C++读写BMP文件

1.BMP文件格式

BMP文件格式组成部分：bmp文件头(14个字节) + 位图信息头(40个字节) + 调色板(由颜色索引数决定) + 位图数据(由图像尺寸决定)

位图文件头BITMAPFILEHEADER

位图信息头BITMAPINFOHEADER

调色板Palette（可选）

实际的位图数据ImageDate

第一部分为位图文件头BITMAPFILEHEADER，是一个结构，其定义如下：

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {
    WORD  bfType;
    DWORD bfSize;
    WORD  bfReserved1;
    WORD  bfReserved2;
    DWORD bfOffBits;
} BITMAPFILEHEADER;

这个结构的长度是固定的，为14个字节(WORD为无符号16位整数，DWORD为无符号32位整数)，各个域的说明如下：

bfType	指定文件类型，必须是0x424D，即字符串“BM”，也就是说所有.bmp文件的头两个字节都是“BM”。
bfSize	指定文件大小，包括这14个字节。
bfReserved1	保留字，不用考虑
bfReserved2	保留字，不用考虑
bfOffBits	为从文件头到实际的位图数据的偏移字节数，前三个部分的长度之和。

第二部分为位图信息头BITMAPINFOHEADER，也是一个结构，其定义如下：

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{
    DWORD  biSize;
    LONG   biWidth;
    LONG   biHeight;
    WORD   biPlanes;
    WORD   biBitCount
    DWORD  biCompression;
    DWORD  biSizeImage;
    LONG   biXPelsPerMeter;
    LONG   biYPelsPerMeter;
    DWORD  biClrUsed;
    DWORD  biClrImportant;
} BITMAPINFOHEADER;

这个结构的长度是固定的，为40个字节(LONG为32位整数)，各个域的说明如下：

biSize	指定这个结构的长度，为40。
biWidth	指定图象的宽度，单位是像素。
biHeight	指定图象的高度，单位是像素。
biPlanes	必须是1，不用考虑。
biBitCount	指定表示颜色时要用到的位数，常用的值为1(黑白二色图), 4(16色图), 8(256色), 24(真彩色图), 32(带透明通道的真彩色图)
biCompression	指定位图是否压缩，有效的值为BI_RGB，BI_RLE8，BI_RLE4，BI_BITFIELDS(都是一些Windows定义好的常量)。一般只使用第一种不压缩的情况，即biCompression为BI_RGB的情况。
biSizeImage	指定实际的位图数据占用的字节数，其实也可以从以下的公式中计算出来： biSizeImage=biWidth’ × biHeight 要注意的是：上述公式中的biWidth’必须是4的整倍数(所以不是biWidth，而是biWidth’，表示大于或等于biWidth的，最接近4的整倍数。举个例子，如果biWidth=240，则biWidth’=240；如果biWidth=241，biWidth’=244)。如果biCompression为BI_RGB，则该项可能为零
biXPelsPerMeter	指定目标设备的水平分辨率，单位是每米的像素个数。
biYPelsPerMeter	指定目标设备的垂直分辨率，单位同上。
biClrUsed	指定本图象实际用到的颜色数，如果该值为零，则用到的颜色数为2的biBitCount次方。
biClrImportant	指定本图象中重要的颜色数，如果该值为零，则认为所有的颜色都是重要的。

第三部分为调色板Palette，当然，这里是对那些需要调色板的位图文件而言的。有些位图，如真彩色图，前面已经讲过，是不需要调色板的，BITMAPINFOHEADER后直接是位图数据。

调色板实际上是一个数组，共有biClrUsed个元素(如果该值为零，则有 2的biBitCount次方个元素)。数组中每个元素的类型是一个RGBQUAD结构，占4个字节，其定义如下：

typedef struct tagRGBQUAD {
    BYTE    rgbBlue;     //该颜色的蓝色分量
    BYTE    rgbGreen;    //该颜色的绿色分量
    BYTE    rgbRed;      //该颜色的红色分量
    BYTE    rgbReserved; //保留值
} RGBQUAD;

第四部分就是实际的图像数据了。对于用到调色板的位图，图像数据就是该像素颜在调色板中的索引值。对于真彩色图，图象数据就是实际的R、G、B值。

        要注意两点：

        (1) 每一行的字节数必须是4的整倍数，如果不是，则需要补齐。这在前面介绍biSizeImage时已经提到了。

        (2) 一般来说，.bMP文件的数据从下到上，从左到右的。也就是说，从文件中最先读到的是图像最下面一行的左边第一个像素，然后是左边第二个像素……接下来是倒数第二行左边第一个像素，左边第二个像素……依次类推，最后得到的是最上面一行的最右一个象素。

