无法通过读取文件获得准确的十六进制值

Question

代码 =>

#include<stdio.h>

typedef struct {
    unsigned short c2;
    unsigned long c4;
} TAKECH;

int main() {
    TAKECH tch;
    FILE *fp_in;

    fp_in = fopen("in.txt","rb");

    fread(&tch,6,1,fp_in);

    printf("First two bytes: %x\n",tch.c2);
    printf("Next four bytes: %x\n",tch.c4);

    fclose(fp_in);

    return 0;
}

输出 =>

First two bytes: 6261
Next four bytes: bfd56665

in.txt =>

abcdef

Hexeditor(vim editor :%!xxd) 显示这个 =>

0000000: 6162 6364 6566 0a                        abcdef.

需要解释输出：

First two bytes: 6261

First two bytes: 6162

为什么我不能在输出中得到6364？我怎样才能用printf("Next four bytes: %x\n",tch.c4); 得到接下来的四个字节（6364 6566） 为什么我得到Next four bytes: bfd56665 ，bfd5 是从哪里来的？

任何答案都将受到高度赞赏。

提前致谢。

Answer 1

您应该为fread 使用缓冲区（参见http://en.cppreference.com/w/c/io/fread 上的示例），而不是struct。

由于padding，您只能从文件中获得两个“正确”字节（65 和66）。 c4 的其他字节未初始化。

关于订单“问题”你可以看看：Why does fread mess with my byte order?

---

这取决于机器/编译器，因此实际结果可能会有所不同。

typedef struct
{
  uint16_t c2;
  uint32_t c4;
} TAKECH;

sizeof(TAKECH) 是8（不是6 = sizeof(c2) + sizeof(c4)）：添加填充以满足对齐约束（数据结构对齐会影响程序的性能和正确性）。

typedef struct
{
  uint16_t c2;  /* 2 bytes */
                /* 2 padding bytes */
  uint32_t c4;  /* 4 bytes */
} TAKECH;

（另见Why isn't sizeof for a struct equal to the sum of sizeof of each member?）。

Answer 2

前两个字节：6261

很明显，您在 little-endian CPU 架构上运行此代码。您的问题与字节在内存中的排序方式有关。

Here's 解释。

Answer 3

大多数编译器都支持“pack”编译指示，它允许您指定结构成员在内存中的布局方式。此示例显示使用 size-1 成员对齐进行打包将使您的结构与文件的布局匹配。但是，您不希望在不需要时使用这种打包方式，因为它会降低性能并可能由于内存访问未对齐而导致其他问题。

#include <iostream>
#include <cstring>

typedef struct {
    unsigned short c2;
    unsigned long c4;
} TAKECH;

#pragma pack(push,1)
typedef struct {
    unsigned short c2;
    unsigned long c4;
} TAKECH_packed_1;
#pragma pack(pop)

const unsigned char data[] = "\x61\x62\x63\x64\x65\x66\x0a\xff\xfe\xfd\xfc";

int main() {
    TAKECH original;
    std::memcpy(&original, &data, sizeof(original));
    std::cout << std::hex;
    std::cout << "Default packing:\n";
    std::cout << "    c2: " << original.c2 << '\n';
    std::cout << "    c4: " << original.c4 << '\n';

    TAKECH_packed_1 packed;
    std::memcpy(&packed, &data, sizeof(packed));
    std::cout << "\nByte packing:\n";
    std::cout << "    c2: " << packed.c2 << '\n';
    std::cout << "    c4: " << packed.c4 << '\n';
}

这个输出

Default packing:
    c2: 6261
    c4: ff0a6665

Byte packing:
    c2: 6261
    c4: 66656463

Answer 4

您好，我建议您在分配之前清除您的 tch 结构，因为它充满了垃圾。

是的，我真的不明白为什么我在这里投了反对票，但你知道我会添加一些代码来证明我的观点：

mmcmbp:scratch abe$ cat main.c 

#include <stdio.h>
#include <string.h>

typedef struct {
    unsigned short c2;
    unsigned long c4;
} TAKECH;

int main() {
    TAKECH tch;
    FILE *fp_in;

    memset(&tch, 0, sizeof(TAKECH));

    printf("Before\n");
    printf("First two bytes: %hu\n",tch.c2);
    printf("Next four bytes: %lu\n",tch.c4);

    fp_in = fopen("in.txt","rb");

    fread(&tch,6,1,fp_in);

    printf("After:\n");
    printf("First two bytes: %hu\n",tch.c2);
    printf("Next four bytes: %lu\n",tch.c4);

    fclose(fp_in);

    return 0;
}

编译：

mmcmbp:scratch abe$ clang main.c -o main

执行：

mmcmbp:scratch abe$ ./main

Before
First two bytes: 0
Next four bytes: 0
After:
First two bytes: 25185
Next four bytes: 0

根据字节的顺序，是的，字节序可以决定它，并且是其他人所说的。

Answer 5

如下更改 TAKECH 结构：

typedef struct {
    unsigned short c2;
    unsigned long c4;
} __attribute__((packed)) TAKECH;

Here是关于__attribute__((packed)的解释。

字节顺序取决于 little-endian cpu 或 big-endian cpu。如果您在大端 cpu 中执行代码，那么您的意见是正确的。但是PC是一个little-endian cpu。目前大多数平台使用的是小端模式，虽然支持大端模式。 Here的更多细节。

Answer 6

如果TAKECH 的布局如下：

    Low address                                 High address
    |        c2       |                  c4                |
    | Byte 1 | Byte 0 | Byte 3 |  Byte 2 | Byte 1 | Byte 0 |

但它实际上是这样布置的：

    Low address                                              High address
    |        c2       |   Padding   |                  c4               |
    | Byte 0 | Byte 1 |      |      | Byte 0 | Byte 1 | Byte 2 | Byte 3 |

tch:    61       62      63     64      65       66    junk(d5) junk(bf)

第一个问题，即排序，是由于您的计算机是 little-endian - 多字节整数的最低有效字节存储在较低地址。

第二个问题是由于您假设sizeof(TAKECH) 是六。
它不是;它已被填充以使c4 的地址成为sizeof(unsigned long) 的倍数。
当您只读取六个字节时，这会导致 tch 的一部分（tch.c4 的“顶部”两个字节）未初始化。

一个可靠且可移植的解决方案是分别读取每个成员，

fread(&tch.c2, sizeof(tch.c2), 1, fp_in);
fread(&tch.c4, sizeof(tch.c4), 1, fp_in);

然后调整字节序。

总结：

• 始终使用sizeof，而不是依赖假设。
• 在处理二进制数据时，您必须注意填充和字节序。