c - 将二进制文件读入全局 unsigned int

Question

我正在尝试用 C 语言启动虚拟机，并且我正在尝试了解如何读出从汇编器生成的二进制文件。根据分配指令，我们将分配一个全局内存作为 1k 内存空间的无符号字节，然后使用加载函数将该二进制文件读入内存，然后使用获取函数将这些字节读入其指令中。我遇到的问题是第 1 部分，我如何将这个二进制文件读入这个 unsigned int 数组，然后以可以使用的方式对其进行解码？目前我打印出的值根本不是预期的值。

MAIN.c

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>
#include <stdlib.h>

unsigned int memory[1028];

int loads(char *filename){
     FILE *file = fopen(filename, "r");
     ssize_t read;
     if(file == NULL){
         exit(-1);
     }

     while(fread(&memory, sizeof(unsigned int), 1, file) == 1){
         printf("%d\n", *memory);
     }
    fclose(file);
    exit(0);
}

int main(int argc, char** argv){
    if (argc <= 1){
        printf("No file found\n");
        return -1;
    }

    char *filename = argv[1];

    loads(filename);
}

inputfile.txt

t@w@# (这是它显示的内容，这是不可读的，但是当使用 od -t x1 output.txt | head -5 时，它打印出来是 0000000 74 40 77 40 11 23
0000006)

电流输出1081557108

所需输出74 40 77 40 11 23

Answer 1

使用fread阅读时, fread读取字节。它不知道任何直线的概念。字节'\n' ( 0xa ) 只是一个字节，就像文件中的任何其他字节一样。 fread 的声明是:

size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

哪里ptr是足以容纳size * nmemb的内存块的起始地址(大小 * 成员数量)值来自 stream 。哪里size是元素或对象大小(在您的情况下 sizeof (unsigned) 和 nmemb 是您将读取的数字(例如，在 1028 的情况下 unsigned memory[1028]; )请参阅 man 3 fread

您的代码出现问题的地方是您使用 &memory作为指针。这是不正确的。 (以及为什么你会得到 2 个值)&memory类型为unsigned (*)[1028] (例如 unsigned[1028] 的指向数组的指针) sizeof(unsigned) 是什么？ ？ (提示:4-bytes)什么是sizeof (a_pointer) ？ (提示:8-bytes 在 x86_64 上)。因此，您可以在指针存储中存储 2 个无符号值，同时使用读取的其余部分调用未定义行为。

fread 的正确参数就是memory作为数组，在访问时会转换为指针，但会受到 C11 Standard - 6.3.2.1 Other Operands - Lvalues, arrays, and function designators(p3) 中列出的四个异常(exception)情况的影响。

在您的情况下，您声明一个无符号数组 memory如:

#define MAXU 1028   /* if you need a constant, #define one (or more) */

unsigned memory[MAXU];

(注意:除非绝对必要，否则您希望避免使用全局变量。相反，请在所需的范围内声明数组，例如在 main() 中，然后将指针传递给需要的任何函数)

处理文件时，不要将文件名作为参数传递给函数，而是打开文件并验证它在调用者中打开(main() 此处)，然后传递一个打开的 FILE*指针作为参数。除非文件可以打开，否则不需要进行函数调用并设置函数堆栈。所以在 main()您可以执行类似于以下操作的操作，将文件名作为第一个参数传递给程序，例如

int main(int argc, char **argv) {

    int n = 0;

    if (argc < 2) { /* validate at least 1 argument given for filename */
        fprintf (stderr, "usage: %s filename\n", argv[0]);
        return 1;   /* do NOT return negative values to the shell */
    }

    /* use filename provided as 1st argument */
    FILE *fp = fopen (argv[1], "r");

    if (!fp) {  /* validate file open for reading */
        perror ("file open failed");
        return 1;
    }

(注意:不要向 shell 返回负值。而是返回 1 或 EXIT_FAILURE (其值为 1 )来指示错误)

现在您想调用您的 loads传递打开文件流的函数 fp ，例如

    if ((n = loads (fp)) == 0) {    /* validate return of loads */
        fputs ("error: loads() read zero bytes or error occurred.\n", stderr);
        return 1;
    }

您的loads()函数简化为:

int loads (FILE *fp)
{
    return fread (memory, sizeof *memory, MAXU, fp);
}

(注意: fread 返回读取的成员数，仅等于 size == 1 时读取的字节数。因此，通过选择 unsigned 的大小，它将返回读取的 unsigned 值的数量)。

一个完整的例子可以是:

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

#define MAXU 1028   /* if you need a constant, #define one (or more) */

unsigned memory[MAXU];

int loads (FILE *fp)
{
    return fread (memory, sizeof *memory, MAXU, fp);
}

int main(int argc, char **argv) {

    int n = 0;

    if (argc < 2) { /* validate at least 1 argument given for filename */
        fprintf (stderr, "usage: %s filename\n", argv[0]);
        return 1;   /* do NOT return negative values to the shell */
    }

    /* use filename provided as 1st argument */
    FILE *fp = fopen (argv[1], "r");

    if (!fp) {  /* validate file open for reading */
        perror ("file open failed");
        return 1;
    }

    if ((n = loads (fp)) == 0) {    /* validate return of loads */
        fputs ("error: loads() read zero bytes or error occurred.\n", stderr);
        return 1;
    }

    for (int i = 0; i < n; i++) {   /* loop n times outputting values */
        if (i && i % 10 == 0)       /* output 10 columns for convenience */
            putchar ('\n');
        printf (" %4x", memory[i] & 0xffff);  /* & 0xffff is for my file */
    }
    putchar ('\n');     /* tidy up with newline */
}

示例使用/输出

在我的文件中../dat/100000int.bin我有 100,000 个整数值(在 short 范围内的正值和负值，因此我用 memory[i] & 0xffff 屏蔽了每个值中的高 2 个字节，以防止将符号扩展输出作为无符号值，例如 0xffff7d77 ，当存储的值小于零时。

$ ./bin/freadunsignedval ../dat/100000int.bin
 7d77 6cad c544 21f8 723f 54d1 8a81 2c6a 1ba9 f95b
 1858 7565  f4b 28e4 7fdd 5a92 b5df 7a3f 4e1a 7e19
  669 f365 34c0  95e  903 689d 66f2 abf2 1223 1290
 372f  f9b 7f3d 71eb ce6d 717c 46bc 2712 1de6 6265
 d248 363e 57cb 3d03 5f23 57a8 1795 2944 51e7 65af
 275d 5851 724a 5c1e 61af 7b4d 44bb 48a2 4f5b 56de
 5b32  68b 6679 5a6f 7876 180c 4beb 3f33 3f1f 69d1
 2198 6cd7 200f 7963 29da 7f32 510b 4170 2877 22f3
 271f 4fd4 84bc 196a 2bf2 5cf3 14b7 70ad 2595 6413
...
 6503   b2 f135 15f6 776c b7f3 1ffd 1365 1e4d 129b
  23f 6c3e  20c  a8c 2ef6 f72b  4d4 793a 1b6b  425
 79d5 6bac  ba8 6527 6239 17ea 644e 1175 4464 1c88
 346d 2967 1d3a 4339 3f5d 14a6  b46 5f5a

(这是 103 行输出，每行 10 个值，最后一行 8 个值)

仔细检查一下，如果您还有其他问题，请告诉我。