如何在C中将int转换为二进制？答案

【问题标题】：How to fprintf an int to binary in C?如何在C中将int转换为二进制？
【发布时间】：2019-02-28 04:59:22
【问题描述】：

我正在尝试将 16 位有符号整数的二进制数写入文件。我搜索了很多，当然我发现了许多将整数变量转换为二进制的示例。但在我的情况下，这些函数效率不高，因为我需要转换 50e6 个样本/秒。调用一个函数来转换每个样本需要大量的计算时间。

所以我想做的是：

int array[] = {233, 431, 1024, ...}
for (i = 0; i < sizeof(array); i++){
    fprintf(outfile, "%any_binary_format \n", array[i]);
}

文件中的结果应该是：

0000000011101001
0000000110101111
0000010000000000

【问题讨论】：

这种格式不存在。您必须编写自己的函数。
没有标准的说明符来实现这一点。你必须自己写。
当你说你要写16位0000000011101001时，你想写成16字节、4字节还是2字节？（我猜是 2，但前面三个 cmets 都假定为 16。）
不清楚你是否理解二进制文件和ASCII字符串'1'和'0'数字之间的区别。您的“文件中的结果应该是”不明确。如果性能问题，您需要二进制 - 即每个样本 2 个字节，而不是 16 个 ASCII 数字和换行符。这可能是您的意思，但正如@SteveSummit 所指出的那样，其他人并没有以这种方式解释它。
在您的循环中，您很可能会越界访问array。

标签： c types binary format

【解决方案1】：

fprintf 用于格式化输出 - 格式化是“人类可读”文本，因此如果您想要二进制输出，则不适合使用它。为此，您应该使用fwrite():

for (i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(*array); i++ )
{
    fwrite (&array[i], sizeof(*array), 1, outfile ) ;
}

注意我还修复了循环终止，以正确迭代数组中的元素数。但实际上循环是不必要的——输出是二进制的，数组是二进制的——你可以这样输出整个数组：

fwrite( array, sizeof(array), 1, outfile ) ;

您的 50Msps 性能要求将需要维持大约 95Mb/s 的写入性能 - 这要求很多，而且不可能通过一次写入一个样本来实现。使用内存映射文件可能会更好，但除非您使用实时操作系统，否则无法保证您将无限期维持该输出速率 - 只需要一些其他进程来访问驱动器，并且可能会引入无法接受的延迟。

另请注意，必须为 二进制 输出打开文件 - 特别是在 Windows 上，以防止将 CR 转换为 CR+LF，这将对您的示例数据造成灾难性影响。

【讨论】：

【解决方案2】：

如果你想使用 printf，你可以使用这样的东西：

#define BYTE_TO_BINARY_PATTERN "%c%c%c%c%c%c%c%c\n"
#define BYTE_TO_BINARY(byte)  \
  (byte & 0x80 ? '1' : '0'), \
  (byte & 0x40 ? '1' : '0'), \
  (byte & 0x20 ? '1' : '0'), \
  (byte & 0x10 ? '1' : '0'), \
  (byte & 0x08 ? '1' : '0'), \
  (byte & 0x04 ? '1' : '0'), \
  (byte & 0x02 ? '1' : '0'), \
  (byte & 0x01 ? '1' : '0')

int main()
{
   uint8_t value = 5;  
   printf(BYTE_TO_BINARY_PATTERN, BYTE_TO_BINARY(value));
   return 0;
}

应该打印 00000101。我有时在嵌入式代码中使用它来调试检查寄存器值。如果要将 ascii 二进制字符串写入文件，只需将 printf 替换为 fprintf。

【讨论】：

虽然这似乎是他所要求的，但考虑到性能要求，这似乎不太可能是他的意图。它也不会生成 binary 文件；而是一个仅包含 0x31 和 0x30 字符值的文本文件。

【解决方案3】：

如果您的编译器支持内联，则无需担心小函数的开销，请查看this。无论如何，您可以简单地将函数实现为宏。如果您想要更快的方法，您可以使用更大的缓冲区（更快的运行时间的大小取决于机器），例如 char str[1

#define SHORT_WIDTH 16
#define TEST 1
#define PADDING 1 /* set to 0 if you don't need the leading 0s */

char *ShortToBin(unsigned short x, char *buffer) {
    #if PADDING
        int i;
        for(i = 0; i < SHORT_WIDTH; ++i)
            buffer[SHORT_WIDTH - i - 1] = '0' + ((x >> i) & 1);
        return buffer;
    #else
        char *ptr = buffer + SHORT_WIDTH;
        do {
            *(--ptr) = '0' + (x & 1);
            x >>= 1;
        } while(x);
        return ptr;
    #endif
}

#if TEST
    #include <stdio.h>
    
    int main() {
        short n;
        char str[SHORT_WIDTH+1]; str[SHORT_WIDTH]='\0';
        while(scanf("%hd", &n) == 1)
            puts(ShortToBin(n, str));
        return 0;   
    }
#endif

【讨论】：