正在尝试读取4字节无符号整数的二进制文件并转换为伏特

Trying to read a binary file for 4-byte unsigned integers and convert to volts

本文关键字：二进制文件 转换 无符号整数 读取 字节      更新时间：2023-10-16

我有一些实验记录的数据，保存为二进制文件。记录了许多电压样本，我被告知每个样本是0到0xFFFFFF范围内的4字节无符号整数（无符号整数）。因此，我正在尝试读取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（从中我可以将其导入我的分析软件）。

问题：我尝试使用fread（）将二进制文件放入一个名为"buffer"的数组中。它编译时没有给我一个错误，但数组的大小在某个地方变化到了原来大小的四倍，程序本身也崩溃了。它会将相同的值重复写入.csv文件。我使用fread（）正确吗？

我尝试过的（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;
}
  • 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）为120000字节
  • 由于sizeof告诉数组的字节大小（而不是元素的数量），所以for的条件是错误的，它应该是i<totElems，其中totElems包含元素的总数
  • 缓冲区应该是unsigned int类型，或者更好的是uint32_t类型（unsigned int不保证是4字节）
  • 如果要在volts中存储浮点值，则必须使该数组的类型为float或double；但实际上，您根本不需要volts数组——您只需将计算的输出写入outFile，而无需将其存储在任何位置
  • endl将通过执行不必要的缓冲区刷新来无用地减慢程序的速度；只做<<'n'
  • CCD_ 18完全错误；CCD_ 19仅用于已经使用CCD_；朋友，像buffer或volts这样的本地数组在函数结束时自动释放
  • 您混合了C（fopen&co）和C++（fstream&co.）的内容（此外，您还包括了几个实际上没有使用的POSIX头）；避免这种情况，用C或C++编写

所有这些，如果你事先知道元素的数量是30000；如果不是这样的话，你有不同的方法来解决这个问题：

  • 确定元素的数量（用fseek在文件的末尾，用ftell得到位置，除以元素大小，回到文件的开头），为它们分配足够的内存，按照您所做的读取它们，然后按照您已经做的进行；通常是个坏主意，你白白浪费了很多内存
  • 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，并将其写入输出文件；继续下一个；当没有更多数据时终止循环（feof(pFile)返回非零值）
  • 通过大块读取数据，您可能会获得一些性能改进，但是，除非您正在处理非常大的文件，否则如果您对C和C++的了解有限，我会避免这样做

所以，我的建议是：坚持第二种方法。

综上所述，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：

  • 如果编译器不提供uint32_t，则应该删除<stdint.h>行，并使用unsigned int而不是uint32_t，也许可以添加assert(sizeof(unsigned int)==4)
  • 如果您必须处理多个文件，您可能应该设置输入和输出文件的命令行参数；使用argv
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