将 9 位值的流作为字节写入 C 中的文件答案

【问题标题】：Writing a stream of 9 bit values as bytes to a file in C将 9 位值的流作为字节写入 C 中的文件
【发布时间】：2017-11-27 07:39:52
【问题描述】：

我有一个整数值从 0 到 511（最大 9 位）的数组。我正在尝试将其写入带有fwrite 的文件。

以数组为例：

[257, 258, 259]
Which is 100000001, 100000010, 100000011

I am trying to write
100000001100000010100000011 + extra padding of 0s to the file

但由于 fwrite 一次限制写入 1 个字节，我不知道该怎么做。我是按位运算的新手，不知道如何分离各个字节。

【问题讨论】：

与Writing integer values to a file in binary using C 密切相关——通过相同的 OP 以及大约 9 位值。
除非您使用一些极不寻常的硬件，否则没有可用的 9 位数据类型。您必须将每个“9 位”值存储在内存和磁盘中的 16 位数据中。我想，理论上你可以在一个 32 位单元中存储 3 x 9 位值。目前，尚不清楚您在追求什么或为什么。如果您正在使用 36 位硬件，请这样说；规则突然改变。曾经有这样的机器；我不认为还有很多人还在运行，但你可能会教育我。
@JonathanLeffler 前一个 Q 更笼统，在这个 OP 中特别要求一种方法/算法以最佳方式将 n x 9 位写入 (n x 9)/8+1 字节。如果发布了一个解决方案，我们就可以把它塞进之前的 Q 中。
如果值的范围是 257-512，只需从该值中减去 257 并保存 8 位数量 (0..255)。这将为您省去无尽的头痛。在阅读时，再次添加 257。您将拥有 16 位量，将其映射到一系列 8 位值，并且您将读取一个 8 位值数组并将它们扩展回 16 位量。
玩得开心。我认为即使是虐待狂的老师也不会试图让你使用 9 位数据存储。在计算大小的 2 次方世界中，它根本无法正常工作。

标签： c io bit-manipulation bitwise-operators fwrite

【解决方案1】：

您需要一个位缓冲区。

由于您当时正在写入 8 位，因此您必须具有至少可以保存至少 9+7 位的数据类型。 uint16_t 可以，但我建议使用至少与您的原生 int 一样大的尺寸。确保使用无符号类型以避免转移问题。

uint32_t bitBuffer = 0;  // Our temporary bit storage
uint32_t count = 0;      // Number of bits in buffer

假设我们有单个数据：

uint32_t data9b = 257;  // 1 0000 0001

向缓冲区添加位很简单；只需在缓冲区末尾移动位，并与 OR 结合。

bitBuffer |= (data9b << count); // At first iteration, shift does nothing
count += 9;                     // Update counter

添加 9 位后，我们可以将 8 位刷新到文件中。

while(count >= 8) {
    writeToFile(bitBuffer & 0xFF);  // Mask out lowest bits with AND
    bitBuffer >>= 8;                // Remove written bits
    count -= 8;                     // Fix counter
}

每个周期后，缓冲区中剩余 0 - 7 位。在所有数据的末尾，如果你以非8位的倍数结束，只需将bitBuffer的剩余内容写入文件。

if(count > 0)
    writeToFile(bitBuffer);

【讨论】：

【解决方案2】：

好的，使用位移位、oring 也是如此（也可以使用 *、'+'、% 和 /），但移位更合适/更易读，imo。

// Your data, n is the number of 9-bits values
uint16_t dat[] = { 257, 258, 259 };
int i,n = sizeof(dat)/sizeof(*dat);

// out file
FILE *fp = fopen("f8.bin","w");

uint16_t one = 0;
int shift = 0;
uint8_t b;

// main loop
for(i=0 ; i<n ; i++) {
    b = (dat[i] << shift) | one; // one is remainder from previous value
    one = dat[i]>>(8-shift);     // Move the remaining MSb to the right
    shift = (shift+9) % 8;       // next shift
    fwrite(&b, 1, 1, fp);        // write our b byte
}
// remainder, always have a remainder
fwrite(&one, 1, 1, fp);
fclose(fp);

玩得开心:-)

【讨论】：