C言語

[C言語] ファイルをzip圧縮する方法

2025-01-18更新日: 2025-01-18

C言語でファイルをzip圧縮するには、外部ライブラリを利用するのが一般的です。

代表的なライブラリとしては、zlibやlibzipがあります。

これらのライブラリを使用することで、C言語から直接zipファイルを作成したり、既存のzipファイルにファイルを追加したりすることが可能です。

ライブラリを使用する際は、まずプロジェクトにインクルードし、適切な関数を呼び出して圧縮処理を行います。

これにより、C言語でも効率的にファイルの圧縮が可能となります。

目次から探す

ZIP圧縮のためのライブラリ選定

C言語でファイルをZIP圧縮するためには、適切なライブラリを選定することが重要です。

ここでは、代表的なライブラリであるzlibとlibzipを紹介し、他の選択肢についても触れます。

zlibの紹介

zlibは、データ圧縮のための非常に人気のあるライブラリです。

以下にその特徴を示します。

特徴	説明
開発者	Jean-loup GaillyとMark Adler
ライセンス	zlib License(オープンソース)
主な機能	データ圧縮と解凍
使用例	PNG画像の圧縮、HTTP圧縮

zlibは、軽量で高速な圧縮を提供し、多くのプラットフォームで利用可能です。

C言語での圧縮処理において、zlibは非常に信頼性の高い選択肢です。

libzipの紹介

libzipは、ZIPアーカイブの読み書きを行うためのライブラリです。

以下にその特徴を示します。

特徴	説明
開発者	Dieter BaronとThomas Klausner
ライセンス	BSDライセンス(オープンソース)
主な機能	ZIPファイルの作成、読み込み、更新
使用例	ZIPアーカイブの管理、ファイルの圧縮と解凍

libzipは、ZIPファイルの操作に特化しており、ファイルの追加や削除、圧縮レベルの設定など、柔軟な操作が可能です。

ZIP形式のファイルを扱う場合には、libzipが適しています。

他の選択肢

zlibやlibzip以外にも、C言語でZIP圧縮を行うためのライブラリは存在します。

以下にいくつかの選択肢を示します。

minizip: zlibをベースにしたZIPファイル操作ライブラリ。

軽量でシンプルなAPIを提供。

7-Zip: 高圧縮率を誇る7z形式をサポートするライブラリ。

C言語での利用にはラッパーが必要。

LZMA SDK: LZMA圧縮アルゴリズムを提供するライブラリ。

高圧縮率が特徴。

これらのライブラリは、それぞれ異なる特徴を持っており、用途に応じて選択することができます。

圧縮率や速度、ライセンス条件などを考慮して、最適なライブラリを選定してください。

zlibを使ったZIP圧縮の実装

zlibを使用してファイルをZIP圧縮する方法について解説します。

zlibは、データ圧縮のための強力なライブラリであり、C言語での圧縮処理に広く利用されています。

zlibのインストール方法

zlibを使用するには、まずライブラリをインストールする必要があります。

以下に一般的なインストール手順を示します。

ソースコードのダウンロード: zlibの公式サイトから最新のソースコードをダウンロードします。
解凍: ダウンロードしたアーカイブを解凍します。
ビルド: 解凍したディレクトリに移動し、以下のコマンドを実行してビルドします。

   ./configure
   make
   sudo make install

確認: インストールが完了したら、zlib.hが適切なディレクトリに存在することを確認します。

基本的な使用方法

zlibを使用する際の基本的な流れは以下の通りです。

ヘッダーファイルのインクルード: #include <zlib.h>をソースコードに追加します。
圧縮関数の呼び出し: compress()関数を使用してデータを圧縮します。
解凍関数の呼び出し: uncompress()関数を使用してデータを解凍します。

ファイルを圧縮する手順

zlibを用いてファイルを圧縮する具体的な手順を以下に示します。

ファイルの読み込み

まず、圧縮するファイルを読み込みます。

以下は、ファイルをバイナリモードで読み込む例です。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
FILE *file = fopen("input.txt", "rb");
if (file == NULL) {
    perror("ファイルを開けません");
    return 1;
}
fseek(file, 0, SEEK_END);
long fileSize = ftell(file);
rewind(file);
unsigned char *buffer = (unsigned char *)malloc(fileSize);
fread(buffer, 1, fileSize, file);
fclose(file);

圧縮処理の実行

次に、zlibのcompress()関数を使用してデータを圧縮します。

#include <zlib.h>
uLongf compressedSize = compressBound(fileSize);
unsigned char *compressedData = (unsigned char *)malloc(compressedSize);
if (compress(compressedData, &compressedSize, buffer, fileSize) != Z_OK) {
    fprintf(stderr, "圧縮に失敗しました\n");
    return 1;
}

圧縮ファイルの保存

最後に、圧縮したデータをファイルに保存します。

FILE *outputFile = fopen("output.zip", "wb");
if (outputFile == NULL) {
    perror("出力ファイルを開けません");
    return 1;
}
fwrite(compressedData, 1, compressedSize, outputFile);
fclose(outputFile);
free(buffer);
free(compressedData);

