將結構壓縮成二進制文件？ [C]

Question

這是我難以解決的作業的一部分。

我有一個簡單的結構：

typedef struct Client { 
    char* lname; 
    unsigned int id; 
    unsigned int car_id; 
} Client; 

而且鍛鍊是：

1. 創建一個名爲作爲公司名稱的文本文件，然後分枝數以txt推廣。 該文件包含所有客戶的詳細信息。

2. 您在練習1中創建的文件將被壓縮。因此，使用.cmpr擴展名創建二進制文件。

我真的沒有一個想法如何落實2

我記得在那個教授說，我們必須使用「全部」的變量，用二元運算符的演講（< <，>>，|，&，〜），但我不知道如何使用它。

我使用的是GCC和Eclipse下的Ubuntu。我正在使用C.

我很樂意獲得幫助。謝謝！

Answer 1

比方說，從步驟1中的文件看起來像：

​​

其中三個領域簡單地印上三行。請注意，以上是該文件的文本/可讀（即ASCII）表示。

望着這個文件的十六進制內容（adecimal）表示，我們得到（印有下面的每個字節的值的ASCII字符）：

75 73 65 72 31 37 39 38 33 36 32 0a 32 33 32 34 0a 34 36 32 33 34 35 0a 
u s e r 1 7 9 8 3 6 2 nl 2 3 2 4 nl 4 6 2 3 4 5 nl         

這裏nl是當然的換行符。你可以指望有24個字節。

在第2步中，您必須發明另一種可以節省儘可能多的位的格式。最簡單的方法是分別壓縮三個字段中的每一個。

與文本格式使用nl標記字段結尾的位置類似，您還需要一種方法來定義二進制字段開始和結束的位置。一種常用的方法是在二進制字段數據前加上一個長度。作爲第一步，我們可以用一個長度替換nl的，並得到：

58 75 73 65 72 31 37 39 38 33 36 32 20 32 33 32 34 30 34 36 32 33 34 35 
-- u s e r 1 7 9 8 3 6 2 -- 2 3 2 4 -- 4 6 2 3 4 5         

現在我們只是需要一個整體字節的比特長度。請注意，58是77的十六進制表示（即11個字符* 8位），位長爲 30`具有特殊含義。

下一步將壓縮每個字段。這是棘手的地方。 lname字段由ASCII字符組成。在ASCII中，只需要使用8位中的7位; here's a nice table例如，二進制中的字母u是01110101。我們可以安全地切掉最左​​邊的位，這總是0。這產生了1110101。所有角色都可以做到這一點。所以你會得到11個7位值 - > 77位。

這些77位現在必須適合8位字節。以下是第一個4個字節user在二進制表示，切碎最左邊的位關閉之前：

unsigned char byte = lname[0]; 
byte = byte << 1; 

：

01110101 01110011 01100101 01110010 

斬去在C位由字節（即unsigned char）向左移位用做

當你這樣做的所有字符你：

1110101- 1110011- 1100101- 1110010- 

這裏我用-以表示這些字節的比特現在可以填補;它們通過將所有位移到一個位置而變得可用。您現在使用下一個字節右側的一個或多個位來填補這些空白。做這件事時這四個字節，你會得到：

11101011 11001111 00101111 0010---- 

所以現在有4位認爲應該充滿從角色1位，填補了這些空白差距等

是通過使用你提到的C中的二元運算符來完成。我們已經使用左移<<。要結合例如1110101-和1110011-我們這樣做：

unsigned char* name; // name MUST be unsigned to avoid problems with binary operators. 
<allocated memory for name and read it from text file> 

unsigned char bytes[10]; // 10 is just a random size that gives us enough space. 

name[0] = name[0] << 1; // We shift to the left in-place here, so `name` is overwritten. 
name[1] = name[1] << 1; // idem. 

bytes[0] = name[0] | (name[1] >> 7); 
bytes[1] = name[1] << 1; 

隨着name[1] >> 7我們1110011- >> 7這給：00000001;最右邊的位。使用按位或運算符|，然後我們將該位添加到1110101-，導致111010111。

你必須在循環中做這樣的事情，以獲得正確字節中的所有位。

這個名稱字段的新長度是11 * 7 = 77，所以我們失去了一個巨大的11位:-)請注意，對於字節長度，我們假設lname字段永遠不會超過255/7 = 36個字符。

與上面的字節一樣，您可以合併第二個長度與lname字段的最後一位。

要壓縮數字，您首先在unsigned int中讀取'（em）（fscanf(file, %d, ...)）。在這個4字節無符號整數的左邊將會有很多0 s。例如第一字段（示出在僅是爲了便於閱讀4位的組塊）：

0000 0000 0000 0000 0000 1001 0001 0100 

其具有在左側20未使用的位。

你需要擺脫這些。做32減去零的數字在左邊，你得到這個數字的位長。將此長度與bytes陣列的位相加，並將其與以前的字段合併。然後只將該數字的有效位添加到bytes。這將是：

1001 0001 0100 

在C，有「廉政」的位工作時（也是「短」，「長」，......任何變量/數大於1個字節大），您必須考慮字節順序或endianness。

當您對兩個數字執行上述步驟兩次時，就完成了。然後你可以寫一個bytes數組寫入文件。當然你必須保留你在bytes上面的步驟中寫的地方;所以你知道字節數。請注意，在大多數情況下，最後一個字節中會有幾位未填充數據。但是這並沒有什麼壞處，並且它簡單地避免了文件以最少8位= 1字節的形式存儲的事實。

讀取二進制文件時，您會得到一個反向過程。您將閱讀unsigned charbytes數組。然後您知道第一個字節（即bytes[0]）包含名稱字段的位長。然後通過移位和掩碼來填寫'lname'字節的字節。 etc ....

祝你好運！