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zlib库剖析(2)：编译及应用

来源：互联网 发布：网上棋牌游戏作弊软件 编辑：程序博客网 时间：2024/05/19 19:42
   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：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. #include <iostream>   
  2. #include <stdlib.h>   
  3. #include "zlib.h"   
  4. #pragma comment(lib,"zlib127")   
  5. using namespace std;  
  6.   
  7. #define MaxBufferSize 1024*10  
  8.   
  9. int main(int argc, char *argv[])  
  10. {  
  11.     int i;  
  12.     FILE* srcFile;  
  13.     FILE* tmpFile;  
  14.     FILE* destFile;  
  15.     unsigned long lenSrc, lenTmp, lenDest;  
  16.       
  17.     unsigned char *bufferSrc=new unsigned char[MaxBufferSize];  
  18.     unsigned char *bufferTmp=new unsigned char[MaxBufferSize];  
  19.     unsigned char *bufferDest=new unsigned char[MaxBufferSize];  
  20.   
  21.     srcFile=fopen("src.txt","r");  
  22.     lenSrc=fread(bufferSrc,sizeof(char),MaxBufferSize-1,srcFile);  
  23.     cout<<"#### Current readed data:"<<endl;  
  24.     for(i=0; i<lenSrc; ++i)  // print the readed data  
  25.     {  
  26.         cout<<bufferSrc[i];  
  27.     }  
  28.     cout<<endl<<endl;  
  29.   
  30.     // compress the readed data   
  31.     compress(bufferTmp,&lenTmp,bufferSrc,lenSrc);  
  32.     tmpFile=fopen("temp.txt","w");  
  33.     // write the compressed data to temp file  
  34.     fwrite(bufferTmp,sizeof(char),lenTmp,tmpFile);  
  35.   
  36.     cout<<"#### Current compressed data:"<<endl;  
  37.     for(i=0; i<lenTmp; ++i)  // print the compressed data  
  38.     {  
  39.         cout<<bufferTmp[i];  
  40.     }  
  41.     cout<<endl<<endl;  
  42.       
  43.     // uncompress  the data   
  44.     uncompress(bufferDest,&lenDest,bufferTmp,lenTmp);  
  45.     destFile=fopen("dest.txt","w");  
  46.     //write the uncompressed data   
  47.     fwrite(bufferDest,sizeof(char),lenDest,destFile);  
  48.   
  49.     cout<<"#### Current uncompressed data:"<<endl;  
  50.     for(i=0; i<lenDest; ++i)  // print the compressed data  
  51.     {  
  52.         cout<<bufferDest[i];  
  53.     }  
  54.     cout<<endl<<endl;  
  55.   
  56.     fclose(srcFile);  
  57.     fclose(tmpFile);  
  58.     fclose(destFile);  
  59.     delete [] bufferSrc;  
  60.     delete [] bufferTmp;  
  61.     delete [] bufferDest;  
  62.   
  63.     return EXIT_SUCCESS;  
  64. }  
    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:

[cpp] view plaincopyprint?
  1. #include <iostream>   
  2. #include <stdio.h>   
  3. #include <stdlib.h>   
  4. #include <Windows.h>   
  5. using namespace std;  
  6.   
  7. #define MaxBufferSize 1024*10  
  8.   
  9. typedef int (*dll_compress)(unsigned char*, unsigned long*, const unsigned char*, unsigned long);  
  10. typedef int (*dll_uncompress)(unsigned char*, unsigned long*, const unsigned char*, unsigned long);  
  11.       
  12. int main(int argc, char *argv[])  
  13. {  
  14.     // load dll   
  15.     HMODULE hModule=::LoadLibrary(TEXT("zlib127.dll"));   
  16.     if(hModule==NULL)  // load failed  
  17.     {  
  18.         cout<<"Can't load zlib dll!"<<endl;  
  19.         return 1;  
  20.     }  
  21.     // get the exported function address  
  22.     dll_compress compress=(dll_compress)::GetProcAddress(hModule, "compress");  
  23.     if(compress==NULL)  
  24.     {  
  25.         cout<<"Can't get function compress from dll!"<<endl;  
  26.         return 1;  
  27.     }  
  28.     dll_uncompress uncompress=(dll_uncompress)::GetProcAddress(hModule, "uncompress");  
  29.     if(uncompress==NULL)  
  30.     {  
  31.         cout<<"Can't get function uncompress from dll!"<<endl;  
  32.         return 1;  
  33.     }  
  34.   
  35.     int i;  
  36.     FILE* srcFile;  
  37.     FILE* tmpFile;  
  38.     FILE* destFile;  
  39.     unsigned long lenSrc, lenTmp, lenDest;    
  40.     unsigned char *bufferSrc=new unsigned char[MaxBufferSize];  
  41.     unsigned char *bufferTmp=new unsigned char[MaxBufferSize];  
  42.     unsigned char *bufferDest=new unsigned char[MaxBufferSize];  
  43.   
  44.     srcFile=fopen("src.txt","r");  
  45.     lenSrc=fread(bufferSrc,sizeof(char),MaxBufferSize-1,srcFile);  
  46.     cout<<"#### Current readed data:"<<endl;  
  47.     for(i=0; i<lenSrc; ++i)  // print the readed data  
  48.     {  
  49.         cout<<bufferSrc[i];  
  50.     }  
  51.     cout<<endl<<endl;  
  52.   
  53.     // compress the readed data  
  54.     compress(bufferTmp,&lenTmp,bufferSrc,lenSrc);  
  55.     tmpFile=fopen("temp.txt","w");  
  56.     // write the compressed data to temp file  
  57.     fwrite(bufferTmp,sizeof(char),lenTmp,tmpFile);  
  58.   
  59.     cout<<"#### Current compressed data:"<<endl;  
  60.     for(i=0; i<lenTmp; ++i)  // print the compressed data  
  61.     {  
  62.         cout<<bufferTmp[i];  
  63.     }  
  64.     cout<<endl<<endl;  
  65.       
  66.     // uncompress  the data   
  67.     uncompress(bufferDest,&lenDest,bufferTmp,lenTmp);  
  68.     destFile=fopen("dest.txt","w");  
  69.     //write the uncompressed data  
  70.     fwrite(bufferDest,sizeof(char),lenDest,destFile);  
  71.   
  72.     cout<<"#### Current uncompressed data:"<<endl;  
  73.     for(i=0; i<lenDest; ++i)  // print the compressed data  
  74.     {  
  75.         cout<<bufferDest[i];  
  76.     }  
  77.     cout<<endl<<endl;  
  78.   
  79.     fclose(srcFile);  
  80.     fclose(tmpFile);  
  81.     fclose(destFile);  
  82.     delete [] bufferSrc;  
  83.     delete [] bufferTmp;  
  84.     delete [] bufferDest;  
  85.     ::FreeLibrary(hModule); // free the dll library  
  86.   
  87.     return EXIT_SUCCESS;  
  88. }  
    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。
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