用C语言创建bmp文件

Question

我正在尝试创建一个.bmp文件（为了测试目的，填充一种颜色）。

这是我使用的代码：

#include <stdio.h>

#define BI_RGB 0

typedef unsigned int UINT;
typedef unsigned long DWORD;
typedef long int LONG;
typedef unsigned short WORD;
typedef unsigned char BYTE;

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {
    UINT bfType;
    DWORD bfSize;
    UINT bfReserved1;
    UINT bfReserved2;
    DWORD bfOffBits;
} BITMAPFILEHEADER;

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER {
    DWORD biSize;
    LONG biWidth;
    LONG biHeight;
    WORD biPlanes;
    WORD biBitCount;
    DWORD biCompression;
    DWORD biSizeImage;
    LONG biXPelsPerMeter;
    LONG biYPelsPerMeter;
    DWORD biClrUsed;
    DWORD biClrImportant;
} BITMAPINFOHEADER;

typedef struct COLORREF_RGB
{
    BYTE cRed;
    BYTE cGreen;
    BYTE cBlue;
}COLORREF_RGB;

int main(int argc, char const *argv[])
{

    BITMAPINFOHEADER bih;

    bih.biSize = sizeof(BITMAPINFOHEADER);
    bih.biWidth = 600;
    bih.biHeight = 600;
    bih.biSizeImage = bih.biWidth * bih.biHeight * 3;
    bih.biPlanes = 1;
    bih.biBitCount = 24;
    bih.biCompression = BI_RGB;
    bih.biXPelsPerMeter = 2835;
    bih.biYPelsPerMeter = 2835;
    bih.biClrUsed = 0;
    bih.biClrImportant = 0;



    COLORREF_RGB rgb;
    rgb.cRed = 0;
    rgb.cGreen = 0;
    rgb.cBlue = 0;



    BITMAPFILEHEADER bfh;

    bfh.bfType = 0x424D;
    bfh.bfReserved1 = 0;
    bfh.bfReserved2 = 0;
    bfh.bfOffBits = sizeof(BITMAPFILEHEADER) + bih.biSize;
    bfh.bfSize = sizeof(BITMAPFILEHEADER) + sizeof(BITMAPINFOHEADER) +
        bih.biWidth * bih.biHeight * 4;


    FILE *f;
    f = fopen("test.bmp","wb");
    fwrite(&bfh, sizeof(BITMAPFILEHEADER), 1, f);
    fwrite(&bih, sizeof(BITMAPINFOHEADER), 1, f);

    int i,j;
    for(i = 0; i < bih.biHeight; i++)
    {
        for(j = 0; j < bih.biWidth; j++)
        {
            fwrite(&rgb,sizeof(COLORREF_RGB),1,f);
        }
    }

    fclose(f);

    return 0;
}

每次我编译并运行它时，都会出现错误，说它不是有效的BMP图像。我在多个参考资料中仔细检查了所有值，仍然找不到错误。我是否误解了什么，我在这里做错了什么？

另外不确定是否重要，但我正在使用Ubuntu 14.04进行编译。

编辑：

发现了另一个问题：

bfh.bfType = 0x424D;

应该是

bfh.bfType = 0x4D42;

但仍然看不到图片。

- Dusan Malic

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这里似乎是结构体成员对齐的问题。如果在声明结构体之前加上 #pragma pack(1)，会发生什么？ - SirDarius

现在我得到了“从...读取BMP文件头时出错”的错误。 - Dusan Malic

请确保在使用多字节值时使用了正确的字节顺序。 - pmg

我复制/粘贴了上面的代码，编译并运行它，然后尝试用GIMP打开图像。 - Dusan Malic

typedef unsigned int UINT 在64位和32位系统上的大小很可能是不同的。 - hookenz

Answer 1

首先，您设置：

bfSize 指定文件的大小（以字节为单位）。

将其设置为无效值，您的代码结果为 1440112，而实际文件大小为 1080112

bfh.bfSize = sizeof(BITMAPFILEHEADER) + sizeof(BITMAPINFOHEADER) +
    bih.biWidth * bih.biHeight * sizeof(COLORREF_RGB);    

由于 sizeof(COLORREF_RGB) 实际上是 4 而不是 3。

另一个错误是你的结构体和类型的大小：

                                  expected size        actual size*
typedef unsigned int UINT;    //              2                  4
typedef unsigned long DWORD;  //              4                  8
typedef long int LONG;        //              4                  8
typedef unsigned short WORD;  //              2                  2
typedef unsigned char BYTE;   //              1                  1

