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C/C++ 使用API实现数据压缩与解压缩

news 来源：原创 2024/5/16 1:49:50

在Windows编程中，经常会遇到需要对数据进行压缩和解压缩的情况，数据压缩是一种常见的优化手段，能够减小数据的存储空间并提高传输效率。Windows提供了这些API函数，本文将深入探讨使用Windows API进行数据压缩与解压缩的过程，主要使用ntdll.dll库中的相关函数。

RtlGetCompressionWorkSpaceSize

RtlGetCompressionWorkSpaceSize 函数，位于ntdll.dll库中。该函数用于获取数据压缩所需的工作空间大小。CompressionFormatAndEngine参数指定压缩格式和引擎，CompressBufferWorkSpaceSize和CompressFragmentWorkSpaceSize分别用于输出缓冲区和片段的工作空间大小。

以下是该函数的声明：

typedef NTSTATUS(WINAPI *typedef_RtlGetCompressionWorkSpaceSize)(_In_  USHORT CompressionFormatAndEngine,_Out_ PULONG CompressBufferWorkSpaceSize,_Out_ PULONG CompressFragmentWorkSpaceSize
);

该函数有以下参数：

CompressionFormatAndEngine：指定压缩格式和引擎的参数。
CompressBufferWorkSpaceSize：用于输出压缩缓冲区工作空间大小的指针。
CompressFragmentWorkSpaceSize：用于输出压缩片段工作空间大小的指针。

函数返回NTSTATUS类型的状态码，其中STATUS_SUCCESS表示成功执行。

在使用这个函数时，你需要提供足够大的缓冲区来存储工作空间大小。可以按照以下步骤使用该函数：

加载 ntdll.dll 库。
获取 RtlGetCompressionWorkSpaceSize 函数地址。
定义变量用于存储工作空间大小。
调用 RtlGetCompressionWorkSpaceSize 函数，获取工作空间大小。

RtlCompressBuffer

RtlCompressBuffer 同样位于ntdll.dll库中。该函数用于将数据进行压缩。CompressionFormatAndEngine参数指定压缩格式和引擎，UncompressedBuffer和UncompressedBufferSize表示输入的未压缩数据，CompressedBuffer和CompressedBufferSize表示输出的压缩数据，UncompressedChunkSize表示未压缩数据的块大小，FinalCompressedSize表示最终压缩后的大小，WorkSpace表示用于工作的缓冲区。

以下是该函数的声明：

typedef NTSTATUS(WINAPI *typedef_RtlCompressBuffer)(_In_  USHORT CompressionFormatAndEngine,_In_  PUCHAR UncompressedBuffer,_In_  ULONG  UncompressedBufferSize,_Out_ PUCHAR CompressedBuffer,_In_  ULONG  CompressedBufferSize,_In_  ULONG  UncompressedChunkSize,_Out_ PULONG FinalCompressedSize,_In_  PVOID  WorkSpace
);

该函数的参数包括：

CompressionFormatAndEngine：指定压缩格式和引擎的参数。
UncompressedBuffer：指向待压缩数据的指针。
UncompressedBufferSize：待压缩数据的大小。
CompressedBuffer：指向存储压缩数据的缓冲区的指针。
CompressedBufferSize：存储压缩数据的缓冲区的大小。
UncompressedChunkSize：未压缩的数据块的大小。
FinalCompressedSize：用于输出最终压缩数据的大小的指针。
WorkSpace：用于提供工作空间的指针。

函数返回NTSTATUS类型的状态码，其中STATUS_SUCCESS表示成功执行。

在使用这个函数时，你需要提供足够大的缓冲区来存储压缩后的数据。可以按照以下步骤使用该函数：

加载ntdll.dll库。
获取RtlCompressBuffer函数地址。
定义变量并分配内存用于存储未压缩的数据和压缩后的数据。
定义变量用于存储工作空间。
调用RtlCompressBuffer函数，将数据进行压缩。
处理压缩后的数据。

RtlDecompressBuffer

RtlDecompressBuffer 同样位于ntdll.dll库中。该函数用于将压缩数据进行解压缩。CompressionFormat参数指定压缩格式，UncompressedBuffer和UncompressedBufferSize表示输出的未压缩数据，CompressedBuffer和CompressedBufferSize表示输入的压缩数据，FinalUncompressedSize表示最终解压缩后的大小。

