C语言读写BMP图片(附Github下载链接和视频讲解地址)

BMP全称(BITMAP)是微软WINDOWS系统默认使用的一种通用图片数据存储格式，特点是结构清晰，解析简单和多平台支持广泛。其文件结构由文件头结构体，文件信息头结构体，调色板(可选),以及图片数据(压缩编码可选)组成。一个BMP文件的解析，从二进制低位开始，层层递进，每一层包含了下一层的信息，非常适合C语言进行操作。

首先介绍一下从BMP文件二进制数据前两字节，一般为‘B’ 'M'的ASCII码，其他的标识在微软未公开的OS使用，我们暂时忽略。

【1】首先读取一张BMP图像的头两个字节，一般情况下是0x42 0x4D，就是‘B’, 'M'的ASCII码，如果是两个字节一起读取就是0x4D42(lsb)，十进制是19778。

【2】紧跟着就是12字节的文件头包含文件大小，有无调色板以及图像数据在偏移多少字节可以获取。

【3】在12字节的文件头后面是BMP的信息头文件。一共40字节，包含着BMP图像的宽，高，单像素大小，压缩模式，分辨率尺寸等具体的图像信息。

【4】如果有调色板的情况下在这个40字节的信息头文件之后直接存储调色板信息，每个调色板是4个字节，分别是B,G,R,A的映射值。

【5】最后的存储空间就是图像数据了，需要注意几个地方。第一，图像是按行反着存储的，第一行被存储到了最后一行，第二行存储在了最后第二行，以此类推。第二，图像如果是多通道的按BGRA方式存储。比如24位的图像单像素尺寸是已BGR顺序存储的。第三，图像每一行的大小必须是四字节对齐，比如8位图像511x511的BMP图像，每一行是511字节的图像数据自动扩展为512字节一行，用0x00补齐。

下面是12字节文件头结构体:

上图是BMP文件头结构体

bfSize是32位的元素，表示整个BMP文件的大小，单位是字节。

bfOffBits是32位的元素，表示从BMP二进制起始地址开始偏移多少字节是图像存储数据。根据之前讲解的内容，在文件存储数据前有2字节的’BM‘，12字节的文件头，40字节的信息头和调色板(如果有的话)，所以总结下来bfOffBits 为54字节时没有调色板，大于54字节时，多出来的字节数就是调色板大小。

下面是40字节的信息头

其中biSize是整个信息头的大小为40字节

biWidth和biHeight代表了图像的像素分辨率，比如640x480

biPlanes这里默认为1，大部分情况都是1个plane。

biBitCount代表单个像素的位数，比如24是三字节的像素一般是BGR，32位一般是BGRA。

biCompression指的是压缩模式，0代表不压缩，1代表BGR555,2代表BGR565,3是其他模式。

biSizeImage这个变量蕴含着整个图像存储文件的大小，程序可以根据这个大小开辟空间。

biXPelsPerMeter和biYPelsPerMeter是用来描述原图的真实尺寸的，可以忽略。

biClrUsed和biClrImportant可以默认设置为0.

接下来就用C语言简单实现一下BMP文件的读和存

上图展示了读取BMP图像的过程：

【1】打开文件流，读取前两个字节

    FILE * fp = fopen(path,"rb");uint16_t bfType;  fread(&bfType,sizeof(bfType),1,fp);

【2】读取文件头和信息头，计算调色板大小

    fread(bmpFileHeader_p,sizeof(BMP_FILE_HEADER),1,fp);fread(bmpInfoHeader_p,sizeof(BMP_INFO_HEADER),1,fp);size_t colorTableSize = bmpFileHeader_p->bfSize - bmpInfoHeader_p->biSizeImage -2 - sizeof(BMP_FILE_HEADER) - sizeof(BMP_INFO_HEADER);printf("colorTableSize=%d\n",colorTableSize);

