cache的命中率。
* 若采用隐式调用，仍然需要.h、.lib、.dll文件（三件套），并不能有效支持模块的更新。
* 显式调用（即只使用Dll）虽然很好地支持模块的更新，但却不能导出类和变量。
* Dll不支持C++ Template。
二进制级别的代码复用相比源码级别的复用已经有了很大的进步，但在二进制级别的代码复用中，Dll显得太古老。想真正完美实现跨平台、跨语言的黑盒复用，采用COM才是正确的选择。
4、处理zip, gzip(.gz), .tar.gz(.tgz)文件
在contrib和test目录中有相应实现例子。contrib\minizip\中的minizip.c/miniunz.c实现压缩、解压ZIP文件。test\minigzip.c实现压缩、解压gzip文件（用nmake运行win32\下的Makefile.msc可编译它）。不同于zip格式，gzip格式(.gz)只用于压缩单个文件。有多个文件时，通常先将它们合并成一个tar文件，再用gzip进行压缩。contrib\untgz\untgz.c实现一次性解压.tar.gz(.tgz)文件。