この手順により、input.txtを圧縮してoutput.zipとして保存することができます。

zlibを使用することで、効率的にデータを圧縮し、ストレージの節約やデータ転送の効率化を図ることができます。

libzipを使ったZIP圧縮の実装

libzipは、ZIPアーカイブの作成や操作を行うためのライブラリです。

ここでは、libzipを使用してファイルをZIP圧縮する方法を解説します。

libzipのインストール方法

libzipを使用するには、まずライブラリをインストールする必要があります。

以下に一般的なインストール手順を示します。

パッケージマネージャーを使用: 多くのLinuxディストリビューションでは、libzipをパッケージマネージャーでインストールできます。

   sudo apt-get install libzip-dev  # Debian系
   sudo yum install libzip-devel    # Red Hat系

ソースコードからのインストール: 最新版を使用したい場合は、libzipの公式サイトからソースコードをダウンロードし、以下の手順でインストールします。

   mkdir build && cd build
   cmake ..
   make
   sudo make install

基本的な使用方法

libzipを使用する際の基本的な流れは以下の通りです。

ヘッダーファイルのインクルード: #include <zip.h>をソースコードに追加します。
ZIPアーカイブの作成: zip_open()関数を使用して新しいZIPアーカイブを作成します。
ファイルの追加: zip_file_add()関数を使用してファイルをアーカイブに追加します。
アーカイブのクローズ: zip_close()関数を使用してアーカイブを閉じます。

ファイルを圧縮する手順

libzipを用いてファイルを圧縮する具体的な手順を以下に示します。

ZIPアーカイブの作成

まず、ZIPアーカイブを作成します。

#include <zip.h>
int error;
zip_t *archive = zip_open("archive.zip", ZIP_CREATE | ZIP_TRUNCATE, &error);
if (archive == NULL) {
    fprintf(stderr, "ZIPアーカイブの作成に失敗しました\n");
    return 1;
}

ファイルの追加

次に、ファイルをZIPアーカイブに追加します。

zip_source_t *source = zip_source_file(archive, "input.txt", 0, 0);
if (source == NULL || zip_file_add(archive, "input.txt", source, ZIP_FL_OVERWRITE) < 0) {
    fprintf(stderr, "ファイルの追加に失敗しました: %s\n", zip_strerror(archive));
    zip_source_free(source);
    zip_close(archive);
    return 1;
}

圧縮ファイルの保存

最後に、ZIPアーカイブを保存して閉じます。

if (zip_close(archive) < 0) {
    fprintf(stderr, "ZIPアーカイブの保存に失敗しました: %s\n", zip_strerror(archive));
    return 1;
}

この手順により、input.txtを圧縮してarchive.zipとして保存することができます。

libzipを使用することで、複数のファイルを簡単にZIPアーカイブにまとめることができ、ファイルの管理や配布が容易になります。

圧縮処理の最適化

ファイルの圧縮処理を最適化することで、圧縮率や処理速度、メモリ使用量を改善することができます。

ここでは、zlibやlibzipを使用した圧縮処理の最適化方法について解説します。

圧縮率の調整

圧縮率は、圧縮されたデータのサイズをどれだけ小さくできるかを示します。

zlibやlibzipでは、圧縮率を調整することが可能です。

zlibでの圧縮率調整: compress2()関数を使用し、圧縮レベルを指定します。

圧縮レベルは0(無圧縮)から9(最高圧縮)まで設定可能です。

  int level = Z_BEST_COMPRESSION; // 最高圧縮
  compress2(compressedData, &compressedSize, buffer, fileSize, level);

libzipでの圧縮率調整: zip_set_file_compression()関数を使用して、特定のファイルの圧縮レベルを設定します。

  zip_set_file_compression(archive, fileIndex, ZIP_CM_DEFLATE, level);

圧縮率を高くするとファイルサイズは小さくなりますが、処理時間が長くなる可能性があります。

用途に応じて適切な圧縮レベルを選択してください。

処理速度の向上

圧縮処理の速度を向上させるための方法をいくつか紹介します。

マルチスレッド化: 複数のスレッドを使用して並列に圧縮処理を行うことで、処理速度を向上させることができます。

特に大規模なデータを扱う場合に有効です。

圧縮レベルの調整: 圧縮レベルを下げることで、処理速度を向上させることができます。

圧縮率と速度のバランスを考慮して設定します。

ハードウェアの活用: 圧縮処理をサポートするハードウェア(例：GPU)を活用することで、処理速度を大幅に向上させることができます。

メモリ使用量の管理

圧縮処理では、メモリ使用量の管理も重要です。

以下の方法でメモリ使用量を最適化できます。

バッファサイズの調整: 圧縮や解凍に使用するバッファサイズを適切に設定することで、メモリ使用量を抑えることができます。

必要以上に大きなバッファを使用しないように注意します。

メモリの解放: 使用が終わったメモリは速やかに解放することで、メモリリークを防ぎます。

free()関数を使用して、動的に確保したメモリを解放します。

  free(buffer);
  free(compressedData);

