c - 为什么 fread 弄乱了我的字节顺序？

Question

我试图用 fread() 解析一个 bmp 文件，当我开始解析时，它颠倒了我的字节顺序。

typedef struct{
    short magic_number;
    int file_size;
    short reserved_bytes[2];
    int data_offset;
}BMPHeader;
    ...
BMPHeader header;
    ...

十六进制数据为42 4D 36 00 03 00 00 00 00 00 36 00 00 00； 我正在通过 fread(&header,14,1,fileIn);

将十六进制数据加载到结构中

我的问题是魔数(Magic Number)应该在哪里 0x424d//'BM' fread() 它将字节翻转为 0x4d42//'MB'

为什么 fread() 会这样做，我该如何解决它；

编辑:如果我不够具体，我需要将整个十六进制数据 block 读入结构，而不仅仅是魔数(Magic Number)。我只以魔数(Magic Number)为例。

Answer 1

这不是fread的错，但是你的 CPU，它(显然)是小端。也就是说，您的 CPU 处理 short 中的第一个字节。值为低 8 位，而不是(如您所料)高 8 位。

无论何时读取二进制文件格式，都必须显式地将文件格式的字节序转换为 CPU 的 native 字节序。您可以使用以下函数来做到这一点:

/* CHAR_BIT == 8 assumed */
uint16_t le16_to_cpu(const uint8_t *buf)
{
   return ((uint16_t)buf[0]) | (((uint16_t)buf[1]) << 8);
}
uint16_t be16_to_cpu(const uint8_t *buf)
{
   return ((uint16_t)buf[1]) | (((uint16_t)buf[0]) << 8);
}

你做你的fread进入 uint8_t适当大小的缓冲区，然后您手动将所有数据字节复制到您的 BMPHeader结构，根据需要进行转换。这看起来像这样:

/* note adjustments to type definition */
typedef struct BMPHeader
{
    uint8_t magic_number[2];
    uint32_t file_size;
    uint8_t reserved[4];
    uint32_t data_offset;
} BMPHeader;

/* in general this is _not_ equal to sizeof(BMPHeader) */
#define BMP_WIRE_HDR_LEN (2 + 4 + 4 + 4)

/* returns 0=success, -1=error */
int read_bmp_header(BMPHeader *hdr, FILE *fp)
{
    uint8_t buf[BMP_WIRE_HDR_LEN];

    if (fread(buf, 1, sizeof buf, fp) != sizeof buf)
        return -1;

    hdr->magic_number[0] = buf[0];
    hdr->magic_number[1] = buf[1];

    hdr->file_size = le32_to_cpu(buf+2);

    hdr->reserved[0] = buf[6];
    hdr->reserved[1] = buf[7];
    hdr->reserved[2] = buf[8];
    hdr->reserved[3] = buf[9];

    hdr->data_offset = le32_to_cpu(buf+10);

    return 0;
}

您不假设 CPU 的字节顺序与文件格式的字节顺序相同，即使您现在知道它们是相同的；您无论如何都要编写转换，以便将来您的代码无需修改即可在具有相反字节顺序的 CPU 上运行。

使用固定宽度 <stdint.h> 可以让您的生活更轻松类型，通过使用无符号类型，除非绝对需要能够表示负数，并且当字符数组可以时，不使用整数。我在上面的例子中做了所有这些事情。你可以看到你不需要费力地转换魔数(Magic Number)，因为你唯一需要做的就是测试 magic_number[0]=='B' && magic_number[1]=='M' .

相反方向的转换，顺便说一句，看起来像这样:

void cpu_to_le16(uint8_t *buf, uint16_t val)
{
   buf[0] = (val & 0x00FF);
   buf[1] = (val & 0xFF00) >> 8;
}
void cpu_to_be16(uint8_t *buf, uint16_t val)
{
   buf[0] = (val & 0xFF00) >> 8;
   buf[1] = (val & 0x00FF);
}

32 位/64 位数量的转换留作练习。