_{* 我正在使用x86_64架构上的gcc编译器}

您的偏移量与维基百科上的偏移量不匹配，您所使用的参考文献可能是针对16位操作系统上的16位编译器编写的，因此它假定int为2B类型（正如cup在评论中指出的）。

对于我来说，使用stdint.h中的值有效（有关Visual Studio的stdint.h指南在这里）：

#include <stdint.h>

typedef uint16_t UINT;
typedef uint32_t DWORD;
typedef int32_t LONG;
typedef uint16_t WORD;
typedef uint8_t BYTE;

最后但并非最不重要的是，你需要关闭内存对齐，正如Weather Vane建议的那样。

- Vyktor

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只是附带说明：bmp是16位Windows使用的格式，这就是为什么UINT是uint16_t的原因。在16位编译器上，int是16位。 - cup

Answer 2

我认为您的字段大小不正确，请尝试以下内容。

#pragma pack(push, 1)

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {
    WORD bfType;
    DWORD bfSize;
    WORD bfReserved1;
    WORD bfReserved2;
    DWORD bfOffBits;
} BITMAPFILEHEADER;

#pragma pack(pop)

- Weather Vane

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还是一样的。我正在使用这个作为我的主要参考，他们说应该是unsigned int。 - Dusan Malic

它并没有说 unsigned int，而是说 UINT。那么在那个页面上定义了 UINT？我不关心你的页面说了什么，我已经按照这里的修改编译并运行了你的程序，它创建了一个 600x600 的黑色 24 位图，我的图像查看器可以显示它。 - Weather Vane

有点奇怪，但我刚在我的Windows电脑上编译了它，那里可以运行。正如我在帖子中提到的，我正在使用Ubuntu 14.04。 - Dusan Malic

您IP地址为143.198.54.68，由于运营成本限制，当前对于免费用户的使用频率限制为每个IP每72小时10次对话，如需解除限制，请点击左下角设置图标按钮（手机用户先点击左上角菜单按钮）。 - Weather Vane

将所有字段定义为char name[size]，然后逐字节填充字段。这样就不会出现对齐字节等问题。 - user3629249

Answer 3

你正在尝试将一个C结构映射到一些外部定义的二进制格式，这样做存在一些问题：

大小

typedef unsigned int UINT;
typedef unsigned long DWORD;
typedef long int LONG;
typedef unsigned short WORD;
typedef unsigned char BYTE;

C语言只规定了这些类型的最小大小。它们在不同的编译器和操作系统中的实际大小可能会有所不同。您结构体成员的大小和偏移量可能与您预期的不同。唯一可以依赖的大小（在您今天可能遇到的几乎所有系统上）是char为8位。

填充

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {
    UINT bfType;
    DWORD bfSize;
    UINT bfReserved1;
    UINT bfReserved2;
    DWORD bfOffBits;
} BITMAPFILEHEADER;

DWORD 通常比 UINT 大两倍，实际上您的程序依赖于此。这通常意味着编译器会在 bfType 和 bfSize 之间引入填充以使后者具有其类型的适当对齐方式。但是 .bmp 格式 没有这种填充。

顺序

BITMAPFILEHEADER bfh;

bfh.bfType = 0x424D;
...
fwrite(&bfh, sizeof(BITMAPFILEHEADER), 1, f);

另一个问题是C语言没有指定类型的字节顺序（endianess）。在内存中，.bfType成员可能以[42][4D]（大端）或[4D][42]（小端）存储。特别是.bmp格式要求值按小端顺序存储。

解决方案：

您可能可以使用编译器特定的扩展（例如#pragma或编译器开关）来解决其中一些问题，但可能无法解决所有问题。

唯一正确的编写外部定义的二进制格式的方法是使用unsigned char数组，并逐个字节写入值。个人建议编写一组特定类型的帮助函数：

void w32BE (unsigned char *p, unsigned long ul)
{
  p[0] = (ul >> 24) & 0xff;
  p[1] = (ul >> 16) & 0xff;
  p[2] = (ul >>  8) & 0xff;
  p[3] = (ul      ) & 0xff;
}
void w32LE (unsigned char *p, unsigned long ul)
{
  p[0] = (ul      ) & 0xff;
  p[1] = (ul >>  8) & 0xff;
  p[2] = (ul >> 16) & 0xff;
  p[3] = (ul >> 24) & 0xff;
}
/* And so on */

还有一些用于编写整个.bmp文件或其中某些部分的函数：

int function write_header (FILE *f, BITMAPFILEHEADER bfh)
{
  unsigned char buf[14];

  w16LE (buf   , bfh.bfType);
  w32LE (buf+ 2, bfh.bfSize);
  w16LE (buf+ 6, bfh.bfReserved1);
  w16LE (buf+ 8, bfh.bfReserved2);
  w32LE (buf+10, bfh.bfOffBits);

  return fwrite (buf, sizeof buf, 1, f);
}

- Nisse Engström