これらの最適化手法を活用することで、効率的な圧縮処理を実現し、システムリソースを有効に活用することができます。

用途に応じて、最適な設定を選択してください。

応用例

zlibやlibzipを使用した圧縮処理は、さまざまな応用が可能です。

ここでは、複数ファイルの一括圧縮、ディレクトリ全体の圧縮、圧縮ファイルの解凍について解説します。

複数ファイルの一括圧縮

複数のファイルを一つのZIPアーカイブにまとめることで、ファイルの管理や配布が容易になります。

libzipを使用して複数ファイルを一括圧縮する方法を示します。

#include <zip.h>
int error;
zip_t *archive = zip_open("multiple_files.zip", ZIP_CREATE | ZIP_TRUNCATE, &error);
if (archive == NULL) {
    fprintf(stderr, "ZIPアーカイブの作成に失敗しました\n");
    return 1;
}
const char *files[] = {"file1.txt", "file2.txt", "file3.txt"};
for (int i = 0; i < 3; i++) {
    zip_source_t *source = zip_source_file(archive, files[i], 0, 0);
    if (source == NULL || zip_file_add(archive, files[i], source, ZIP_FL_OVERWRITE) < 0) {
        fprintf(stderr, "ファイルの追加に失敗しました: %s\n", zip_strerror(archive));
        zip_source_free(source);
        zip_close(archive);
        return 1;
    }
}
zip_close(archive);

このコードは、file1.txt、file2.txt、file3.txtを一つのZIPファイルにまとめます。

ディレクトリ全体の圧縮

ディレクトリ全体を圧縮することで、フォルダ内のすべてのファイルとサブディレクトリを一つのアーカイブにまとめることができます。

ディレクトリの圧縮には、ディレクトリ内のファイルを再帰的に処理する必要があります。

#include <zip.h>
#include <dirent.h>
#include <sys/stat.h>
void add_directory_to_zip(zip_t *archive, const char *dirpath) {
    DIR *dir = opendir(dirpath);
    if (dir == NULL) {
        perror("ディレクトリを開けません");
        return;
    }
    struct dirent *entry;
    while ((entry = readdir(dir)) != NULL) {
        if (entry->d_type == DT_DIR) {
            if (strcmp(entry->d_name, ".") == 0 || strcmp(entry->d_name, "..") == 0) {
                continue;
            }
            char subdirpath[1024];
            snprintf(subdirpath, sizeof(subdirpath), "%s/%s", dirpath, entry->d_name);
            add_directory_to_zip(archive, subdirpath);
        } else {
            char filepath[1024];
            snprintf(filepath, sizeof(filepath), "%s/%s", dirpath, entry->d_name);
            zip_source_t *source = zip_source_file(archive, filepath, 0, 0);
            if (source == NULL || zip_file_add(archive, filepath, source, ZIP_FL_OVERWRITE) < 0) {
                fprintf(stderr, "ファイルの追加に失敗しました: %s\n", zip_strerror(archive));
                zip_source_free(source);
            }
        }
    }
    closedir(dir);
}
int main() {
    int error;
    zip_t *archive = zip_open("directory.zip", ZIP_CREATE | ZIP_TRUNCATE, &error);
    if (archive == NULL) {
        fprintf(stderr, "ZIPアーカイブの作成に失敗しました\n");
        return 1;
    }
    add_directory_to_zip(archive, "my_directory");
    zip_close(archive);
    return 0;
}

このコードは、my_directory内のすべてのファイルとサブディレクトリを再帰的に圧縮します。

圧縮ファイルの解凍

圧縮されたZIPファイルを解凍することで、元のファイルを復元することができます。

libzipを使用してZIPファイルを解凍する方法を示します。

#include <zip.h>
#include <stdio.h>
int main() {
    int error;
    zip_t *archive = zip_open("archive.zip", 0, &error);
    if (archive == NULL) {
        fprintf(stderr, "ZIPアーカイブのオープンに失敗しました\n");
        return 1;
    }
    zip_int64_t num_files = zip_get_num_entries(archive, 0);
    for (zip_int64_t i = 0; i < num_files; i++) {
        const char *name = zip_get_name(archive, i, 0);
        zip_file_t *file = zip_fopen_index(archive, i, 0);
        if (file == NULL) {
            fprintf(stderr, "ファイルのオープンに失敗しました: %s\n", zip_strerror(archive));
            continue;
        }
        FILE *output = fopen(name, "wb");
        if (output == NULL) {
            perror("出力ファイルを開けません");
            zip_fclose(file);
            continue;
        }
        char buffer[4096];
        zip_int64_t bytes_read;
        while ((bytes_read = zip_fread(file, buffer, sizeof(buffer))) > 0) {
            fwrite(buffer, 1, bytes_read, output);
        }
        fclose(output);
        zip_fclose(file);
    }
    zip_close(archive);
    return 0;
}

このコードは、archive.zip内のすべてのファイルを解凍し、元のファイル名で保存します。

圧縮ファイルの解凍は、データのバックアップや配布されたファイルの利用に役立ちます。