zstd c++ string 压缩&解压

zstd 简介

维基百科定义：

Zstandard（或Zstd）是由Facebook的Yann Collet开发的一个无损数据压缩算法。该名称也指其C语言的参考实现。第1版的实现于2016年8月31日发布为自由软件

设计Zstandard的目的是提供一个类似于DEFLATE算法的压缩比，但更快，特别是解压缩快的算法。

1. 它的压缩级别从负5级（最快）到22级（压缩速度最慢，但是压缩比最高）可以调节。
2. zstd包里面有压缩和解压缩的并行（多线程）实现。从1.3.2版本(2017年10月)开始，zstd 有选择地实现非常长的搜索和重复数据消除（--long，128MiB窗口），类似于rzip或lrzip。
3. 压缩速度在最快和最慢级别之间可以相差20倍或更多，而解压缩速度统统很快，在最快和最慢级别之间相差不到20%。
4. Zstandard命令行有一个“自适应”（--adapt）模式，根据I/O条件改变压缩级别，主要是写入输出的速度。
5. Zstd在其最大压缩级别下的压缩比接近lzma、lzham和ppmx，并且比lza或bzip2性能更好。
6. Zstandard达到了当前的Pareto边界，因为它解压缩的速度比任何其他当前可用的算法都要快，并且有类似的或者更好的压缩比。
7. 字典对小文件的压缩比有很大的影响，所以Zstandard可以使用用户提供的压缩字典。它还提供了一种训练模式，能够从一组样本生成一个字典。
8. 特别是，可以加载一个字典来处理文件之间具有冗余的大型文件集，但不一定在每个文件（例如日志文件）内。

c++中应用

最常见的就是对于字符串的压缩，下边给出字符串源码

欢迎访问我的github https://github.com/hashyong/zstd_util

//
// -*- coding: utf-8-unix; -*-
//  Copyright (c) 2020 Tencent, Inc.
//     All rights reserved.
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// Date:   2020/11/30 13:45
// File:   zstd.cc
// Desc:
//

#include "util.h"

#include "third_party/zstd/zstd.h"

namespace util {

int Util::CompressString(const string& src, string& dst, int compressionlevel) {
  size_t const cBuffSize = ZSTD_compressBound(src.size());
  dst.resize(cBuffSize);
  auto dstp = const_cast<void*>(static_cast<const void*>(dst.c_str()));
  auto srcp = static_cast<const void*>(src.c_str());
  size_t const cSize = ZSTD_compress(dstp, cBuffSize, srcp, src.size(), compressionlevel);
  auto code = ZSTD_isError(cSize);
  if (code) {
    return code;
  }
  dst.resize(cSize);
  return code;
}

int Util::DecompressString(const string& src, string& dst) {
  size_t const cBuffSize = ZSTD_getFrameContentSize(src.c_str(), src.size());

  if (0 == cBuffSize) {
    return cBuffSize;
  }

  if (ZSTD_CONTENTSIZE_UNKNOWN == cBuffSize) {
    return StreamDecompressString(src, dst);
  }

  if (ZSTD_CONTENTSIZE_ERROR == cBuffSize) {
    return -2;
  }

  dst.resize(cBuffSize);
  auto dstp = const_cast<void*>(static_cast<const void*>(dst.c_str()));
  auto srcp = static_cast<const void*>(src.c_str());
  size_t const cSize = ZSTD_decompress(dstp, cBuffSize, srcp, src.size());
  auto code = ZSTD_isError(cSize);
  if (code) {
    return code;
  }
  dst.resize(cSize);
  return code;
}

int Util::StreamCompressString(const string& src, string& dst, int compressionlevel) {
  size_t const buffInSize = ZSTD_CStreamInSize();
  string buffInTmp;
  buffInTmp.reserve(buffInSize);
  auto buffIn = const_cast<void*>(static_cast<const void*>(buffInTmp.c_str()));

  auto buffOutSize = ZSTD_CStreamOutSize();
  string buffOutTmp;
  buffOutTmp.reserve(buffOutSize);
  auto buffOut = const_cast<void*>(static_cast<const void*>(buffOutTmp.c_str()));

  ZSTD_CCtx* const cctx = ZSTD_createCCtx();
  ZSTD_CCtx_setParameter(cctx, ZSTD_c_compressionLevel, compressionlevel);

  size_t const toRead = buffInSize;
  auto local_pos = 0;
  auto buff_tmp = const_cast<char*>(buffInTmp.c_str());
  for (;;) {
    size_t read = src.copy(buff_tmp, toRead, local_pos);
    local_pos += read;

    int const lastChunk = (read < toRead);
    ZSTD_EndDirective const mode = lastChunk ? ZSTD_e_end : ZSTD_e_continue;

    ZSTD_inBuffer input = {buffIn, read, 0};
    int finished;

    do {
      ZSTD_outBuffer output = {buffOut, buffOutSize, 0};
      size_t const remaining = ZSTD_compressStream2(cctx, &output, &input, mode);
      dst.insert(dst.end(), buffOutTmp.begin(), buffOutTmp.begin() + output.pos);
      finished = lastChunk ? (remaining == 0) : (input.pos == input.size);
    } while (!finished);

    if (lastChunk) {
      break;
    }
  }

  return 0;
}

int Util::StreamDecompressString(const string& src, string& dst, int compressionlevel) {
  size_t const buffInSize = ZSTD_DStreamInSize();
  string buffInTmp;
  buffInTmp.reserve(buffInSize);
  auto buffIn = const_cast<void*>(static_cast<const void*>(buffInTmp.c_str()));

  auto buffOutSize = ZSTD_DStreamOutSize();
  string buffOutTmp;
  buffOutTmp.reserve(buffOutSize);
  auto buffOut = const_cast<void*>(static_cast<const void*>(buffOutTmp.c_str()));

  ZSTD_DCtx* const dctx = ZSTD_createDCtx();

  size_t const toRead = buffInSize;
  size_t read;
  size_t last_ret = 0;
  size_t local_pos = 0;
  auto buff_tmp = const_cast<char*>(buffInTmp.c_str());

  while ((read = src.copy(buff_tmp, toRead, local_pos))) {
    local_pos += read;
    ZSTD_inBuffer input = {buffIn, read, 0};
    while (input.pos < input.size) {
      ZSTD_outBuffer output = {buffOut, buffOutSize, 0};
      size_t const ret = ZSTD_decompressStream(dctx, &output, &input);
      dst.insert(dst.end(), buffOutTmp.begin(), buffOutTmp.begin() + output.pos);
      last_ret = ret;
    }
  }

  if(last_ret != 0) {
    return -3;
  }

  return 0;
}

}  // namespace util