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根据这里，C编译器将在将结构写入二进制文件时填充值。正如链接中的示例所说，在编写这样的结构时：

struct {
 char c;
 int i;
} a;

对于二进制文件，编译器通常会在 char 和 int 字段之间留下一个未命名的、未使用的空洞，以确保 int 字段正确对齐。

如何使用不同的语言（在我的例子中是 Java）创建二进制输出文件（用 C 生成）的精确副本？

是否有自动方法在 Java 输出中应用 C 填充？还是我必须通过编译器文档来查看它是如何工作的（顺便说一下，编译器是 g++）。

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11 回答 11

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不要这样做，它很脆弱，会导致对齐和字节顺序错误。

对于外部数据，最好以字节为单位显式定义格式，并使用移位和掩码（不是联合！）编写显式函数以在内部和外部格式之间进行转换。

于 2009-05-08T11:37:59.090 回答
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不仅在写入文件时如此，在内存中也是如此。如果结构是逐字节写出的，那么结构在内存中填充的事实会导致文件中出现填充。

通常很难确定地复制确切的填充方案，尽管我猜一些启发式方法会让你走得很远。如果您有 struct 声明以进行分析，它会有所帮助。

通常，大于一个字符的字段将被对齐，以便它们在结构内的起始偏移量是它们大小的倍数。这意味着shorts 通常会在偶数偏移量上（可被 2 整除，假设sizeof (short) == 2），而doubles 将在可被 8 整除的偏移量上，依此类推。

更新：出于这样的原因（以及与字节序有关的原因），将整个结构转储到文件中通常是一个坏主意。最好逐个字段进行，如下所示：

put_char(out, a.c);
put_int(out, a.i);

假设put-functions 只写入值所需的字节，这将向文件发出结构的无填充版本，从而解决问题。也可以通过相应地编写这些函数来确保正确的、已知的字节排序。

于 2009-05-08T11:31:05.337 回答
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是否有自动方法在 Java 输出中应用 C 填充？还是我必须通过编译器文档来查看它是如何工作的（顺便说一下，编译器是 g++）。

两者都不。相反，您明确指定数据/通信格式并实现该规范，而不是依赖 C 编译器的实现细节。您甚至不会从不同的 C 编译器获得相同的输出。

于 2009-05-08T12:11:43.233 回答
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对于互操作性，请查看 ByteBuffer 类。

本质上，您创建一个一定大小的缓冲区，在不同位置放置不同类型的变量，然后在最后调用 array() 以检索“原始”数据表示：

ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate(8);
bb.order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN);
bb.put(0, someChar);
bb.put(4, someInteger);
byte[] rawBytes = bb.array();

但是由您决定在哪里放置填充 - 即在位置之间跳过多少字节。

为了读取从 C 写入的数据，通常在从文件中读取的某个字节数组周围wrap()一个 ByteBuffer。

如果它有帮助，我在ByteBuffer上写了更多。

于 2009-05-08T12:13:12.343 回答
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在 Java 中读/写 C 结构的一种方便方法是使用 javolution Struct 类（参见http://www.javolution.org）。这不会帮助您自动填充/对齐数据，但它确实使处理保存在 ByteBuffer 中的原始数据更加方便。如果您不熟悉 javolution，那么值得一看，因为里面还有很多其他很酷的东西。

于 2009-05-08T19:03:11.950 回答
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这个洞是可配置的，编译器有开关来将结构对齐 1/2/4/8 字节。

所以第一个问题是：你想模拟哪种对齐方式？

于 2009-05-08T11:30:09.380 回答
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对于 Java，数据类型的大小由语言规范定义。例如，一个byte类型是 1 个字节，一个short是 2 个字节，以此类推。这与 C 不同，其中每种类型的大小取决于体系结构。

因此，了解二进制文件的格式以便能够将文件读入 Java 非常重要。

可能需要采取措施来确定字段是特定大小的，以考虑编译器或体系结构的差异。提到对齐似乎表明输出文件将取决于架构。

于 2009-05-08T11:40:22.517 回答
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你可以试试preon：

Preon 是一个 java 库，用于以声明性（基于注释）的方式为比特流压缩数据构建编解码器。想想 JAXB 或 Hibernate，然后是二进制编码数据。

它可以处理 Big/Little endian 二进制数据、对齐（填充）和各种数字类型以及其他功能。这是一个非常好的图书馆，我非常喜欢它

我的 0.02 美元

于 2009-05-08T12:52:30.813 回答
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我强烈推荐协议缓冲区来解决这个问题。

于 2009-05-08T19:09:11.093 回答
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据我了解，您是说您不控制 C 程序的输出。你必须把它当作给定的。

那么您是否必须为某些特定的结构集阅读此文件，或者您是否必须在一般情况下解决这个问题？我的意思是，有人说“这是程序 X 创建的文件，你必须用 Java 读取它”的问题吗？还是他们希望您的 Java 程序读取 C 源代码，找到结构定义，然后用 Java 读取它？

如果你有一个特定的文件要读取，那么问题并不是很困难。通过查看 C 编译器规范或研究示例文件，找出填充的位置。然后在 Java 端，将文件作为字节流读取，并构建您知道即将到来的值。基本上我会编写一组函数来从 InputStream 读取所需的字节数并将它们转换为适当的数据类型。像：

int readInt(InputStream is,int len)
  throws PrematureEndOfDataException
{
  int n=0;
  while (len-->0)
  {
    int i=is.read();
    if (i==-1)
      throw new PrematureEndOfDataException();
    byte b=(byte) i;
    n=(n<<8)+b;
  }
  return n;
}
于 2009-05-08T17:29:51.253 回答
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您可以更改 c 端的打包以确保不使用填充，或者您可以在十六进制编辑器中查看生成的文件格式，以允许您在 Java 中编写一个忽略填充字节的解析器。

于 2009-05-08T11:31:27.253 回答