Question

一个C语言/C++问题，求大佬解答？

编写程序，从一个二进制文件中读入若干个字节，将每一个字节的8位逆转后，按字节的输入顺序输出到另一个二进制文件中。
注：这里的逆转是指：当unsigned char k=0xAC(二进制值为：10101100)，逆转后k的值为：0x35 (二进制值为：00110101)。
并考虑当文件中的数据量很大时（比如，几百MB, 几百GB甚至几百TB），如何优化此程序，使其执行效率最高。 写出优化思路并给出优化后的程序。

Answer 1

原程序思路如下：

• 打开输入文件和输出文件。

• 循环读取输入文件中的每一个字节。

• 将每一个字节的8位逆转。

• 将逆转后的字节写入输出文件。

• 关闭输入文件和输出文件。

对于大文件处理，上述程序在每个字节上进行逆转，效率较低。为了优化程序，可以采用缓存的方式，批量读取数据，然后批量逆转后输出。

优化思路如下：

• 打开输入文件和输出文件。

• 定义一个缓存区，一次读取多个字节到缓存区。

• 循环从缓存区中读取一个字节进行逆转，然后写入输出文件。

• 如果缓存区中的字节已经全部读取完毕，则再次从文件中读取一定数量的字节到缓存区。

• 当所有字节都处理完毕时，关闭输入文件和输出文件。

下面是优化后的程序代码：

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

#define BUFFER_SIZE 1024  // 缓存区大小，可根据实际情况调整

unsigned char buffer[BUFFER_SIZE]; // 缓存区
int buffer_len = 0;  // 缓存区中实际存储的字节数
int buffer_pos = 0;  // 缓存区中当前读取的位置

// 逆转一个字节的8位
unsigned char reverse(unsigned char byte) {
unsigned char result = 0;
for (int i = 0; i < 8; i++) {
result = (result << 1) | ((byte >> i) & 1);
}
return result;
}

// 从输入文件中读取一定数量的字节到缓存区
int read_bytes(FILE* input_file) {
buffer_len = fread(buffer, 1, BUFFER_SIZE, input_file);
buffer_pos = 0;
return buffer_len;
}

int main() {
FILE* input_file = fopen("input.bin", "rb");
FILE* output_file = fopen("output.bin", "wb");

if (!input_file || !output_file) {
printf("Failed to open file!\n");
return -1;
}

while (1) {
// 如果缓存区中的字节已经全部读取完毕，则再次从文件中读取一定数量的字节到缓存区
if (buffer_pos >= buffer_len) {
if (read_bytes(input_file) <= 0) {
break;
}
}

// 逆转一个字节的8位，并写入输出文件
unsigned char byte = buffer[buffer_pos++];
unsigned char reversed_byte = reverse(byte);
fwrite(&reversed_byte, 1, 1, output_file);
}

fclose(input_file);
fclose(output_file);

return 0;
}

Answer 2

给楼上补充一下，要提高效率，没必要真的实时逐位倒序，很浪费时间。查表法快得多，可以每字节、半字甚至整字批量快速处理。