C ++读取二进制文件

Question

我希望能够了解在C++中如何读取二进制文件。以下是我的代码：

int main() {
    ifstream ifd("input.png",ios::binary |ios::ate);
    int size = ifd.tellg();
    ifd.seekg(0,  ios::beg);
    vector<char> buffer;
    buffer.reserve(size);
    ifd.read(buffer.data(), size);

    cout << buffer.data();
    return 0;
}

我认为如果我用cout输出我的缓冲区，我会得到二进制结果，但事实并非如此。

我的输出是： ˙Ř˙á6Exif

如果我读取文本文件，则以正常形式显示文本，而不是二进制。显然，我的逻辑在这里是错误的。如何将文件读入缓冲区，使其包含二进制值？

顺便说一句，我正在为实现Shannon-Fano算法而做这个，如果有人对读取二进制文件有任何建议，我将不胜感激。

- mrNobody

---

你的控制台不会打印二进制数据，它会尝试将二进制数据解释为文本加上一些控制码。 - Galik

你打开了一个图片文件 image.png，其中（大概）包含二进制编码的图像数据（也就是红/绿/蓝强度级别的数组或类似的东西）。 - Galik

@MarkoMlakar 是的，数据是二进制的。在C++中，实际上没有区分二进制或文本。通过使用ios::binary打开文件，可以确保不会发生任何文本转换。 - Pavel P

听起来你可能误解了这里的“二进制”的含义。如果你能提供一个你错误的假设或期望的例子，我们就可以更好地回答你的问题。 - Lightness Races in Orbit

Answer 1

您需要调整矢量的大小，而不是仅保留它：

int main()
{
    ifstream ifd("input.png", ios::binary | ios::ate);
    int size = ifd.tellg();
    ifd.seekg(0, ios::beg);
    vector<char> buffer;
    buffer.resize(size); // << resize not reserve
    ifd.read(buffer.data(), size);

    cout.write(buffer.data(), buffer.size()); // you cannot just output buffer to cout as the buffer won't have '\0' ond-of-string terminator
}

否则，您的代码将尝试在空缓冲区中读取 size 个字符。您可以使用设置向量大小的向量构造函数：vector<char> buffer(size);。

您可以通过以下方式输出缓冲区的字节值：

void dumpbytes(const vector<char>& v)
{
    for (int i=0; i<v.size(); ++i)
    {
        printf("%u ", (unsigned char)v[i]);
        if ((i+1) % 16 == 0)
            printf("\n");
    }
    printf("\n");
}

或者像常见的十六进制编辑器一样输出十六进制内容：

void dumphex(const vector<char>& v)
{
    const int N = 16;
    const char hex[] = "0123456789ABCDEF";
    char buf[N*4+5+2];
    for (int i = 0; i < v.size(); ++i)
    {
        int n = i % N;
        if (n == 0)
        {
            if (i)
                puts(buf);
            memset(buf, 0x20, sizeof(buf));
            buf[sizeof(buf) - 2] = '\n';
            buf[sizeof(buf) - 1] = '\0';
        }
        unsigned char c = (unsigned char)v[i];
        buf[n*3+0] = hex[c / 16];
        buf[n*3+1] = hex[c % 16];
        buf[3*N+5+n] = (c>=' ' && c<='~') ? c : '.';
    }
    puts(buf);
}

带有“Hello World！”数据的缓冲区将打印如下：

48 65 6C 6C 6F 20 57 6F 72 6C 64 21                  Hello World!

- Pavel P

---

谢谢你的回答，但结果是一样的。 - mrNobody

@MarkoMlakar 如果你的文件包含二进制数据，为什么要尝试将该数据输出到 cout？尝试读取文本文件，你会看到你的文本。 - Pavel P

@MarkoMlakar 就是这样做的！如果您的文件包含值为[20, 20, 20, 20]的4个字节，则您的代码将输出四个空格，因为' ' == 20。 “cout the bits that make that image” - 您是指十六进制还是二进制？无论哪种方式，您都需要手动转换数据。关键是，通过我的更改，您的代码应该可以正确读取文件。 - Pavel P

我该如何输出缓冲区的ASCII值？ - mrNobody

@MarkoMlakar 我添加的 dumphex 会以十六进制输出您的缓冲区。我的缓冲区的ASCII值 - 对于缓冲区来说并不存在这样的东西。ASCII 是用于文本的。您是指缓冲区字节的十进制值吗？然后循环遍历您的缓冲区并打印每个字节（不要忘记强制转换为 int，否则您将打印 ASCII 字符，与您最初开始的一样）。 - Pavel P

Answer 2

根据Pavel的回答，你还可以添加以下内容以查看实际的二进制数据，即0和1。不要忘记包括bitset头文件。

void dumpbin(const vector<char>& v)
{
    for (int i = 0; i < v.size(); ++i)
    {
        cout <<bitset<8>((unsigned char)(v[i])) << " ";
        if ((i + 1) % 8 == 0)
            printf("\n");
    }
}

- Shadi

Answer 3

在二进制模式下打开文件意味着您的操作系统不会自动将CR / LF / CRLF格式之间的换行符进行翻译。这对计算机打印字符串的方式没有任何影响，即使是七行后。我不知道“以二进制形式获得结果”的含义，但建议按其十六进制对组表示逐个打印其组成字节的vector内容。

std::cout << std::hex << std::setfill('0');
for (const auto byte : buffer)
   std::setw(2) << byte;

输出将会看起来像这样：

0123456789abcdef0123456789abcdef

每两个字符代表您的数据中一个字节的0-255字节值，使用基数为16（或“十六进制”）的数字系统。这是非文本信息的常见表示形式。

或者，您可以以基数为2的方式输出数据（字面意思是“二进制”）。

如何呈现信息由您决定。文件打开模式与您的向量无关。

您还需要修复向量的大小；此时调用.reserve时您应该使用.resize。

- Lightness Races in Orbit