c - 这个 C 程序究竟是如何从这个二进制文件中读取数据的？

Question

我的教授向我们展示了一个程序示例，该程序读取粒子结构对象并打印每个粒子的详细信息。我了解 C 程序的工作原理，但对包含“结构对象”的“filea”二进制文件感到困惑。 C 程序中的数据如何自动分配给结构的值？ filea 是二进制的，无法理解，所以我不确定它到底是如何工作的，当我问他时，我没有得到明确的答案。

程序如下:

#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

struct vector{
        float x;
        float y;
        float z;
};

struct particle {
        float mass;
        struct vector pos;
        struct vector vel;
};

int main(int argc, int *argv[]) {
    int cnt = 0;
    int fd, nbytes;
    struct particle *buf = (struct particle *)malloc(sizeof(struct particle)); 
    fd = open("filea",O_RDONLY); 

    while ((nbytes = read(fd,buf,sizeof(struct particle))) > 0){
        printf("Particle %d\n", cnt++);
        printf("\tmass\t%.1f\n",buf->mass);
        printf("\tpos\t(%.1f,%.1f,%.1f)\n",buf->pos.x,buf->pos.y,buf->pos.z);
        printf("\tvel\t(%.1f,%.1f,%.1f)\n",buf->vel.x,buf->vel.y,buf->vel.z);
    }   
    close(fd);
    free(buf);

    return 1;
}

幻灯片说“每个粒子都由结构表示:”

struct vector {
    float x;
    float y;
    float z;
};

struct particle {
    float mass;
    struct vector pos;
    struct vector vel;
};

Answer 1

它的工作原理是按照变量声明的顺序读取变量。particle 结构以 float 类型的名为 mass 的变量开始，因此首先读取的是总共 4 个字节(假设float 是 4 个字节)并分配给 mass。然后是一个名为 pos 的 struct vector，它包含三个 float ，因此接下来将以相同的顺序读取它们。即，接下来的 4 个字节分配给 pos.x，接下来的 4 个字节分配给 pos.y，接下来的 4 个字节分配给 pos。 z。 vel 重复同样的事情。

这一切都在一个步骤中完成:读取大小为结构 particle 的整个 block 并将其复制到 buf，预计所有内容都会被复制到正确的位置。如果 struct particle 的声明没有改变，这会起作用，否则它不会。这种技术很快，但在很大程度上取决于结构的固定声明。而且，因为它使用的是二进制文件，所以它也依赖于机器。