问用C创建简单的位图(没有外部库)
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Stack Overflow用户

提问于 2018-04-29 19:30:56

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出于学习目的，我想使用C编程语言创建一个2x2的位图图像，而不使用外部库(比如SDL)。

我读到我需要为位图文件创建一个头文件，但无法理解如何在代码中实现它，以及为什么bmp头文件有这些参数。我找不到任何关于如何使用C来做这件事的清晰的教程。

你能通过一个简单的有文档记录的例子为我提供一些如何实现这一点的指导吗？我使用的是Linux。

bitmap

image

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回答 1

Stack Overflow用户

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发布于 2018-04-29 23:16:30

为什么bmp报头会有这些参数

位图中的像素数据本质上是一维的字节数组。如果没有显示宽度、高度、位数和其他有关位图的信息的标题信息，就不可能解释这些数据。

有不同类型的位图，包括不同的调色板格式和非调色板16、24或32位，以及这些组中的一些组中的不同类型。

标头还包括由于历史原因而存在的其他信息。这对学习C语言没有什么价值，你只能接受它。

头信息在两个结构中，BITMAPFILEHEADER和BITMAPINFO，这有点复杂，因为这两个结构都是被打包的。

像素数据取决于位图格式。没有前面提到的单一位图格式。下面的例子显示了一个24位的位图。

其他奇怪之处在于，每行的宽度应该始终是4字节的倍数。这称为填充。另外，位图行从底部开始，而不是从顶部开始。在其他resources中对此进行了解释

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>

int main(void)
{
    //width, height, and bitcount are the key factors:
    int32_t width = 2;
    int32_t height = 2;
    uint16_t bitcount = 24;//<- 24-bit bitmap

    //take padding in to account
    int width_in_bytes = ((width * bitcount + 31) / 32) * 4;

    //total image size in bytes, not including header
    uint32_t imagesize = width_in_bytes * height;

    //this value is always 40, it's the sizeof(BITMAPINFOHEADER)
    const uint32_t biSize = 40;

    //bitmap bits start after headerfile, 
    //this is sizeof(BITMAPFILEHEADER) + sizeof(BITMAPINFOHEADER)
    const uint32_t bfOffBits = 54; 

    //total file size:
    uint32_t filesize = 54 + imagesize;

    //number of planes is usually 1
    const uint16_t biPlanes = 1;

    //create header:
    //copy to buffer instead of BITMAPFILEHEADER and BITMAPINFOHEADER
    //to avoid problems with structure packing
    unsigned char header[54] = { 0 };
    memcpy(header, "BM", 2);
    memcpy(header + 2 , &filesize, 4);
    memcpy(header + 10, &bfOffBits, 4);
    memcpy(header + 14, &biSize, 4);
    memcpy(header + 18, &width, 4);
    memcpy(header + 22, &height, 4);
    memcpy(header + 26, &biPlanes, 2);
    memcpy(header + 28, &bitcount, 2);
    memcpy(header + 34, &imagesize, 4);

    //prepare pixel data:
    unsigned char* buf = malloc(imagesize);
    for(int row = height - 1; row >= 0; row--)
    {
        for(int col = 0; col < width; col++)
        {
            buf[row * width_in_bytes + col * 3 + 0] = 255;//blue
            buf[row * width_in_bytes + col * 3 + 1] = 0;//green
            buf[row * width_in_bytes + col * 3 + 2] = 0;//red
        }
    }

    FILE *fout = fopen("test.bmp", "wb");
    fwrite(header, 1, 54, fout);
    fwrite((char*)buf, 1, imagesize, fout);
    fclose(fout);
    free(buf);

    return 0;
}

您可以使用结构重写此代码。在这段代码中，结构被打包成依赖于编译器的#pragma pack(push, 1)。如果#pragma指令有效，则使用此版本。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdint.h>

#pragma pack(push, 1)
struct my_BITMAPFILEHEADER {
    uint16_t bfType;
    uint32_t bfSize;
    uint16_t bfReserved1;
    uint16_t bfReserved2;
    uint32_t bfOffBits;
};

struct my_BITMAPINFOHEADER {
    uint32_t biSize;
    int32_t  biWidth;
    int32_t  biHeight;
    uint16_t biPlanes;
    uint16_t biBitCount;
    uint32_t biCompression;
    uint32_t biSizeImage;
    int32_t  biXPelsPerMeter;
    int32_t  biYPelsPerMeter;
    uint32_t biClrUsed;
    uint32_t biClrImportant;
};
#pragma pack(pop)

int main(void)
{
    if(sizeof(struct my_BITMAPFILEHEADER) != 14 &&
        sizeof(struct my_BITMAPINFOHEADER) != 40)
    {
        printf("bitmap structures not packed properly\n");
        return 0;
    }

    //only width and height can be changed in this code:
    int width = 2;
    int height = 2;

    int bitcount = 24;//<- 24-bit bitmap
    int width_in_bytes = ((width * bitcount + 31) / 32) * 4;    //for padding
    uint32_t imagesize = width_in_bytes * height;   //total image size

    struct my_BITMAPFILEHEADER filehdr = { 0 };
    struct my_BITMAPINFOHEADER infohdr = { 0 };

    memcpy(&filehdr, "BM", 2);//bitmap signature
    filehdr.bfSize = 54 + imagesize;//total file size
    filehdr.bfOffBits = 54; //sizeof(filehdr) + sizeof(infohdr)

    infohdr.biSize = 40; //sizeof(infohdr)
    infohdr.biPlanes = 1; //number of planes is usually 1
    infohdr.biWidth = width;
    infohdr.biHeight = height;
    infohdr.biBitCount = bitcount;
    infohdr.biSizeImage = imagesize;

    //prepare pixel data:
    unsigned char* buf = malloc(imagesize);
    for(int row = height - 1; row >= 0; row--)
    {
        for(int col = 0; col < width; col++)
        {
            buf[row * width_in_bytes + col * 3 + 0] = 255;//blue
            buf[row * width_in_bytes + col * 3 + 1] = 0;//red
            buf[row * width_in_bytes + col * 3 + 2] = 0;//green
        }
    }

    FILE *fout = fopen("test.bmp", "wb");
    fwrite(&filehdr, sizeof(filehdr), 1, fout);
    fwrite(&infohdr, sizeof(infohdr), 1, fout);
    fwrite((char*)buf, 1, imagesize, fout);
    fclose(fout);
    free(buf);

    return 0;
}

第一个版本使用unsigned char header[54]来实现相同的功能。查看每个数据的大小及其在内存中的相对位置。该结构为14字节长。bfType从0开始，长度为2字节长(16位)。bfSize从位置2开始，长度为4字节长...

struct my_BITMAPFILEHEADER {
    uint16_t bfType; //starts at 0, 2 bytes long
    uint32_t bfSize; //starts at 2, 4 bytes long
    uint16_t bfReserved1; //starts at 6, 2 bytes long
    uint16_t bfReserved2; //starts at 8, 2 bytes long
    uint32_t bfOffBits; //starts at 10, 4 bytes long
};

然后你就有了下一个40字节长的结构：

struct my_BITMAPINFOHEADER {
    uint32_t biSize;//starts at 14
    int32_t  biWidth;//starts at 18
    int32_t  biHeight;//starts at 22
    uint16_t biPlanes;//starts at 26
    uint16_t biBitCount;//starts at 28
    uint32_t biCompression;//starts at 30
    uint32_t biSizeImage;//starts at 34
    int32_t  biXPelsPerMeter;
    int32_t  biYPelsPerMeter;
    uint32_t biClrUsed;
    uint32_t biClrImportant;
};