2.C++读写BMP代码

2.1 头文件 BmpUtil.h

#pragma once

#if defined(_WIN32) || defined(_WIN64)
#ifndef WINAPI
#define WINAPI __stdcall
#endif
#else
#define WINAPI 
#endif

/************************************************************************
    功   能：读取BMP文件
    参   数：szFileName - [in]文件名
             pRawBuf    - [out]图像数据
             iWidth		- [out]图像宽度
             iHeight	- [out]图像宽度
			 iChannels  - [out]图像通道数
    返回值：0   - 成功，其他- 失败
************************************************************************/
int WINAPI ReadBMP(char* szFileName, unsigned char* pRawBuf, int* iWidth, int* iHeight, int *iChannels);

/************************************************************************
    功   能：保存BMP文件
    参   数：szFileName - [in]文件名
             pRawBuf    - [in]图像数据
             iWidth		- [in]图像宽度
             iHeight	- [in]图像宽度
			 iChannels  - [in]图像通道数
    返回值：0   - 成功，其他- 失败
************************************************************************/
int WINAPI SaveBMP(char* szFileName, unsigned char* pRawBuf, int iWidth, int iHeight, int iChannels);

2.2 源文件 BmpUtil.cpp

#include <stdio.h>
#include <memory.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>    
#include <malloc.h>

#include "BmpUtil.h"

//设置内存1字节对齐
#pragma pack (1)

//文件信息头 14个字节
typedef struct  
{  
	unsigned short bfType;         //文件的类型，该值必需是0x4D42，也就是字符'BM'
	unsigned int   bfSize;         //该位图文件的大小，用字节为单位
	unsigned short bfReserved1;    //保留，必须设置为0
	unsigned short bfReserved2;    //保留，必须设置为0 
	unsigned int   bfOffBits;      //从文件头开始到实际的图象数据之间的字节的偏移量
} BMPBitMapFileHeader;  

//位图信息头 40个字节 
typedef struct  
{  
	unsigned int   biSize;          //BITMAPINFOHEADER结构所需要的字数。 
	int            biWidth;         //图象的宽度，以象素为单位
	int            biHeight;        //图象的高度，以象素为单位
	unsigned short biPlanes;        //目标设备的位面数，其值总是被设为1
	unsigned short biBitCount;      //比特数/象素，其值为1、4、8、16、24、或32
	unsigned int   biCompression;   //图象数据压缩的类型，同样我们只讨论没有压缩的类型：BI_RGB  
	unsigned int   biSizeImage;     //图象的大小，以字节为单位。当用BI_RGB格式时，可设置为0
	int            biXPelsPerMeter; //水平分辨率，用象素/米表示 
	int            biYPelsPerMeter; //垂直分辨率，用象素/米表示
	unsigned int   biClrUsed;       //位图实际使用的彩色表中的颜色索引数（设为0的话，则说明使用所有调色板项）。
	unsigned int   biClrImportant;  //对图象显示有重要影响的颜色索引的数目，如果是0，表示都重要  
} BMPBitMapInfoHeader;  

typedef struct   
{  
	unsigned char rgbBlue;         //该颜色的蓝色分量  
	unsigned char rgbGreen;        //该颜色的绿色分量  
	unsigned char rgbRed;          //该颜色的红色分量  
	unsigned char rgbReserved;     //保留值  
} BMPRgbQuad; 

/*******************************************************************************************
	功	能：	BMP文件数据转换为内存数据
	参	数：	pBMPBuf		- [in]BMP文件数据
				iBMPLen		- [in]BMP文件数据长度
				pRawBuf		- [out]图像裸数据
				iWidth		- [out]图像宽度
				iHeight		- [out]图像高度
				iChannels	- [out]图像通道数
	返	回：	0-成功，其他-失败
*******************************************************************************************/
int WINAPI BMPToRaw(unsigned char* pBMPBuf, int iBMPLen,
	unsigned char* pRawBuf, int* iWidth, int* iHeight, int *iChannels)
{
	int X, Y,iNewWidth,channel;
	BMPBitMapFileHeader bmpFileHeader;  
	BMPBitMapInfoHeader bmpInfoHeader;  

