使用 python 把一個檔案生成 C 語言中的陣列並儲存到標頭檔案中

（一）要做什麼

之前有這麼一個需求，是要把一個二進位制檔案裡面的資料，轉換成 C 程式碼裡面的陣列，可以看之前的一篇文章：

NUC980 執行 RT-Thread 驅動 SPI 介面 OLED 播放 badapple

於是用 python 把這個功能給做了出來，原理非常簡單，程式碼量也很小。

所處理的檔案大小如下，用一個編輯器以二進位制形式開啟的話，一行16位元組，一共 336448 行。

（二）實現功能

上程式碼，Show me your code.Talk is cheap.

import os

import time

start_time = time.time()

fileinfo = os.stat("badapple.bin")

line = fileinfo.st_size / 16

print(line)

首先匯入 os、time 模組，os 模組使用者獲取所處理檔案的大小，生成的標頭檔案裡面的陣列每 16 位元組一行，time 模組用於統計程式所使用時間，上述程式碼執行結果為：

336648 行，正好與之前看到的一致。

然後定義一個變數，用來儲存最終的資料：

target = "#ifndef __BADAPPLE_H__ \n#define __BADAPPLE_H__\n\n const uint8_t badapple[] = \n{\n"

然後開啟檔案 badapple.bin，以二進位制、只讀方式開啟，每次讀取一位元組，然後轉換成二進位制，與 0x 組成一個位元組資料，儲存到上述字串中，每處理完 16 位元組新增換行，處理完後關閉檔案，程式碼如下：

f = open("badapple.bin", "rb")

for l in range(int(line)):

    for j in range(16):

        data = f.read(1)

        he = "0x" + data.hex()

        target = target + he + ","

    print(l)

    target = target + "\n"

target = target + "}; \n\n#endif\n"

print(target)

f.close()

由於全部資料有 30 多萬行，不好測試，先只處理 badapple.bin 檔案中的前 15 行，來測試下程式碼有沒有問題，把上面程式碼中的第二行改為：

for l in range(15):

執行結果為：

看上去是可以的，然後實現把轉換出來的資料儲存到檔案中，並加上獲取執行改程式碼所花時間，程式碼如下：

file = open("badapple.h","w")

file.write(target)

file.close()

end_time = time.time()

print(end_time - start_time)

執行結果為：

所生成的檔案為：

從所生成的檔案來看，算是大功告成了，把所需處理行數改為實際檔案的行數，就完成了。

然而，我還是圖樣圖森破啊，我以為我在第二層，其實我在第五層。

第一次執行的時候，跑了幾十分鐘，停了，感覺所花時間大大久了，

出於對自己寫的程式碼負責的態度，第二天下午 3 點多的時候，再次把這程式碼跑了起來，可是到了6點多還是沒跑完，又中途結束了，

很好奇，究竟需要多長時間來跑，第三天，一早上就把程式碼跑了起來，結果是到了下午 6 點多，差不多 7 點才跑完，來看下執行的最後結果：

從數字來看，30545 秒，感覺也不是很大，可是轉換為小時的話：

30545 / 60 / 60 = 8.4

居然達到了 8.4 個小時，這是生成的檔案：

（三）優化

要這麼久時間來跑肯定是不實際的，修改下程式碼，之前是一個位元組一個位元組從檔案裡面讀出來，這次改為每次從檔案中讀取 16 位元組，轉換，然後再讀取16位元組，知道結束，程式碼如下：

target = "#ifndef __BADAPPLE_H__ \n#define __BADAPPLE_H__\n\n const uint8_t badapple[] = \n{\n"

line = fileinfo.st_size / 16

print(line)

for l in range(int(line)):

    data = f.read(16)

    he = ""

    for da in data:

        he = he + hex(da) + ","

    print(l)

    target = target + he + "\n"

target = target + "}; \n\n#endif\n"

執行下，最後結果為：

2165 秒，大概是 36 分鐘，也還是有點長。

再改改，對比下這 2 中方法，第二種是每次讀出來的位元組數是第一種的16倍，速度明顯提升了，可以看出時間是損耗在從檔案讀取資料，那如果一次性把所用資料從檔案種讀取出來會不會更快呢？試了下，程式碼改為：

f = open("badapple.bin", "rb")

target = "#ifndef __BADAPPLE_H__ \n#define __BADAPPLE_H__\n\n const uint8_t badapple[] = \n{\n"

dat = f.read()

print(type(dat))

f.close()

whole = dat.__len__()

line = int(whole / 16)

for i in range(line):

    temp = dat[i*16:i*16+16]

    he = ""

    for da in temp:

        he = he + hex(da) + ","

    target = target + he + "\n"

    print(i)

target = target + "}; \n\n#endif\n"

運行了下，結果為：