c++ - 尝试读取 4 字节无符号整数的二进制文件并转换为伏特

Question

我有一些实验记录的数据，保存为二进制文件。记录了多个电压样本，我被告知每个样本都是 0 到 0xFFFFFF 范围内的 4 字节无符号整数(unsigned integer)。因此，我尝试读取 C++ 中的二进制文件，执行将二进制数据转换为伏特的计算，并将这些值写入 .csv 文件(我可以从中将其导入我的分析软件)。

问题:我尝试使用 fread() 将二进制文件放入名为“缓冲区”的数组中。它编译时没有给我一个错误，但是数组的大小在某处发生了变化，变成了原来大小的四倍，程序本身崩溃了。它将相同的值重复写入 .csv 文件。我是否正确使用了 fread()？

我尝试了什么(在 Notepad++ 中，使用 Borland 编译器):

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <io.h>
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <cstdio>

using namespace std;

int main () {

    FILE * pFile;
    int buffer[30000];

    pFile = fopen ("00001001.e01", "rb");

    fread(buffer, 4, 30000, pFile); // Copy the file into the buffer:

    int buffsize = sizeof(buffer);
    cout << buffsize; //How big is the buffer?    It's 120000 now (error)

    //Open .csv file
    ofstream outFile;
    outFile.open("test.csv");

    /* Loop to calculate voltage V[i] to V[n]*/
    int volts[30000];

    for (int i=0; i < sizeof(buffer); i++)
    {
        volts[i] = 1.6 * (buffer[i] - 0x7FFFFF) / 0x7FFFFF;
        outFile << volts[i] << ";" << endl;    /* To write each calculated value to the .csv file.*/
    }; //Error - now writes 30000 values that are all same value - "817'

    // Terminate
    fclose (pFile);
    free (buffer);
    outFile.close();
    return 0;
}

Answer 1

• sizeof对您读取的数据一无所知，它只是告诉您缓冲区的大小(以字节为单位)，即 30000*sizeof(int) ，在您的情况下(32 位 int)是 120000 字节；
• 自 sizeof告诉数组的字节大小(而不是元素的数量)，你的 for 的条件。错了，应该是i<totElems , 其中totElems包含元素总数；
• 缓冲区的类型应该是unsigned int或者，更好的类型是 uint32_t (unsigned int 不保证是 4 字节)；
• 如果你想在volts中存储一个浮点值, 你必须制作 float 类型的数组或 double ;但实际上，您不需要 volts数组 - 您可以将计算的输出写入 outFile , 而不是将其存储在任何地方；
• endl将通过执行不必要的缓冲区刷新来无用地减慢您的程序；就做<<'\n' ;
• free(buffer)是完全错误的； free仅用于使用 malloc 动态分配的内存& friends，一个像buffer这样的本地数组或 volts在函数结束时自动释放；
• 你混合使用了 C(fopen & co.)和 C++(fstream & co.)的东西(另外，你还包括了几个实际上没有使用的 POSIX 头文件)；避免这种情况，用 C 或 C++ 编写。

这一切如果事先知道元素个数是30000；如果不是这种情况，您有不同的方法来解决这个问题:

• 确定元素的数量(用 fseek 到文件末尾，用 ftell 得到位置，除以元素大小，回到文件开头)，为它们分配足够的内存, 像你一样阅读它们并像你已经做的那样继续;通常是个坏主意，你会白白浪费大量内存；
• 另一方面，最简单的方法实际上是去掉数组；从输入文件中读取单个值，计算转换后的值，将其写入输出文件；继续下一个；当没有更多数据时终止循环(feof(pFile) 返回非零值)；
• 您可能会通过大块读取数据来提高性能，但是，除非您处理的是非常大的文件，否则如果您对 C 和 C++ 的了解有限，我会避免使用它。

所以，我的建议是:坚持使用第二种方法。

总结起来，你可能会得到这样的结果:

#include <fstream>
#include <stdint.h>

int main()
{
    std::ifstream is("inputfile.dat", std::ios::binary);
    std::ofstream os("output.csv");
    uint32_t i;
    while(is.read((char *)&i, sizeof(i))) 
        os<<1.6*(i-0x7fffff)/0x7fffff<<";\n";
    return 0;
}

备注:

• 如果你的编译器不提供uint32_t你应该删除 <stdint.h>行和使用unsigned int而不是 uint32_t ，也许会添加一个 assert(sizeof(unsigned int)==4) ;
• 如果你必须处理一个以上的文件，你可能应该制作输入和输出文件的命令行参数；使用 argv为此。