探索cmd调编译器的方式实现数组转二进制文件

        本文主要介绍一个综合运用各种编程工具“将数组转换为二进制文件”的探索案例。事实上，通过纯C/C++编程的方式，也能解决这个问题，但是，本文想强调的是，在实际工作中，需要发散思维和探索精神，能够想出一些新鲜的idea，权当一个coder的自娱自乐。

一、需求介绍

         某日，DSP工程师提出一个需求：应用程序（上位机）根据用户的选择，通过驱动实时加载对应版本的DSP程序到DSP芯片（下位机）。DSP工程师提供的DSP程序是由CCS（一个IDE工具）生成的“*.h”文件，该文件包含一些注释和一个数组，如下（截取部分）：

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*  LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
*  DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
*  THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
*  (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
*  OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
*
*/
//typedef unsigned char uint8_t;
uint8_t bootCode[] = {
0x80, 0x00, 0xF6, 0xE0, 0x00, 0x00, 0xFE, 0x60, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x02, 0x04, 0x03, 0xE2, 0x92, 0x46, 0x0C, 0x6E, 0x00, 0x8C, 0xA3, 0x62,
0x02, 0x28, 0x03, 0xE2, 0x92, 0x46, 0x0C, 0x6E, 0x00, 0x8C, 0xA3, 0x62, 0x02, 0x44, 0x03, 0xE2, 0xE2, 0x40, 0x00, 0x00, 0x92, 0x46, 0x0C, 0x6E]

注：该数组就是DSP程序，需要转换成二进制码，load到DSP芯片中。真实的code数组比这个大的多，达几十k。

        DSP工程师会生成几个这样的.h文件，对应不同版本的DSP程序。应用层需要根据用户的选择，读不通的.h文件，来获取数组的内容，并转换成二进制码，再传送给DSP芯片。

        最原始的办法就是写一个C/C++程序模块来读.h文件，丢弃不相干的字符，截取数组的内容，并将“0x80”类型的字符串转换为uint8_t型的数。

        要实现这么一个功能，并保证可靠性，还是需要写不少代码的，而且需要测试多个.h文件样本，比较耗时。当时，项目比较紧急，我灵机一动，想到了下面这么一个几行代码就可实现的方案。

二、巧用编译器

        事实上，这个.h文件保存的数组形式，就是我们日常在代码中写的数组形式。平常我们根本不用去关心它，直接交给编译器，编译器会去读取文件并将它解析为字节，以二进制形式保存在内存中。这么说来，实际上我要做的是编译器的活。那么，为什么不能直接交给编译器去做呢？

        基于此，我根本没必要去写这么一个功能模块，直接交给编译器去做。而且，编译器还带错误检查功能，比人工实现的功能更稳定可靠。我最先给出的方案如下：

1，使用VS新建一个win32工程，在main.cpp中添加如下几行代码：

#include <fstream>
#include <stdint.h>                // for unit8_t
#include "pcieBootCode_6657.h"     // dsp codes

int main()
{
std::ofstream out("bootCode.bin", std::ios::out | std::ios::binary | std::ios::trunc);
out.write((char*)bootCode, sizeof(bootCode));        // bootCode is a unit8_t array
out.close();
return 0;
}

注：上述代码就是将.h文件中的数字bootCode以二进制形式输出为一个“bootCode.bin”文件。

2，对于DSP工程师提供的各个.h文件，都进行一次如上的编译和运行，产生一个.bin文件，并重命名为不同的名字。如：1.bin、2.bin、3.bin。。。

3，将上面生成的各个.bin文件放到应用软件的工程目录下，只需要在应用软件添加如下几行代码即可读入二进制文件：

char * buffer;
long size;
std::ifstream in(filename, std::ios::in | std::ios::binary | std::ios::ate);    // filename is the name of .bin
size = in.tellg();
in.seekg(0, std::ios::beg);
buffer = new char[size];
in.read(buffer, size);
in.close();

...    // do something

delete[] buffer;

