C - 处理 WAV 结构中的多个字节长度

Question

我正在用 C 语言编写一个 .wav PCM 文件头，但我仍然难以处理的一个部分是文件的每个样本格式参数的位数。现在我只添加了对 8 位和 16 位 PCM 的支持（将音频样本数据存储在

int16_t*

或

int8_t*

byteArray

中），但如果能够读取在将文件数据加载到内存之前，编写一堆函数来处理每个字节大小（writeToWav8()，

writeToWav16()

，

writeToWav32()

）感觉非常天真。我能想到的唯一解决方案是

使用 1 字节整数的固定数组并找到一种方法将较大的样本动态“打包”到数组中（例如，将 01000110 装入 0100、0110），我之前尝试过，但最终最终陷入困境，因为它不断导致一些问题精度损失的种类 我找不到根本原因（另外考虑到我必须为不同的字节大小编写不同的处理程序）

1. 限制程序只能读/写 8、16 和 32 位 PCM，这感觉有点像逃避。
有没有办法更干净地处理这个问题？

结构现在看起来像这样：

typedef struct RiffHeader {
    // basic formatting info for the file, not relevant
} RIFF_CHUNK;

typedef struct FmtHeader {
    uint32_t Subchunk1ID;
    // all of these determine how to read the audio
    uint32_t Subchunk1Size;
    uint16_t AudioFormat;
    uint16_t NumChannels;
    uint32_t SampleRate;
    uint32_t ByteRate;
    uint16_t BlockAlign;
    uint16_t BitsPerSample; // bits per sample, determines how large each bit is in the data array
} FMT_CHUNK;

typedef struct DataChunk8 {
    uint32_t Subchunk2ID;
    uint32_t Subchunk2Size;
    int8_t *byteArray; // pointer to start of data
    // data size is equal to subchunk2size
} DATA_CHUNK_8;

typedef struct DataChunk16 {
    uint32_t Subchunk2ID;
    uint32_t Subchunk2Size;
    int16_t *byteArray; // pointer to start of data
    // data size is equal to subchunk2size

} DATA_CHUNK_16;

typedef struct WaveFile8 {
    RIFF_CHUNK RIFF;
    FMT_CHUNK  FMT;
    DATA_CHUNK_8 DATA;
} WAV_FILE_8;

typedef struct WaveFile_16 {
    RIFF_CHUNK RIFF;
    FMT_CHUNK  FMT;
    DATA_CHUNK_16 DATA;
} WAV_FILE_16;

后面是一堆输入和/或输出 

WAV_FILE_8*

或

WAV_FILE_16*

 的辅助函数

*此外，我对文件读取有点困惑，因为我目前正在使用两个函数：

WAV_FILE_8* readFromFile8(const char* path)
WAV_FILE_16* readFromFile16(const char* path)

其目的是执行您期望的操作，但我不确定在读取未知文件时如何确定并决定返回适当大小的 WAV（并使用适当的函数）。

Answer 1

灵活数组成员

作为数据部分。对于其余部分，您的代码中有很多重复，因此只需将它们放入标记的联合中即可

typedef struct DataChunk {
    uint32_t Subchunk2ID;
    uint32_t Subchunk2Size;
    union {
        int8_t byteArray[];
        int16_t byteArray[];
    };
} DATA_CHUNK;

typedef struct WaveFile {
    RIFF_CHUNK RIFF;
    FMT_CHUNK  FMT;
    DATA_CHUNK DATA;
} WAV_FILE;

这个功能在进入 C 标准之前就已经很常见了。例如，在 GCC 中，它是 

结构末尾长度为零的数组

，而在 MSVC 中，不能拥有长度为零的数组，因此他们使用 大小为 1 的数组。我还使用了匿名结构功能来避免另一个不必要的字段引用 分配结构时，您需要为

整个标头和数据指定足够的内存

// Allocate memory for the header
WAV_FILE *wav = malloc(sizeof(*wav));

// Read the header
if (fread(wav, sizeof(WAV_FILE), 1, inputfile) == 1) {
    // Resize the struct to make room for the data
    WAV_FILE *newWav = realloc(sizeof(*wav) + wav->DATA.Subchunk2Size);
    if (newWav) {
        wav = newWav;
        // Do something with the data
    }
}

我不是语言律师，所以我不确定灵活数组成员是否位于联合或嵌套结构中是否允许。但如果不是，那么您可以轻松地重新组合结构，将数组移动到最外层结构的末尾，例如像这样

typedef struct DataChunk {
    uint32_t Subchunk2ID;
    uint32_t Subchunk2Size;
} DATA_CHUNK_HEADER;

typedef struct WaveFile {
    RIFF_CHUNK        RIFF;
    FMT_CHUNK         FMT;
    DATA_CHUNK_HEADER DATA_HEADER;
    union {
        int8_t byteArray[];
        int16_t byteArray[];
    };
} WAV_FILE;

// or

typedef union WaveFile2 {
    struct {
        RIFF_CHUNK        RIFF;
        FMT_CHUNK         FMT;
        DATA_CHUNK_HEADER DATA_HEADER;
        int8_t            byteArray[];
    };
    struct {
        RIFF_CHUNK        RIFF;
        FMT_CHUNK         FMT;
        DATA_CHUNK_HEADER DATA_HEADER;
        int16_t           byteArray[];
    };
} WAV_FILE2;

或者，您可以完全删除

---

int8_t *byteArray;

并仅使用

int16_t *byteArray;

，当文件是 8 位文件时，可以将其转换为

char*

或

int8_t*

，而不违反别名规则当然，您还需要注意尼尔森评论的字节序