用C++编写二进制文件

Question

我有一个设备，会向我发送 uint32_t 类型的二进制数据。我想将这些数据保存到一个二进制文件中。以下是我的代码：

#include<iostream>
#include<fstream>
#include <cstdlib>

using namespace std;

int main()
{
   ofstream myFile ("data2.bin", ios::out | ios::binary);

   bool buffer[32];

   for (int k = 0; k<100; k++)
   {
      for (int i = 0; i<32;i++) 
   {
     buffer[i] = (bool)rand()%2;
   }
   myFile.write ((char*)&buffer, 32);
  }
   myFile.close();
}

虽然程序能够运行，但是文件大小为3.2 KB，而不是0.4 KB。此外，当我试图读取从设备生成的数据文件时，输出结果与手册描述的格式不同，产生了一些奇怪的结果。显然，数据量比我预期的要多。

我做错了什么？

- user2738748

---

你正在写入100次32字节。你为什么认为应该是0.4KB？我有所遗漏吗？---哦，我明白了... - nickie

你没有告诉我们你期望的格式。 - Lightness Races in Orbit

据我所知，二进制文件为每个布尔变量使用一个位。你从哪里听说的？ - Lightness Races in Orbit

你知道你可以通过检查RAND_MAX，然后直接写入rand()的结果来节省时间，这样做大约100次吗？ - Mooing Duck

顺便说一下：只有一些愚蠢的操作系统会识别“ ios :: binary”-其他操作系统会忽略它。 - user2249683

Answer 1

一个 bool 占用一个字节。检查 sizeof(bool)，你会发现它等于1。因此，这个数组长度为32字节，你正在写入它100次，因此总共是3.2KB。

如果你想存储位数组，需要使用与 bool 数组不同的东西。你有几个选择：

1. Use an array of bytes, integers, or anything whose size you know, and explicitly turn on the bits that you want. Then, store the array.

   #include <iostream>
   #include <fstream>
   #include <cstdlib>
   #include <cstdint>
   
   using namespace std;
   
   int main()
   {
     ofstream myFile ("data2.bin", ios::out | ios::binary);
   
     uint32_t buffer;
   
     for (int k = 0; k<100; k++) {
       buffer = 0;
       for (int i = 0; i<32; i++) {
         buffer <<= 1;
         buffer |= (bool)(rand()%2);
       }
       myFile.write((char*) &buffer, sizeof(buffer));
     }
     myFile.close();
     return 0;
   }
   

   In fact, if you already have an array of uint32_t to begin with, then you don't need the loop and you can just store the array directly. Use the exact myFile.write line above, where buffer is your uint32_t array.

2. Use a vector<bool> or preferably a bitset. Both are optimized and use one bit per element.

   #include <iostream>
   #include <fstream>
   #include <cstdlib>
   #include <bitset>
   
   using namespace std;
   
   int main()
   {
     ofstream myFile ("data2.bin", ios::out | ios::binary);
   
     bitset<32> buffer;
   
     for (int k = 0; k<100; k++) {
       for (int i = 0; i<32; i++) {
         buffer[i] = (bool)(rand()%2);
       }
       myFile.write((char*) &buffer, 32/8);
     }
     myFile.close();
     return 0;
   }
   

当然，在这两种情况下，您都需要将字节输出到文件中。在第二种情况下，位数必须是8的倍数。

- nickie