在 little-endian 系统中读取 big-endian 文件

Question

我有一个需要用 C 语言读取的数据文件。它由以二进制形式存储的交替 16 位整数组成，我只需要第一列（即从 0 开始的每隔一个条目）

我有一个简单的 python 脚本可以准确读取文件：

import numpy as np


fname = '[filename]'
columntypes = np.dtype([('curr_pA', '>i2'),('volts', '>i2')])
test = np.memmap(fname, dtype=columntypes,mode='r')['curr_pA']

我想将它移植到 C。因为我的机器本身是 little-endian，所以我需要手动执行字节交换。这是我所做的：

void swapByteOrder_int16(double *current, int16_t *rawsignal, int64_t length)
{
    int64_t i;
    for (i=0; i<length; i++)
    {
        current[i] = ((rawsignal[2*i] << 8) | ((rawsignal[2*i] >> 8) & 0xFF));
    }
}


int64_t read_current_int16(FILE *input, double *current, int16_t *rawsignal, int64_t position, int64_t length)
{
    int64_t test;

    int64_t read = 0;

    if (fseeko64(input,(off64_t) position*2*sizeof(int16_t),SEEK_SET))
    {
        return 0;
    }
    test = fread(rawsignal, sizeof(int16_t), 2*length, input);
    read = test/2;
    if (test != 2*length)
    {
        perror("End of file reached");
    }
    swapByteOrder_int16(current, rawsignal, length);
    return read;
}

在read_current_int16 函数中，我使用fread 将大量数据（两列）读入rawsignal 数组。然后我调用swapByteOrder_int16 来挑选所有其他值，并交换它的字节。然后我将结果转换为double 并将其存储在current。

它不起作用。我得到垃圾作为 C 代码中的输出。我想我已经开始太久了，再也看不到自己的错误了。谁能发现明显的错误？

Answer 1

将字节序交换作为无符号数学执行，然后分配给double。

void swapByteOrder_int16(double *current, const int16_t *rawsignal, size_t length) {
    for (size_t i = 0; i < length; i++) {
      int16_t x = rawsignal[2*i];
      x = (x*1u << 8) | (x*1u >> 8);
      current[i] = x;
    }
}

Answer 2

我更喜欢这个面具和班次组合：

current[i] = ((rawsignal[2*i] & 0x00ff) << 8) | (rawsignal[2*i] >> 8)

Answer 3

正如几个人所建议的那样，以无符号的方式进行轮班就可以了。为了完整起见，我用我的实现来回答这个问题，因为我从接受的答案中对其进行了一些调整：

void swapByteOrder_int16(double *current, uint16_t *rawsignal, int64_t length)
{
    union int16bits bitval;

    int64_t i;
    for (i=0; i<length; i++)
    {
        bitval.bits = rawsignal[2*i];
        bitval.bits = (bitval.bits << 8) | (bitval.bits >> 8);
        current[i] = (double) bitval.currentval;
    }
}

union int16bits
{
    uint16_t bits;
    int16_t currentval;
};

Answer 4

用无符号类型交换位会让事情变得更容易：

void swapByteOrder_int16(double *current, void const *rawsignal_, size_t length)
{
    uint16_t const *rawsignal = rawsignal_;
    size_t i;
    for (i=0; i<length; i++)
    {
       uint16_t tmp = rawsignal[2*i];
       tmp = ((tmp >> 8) & 0xffu) | ((tmp << 8) & 0xff00u);
       current[i] = (int16_t)(tmp);
    }
}

注意：当rawsignal未对齐时，您必须memcpy()它。