【3】首先讨论没有调色板的情况，根据读到的信息头确定图像宽高和大小，开辟空间并按行反着读取到内存空间。

    printf("bfType: %d %d [%c%c] \n",bfType&0xff,bfType>>8,bfType&0xff,bfType>>8);uint32_t channel = bmpInfoHeader_p->biBitCount>>3;uint32_t dataSize=bmpInfoHeader_p->biSizeImage;*dataPtr=(uint8_t *)malloc(dataSize);for(uint32_t i=0;i<bmpInfoHeader_p->biHeight;i++){fread((*dataPtr) + (bmpInfoHeader_p->biHeight-i-1)*bmpInfoHeader_p->biWidth*channel,sizeof(uint8_t),bmpInfoHeader_p->biWidth*channel,fp);}

【4】当步骤【2】读到的调色板大小超过0，就先读取调色板，再按行反着读取图像数据，然后根据调色板的映射还原图像的色彩信息。

    if(colorTableSize>0){uint8_t * table = (uint8_t *)malloc(colorTableSize);fread(table,1,colorTableSize,fp);// for(int i=0;i<colorTableSize;i++)// {//     printf("colortable[%3d]: %3d\n",i,table[i]);// }printf("bfType: %d %d [%c%c] \n",bfType&0xff,bfType>>8,bfType&0xff,bfType>>8);uint32_t channel = bmpInfoHeader_p->biBitCount>>3;uint32_t raw_dataSize=bmpInfoHeader_p->biSizeImage;uint32_t raw_channel = channel;channel =3;uint32_t dataSize    =bmpInfoHeader_p->biWidth * bmpInfoHeader_p->biHeight * channel;*dataPtr=(uint8_t *)malloc(dataSize);uint8_t * raw=(uint8_t *)malloc(raw_dataSize);// fread(raw,sizeof(uint8_t),raw_dataSize,fp);for(uint32_t i=0;i<bmpInfoHeader_p->biHeight;i++){fread((raw) + (bmpInfoHeader_p->biHeight-i-1)*bmpInfoHeader_p->biWidth*raw_channel,sizeof(uint8_t),bmpInfoHeader_p->biWidth*raw_channel,fp);}BMP_COLOR_TBL * tbl_array = (BMP_COLOR_TBL*)table;for(uint32_t i=0;i<bmpInfoHeader_p->biHeight;i++){uint8_t * write_line_ptr = (*dataPtr) + (bmpInfoHeader_p->biHeight-i-1)*bmpInfoHeader_p->biWidth*channel;uint8_t * raw_line_ptr   = (raw) + (bmpInfoHeader_p->biHeight-i-1)*bmpInfoHeader_p->biWidth*raw_channel;for(uint32_t j=0;j<bmpInfoHeader_p->biWidth;j++){uint8_t v = raw_line_ptr[j];BMP_COLOR_TBL tbl_array_ = tbl_array[v];write_line_ptr[j*channel+0] = tbl_array_.B;write_line_ptr[j*channel+1] = tbl_array_.G;write_line_ptr[j*channel+2] = tbl_array_.R;}// fread((*dataPtr) + (bmpInfoHeader_p->biHeight-i-1)*bmpInfoHeader_p->biWidth*channel,sizeof(uint8_t),bmpInfoHeader_p->biWidth*channel,fp);}free(raw);bmpInfoHeader_p->biBitCount=channel<<3;bmpInfoHeader_p->biSizeImage = bmpInfoHeader_p->biWidth * bmpInfoHeader_p->biHeight * channel;free(table);}

【5】关闭文件流，完成BMP文件读取

fclose(fp);