	memcpy(&bmpFileHeader,pBMPBuf, sizeof(BMPBitMapFileHeader));
	memcpy(&bmpInfoHeader,pBMPBuf+sizeof(BMPBitMapFileHeader), sizeof(BMPBitMapInfoHeader));  
	if (bmpFileHeader.bfType != 0x4D42)
	{ 
		return -1;
	}
	X   = bmpInfoHeader.biWidth;  
	Y   = bmpInfoHeader.biHeight;
	channel = bmpInfoHeader.biBitCount / 8;
	*iWidth    = X;
	*iHeight   = Y;
	*iChannels = channel;
	if (channel == 4)
		*iChannels = 3;
	if (pRawBuf == NULL)
	{
		return 0;
	}
	iNewWidth = (channel*X + 3) / 4 * 4;
	if (channel == 1)
	{
		for (int i = 0; i < Y; i++)
		{
			memcpy(pRawBuf + i*X, pBMPBuf + 1078 + (Y - 1 - i)*iNewWidth, X*sizeof(char));
		}
	}
	else if (channel == 3)  
	{
		for (int i = 0; i < Y; i++)
		{
			memcpy(pRawBuf + i * 3 * X, pBMPBuf + 54 + (Y - 1 - i)*iNewWidth, 3 * X*sizeof(char));
		}
	}
	else if(channel == 4)
	{
		for (int i = 0; i < Y; i++)
		{
			for (int j = 0; j < X; j++)
			{
				pRawBuf[i * 3 * X + 3 * j]     = pBMPBuf[54 + (Y - 1 - i) * iNewWidth + 4 * j];
				pRawBuf[i * 3 * X + 3 * j + 1] = pBMPBuf[54 + (Y - 1 - i) * iNewWidth + 4 * j + 1];
				pRawBuf[i * 3 * X + 3 * j + 2] = pBMPBuf[54 + (Y - 1 - i) * iNewWidth + 4 * j + 2];
			}
		}
	}
	else
	{
		return -2;
	}
	return 0;
}

/*******************************************************************************************
	功	能：	图像裸数据转换为BMP文件数据转
	参	数：	pRawBuf		- [in]图像裸数据
				iWidth		- [in]图像宽度
				iHeight		- [in]图像高度
				iChannels   - [in]图像通道数
				pBMPBuf		- [out]BMP文件数据
				iBMPLen		- [out]BMP文件数据长度
	返	回：	0-成功，其他-失败
*******************************************************************************************/
int WINAPI RawToBMP(unsigned char* pRawBuf, int iWidth, int iHeight,int iChannels,
		unsigned char* pBMPBuf, int* iBMPLen)
{
	BMPBitMapFileHeader bmpFileHeader;  
	BMPBitMapInfoHeader bmpInfoHeader; 
	int iNewWidth,iFileSize;
	int iHeadLen = 54;
	iNewWidth = (iChannels * iWidth + 3) / 4 * 4;
	if (iChannels == 1)
	{
		iHeadLen = 1078;
	}
	iFileSize = iHeadLen + iHeight*iNewWidth;

	bmpFileHeader.bfType = 0x4D42;
	bmpFileHeader.bfSize = iFileSize;
	bmpFileHeader.bfReserved1 = 0;
	bmpFileHeader.bfReserved2 = 0;
	bmpFileHeader.bfOffBits   = iHeadLen;

	bmpInfoHeader.biSize   = 40;
	bmpInfoHeader.biWidth  = iWidth;
	bmpInfoHeader.biHeight = iHeight;
	bmpInfoHeader.biPlanes = 1;
	bmpInfoHeader.biBitCount      = (iChannels*8);
	bmpInfoHeader.biCompression   = 0;
	bmpInfoHeader.biSizeImage     = iHeight*iNewWidth;
	bmpInfoHeader.biXPelsPerMeter = 0;
	bmpInfoHeader.biYPelsPerMeter = 0;
	bmpInfoHeader.biClrUsed       = 0;
	bmpInfoHeader.biClrImportant  = 0;

	memset(pBMPBuf, 0x00, iFileSize);

	//写入文件头
	memcpy(pBMPBuf, &bmpFileHeader, sizeof(BMPBitMapFileHeader));
	memcpy(pBMPBuf + sizeof(BMPBitMapFileHeader), &bmpInfoHeader, sizeof(BMPBitMapInfoHeader));
	
	if (iChannels == 1)
	{
		//写入调色板信息
		BMPRgbQuad quard[256] = {0};
		for (int j = 0;j<256; j++)
		{
			quard[j].rgbRed		 = j;
			quard[j].rgbGreen	 = j;
			quard[j].rgbBlue	 = j;
			quard[j].rgbReserved = 0;
		}
		memcpy(pBMPBuf + 54, quard, 256*sizeof(BMPRgbQuad));
	}
	
