C/C++读取SEGY文件（三） C

SEGY IO (IBM&PC) 本文档将介绍SEGY的读取与写入过程，其中包括IBM与PC两种数据格式的转换。
程序将调用IEEE2IBM.cpp文件完成IBM与PC格式的互相转换。
新建头文件ReadSeismic.h与C++文件ReadSeismic.cpp，以及主程序main.cpp。
1 头文件ReadSeismic.h的编写及其规范 1.1 程序描述、调用、声明、定义

/********************************************************************** * Copyright(C) 2018,Company All Rights Reserved(1)版权说明 * * @file: ReadSeismic.cpp(2) 文件名 * * @brief:实现地震数据的读、写操作(3) 该文件主要功能简介 * * @version : 1.0(4) 版本信息 * * @author: Fan XinRan(5) 创建作者 * * @date: 2022/2/8 星期二(6) 创建时间 * * Others:(7) 备注、改动信息等 **********************************************************************///调用需要的C头文件 #include//C Language header file #include #include #include//调用需要的C++头文件 #include// C++ header file #include #include//调用非标准库 #include"alloc.h"// 用于创建多维数组 #include"segy.h"// 包含segy与bhed结构体，用于提取卷头和道头中采集、存储的信息// 定义全局变量及命名空间 #define PI 3.141592654//Constant Number Definition #define EPS 0.0000001using namespace std;

1.2 声明函数

unsigned short exchangeLowHigh16(unsigned short Data_temp); //16位高低位转换函数short占2字节，2*8 unsigned int exchangeLowHigh32(unsigned int Data_temp); //32位高低位转换函数4*8 float ibm2pc(unsigned int Data_temp); //IBM转PC数据 unsigned int pc2ibm(float input); //PC转IBM数据 float ieee2pc(unsigned int Data_temp); //IEEE转为PCvoid trace_ibm2pc(float *data_output, int *data_input, int nt); //地震道数据由IBM转换为PC格式 void trace_pc2ibm(float *data_input, int *data_output, int nt); //地震道数据由PC转换为IBM格式bool copySeismicDataIBM(const char *filenameInput, const char *filenameOutput); //Copy seismic data from Inputfile to Outputfile

完整代码

/********************************************************************** * Copyright(C) 2018,Company All Rights Reserved * * @file: ReadSeismic.cpp * * @brief:实现地震数据的读、写操作 * * @version : 1.0 * * @author: Fan XinRan * * @date: 2022/2/8 星期二 * * Others: **********************************************************************///(1)调用需要的C头文件 #include// C Language header file #include #include #include//(2)调用需要的C++头文件 #include// C++ header file #include #include//(3)调用需要的非标准库头文件 #include"alloc.h"// project header file #include"segy.h" #include//(4)定义全局常量 #define PI 3.141592654// Constant Number Definition #define EPS 0.0000001//(5)声明命名空间 using namespace std; //(6)声明函数名、输入、输出及其类型 unsigned short exchangeLowHigh16(unsigned short Data_temp); //16位高低位转换函数short占2字节，2*8 unsigned int exchangeLowHigh32(unsigned int Data_temp); //32位高低位转换函数4*8 float ibm2pc(unsigned int Data_temp); //IBM转PC数据 unsigned int pc2ibm(float input); //PC转IBM数据 float ieee2pc(unsigned int Data_temp); //IEEE转为PCvoid trace_ibm2pc(float *data_output, int *data_input, int nt); //地震道数据由IBM转换为PC格式 void trace_pc2ibm(float *data_input, int *data_output, int nt); //地震道数据由PC转换为IBM格式bool copySeismicDataIBM(const char *filenameInput, const char *filenameOutput); //Copy seismic data from Inputfile to Outputfile

2 C++文件ReadSeismic.cpp的编写及其规范 2.1 必要的说明

/************************************************************************************************************* Function:copySeismicDataIBM(1)函数名 Description:copy segy file from input data to output data(2)简要描述其功能 Input: const char *filenameInput [in]input filename (.segy)(3)输入变量及输入文件类型 Output: const char*filenameOutput[out]output filename (.segy)(4)输出变量及输出文件类型 Return: booltrueprogram success boolfalseprogram failed(5)返回值及其说明 Author:Fan XinRan(6)创建作者 Date:2022/2/8(7)创建时间 Others:(8)备注、改动信息等 *************************************************************************************************************/

2.2 定义读、写函数

#include "ReadSeismic.h" bool copySeismicDataIBM(const char *filenameInput, const char *filenameOutput){//实现代码 ...}