以下是该函数的声明：

typedef NTSTATUS(WINAPI *typedef_RtlDecompressBuffer)(_In_  USHORT CompressionFormat,_Out_ PUCHAR UncompressedBuffer,_In_  ULONG  UncompressedBufferSize,_In_  PUCHAR CompressedBuffer,_In_  ULONG  CompressedBufferSize,_Out_ PULONG FinalUncompressedSize
);

该函数的参数包括：

CompressionFormat：指定解压缩的格式。
UncompressedBuffer：指向存储解压后数据的缓冲区的指针。
UncompressedBufferSize：存储解压后数据的缓冲区的大小。
CompressedBuffer：指向待解压数据的指针。
CompressedBufferSize：待解压数据的大小。
FinalUncompressedSize：用于输出最终解压后数据的大小的指针。

函数返回NTSTATUS类型的状态码，其中STATUS_SUCCESS表示成功执行。

在使用这个函数时，你需要提供足够大的缓冲区来存储解压后的数据。可以按照以下步骤使用该函数：

加载ntdll.dll库。
获取RtlDecompressBuffer函数地址。
定义变量并分配内存用于存储待解压的数据和解压后的数据。
调用RtlDecompressBuffer函数，将数据进行解压。
处理解压后的数据。

// 代码来源 《WINDOWS黑客编程技术详解》
// 作者：甘迪文
#include <Windows.h>
#include <iostream>
#include <windef.h>typedef NTSTATUS(WINAPI *typedef_RtlGetCompressionWorkSpaceSize)(_In_  USHORT CompressionFormatAndEngine,_Out_ PULONG CompressBufferWorkSpaceSize,_Out_ PULONG CompressFragmentWorkSpaceSize);typedef NTSTATUS(WINAPI *typedef_RtlCompressBuffer)(_In_  USHORT CompressionFormatAndEngine,_In_  PUCHAR UncompressedBuffer,_In_  ULONG  UncompressedBufferSize,_Out_ PUCHAR CompressedBuffer,_In_  ULONG  CompressedBufferSize,_In_  ULONG  UncompressedChunkSize,_Out_ PULONG FinalCompressedSize,_In_  PVOID  WorkSpace);typedef NTSTATUS(WINAPI *typedef_RtlDecompressBuffer)(_In_  USHORT CompressionFormat,_Out_ PUCHAR UncompressedBuffer,_In_  ULONG  UncompressedBufferSize,_In_  PUCHAR CompressedBuffer,_In_  ULONG  CompressedBufferSize,_Out_ PULONG FinalUncompressedSize);// 数据压缩
BOOL CompressData(BYTE *pUncompressData, DWORD dwUncompressDataLength, BYTE **ppCompressData, DWORD *pdwCompressDataLength)
{BOOL bRet = FALSE;NTSTATUS status = 0;HMODULE hModule = NULL;typedef_RtlGetCompressionWorkSpaceSize RtlGetCompressionWorkSpaceSize = NULL;typedef_RtlCompressBuffer RtlCompressBuffer = NULL;DWORD dwWorkSpaceSize = 0, dwFragmentWorkSpaceSize = 0;BYTE *pWorkSpace = NULL;BYTE *pCompressData = NULL;DWORD dwCompressDataLength = 4096;DWORD dwFinalCompressSize = 0;do{// 加载 ntdll.dll hModule = ::LoadLibrary("ntdll.dll");if (NULL == hModule){ShowError("LoadLibrary");break;}// 获取 RtlGetCompressionWorkSpaceSize 函数地址RtlGetCompressionWorkSpaceSize = (typedef_RtlGetCompressionWorkSpaceSize)::GetProcAddress(hModule, "RtlGetCompressionWorkSpaceSize");if (NULL == RtlGetCompressionWorkSpaceSize){ShowError("GetProcAddress");break;}// 获取 RtlCompressBuffer 函数地址RtlCompressBuffer = (typedef_RtlCompressBuffer)::GetProcAddress(hModule, "RtlCompressBuffer");if (NULL == RtlCompressBuffer){ShowError("GetProcAddress");break;}// 获取WorkSpqce大小status = RtlGetCompressionWorkSpaceSize(COMPRESSION_FORMAT_LZNT1 | COMPRESSION_ENGINE_STANDARD, &dwWorkSpaceSize, &dwFragmentWorkSpaceSize);if (0 != status){break;}// 申请动态内存pWorkSpace = new BYTE[dwWorkSpaceSize];if (NULL == pWorkSpace){break;}::RtlZeroMemory(pWorkSpace, dwWorkSpaceSize);while (TRUE){// 申请动态内存pCompressData = new BYTE[dwCompressDataLength];if (NULL == pCompressData){break;}::RtlZeroMemory(pCompressData, dwCompressDataLength);// 调用RtlCompressBuffer压缩数据RtlCompressBuffer(COMPRESSION_FORMAT_LZNT1, pUncompressData, dwUncompressDataLength, pCompressData, dwCompressDataLength, 4096, &dwFinalCompressSize, (PVOID)pWorkSpace);if (dwCompressDataLength < dwFinalCompressSize){// 释放内存if (pCompressData){delete[]pCompressData;pCompressData = NULL;}dwCompressDataLength = dwFinalCompressSize;}else{break;}}// 返回*ppCompressData = pCompressData;*pdwCompressDataLength = dwFinalCompressSize;bRet = TRUE;} while (FALSE);// 释放if (pWorkSpace){delete[]pWorkSpace;pWorkSpace = NULL;}if (hModule){::FreeLibrary(hModule);}return bRet;
}// 数据解压缩
BOOL UncompressData(BYTE *pCompressData, DWORD dwCompressDataLength, BYTE **ppUncompressData, DWORD *pdwUncompressDataLength)
{BOOL bRet = FALSE;HMODULE hModule = NULL;typedef_RtlDecompressBuffer RtlDecompressBuffer = NULL;BYTE *pUncompressData = NULL;DWORD dwUncompressDataLength = 4096;DWORD dwFinalUncompressSize = 0;do{// 加载 ntdll.dll hModule = ::LoadLibrary("ntdll.dll");if (NULL == hModule){break;}// 获取 RtlDecompressBuffer 函数地址RtlDecompressBuffer = (typedef_RtlDecompressBuffer)::GetProcAddress(hModule, "RtlDecompressBuffer");if (NULL == RtlDecompressBuffer){break;}while (TRUE){// 申请动态内存pUncompressData = new BYTE[dwUncompressDataLength];if (NULL == pUncompressData){break;}::RtlZeroMemory(pUncompressData, dwUncompressDataLength);// 调用RtlCompressBuffer压缩数据RtlDecompressBuffer(COMPRESSION_FORMAT_LZNT1, pUncompressData, dwUncompressDataLength, pCompressData, dwCompressDataLength, &dwFinalUncompressSize);if (dwUncompressDataLength < dwFinalUncompressSize){// 释放内存if (pUncompressData){delete[]pUncompressData;pUncompressData = NULL;}dwUncompressDataLength = dwFinalUncompressSize;}else{break;}}// 返回*ppUncompressData = pUncompressData;*pdwUncompressDataLength = dwFinalUncompressSize;bRet = TRUE;} while (FALSE);// 释放if (hModule){::FreeLibrary(hModule);}return bRet;
}int main(int argc, char *argv[])
{DWORD i = 0;BOOL bRet = FALSE;char szBuffer[] = "DDDDDDDDDDGGGGGGGGGGGG";DWORD dwBufferLength = ::lstrlen(szBuffer);BYTE *pCompressData = NULL;DWORD dwCompressDataLength = 0;BYTE *pUncompressData = NULL;DWORD dwUncompressDataLength = 0;// 压缩数据CompressData((BYTE *)szBuffer, dwBufferLength, &pCompressData, &dwCompressDataLength);// 解压数据UncompressData(pCompressData, dwCompressDataLength, &pUncompressData, &dwUncompressDataLength);// 显示printf("原数据为:\n");for (i = 0; i < dwBufferLength; i++){printf("%X ", szBuffer[i]);}printf("\n\n压缩数据为:\n");for (i = 0; i < dwCompressDataLength; i++){printf("%X ", pCompressData[i]);}printf("\n\n解压缩数据为:\n");for (i = 0; i < dwUncompressDataLength; i++){printf("%X ", pUncompressData[i]);}printf("\n");// 释放if (pUncompressData){delete[]pUncompressData;pUncompressData = NULL;}if (pCompressData){delete[]pCompressData;pCompressData = NULL;}system("pause");return 0;
}