用shell把(1到100)100个整数写入到二进制文件

author: hjjdebug
date: 2025年 01月 05日星期日 16:14:41 CST
description: 用shell把(1到100)100个整数写入到二进制文件

1. 问题分析(需求分析)

在c语言下, 整数int 是按4个字节存储的,能表示最大0xffffffff的范围
但shell并没有一条命令能够实现把一个整数写入二进制文件.
所以需要我们实现一个函数,叫writeint(), 它接收一个参数, 作用是把参数
当成一个整数按4byte写入到二进制文件.
这样我们只要做一个循环, 依次调用这个函数并传入参数1-100即可.
for i in {1…100}
do
writeint $i
done

2. writeint() 的实现

方法1: 利用echo -ne 命令, 其中n 是不要追加换行符, e是支持转义功能
echo -ne “\x12” 会把16进制 0x12 输出到屏幕.
可惜 echo -ne 只能输出一个byte的16进制数据,要想输出多个字节只能循环输出.
所以我们可以把数据与0xff相与,再转成16进制,输出一个byte.
再处理输出2,3,4bytes. 其核心部分是
echo -ne "\x$(printf “%02x” $var)
具体实现可参考下面代码

方法2: 利用xxd -r -g0 命令来实现从可显示16进制到二进制的转换.
-r 是reverse逆向转换
-g0 是指定格式是光秃秃的16进制格式
不过要想利用这个命令,还要先构建所要求的格式,格式都是可打印字符串,就比较好办了.
首先用printf “0: %08x” $var, 把整数按一定格式输出. 包含4bytes 16进制数据
其中"0: "是格式所要求的, 代表的是数据所处的位置.
而后用sed 命令把16进制数据重新调整次序为little endian 格式
然后用xxd -r -g0输出二进制数据.这有可能是不可打印的字符(二进制本来也不想在屏幕上输出,需要重定向到文件.)

3. 参考源码如下:

#!/bin/bash# 利用echo 命令实现, 但echo 每次只能写1byte 二进制数据.
# int 变量按c 标准是一个占4bytes 的变量
# 具体实现如下
# 1. 利用与运算取出字节
# 2. 利用echo -ne 将一个字节按二进制写入到二进制文件
# 3. 循环4次
writeint()
{local i varfor((i=0;i<4;i++))dolet var=$((($1>>($i*8))&0xff))      # $(()) 完成运算echo -ne "\x$(printf "%02x" $var)"  # echo 只能写一个byte 二进制数据done
}# writeint 的另一种实现, 利用xxd -r -g0 命令.
# xxd 命令是一个强大的命令,可以把一个二进制文件转换为16进制来显示.
# 也可以把一个16进制可打印的文件反方向转换成一个二进制文件.
# 这里就是要用它的反向转换-r, 按group0 的格式, 把组织好的16进制文件
# 变成一个4字节的二进制数据来输出.
# xxd 是一个能将整个二进制文件进行转换的命令, 这里只是构建了一个转出4byte的文件
# 具体实现如下: 参考了网络.
# 1. 用printf 将整数数据转换为16进制, 
# 2. 利用sed 实现数位的交换,把数据按格式组织好
# 3. 利用xxd -r -g0 将格式转换为二进制存储.
writeint2()
{printf "0: %.8x" $1 | sed -E 's/0: (..)(..)(..)(..)/0: \4\3\2\1/'|xxd -r -g0
}for i in {1..100}
do
writeint $i
#writeint2 $i    
done

4. 执行效率测试

用time 命令实测了一下,
原以为wirteint2 效率会比较低,因为它即调用sed又调用xxd. 实测耗时并不多.
$ time ./write_int.sh > 1.bin
real 0m0.179s real 能小于user, 是多核的结果
user 0m0.234s
sys 0m0.080s

用writeint 来测试,
time ./write_int.sh > 1.bin
real 0m0.289s
user 0m0.232s
sys 0m0.084s

用writeint 函数,也许它的算术运算效率并不高,而且时间real一定会比user 大,反而比不过writeint2
writeint2 函数即调用sed又调用xxd, 竟然最终实际用时还比较小.
2种解决问题的方式,都有其妙处!