注：以上三步即可实现将数组转为二进制码。

        这个方案还有意想不到的好处：

1）应用程序读.bin文件（二进制文件）比都.h文件（文本文件）快，且在运行时不需要再进行解析，效率要高不少。

2）保存相同的信息，.bin文件（二进制文件）比都.h文件（文本文件）小很多。

3）更换或新增DSP程序，只需要重新生成.bin文件，不需要再编译应用程序的代码。

4）用户一般不会去操作.bin文件，可以防止文件损坏。

三、提升用户体验

        就这样，我在非常短的时间内解决了这么一个需求。但是，在使用一段时间后发现，每次生成一个.bin文件，需要修改文件名和启动VS来编译和运行，经过5个步骤，而且DSP工程不习惯用VS，他们希望能够做出要给exe，点击直接生成。

        要到一步生成，传统的办法当然是自己用C/C++实现编译器的活，又绕回去了。我当然不甘心，想想有没有其他办法？

        办法当然是有的，还是在原有的基础上改进，如果能将上面的几步操作打包，进行批处理，不就解决这个问题了么？批处理，对，就是用命令行方式编译C++程序。

        思路有了，于是开始试验windows下用命令行编译C++程序。我参考了几篇博客：点击打开链接，在命令行下面调VC++编译器，但是Windows OS和VS的版本不同，环境变量的设置各不相同，折腾了一个小时，也没成功。时间紧迫，急中生智，我想到了我的机器上安装了Qt5.3，之前也用命令行编译过Qt程序。而且，我们的应用程序界面是用Qt开发的，在实验室的每台机器上都安装了Qt，可以很方便用Qt来实现这个功能。

四、升级方案

1，配置Qt的环境变量

1）到Qt的安装目录下，去搜索“.bat”文件，可以搜到一个“qtevn2.bat”文件。不同的qt版本，该文件的名字可能不同，有的是“qtvar.bar”，基本上都是“环境-environment”和“变量-variable”两个单词的缩写。

2）打开该bat文件，安装它的path设置环境变量，如下：

echo off
echo Setting up environment for Qt usage...
set PATH=C:\Qt\Qt5.4.1\5.4\mingw491_32\bin;C:\Qt\Qt5.4.1\Tools\mingw491_32\bin;%PATH%
cd /D C:\Qt\Qt5.4.1\5.4\mingw491_32

我的机器就是要在系统环境变量的“path"栏增加两项：

C:\Qt\Qt5.4.1\5.4\mingw491_32\bin;        这个是qmake.exe所在的路径

C:\Qt\Qt5.4.1\Tools\mingw491_32\bin;    这个是mingw32-make所在的路径

3）打开环境变量设置窗口，添加环境变量QTDIR：

    变量名：QTDIR

    变量值：C:\Qt\Qt5.4.1\5.4\mingw491_32

注：设置了这一项，就可以在cmd窗口使用qmake命令，否则报”该命令不识别“。

 

4）打开环境变量设置窗口，添加环境变量QMAKESPEC：

    变量名：QMAKESPEC

    变量值：C:\Qt\Qt5.4.1\5.4\mingw491_32\mkspecs\win32-g++

参考博客：点击打开链接

2，新建一个文件夹”Array2Binary“，放入三个文件：

”main.cpp"     "pcieBootCode_6657.h"    "translate.bat“

3，编写translate.bat文件

@echo off
echo current path : %~dp0
%~d0
cd %~dp0
del/s/q pcieBootCode_6657.h
ren *.h pcieBootCode_6657.h
qmake -project
qmake
mingw32-make clean
mingw32-make
cd release
Array2Binary.exe
copy bootCode.bin ..\
pause
注：”mingw32-make clean“是为了清除以前生成的东西，也可以使用如下方法：

rd/s/q release
mkdir release

4，将需要转换的.h文件放到该文件夹下，注意不要和"pcieBootCode_6657.h"重名。

5，双击.bat文件，即可在该文件夹下生成一个”bootCode.bin“文件。