如何正确读写二进制文件？ (C++)

Question

在这个程序中，我正在读取、操作和编写二进制位图文件。我正在尝试使用 C 样式文件来读取和写入这些文件。我还使用 new() 动态地将内存分配到堆上并删除，以便将该内存块写入另一个文件。 我认为当我在 for 循环中读取和写入二进制文件时遇到问题。在查看了我的输出文件后，我不知何故被 File 和 Info 标头覆盖。我只需要帮助理解为什么会这样。我所有的其他代码都应该没问题。

#include <cstdint>
#include <cstdio>

#pragma pack(push, 2)
struct BitmapFileHeader {

    uint16_t type;
    uint32_t size;
    uint16_t reserved_1;
    uint16_t reserved_2;
    uint32_t offset;

};
struct BitmapInfoHeader {

    uint32_t size;
    uint32_t width;
    uint32_t height;
    uint16_t planes;
    uint16_t bitcount;
    uint32_t compression;
    uint32_t imagesize;
    uint32_t x_pixels_per_meter;
    uint32_t y_pixels_per_meter;
    uint32_t color_used;
    uint32_t color_important;
};
#pragma pack(pop)

struct Pixel {
    uint8_t blue;
    uint8_t green;
    uint8_t red;
};

int main(int argc, char* argv[])
{
    if(argc != 3) {
        printf("Usage : %s input_file output_file\n", argv[0]);
        return 1;
    }

    FILE *fin;
    FILE *fout;
    BitmapFileHeader bfh;
    BitmapInfoHeader bih;

    fin = fopen(argv[1], "rb");

    if (nullptr == fin) {
        perror(argv[1]);
        return -1;
    }

    if (sizeof(BitmapFileHeader) != fread(
        &bfh,
        1,
        sizeof(bfh),
        fin
    )) {
        printf("Unable to read bitmap file header. \n");
        return -2;
    }

    if (sizeof(BitmapInfoHeader) != fread(
        &bih,
        1,
        sizeof(bih),
        fin
    )) {
        printf("Unable to read bitmap info header. \n");
        return -3;
    }

    printf("Size of File Header = %lu\n", sizeof(BitmapFileHeader));

    int8_t first = (bfh.type >> 8) & 0xff;
    int8_t second = bfh.type & 0xff;

    if ( (first != 'M') && (second != 'B') ){
        printf("Input file is not a Bitmap file. \n");
        return -4;
    }

    printf("File type = %c%c\n", first, second);
    printf("File size = %u\n", bfh.size);
    printf("File offset = %u\n", bfh.offset);
    printf("File width = %u\n", bih.width);
    printf("Info size = %u\n", bih.size);

    uint32_t padding_bytes = 0;
    uint32_t row_bytes_final = bih.width * sizeof(Pixel);
    uint32_t row_bytes_initial = row_bytes_final;

    do{
        uint32_t rem = row_bytes_final % 4;

        if (rem != 0) {
            row_bytes_final += 1;
        }

        padding_bytes = row_bytes_final - row_bytes_initial;

    } while( (row_bytes_final % 4) != 0);


    fseek(fin, bfh.offset, SEEK_SET);

    Pixel *p = new Pixel[bih.height * bih.width];

    for (uint32_t i = 0; i < (bih.height); i++) {

        for (uint32_t j = 0; j < bih.width; j++) {
            fread(&p[i], 1, sizeof(p), fin);
            i++;
            //Something I don't understand is wrong here. 
        }

        fseek(fin, padding_bytes, SEEK_CUR);

    }

    fclose(fin);


    fout = fopen(argv[2], "wb");

    if(nullptr == fout) {
        perror(argv[2]);
        return -5;
    }

    if( sizeof(BitmapFileHeader) != fwrite(
    &bfh, 
    1, 
    sizeof(bfh), 
    fout
    )) {
        printf("Unable to write bitmap file header.\n");
        return -6;
    }

    if( sizeof(BitmapInfoHeader) != fwrite(
        &bih, 
        1, 
        sizeof(bih), 
        fout
        )) {
            printf("Unable to write bitmap info header.\n");
            return -7;
        }

    fseek(fout, bfh.offset, SEEK_SET);

    for (uint32_t i = 0; i < (bih.height) ; i++) {

        for (uint32_t j = 0; i < bih.width; j++) {
            fwrite(&p[i], 1, sizeof(p), fout);
            i++;
            //same problem
        }

        fseek(fout, padding_bytes, SEEK_CUR);

    }

    fclose(fout);
    delete p;


    //fseek(fin, bfh.offset, SEEK_SET);
    //Pixel p;
    //fread(&p, 1, sizeof(p), fin);
    //printf("R = %u, G = %u, B = %u\n", p.red, p.green, p.blue);
    return 0;

}

如果我将文件指针移动到偏移量，如何覆盖输出文件的标题？

Answer 1

我在您的代码中看到以下问题：

问题 1

您在sizeof 中使用了错误的参数

fread(&p[i], 1, sizeof(p), fin);

和

fwrite(&p[i], 1, sizeof(p), fout);

他们必须是sizeof(p[i])、sizeof(p[0]) 或sizeof(Pixel)。我更喜欢sizeof(p[0])，因为无论p[0] 的类型如何，它都能正常工作。

问题 2

你有错别字

for (uint32_t j = 0; i < bih.width; j++) {

应该是

for (uint32_t j = 0; j < bih.width; j++) {
//                  ^^^ Fix

问题 3

您没有使用正确的索引来读取p 并从p 写入。

for (uint32_t i = 0; i < bih.height; i++) {
   for (uint32_t j = 0; j < bih.width; j++) {

      // Using p[i] is not correct. You need to use the right index.
      // sizeof(p[0]) is just as good as sizeof(p[index]) here.

      uint32_t index = i*bih.width + j;
      fread(&p[index], 1, sizeof(p[0]), fin);
   }
   fseek(fin, padding_bytes, SEEK_CUR);
}

写入的循环也需要同样修复。

for (uint32_t i = 0; i < bih.height; i++) {
   for (uint32_t j = 0; j < bih.width; j++) {
      uint32_t index = i*bih.width + j;
      fwrite(&p[index], 1, sizeof(p[0]), fout);
   }
   fseek(fout, padding_bytes, SEEK_CUR);
}

Answer 2

我认为 fread(&p[i], 1, sizeof(p), fin); 应该是 fread(&p[i], 1, sizeof(Pixel), fin);

指针的大小（基于架构）通常为 4 或 8 个字节。您的像素类是 3 个字节（使用 #pragma pack(push, 1)）。

可以使用fread(&p[i], sizeof(Pixel), bih.width, fin); 但请注意，排序和填充可能因不同的架构而异。