C でカスタム入力ストリームを使用して圧縮画像をデコードする方法

C でカスタム入力ストリームを作成する方法

はじめに

C ストリームの入出力 (IO) 操作は、通常、iostream ライブラリを使用して実行されます。 。このライブラリはほとんどの IO タスクに強固な基盤を提供しますが、標準以外の形式のデータを処理するためにカスタム入力ストリームの実装が必要になるシナリオもあります。

カスタム入力ストリームの概要

カスタム入力ストリームは、std::streambuf クラスを拡張し、読み取り用の underflow()、書き込み用の overflow() および sync() などの仮想メソッドをオーバーライドすることによって定義されます。これらの関数をオーバーライドすることで、ストリームが基礎となるデータ ソースまたは宛先と対話する方法を制御できます。

例: 垂直 XOR 画像デコード

カスタム入力ストリームを実装する具体的な例を考えてみましょう。垂直 XOR エンコードを使用して圧縮された画像をデコードする場合。

<code class="cpp">class vxor_streambuf : public std::streambuf {
public:
    // Constructor takes the original buffer and image width
    vxor_streambuf(std::streambuf *buffer, int width) :
        buffer(buffer), size(width / 2) {
        // Allocate memory for previous and current lines
        previous_line = new char[size];
        memset(previous_line, 0, size);
        current_line = new char[size];
        // Initialize streambuf member variables
        setg(0, 0, 0);
        setp(current_line, current_line + size);
    }

    // Destructor releases memory
    ~vxor_streambuf() {
        sync();
        delete[] previous_line;
        delete[] current_line;
    }

    // Underflow() performs XOR decoding for reading
    std::streambuf::int_type underflow() {
        // Read line from original buffer
        streamsize read = buffer->sgetn(current_line, size);
        if (!read) return traits_type::eof();

        // Perform vertical XOR decoding
        for (int i = 0; i < size; i += 1) {
            current_line[i] ^= previous_line[i];
            previous_line[i] = current_line[i];
        }

        // Update streambuf member variables
        setg(current_line, current_line, current_line + read);
        return traits_type::to_int_type(*gptr());
    }

    // Overflow() performs XOR encoding for writing
    std::streambuf::int_type overflow(std::streambuf::int_type value) {
        int write = pptr() - pbase();
        if (write) {
            // Perform vertical XOR encoding
            for (int i = 0; i < size; i += 1) {
                char tmp = current_line[i];
                current_line[i] ^= previous_line[i];
                previous_line[i] = tmp;
            }

            // Write line to original buffer
            streamsize written = buffer->sputn(current_line, write);
            if (written != write) return traits_type::eof();
        }

        // Update streambuf member variables
        setp(current_line, current_line + size);
        if (!traits_type::eq_int_type(value, traits_type::eof())) sputc(value);
        return traits_type::not_eof(value);
    };

    // Sync() flushes any pending data
    virtual int sync() {
        streambuf::int_type result = this->overflow(traits_type::eof());
        buffer->pubsync();
        return traits_type::eq_int_type(result, traits_type::eof()) ? -1 : 0;
    }

private:
    streambuf *buffer;
    int size;
    char *previous_line;
    char *current_line;
};</code>

使用法

<code class="cpp">ifstream infile("encoded_image.vxor");
vxor_istream in(infile, 288); // Create a new vxor_istream
char data[144 * 128];
in.read(data, 144 * 128); // Read encoded data</code>

追加の考慮事項

• パフォーマンス:カスタム ストリームは追加の間接層を導入するため、パフォーマンスに影響を与える可能性があります。
• 堅牢性: データの整合性を維持するために、カスタム ストリームがエラーと例外を適切に処理するようにします。
• ドキュメント: カスタム ストリームの使用法を他の人が理解できるように、カスタム ストリームの明確なドキュメントを提供します。

これらのガイドラインに従い、streambuf 操作の複雑さを理解することで、カスタム ストリームを効果的に実装できます。標準の IO 操作が不十分なさまざまなシナリオ。

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