（1）定义待使用的结构体变量、数值型变量
bhed 与 segy均为定义在segy.h中的结构体(structure)，分别包含了二进制卷头信息与道头信息，使用成员访问运算符(.)获取其内容；
使用unsigned int 声明整型变量，使用long long 或__int64声明SEGY文件字节数、地震道字节数，防止数据量超出范围，并且尽可能初始化变量。

bhed fileheader; // file header卷头 segy traceheader; // trace header道头 unsigned int nt=0; // number of sample采样点数 unsigned int sizefileheader=sizeof(fileheader); // size of fileheader; unsigned int sizetraceheader=sizeof(traceheader); // size of traceheader; unsigned int ncdp = 0; // number of cdp道数 long longsize_file = 0; //size of input file long longsize_trace = 0; //size of per-trace

（2）新建指针变量
【C/C++读取SEGY文件（三）】在读、写地震道数据这一任务中，需要用到输入指针、输出指针、地震道数据指针、道头指针以及一个临时指针变量，共五个指针变量。

FILE *fpinput = NULL; // input file pointer FILE *fpoutput = NULL; // output file pointer float *dataInput = NULL; // input data pointer segy *traceheaderArray = NULL; // traceheader pointer int* temp = NULL; // temp pointer

之前的任务中fread(dataInput[itrace],nt * sizeof(float),1,fpinput)，
整个读、写流程为：fpinput-->读取nt个数据-->dataInput[itrace]-->写入nt个数据-->fpoutput
本次任务中需要对数据进行变换，流程变为：fpinput-->读取nt个数据-->temp-->IBM/PC转换-->dataInput[itrace]-->写入nt个数据-->fpoutput。
（3）打开输入、输出文件指针

fpinput = fopen(filenameInput, "rb"); //open input file pointer fpoutput = fopen(filenameOutput,"wb"); //open output file pointer//读写操作 ...//fopen()与fclose()成对出现，在对文件的操作完成后切记关闭文件 fclose(fpinput); //close input file pointer fclose(fpoutput); //close output file pointer

（4）判断文件打开情况

if(fpinput==NULL){//如果文件指针为NULL printf("Cannot open %s file\n", filenameInput); //打印“文件打开失败” return false; //结束程序 }if(fpoutput==NULL){ printf("Cannot open %s file\n", filenameOutput); return false; }

（5）读取/计算卷、道信息

fread(&fileheader,sizefileheader,1,fpinput); // 从输入流(fpinput)中读取卷头信息到指定地址---->fileheadernt = exchangeLowHigh16(fileheader.hns) // 高低位转换_fseeki64(fpinput,0,SEEK_END); // 从文件末尾偏移这个结构体0个长度给文件指针fpinput，即fpinput此时指向文件尾size_file = _ftelli64(fpinput); // 返回当前文件位置，即文件总字节数 size_trace = nt*sizeof(float)+sizetraceheader; // 每一道的字节数 = 采样点字节数+道头字节数ncdp = (size_file - (long long)sizefileheader)/size_trace; // 道数 = （文件总字节数 - 卷头字节数）/每一道的字节数_fseeki64(fpinput,sizefileheader,SEEK_SET); // 从文件开头偏移sizefileheader（卷头字节数）个长度给指针fpinput，即fpinput此时指向第一道的开始 fwrite(&fileheader, sizefileheader, 1, fpoutput); // 先写入卷头

fread() 从给定流读取数据到指针所指向的数组中；
fwrite(*ptr, size, nmemb,*stream) 参数与fread()相同，把ptr所指向的数组中的数据写入到给定流stream中；
_fseeki64的用法与fseek相同，表示从文件指定位置偏移一定字节数；前者具有更高的兼容性；
_ftelli64与ftell同理，返回给定流的当前文件位置；
exchangeLowHigh16()完成short型的高低位转换，int型的高低位转换使用exchangeLowHigh64()。