以下是完整读取BMP文件函数

void readBmpFromFile(char* path,BMP_FILE_HEADER * bmpFileHeader_p,BMP_INFO_HEADER * bmpInfoHeader_p,uint8_t ** dataPtr)
{FILE * fp = fopen(path,"rb");uint16_t bfType;  fread(&bfType,sizeof(bfType),1,fp);fread(bmpFileHeader_p,sizeof(BMP_FILE_HEADER),1,fp);fread(bmpInfoHeader_p,sizeof(BMP_INFO_HEADER),1,fp);size_t colorTableSize = bmpFileHeader_p->bfSize - bmpInfoHeader_p->biSizeImage -2 -sizeof(BMP_FILE_HEADER) - sizeof(BMP_INFO_HEADER);printf("colorTableSize=%d\n",colorTableSize);if(colorTableSize>0){uint8_t * table = (uint8_t *)malloc(colorTableSize);fread(table,1,colorTableSize,fp);// for(int i=0;i<colorTableSize;i++)// {//     printf("colortable[%3d]: %3d\n",i,table[i]);// }printf("bfType: %d %d [%c%c] \n",bfType&0xff,bfType>>8,bfType&0xff,bfType>>8);uint32_t channel = bmpInfoHeader_p->biBitCount>>3;uint32_t raw_dataSize=bmpInfoHeader_p->biSizeImage;uint32_t raw_channel = channel;channel =3;uint32_t dataSize    =bmpInfoHeader_p->biWidth * bmpInfoHeader_p->biHeight * channel;*dataPtr=(uint8_t *)malloc(dataSize);uint8_t * raw=(uint8_t *)malloc(raw_dataSize);// fread(raw,sizeof(uint8_t),raw_dataSize,fp);for(uint32_t i=0;i<bmpInfoHeader_p->biHeight;i++){fread((raw) + (bmpInfoHeader_p->biHeight-i-1)*bmpInfoHeader_p->biWidth*raw_channel,sizeof(uint8_t),bmpInfoHeader_p->biWidth*raw_channel,fp);}BMP_COLOR_TBL * tbl_array = (BMP_COLOR_TBL*)table;for(uint32_t i=0;i<bmpInfoHeader_p->biHeight;i++){uint8_t * write_line_ptr = (*dataPtr) + (bmpInfoHeader_p->biHeight-i-1)*bmpInfoHeader_p->biWidth*channel;uint8_t * raw_line_ptr   = (raw) + (bmpInfoHeader_p->biHeight-i-1)*bmpInfoHeader_p->biWidth*raw_channel;for(uint32_t j=0;j<bmpInfoHeader_p->biWidth;j++){uint8_t v = raw_line_ptr[j];BMP_COLOR_TBL tbl_array_ = tbl_array[v];write_line_ptr[j*channel+0] = tbl_array_.B;write_line_ptr[j*channel+1] = tbl_array_.G;write_line_ptr[j*channel+2] = tbl_array_.R;}// fread((*dataPtr) + (bmpInfoHeader_p->biHeight-i-1)*bmpInfoHeader_p->biWidth*channel,sizeof(uint8_t),bmpInfoHeader_p->biWidth*channel,fp);}free(raw);bmpInfoHeader_p->biBitCount=channel<<3;bmpInfoHeader_p->biSizeImage = bmpInfoHeader_p->biWidth * bmpInfoHeader_p->biHeight * channel;free(table);}else{printf("bfType: %d %d [%c%c] \n",bfType&0xff,bfType>>8,bfType&0xff,bfType>>8);uint32_t channel = bmpInfoHeader_p->biBitCount>>3;uint32_t dataSize=bmpInfoHeader_p->biSizeImage;*dataPtr=(uint8_t *)malloc(dataSize);for(uint32_t i=0;i<bmpInfoHeader_p->biHeight;i++){fread((*dataPtr) + (bmpInfoHeader_p->biHeight-i-1)*bmpInfoHeader_p->biWidth*channel,sizeof(uint8_t),bmpInfoHeader_p->biWidth*channel,fp);}}fclose(fp);
}

