Запись ZIP файла

Запись ZIP файла практически операция чтения наоборот:

для каждого файла в архиве необходимо записать LocalFileHeader, затем содержимое файла, предварительно посчитав контрольную сумму
для каждой записи LocalFileHeader, записываем CentralDirectoryFileHeader
записываем EOCD

Теперь подробнее по пунктам

Запись Local File Header

Для каждого файла в архиве существуют две записи — это LocalFileHeader и CentralDirectoryFileHeader. При записи необходимо создавать эти структуры одновременно, только LocalFileHeader записывать сразу, а для CentralDirectoryFileHeader сохранять информацию во временный список для использования ее потом. Также для данных необходимо посчитать контрольную сумму с помощью функции crc32(), которую предоставляет библиотека zlib.

Пример кода

struct LocalFileHeader
{
    uint16_t versionToExtract;
    uint16_t generalPurposeBitFlag;
    uint16_t compressionMethod;
    uint16_t modificationTime;
    uint16_t modificationDate;
    uint32_t crc32;
    uint32_t compressedSize;
    uint32_t uncompressedSize;
    uint16_t filenameLength;
    uint16_t extraFieldLength;
 
} __attribute__((packed));

struct FileInfo
{
    uint32_t compressedSize;
    uint32_t uncompressedSize;
    uint16_t compressionMethod;
    uint32_t crc32;
    uint32_t offset;
};

// Буфер для чтения
std::vector<uint8_t> readBuffer;
// Буфер для сжатых данных
std::vector<uint8_t> dataBuffer;
// Информация для создания Central directory file header
std::vector<FileInfo> fileInfoList;
// Список файлов
std::vector<std::string> filenames;
 
for (size_t i = 0; i < filenames.size(); ++i)
{
    const std::string filename = filenames[i];
 
    // Открываем файл для чтения
    std::ifstream f(filename.c_str(), std::ios::binary | std::ios::in);
 
    // Структура типа Local File Header
    LocalFileHeader lfh;
    memset(&lfh, 0, sizeof(lfh));
 
    // Узнаем размер файла
    f.seekg(0, f.end);
    lfh.uncompressedSize = f.tellg();
    f.seekg(0, f.beg);
 
    // Считаем весь файл целиком в readBuffer
    readBuffer.resize(lfh.uncompressedSize);
    f.read((char *) readBuffer.data(), lfh.uncompressedSize);
 
    // Считаем контрольную сумму
    lfh.crc32 = crc32(0, readBuffer.data(), lfh.uncompressedSize);
 
    // Выделим память для сжатых данных
    dataBuffer.resize(lfh.uncompressedSize);
 
    // Структура для сжатия данных
    z_stream zStream;
    memset(&zStream, 0, sizeof(zStream));
    deflateInit2(
        &zStream, 
        Z_BEST_SPEED,
        Z_DEFLATED,
        -MAX_WBITS,
        8,
        Z_DEFAULT_STRATEGY);
 
    // Сжимаем данные
    zStream.avail_in = lfh.uncompressedSize;
    zStream.next_in = readBuffer.data();
    zStream.avail_out = lfh.uncompressedSize;
    zStream.next_out = dataBuffer.data();
    deflate(&zStream, Z_FINISH);
 
    // Размер сжатых данных
    lfh.compressedSize = zStream.total_out;
    lfh.compressionMethod = Z_DEFLATED;
 
    // Очистка
    deflateEnd(&zStream);
 
    // Длина имени файла
    lfh.filenameLength = filename.size();
 
    // Сохраним смещение к записи Local File Header внутри архива
    const uint32_t lfhOffset = os.tellp();
 
    // Запишем сигнатуру Local File Header
    const uint32_t signature = 0x04034b50;
    os.write((char *) &signature, sizeof(signature));
 
    // Запишем Local File Header
    os.write((char *) &lfh, sizeof(lfh));
    // Запишем имя файла
    os.write(filename.c_str(), filename.size());
    // Запишем данные
    os.write((char *) dataBuffer.data(), lfh.compressedSize);
 
    // Сохраним все данные для Central directory file header
    FileInfo fileInfo;
    fileInfo.compressedSize = lfh.compressedSize;
    fileInfo.uncompressedSize = lfh.uncompressedSize;
    fileInfo.compressionMethod = lfh.compressionMethod;
    fileInfo.crc32 = lfh.crc32;
    fileInfo.offset = lfhOffset;
    fileInfoList.push_back(fileInfo);
}

Запись Central directory file header

Используя данные, полученные на предыдущем шаге, записываем для каждого файла структуру типа CentralDirectoryFileHeader. Предварительно необходимо сохранить смещение в файле для финальной записи EOCD.

Пример кода

struct CentralDirectoryFileHeader
{
    uint16_t versionMadeBy;
    uint16_t versionToExtract;
    uint16_t generalPurposeBitFlag;
    uint16_t compressionMethod;
    uint16_t modificationTime;
    uint16_t modificationDate;
    uint32_t crc32;
    uint32_t compressedSize;
    uint32_t uncompressedSize;
    uint16_t filenameLength;
    uint16_t extraFieldLength;
    uint16_t fileCommentLength;
    uint16_t diskNumber;
    uint16_t internalFileAttributes;
    uint32_t externalFileAttributes;
    uint32_t localFileHeaderOffset;
 
} __attribute__((packed));

// Смещение первой записи для EOCD    
const uint32_t firstOffsetCDFH = os.tellp();

for (int i = 0; i < filenames.size(); ++i)
{
    const std::string &filename = filenames[i];
    const FileInfo &fileInfo = fileInfoList[i];
    CentralDirectoryFileHeader cdfh;
    memset(&cdfh, 0, sizeof(cdfh));

    cdfh.compressedSize = fileInfo.compressedSize;
    cdfh.uncompressedSize = fileInfo.uncompressedSize;
    cdfh.compressionMethod = fileInfo.compressionMethod;
    cdfh.crc32 = fileInfo.crc32;
    cdfh.localFileHeaderOffset = fileInfo.offset;
    cdfh.filenameLength = filename.size();

    // Запишем сигнатуру
    const uint32_t signature = 0x02014b50;
    os.write((char *) &signature, sizeof(signature));

    // Запишем структуру
    os.write((char *) &cdfh, sizeof(cdfh));

    // Имя файла
    os.write(filename.c_str(), cdfh.filenameLength);
}

// Посчитаем размер данных для следующего шага
const uint32_t lastOffsetCDFH = os.tellp();

Запись EOCD

Самый простой этап — сформировать и записать структуру типа EOCD.

Пример кода

EOCD eocd;
memset(&eocd, 0, sizeof(eocd));
eocd.centralDirectoryOffset = firstOffsetCDFH;
eocd.numberCentralDirectoryRecord = filenames.size();
eocd.totalCentralDirectoryRecord = filenames.size();
eocd.sizeOfCentralDirectory = lastOffsetCDFH - firstOffsetCDFH;

// Пишем сигнатуру
const uint32_t signature = 0x06054b50;
os.write((char *) &signature, sizeof(signature));

// Пишем EOCD
os.write((char *) &eocd, sizeof(eocd));

Замечания по коду:

ничего не раскрыто по поводу структуру DataDescriptor (ни разу не сталкивался)
иногда размер сжатых данных превышает размер несжатых, поэтому выделяйте память по науке (смотри документацию zlib)
если размер данных очень большой, то придется воспользоваться структурой DataDescriptor