（6）遍历每一条地震道，读、写数据

dataInput=alloc2float(nt,ncdp); // 分配nt*ncdp（采样点数×道数）所需的内存空间，用来存放二维地震道数据 //其中，alloc2float是卸载alloc.h中的函数，创建一个float型的二维数组 //dataInput为二级指针，可简记为dataInput指向每一行的开头memset(dataInput[0], 0, nt*ncdp * sizeof(float)); // 从第一行的开头开始，将内存块中nt*ncdp个字符赋值为0 // dataInput指向每行开头，而dataInput[0]则为整个二维数组的起始位置// 在内存的动态存储区中分配ncdp个长度为sizetraceheader的连续空间 traceheaderArray = (segy*)calloc(ncdp,sizetraceheader); temp = (int*)calloc(nt,sizeof(int)); //逐道读取道头与地震道数据 for(int itrace = 0; itrace < ncdp; itrace++){ fread(&traceheaderArray[itrace],sizetraceheader,1,fpinput); // &traceheaderArray[itrace]为第itrace道的地址，读取该道头信息 fread(temp,nt * sizeof(float),1,fpinput); // 读取nt个采样点的信息并将结果指向temp// 使用trace_ibm2pc将temp位置后nt个采样点的数据，进行IBM-->PC的转换，结果指向每一道开头(dataInput[itrace]) trace_ibm2pc(dataInput[itrace], temp, nt); }//end for(int itrace = 0; itrace < ncdp; itrace++)//逐道写入道头与地震道数据 for (int itrace = 0; itrace < ncdp; itrace++) { fwrite(&traceheaderArray[itrace], sizetraceheader, 1, fpoutput); // 写入该道头信息// 使用trace_pc2ibm将temp位置后nt个采样点的数据，进行PC-->IBM的转换，结果指向每一道开头(dataInput[itrace]) trace_pc2ibm(dataInput[itrace],temp,nt); fwrite(temp, nt * sizeof(int), 1, fpoutput); // 以IBM的格式存回fpoutput }//end for(int itrace = 0; itrace < ncdp; itrace++) // 在每个循环末尾的"}"添加备注，便于寻找和区分//在写操作完成后释放内存 free(temp); // free temp pointer free(traceheaderArray); // free traceheader pointer free2float(dataInput); // free data input pointer

calloc(num,size)：在内存的动态存储区中分配num个长度为size的连续空间，函数返回一个指向分配起始地址的指针；如果分配不成功，返回NULL；
malloc(size)：功能与calloc() 相似，不同之处是malloc() 不会将内存值初始化为0，而 calloc()会将新申请的内存填充0。

完整代码

/***************************************************************************** Function:CopySeismicData Description:copy segy file from input data to output data Input: const char *filenameInput [in]input filename (.segy) Output: const char*filenameOutput[out]output filename (.segy) Return: booltrueprogram success boolfalseprogram failed Author:Fan XinRan Date:2022/2/8 Others: *****************************************************************************/ #include "ReadSeismic.h"bool copySeismicDataIBM(const char *filenameInput, const char *filenameOutput){ segy traceheader; // trace header bhed fileheader; // file header unsigned int nt = 0; // number of sample unsigned int sizetraceheader = sizeof(traceheader); // size of traceheader; unsigned int sizefileheader = sizeof(fileheader); // size of fileheader; unsigned int ncdp = 0; // number of cdp long longsize_file = 0; //size of input file long longsize_trace = 0; //size of per-trace FILE *fpinput = NULL; // input file pointer FILE *fpoutput = NULL; //output file pointer float **dataInput = NULL; //input data pointer segy *traceheaderArray = NULL; // int* temp = NULL; fpinput = fopen(filenameInput, "rb"); //open input file pointer fpoutput = fopen(filenameOutput, "wb"); //open output file pointer if (fpinput == NULL) { printf("Cannot open %s file\n", filenameInput); return false; } if (fpoutput == NULL) { printf("Cannot open %s file\n", filenameOutput); return false; } fread(&fileheader, sizefileheader, 1, fpinput); nt = fileheader.hns; nt = exchangeLowHigh16(fileheader.hns); _fseeki64(fpinput, 0, SEEK_END); size_file = _ftelli64(fpinput); size_trace = nt * sizeof(float) + sizetraceheader; ncdp = (size_file - (long long)sizefileheader) / size_trace; _fseeki64(fpinput, sizefileheader, SEEK_SET); dataInput = alloc2float(nt, ncdp); memset(dataInput[0], 0, nt*ncdp * sizeof(float)); traceheaderArray = (segy*)calloc(ncdp, sizetraceheader); temp = (int*)calloc(nt,sizeof(int)); fwrite(&fileheader,sizefileheader,1, fpoutput); for (int itrace = 0; itrace < ncdp; itrace++) {fread(&traceheaderArray[itrace], sizetraceheader, 1, fpinput); fread(temp, nt * sizeof(int), 1, fpinput); trace_ibm2pc(dataInput[itrace], temp, nt); }//end for(int itrace = 0; itrace < ncdp; itrace++) for (int itrace = 0; itrace < ncdp; itrace++) { fwrite(&traceheaderArray[itrace], sizetraceheader, 1, fpoutput); trace_pc2ibm(dataInput[itrace],temp,nt); fwrite(temp, nt * sizeof(int), 1, fpoutput); }//end for(int itrace = 0; itrace < ncdp; itrace++) free(temp); free(traceheaderArray); free2float(dataInput); // free data input pointer fclose(fpoutput); //close output file pointer fclose(fpinput); //close input file pointer return true; }

3 主函数main.cpp及运行结果