将位数据输出到二进制文件 C++

Question

我正在编写一个压缩程序，需要使用c++将位数据写入二进制文件。如果有人可以就书面声明或提供建议的网站提供建议，我将非常感激。

如果这是一个简单或令人困惑的问题，我很抱歉，我正在努力在网上寻找答案。

Answer 1

将位收集到整个字节中，例如 unsigned char 或 std::bitset（其中位集大小是 CHAR_BIT 的倍数），然后一次写入整个字节。计算机“处理位”，但可用的抽象（尤其是对于 IO）是，作为程序员，您处理单个字节。按位操作可用于切换特定位，但您始终处理字节大小的对象。

在输出的末尾，如果没有整个字节，则需要决定如何存储它。 iostream 和 stdio 都可以分别使用 ostream::write 和 fwrite 写入未格式化的数据。

而不是单个字符或位集<8> （8 是 CHAR_BIT 最常见的值），您可以考虑使用更大的块大小，例如 4-32 个或更多字符的数组或同等大小的位集。

Answer 2

对于编写二进制文件，我发现最有用的技巧是将所有二进制文件作为单个数组存储在内存中，然后将其全部移动到硬盘驱动器。一次执行一位、一次执行一个字节、或一次执行 unsigned long long 不如将所有数据存储在数组中并使用“fwrite()”的一个实例将其存储到硬盘。

size_t fwrite ( const void * ptr, size_t 大小, size_t 计数, FILE * 流 );

参考： http://www.cplusplus.com/reference/clibrary/cstdio/fwrite/

英文：

fwrite( [存储数据的数组*], [数组 OBJECT 的大小（以字节为单位）。对于无符号字符 -> 1，对于无符号长整型 -> 8], [数组中的实例数] ，[文件*]）

请务必检查您的退货是否成功验证！

此外，可以提出这样一个论点：让对象类型尽可能大是最快的方法（[unsigned long long] > [char]）。虽然我不熟悉“fwrite()”背后的编码，但我觉得从代码中使用的自然对象转换为 [unsigned long long] 与写入结合起来比“fwrite()”需要更多的时间“用你所拥有的去偿还。

当我学习霍夫曼编码时，我花了几个小时才意识到 [char] 和 [unsigned char] 之间的区别。请注意，对于此方法，您应该始终使用无符号变量来存储纯二进制文件。

Answer 3

通过下面的类，您可以一点一点地写入和读取

class bitChar{
public:
    unsigned char* c;
    int shift_count;
    string BITS;

    bitChar()
    {
        shift_count = 0;
        c = (unsigned char*)calloc(1, sizeof(char));
    }

    string readByBits(ifstream& inf)
    {
        string s ="";
        char buffer[1];
        while (inf.read (buffer, 1))
        {
            s += getBits(*buffer);
        }
        return s;
    }

    void setBITS(string X)
    {
        BITS = X;
    }

    int insertBits(ofstream& outf)
    {
        int total = 0;

        while(BITS.length())
        {
            if(BITS[0] == '1')
                *c |= 1;
            *c <<= 1;
            ++shift_count;
            ++total;
            BITS.erase(0, 1);

            if(shift_count == 7 )
            {
                if(BITS.size()>0)
                {
                    if(BITS[0] == '1')
                        *c |= 1;
                    ++total;
                    BITS.erase(0, 1);
                }

                writeBits(outf);
                shift_count = 0;
                free(c);
                c = (unsigned char*)calloc(1, sizeof(char));
            }
        }

        if(shift_count > 0)
        {
            *c <<= (7 - shift_count);
            writeBits(outf);
            free(c);
            c = (unsigned char*)calloc(1, sizeof(char));
        }
        outf.close();
        return total;
    }

    string getBits(unsigned char X)
    {
        stringstream itoa;
        for(unsigned s = 7; s > 0 ; s--)
        {
            itoa << ((X >> s) & 1);
        }

        itoa << (X&1) ;
        return itoa.str();
    }

    void writeBits(ofstream& outf)
    {
        outf << *c;
    }

    ~bitChar()
    {
        if(c)
            free(c);
    }
};

示例

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <fstream>
#include <string> 
#include <stdlib.h>
using namespace std;


int main()
{
    ofstream outf("Sample.dat");
    ifstream inf("Sample.dat");

    string enCoded = "101000001010101010";

    //write to file
    cout << enCoded << endl ; //print  101000001010101010
    bitChar bchar;
    bchar.setBITS(enCoded);
    bchar.insertBits(outf);

     //read from file
    string decoded =bchar.readByBits(inf);
    cout << decoded << endl ; //print 101000001010101010000000
    return 0;
}