C++正在将位集写入二进制文件

C++ Writing bitset to binary file

本文关键字：二进制文件 C++      更新时间：2023-10-16

希望这里有人能帮忙。我的问题如下：

我正在创建包含二进制数据的文件。在每个文件的开头是一个二进制标头，该标头具有关于文件内容的信息。文件头是一个固定大小的52字节。报头在报头内的特定字节偏移处具有特定的信息片段，然而一些信息片段仅覆盖字节的部分，例如3比特。

例如：

字节1-4=文件长度

字节5-8=标头长度

字节8-9=版本信息

字节10-13=文件创建时间戳

位1-4=月（1-12）

bit 5-9=第（1-31）天

bit 10-14=小时（0-23）

位15-20=分钟（0-59）

位21=UTC偏移方向

位22-26=UTC偏移小时

位27-32=UTC偏移分钟

等等。。。

有些值是静态定义的，有些是在运行时确定的。我试图做的是创建一个标头的"映射"，定义一个属性必须使用的位数，以及由这些位数表示的值。这些存储在int对的向量中，int_pair.first是值，int_pair.second是位数。然后，我将提供的值（所有整数）转换为二进制格式，并将二进制表示法插入字符串流中。然后，我从二进制值的字符串表示中创建一个位集，并将其写入文件。我的问题是字节没有按正确的顺序显示在输出文件中。

在我的例子中，我将省略获取值的方法，只提供整数，为了简洁起见，我将截断标题中的一些信息（所以在这个例子中，标题是14字节，而不是52字节），但我大致要做的是：

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <sstream>
#include <string>
#include <bitset>
#include <vector>
#include <algorithm>
int main ()
{
    vector<pair<int,int>> header_vec;
    header_vec.push_back(make_pair(9882719,32)); // file length
    header_vec.push_back(make_pair(52,32)); // header length
    header_vec.push_back(make_pair(6,3)); // high release identifier
    header_vec.push_back(make_pair(4,5)); // high version identifier
    header_vec.push_back(make_pair(6,3)); // low release identifier
    header_vec.push_back(make_pair(4,5)); // low version identifier
    // file open timestamp
    header_vec.push_back(make_pair(9,4));  // month
    header_vec.push_back(make_pair(6,5));  // day
    header_vec.push_back(make_pair(19,5)); // hour
    header_vec.push_back(make_pair(47,6)); // min
    header_vec.push_back(make_pair(0,1));  // utc direction
    header_vec.push_back(make_pair(0,5));  // utc offset hours
    header_vec.push_back(make_pair(0,6));  // utc offset minutes
    ostringstream oss;
    // convert each integer to binary representation
    for ( auto i : header_vec )
    {
        for (unsigned int j(i.second-1); j != -1; --j)
        {
            oss << ((i.first &(1 << j)) ? 1 : 0);
        }
    }
    // copy oss
    string str = oss.str();
    // create bitset
    bitset<112> header_bits(string(str.c_str()));
    // write bitset to file
    ofstream output("header.out", ios::out | ios::binary );
    output.write( reinterpret_cast<char *>(&header_bits), 14);
    output.close();
    return 0;
}

现在，在大多数情况下，这种方法似乎是有效的，除了比特被反转。如果我查看fm中的输出文件，我希望看到以下内容：

File: header.out    (0x0e bytes)
Byte: 0x0
00    00 96 cc 5f 00 00 00 34 c4 c4 93 4e f0 00           ..._...4...N...O
      0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f      0123456789abcdef

当事实上我看到这个：

File: header.out    (0x0e bytes)
Byte: 0x0
00    00 f0 4e 93 c4 c4 34 00 00 00 5f cc 96 00           @O...N...4..._..
      0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f      0123456789abcdef

在创建比特集之前，我试图反转str，但这也没有产生所需的输出。

我想我对比特集的了解还不够，无法理解为什么会发生这种情况。非常感谢您的任何意见！此外，如果有不同的方法来实现这一点，请分享！

提前感谢。。。-J

直接将bitset<>写入内存转储肯定是不可移植的，正如对reinterpret_cast<>的需求所示。换句话说，即使数据被布置在一个漂亮的块中，你也不知道是如何做到的。

如果我是你，我会写一个更愚蠢的函数，从比特集中提取8比特的块，并使用普通访问运算符[]将它们作为字节写入文件。

至于另一种方法，当我想读/写二进制文件时，我通常会定义一个结构或一组直接映射到文件布局的结构。

例如：

struct Timestamp
{
    int month:4;
    int day:5;
    int hour:5;
    int minute:6;
    int utcOffsetDirection:1;
    int utcOffsetHour:5;
    int utcOffsetMinute:5;
};

为什么不只使用结构位字段，只读取和写入结构，而不用担心进行"位解析"。只是要小心记忆对齐。确保添加一些填充以适合单词债券

struct timestamp{
       unsigned mont:4;
       unsigned day:5;
       unsigned hour:5;
       unsigned minute:6;
       unsigned utc:1;
       unsigned utc_hour:5;
       unsigned utc_min:6   
};

struct header{
   int32_t file_length;
   int32_t header_lenght;
   int16_t version;
   timestamp tmsp;
};
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