存BMP文件也是类似的操作，

一下是没有调色板的BMP文件存储

void saveBmpDataToFile(uint8_t * data_p,uint32_t pixelW,uint32_t pixelH,uint32_t pixelS,char * path,int compLevel)
{//s0 compute key parameters infouint32_t imageSize = pixelW * pixelH * pixelS;uint32_t bitsPerPixel = pixelS <<3;uint32_t imageDataOffsetFromHead       = 2+sizeof(BMP_INFO_HEADER) + sizeof(BMP_FILE_HEADER);uint32_t imageDataOffsetFromFileHeader = sizeof(BMP_INFO_HEADER);uint32_t fileSize                      = 2+imageSize + sizeof(BMP_INFO_HEADER) + sizeof(BMP_FILE_HEADER);FILE * fp = fopen(path,"wb");//s1 save 'B' 'M'char Format_BM[2]={'B','M'};fwrite(Format_BM,sizeof(char),2,fp);//s2 save 12 bytes File HeaderBMP_FILE_HEADER fileHeader;fileHeader.bfOffBits  = imageDataOffsetFromHead;fileHeader.bfSize     = fileSize;fileHeader.bfReserved1=0;fileHeader.bfReserved2=0;fwrite(&fileHeader,sizeof(BMP_FILE_HEADER),1,fp);//s3 save 40 bytes Info HeaderBMP_INFO_HEADER infoHeader;infoHeader.biSize           = imageDataOffsetFromFileHeader;infoHeader.biWidth          = pixelW;infoHeader.biHeight         = pixelH;infoHeader.biPlanes         = 1;infoHeader.biBitCount       = bitsPerPixel;infoHeader.biCompression    = 0;infoHeader.biSizeImage      = imageSize;infoHeader.biXPelsPerMeter  = 37795;infoHeader.biYPelsPerMeter  = 37795;infoHeader.biClrUsed        = 0;infoHeader.biClrImportant   = 0;fwrite(&infoHeader,sizeof(BMP_INFO_HEADER),1,fp);//s4 save image data with inversed linesfor(uint32_t i = 0;i<pixelH;i++){fwrite(data_p+(pixelH-i-1)*(pixelW*pixelS),sizeof(uint8_t),pixelW*pixelS,fp);}fclose(fp);
}

以下是有调色板情况下的BMP文件存储

void saveBmpDataToFile_colorTBL(uint8_t * data_p,uint32_t pixelW,uint32_t pixelH,uint32_t pixelS,uint8_t * colorTbl,uint32_t colorTblSize,char * path)
{if(colorTblSize==0) {printf("error! colorTblSize could not be zero!!!\n");return;};//s0 compute key parameters infouint32_t imageSize = pixelW * pixelH * pixelS;uint32_t bitsPerPixel = pixelS <<3;uint32_t imageDataOffsetFromHead       = 2+colorTblSize+sizeof(BMP_INFO_HEADER) + sizeof(BMP_FILE_HEADER);uint32_t imageDataOffsetFromFileHeader = sizeof(BMP_INFO_HEADER);uint32_t fileSize                      = 2+colorTblSize+imageSize+ sizeof(BMP_INFO_HEADER) + sizeof(BMP_FILE_HEADER);FILE * fp = fopen(path,"wb");//s1 save 'B' 'M'char Format_BM[2]={'B','M'};fwrite(Format_BM,sizeof(char),2,fp);//s2 save 12 bytes File HeaderBMP_FILE_HEADER fileHeader;fileHeader.bfOffBits  = imageDataOffsetFromHead;fileHeader.bfSize     = fileSize;fileHeader.bfReserved1=0;fileHeader.bfReserved2=0;fwrite(&fileHeader,sizeof(BMP_FILE_HEADER),1,fp);//s3 save 40 bytes Info HeaderBMP_INFO_HEADER infoHeader;infoHeader.biSize           = imageDataOffsetFromFileHeader;infoHeader.biWidth          = pixelW;infoHeader.biHeight         = pixelH;infoHeader.biPlanes         = 1;infoHeader.biBitCount       = bitsPerPixel;infoHeader.biCompression    = 0;infoHeader.biSizeImage      = pixelW*pixelH*1;infoHeader.biXPelsPerMeter  = 37795;infoHeader.biYPelsPerMeter  = 37795;infoHeader.biClrUsed        = 0;infoHeader.biClrImportant   = 0;fwrite(&infoHeader,sizeof(BMP_INFO_HEADER),1,fp);//s4 save color tablefwrite(colorTbl,sizeof(uint8_t),colorTblSize,fp);//s5 save image data with inversed linesfor(uint32_t i = 0;i<pixelH;i++){fwrite(data_p+(pixelH-i-1)*(pixelW*pixelS),sizeof(uint8_t),pixelW*pixelS,fp);}fclose(fp);
}

该工程已经同步到GIHUB，

下载地址：

https://github.com/leonard73/LeoCPorintg.git

视频讲解地址：

纯C语言手撸BMP读写_哔哩哔哩_bilibili

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