	//写入图象数据
	for (int i = 0; i<iHeight; i++)
	{
		memcpy(pBMPBuf + iHeadLen * sizeof(char) + (iHeight - 1 - i)*iNewWidth,
				pRawBuf + i * iChannels * iWidth, iChannels * iWidth*sizeof(char));
	}
		
	//输出文件大小
	*iBMPLen = iFileSize;
	return 0;
}

/************************************************************************
	功	能：以wb方式写文件
	参	数：szFileName - [in]文件名
	        buf        - [in]数据缓存
			length     - [in]数据大小（字节数）
	返回值：0 成功    0 失败
************************************************************************/
int WINAPI SaveData(char *szFileName, unsigned char *iBuf, unsigned int iLen)
{
	FILE *fp;
	fp = fopen(szFileName, "wb");
	if (!fp)
	{
		return -1;
	}
	if (fwrite(iBuf, 1, iLen, fp) != iLen)
	{
		fclose(fp);
		return -1;
	}
	fclose(fp);
	return 0;
}

/************************************************************************
	功	能：获取文件大小
	参	数：szFileName - [in]文件名
	返回值：文件大小（字节数）
************************************************************************/
int WINAPI GetDataSize(char *szFileName)
{
	FILE *fp;
	fp = fopen(szFileName, ("rb"));
	if (!fp)
	{
		return 0;
	}
	fseek(fp, 0, SEEK_END);
	int size = ftell(fp);
	fclose(fp);
	return size;
}

/************************************************************************
	功	能：以rb方式读文件
	参	数：szFileName - [in]文件名
			buf        - [out]数据缓存
			length     - [out]数据大小（字节数）
	返回值：0 成功    0 失败
************************************************************************/
int WINAPI ReadData(char *szFileName, unsigned char *oBuf, int iLen)
{
	FILE *fp;
	fp = fopen(szFileName, "rb");
	if (!fp)
	{
		return -1;
	}
	fread(oBuf, 1, iLen, fp);
	fclose(fp);
	return 0;
}

/************************************************************************
    功   能：读取BMP文件
    参   数：szFileName - [in]文件名
             pRawBuf    - [out]图像数据
             iWidth		- [out]图像宽度
             iHeight	- [out]图像宽度
			 iChannels  - [out]图像通道数
    返回值：0   - 成功，其他- 失败
************************************************************************/
int WINAPI ReadBMP(char* szFileName, unsigned char* pRawBuf, int* iWidth, int* iHeight, int *iChannels)
{
	int iBMPLen = GetDataSize(szFileName);
	if (iBMPLen <= 0)
		return -100;
	unsigned char* pBMPBuf = (unsigned char*)malloc(iBMPLen);
	ReadData(szFileName, pBMPBuf, iBMPLen);
	int nRet = BMPToRaw(pBMPBuf, iBMPLen, pRawBuf, iWidth, iHeight, iChannels);
	free(pBMPBuf);
	return nRet;
}

/************************************************************************
    功   能：保存BMP文件
    参   数：szFileName - [in]文件名
             pRawBuf    - [in]图像数据
             iWidth		- [in]图像宽度
             iHeight	- [in]图像宽度
			 iChannels  - [in]图像通道数
    返回值：0   - 成功，其他- 失败
************************************************************************/
int WINAPI SaveBMP(char* szFileName, unsigned char* pRawBuf, int iWidth, int iHeight, int iChannels)
{
	int iNewWidth = (iChannels * iWidth + 3) / 4 * 4;
	unsigned char* pBMPBuf = (unsigned char*)malloc(iNewWidth*iHeight + 1078);
	int iBMPLen = 0;
	int nRet = RawToBMP(pRawBuf, iWidth, iHeight, iChannels, pBMPBuf,&iBMPLen);
	if (nRet != 0)
	{
		free(pBMPBuf);
		return  nRet;
	}
	nRet = SaveData(szFileName, pBMPBuf, iBMPLen);
	free(pBMPBuf);
	return nRet;
}

1.BMP文件格式

2.C++读写BMP代码

2.1 头文件 BmpUtil.h

2.2 源文件 BmpUtil.cpp

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