将超级块读入 C 结构

Question

我有一个磁盘映像，其中包含使用保险丝的标准映像。 Superblock 包含以下内容，我有一个函数 read_superblock(*buf) 返回以下原始数据：

Bytes 0-3: Magic Number (0xC0000112)
      4-7: Block Size (1024)
     8-11: Total file system size (in blocks)
    12-15: FAT length (in blocks)
    16-19: Root Directory (block number)
  20-1023: NOT USED

我对 C 非常陌生，为了让我开始这个项目，我很好奇将其读入一个简单的方法是什么结构体或一些变量，只需使用 printf 将它们打印到屏幕上即可进行调试。

我最初想做类似以下的事情，认为我可以看到原始数据，但我认为事实并非如此。也没有结构，我试图将其作为字符串读取，这似乎也非常错误。让我从中获取数据。有没有办法让我指定结构并定义每个变量中的字节数？

char *buf;
read_superblock(*buf);
printf("%s", buf);

Answer 1

是的，我认为你最好将其读入一个结构中。包含有用数据的字段都是 32 位整数，因此您可以定义如下所示的结构（使用标准头文件 stdint.h 中定义的类型）：

typedef struct SuperBlock_Struct {
  uint32_t magic_number;
  uint32_t block_size;
  uint32_t fs_size;
  uint32_t fat_length;
  uint32_t root_dir;
} SuperBlock_t;

您可以将该结构强制转换为a char* 调用 read_superblock 时，如下所示：

SuperBlock_t sb;
read_superblock((char*) &sb);

现在要打印数据，您可以进行如下调用：

printf("%d %d %d %d\n",
  sb.magic_number,
  sb.block_size,
  sb.fs_size,
  sb.fat_length,
  sb.root_dir);

请注意，您需要了解您的平台的使用此类技术时的字节顺序，因为您正在读取整数数据（即，在读取数据时可能需要交换字节）。您应该能够使用第一个字段中的幻数快速确定这一点。

请注意，通常最好传递这样的结构而不进行强制转换；这使您可以利用编译器的类型检查并消除转换可能隐藏的潜在问题。但是，这需要更改 read_superblock 的实现以将数据直接读取到结构中。这并不困难，可以使用标准 C 运行时函数 fread 来完成（假设您的数据位于文件中，正如您的问题所暗示的那样），如下所示：

fread(&sb.magic_number, sizeof(sb.magic_number), 1, fp);
fread(&sb.block_size, sizeof(sb.block_size), 1, fp);
...

Answer 2

这里要添加两件事：

1. 将原始数据拉入结构体时，最好将结构体设置为零填充，即使它完全由 32 位无符号整数组成。在 gcc 中，您可以在结构定义之前使用 #pragma pack(0) 并在结构定义之后使用 #pragma pack() 来执行此操作。
2. 为了处理潜在的字节顺序问题，需要查看两个调用：ntohs() 和 ntohl()，分别针对 16 位和 32 位值。请注意，它们从网络字节顺序交换为主机字节顺序；如果它们相同（它们不在基于 x86 的平台上），则它们不执行任何操作。您可以使用 htons() 和 htonl() 从主机字节顺序转到网络字节顺序。但是，由于这些数据来自您的文件系统而不是网络，因此我不知道字节顺序是否是一个问题。通过将您期望的值（例如块大小）与您获得的十六进制值进行比较，应该很容易弄清楚。

Answer 3

将数据成功复制到 Emerick 提出的结构后，打印数据并不困难。假设用于保存数据的结构实例名为 SuperBlock_t_Instance。

然后你可以像这样打印它的字段：

printf("Magic Number:\t%u\nBlock Size:\t%u\n etc", 
SuperBlock_t_Instance.magic_number, 
SuperBlock_t_Instance.block_size);