inf2Projekt2/imageInput.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "imageInput.h"

#define BUFFER_SIZE 100
#define FILE_HEADER_STRING "__info2_image_file_format__"

// TODO Implementieren Sie geeignete Hilfsfunktionen für das Lesen der Bildserie aus einer Datei
static FILE* openFileCheckHeader(const char *path)
{
    FILE *fp = NULL;

    fp = fopen(path, "rb");
    if(fp == NULL)
        return NULL;
    char headerbuffer[BUFFER_SIZE];
    size_t headerlength = strlen(FILE_HEADER_STRING);
    if((fread(headerbuffer, sizeof(char), headerlength, fp)) != headerlength)
    {
        fclose(fp);
        return NULL;
    }
    if(strncmp(FILE_HEADER_STRING, headerbuffer, headerlength) != 0)
    {
        fclose(fp);
        return NULL;
    }
    return fp;
}
//Oeffnet die Datei. 2. liest aus Datei headerlaenge laenge aus speichert in array vergleicht mit gewolltem header.
///Gibt bei Erfolg (header laenge richtig, richtiger header) den FILE* Zeiger zurück welcher nun gespeichert hat
///dass nun der header Teil gelesen wurde und somit die nächste Funktion ab dieser Stelle weiter liest. 
///NULL, wenn falscher header.
// TODO Vervollständigen Sie die Funktion readImages unter Benutzung Ihrer Hilfsfunktionen
static int readWidthHeightCount(FILE *fp, unsigned int *count, unsigned int *width, unsigned int *height)
{
    unsigned short count_s;
    unsigned short width_s;
    unsigned short height_s;
    if(fread(&count_s, sizeof(unsigned short), 1, fp) != 1)
    {
        return -1;
    }
    if(fread(&width_s, sizeof(unsigned short), 1, fp) != 1)
    {
        return -1;
    }
    if(fread(&height_s, sizeof(unsigned short), 1, fp) != 1)
    {
        return -1;
    }
    *count = (unsigned int)count_s;
    *width = (unsigned int)width_s;
    *height = (unsigned int)height_s;
    return 0;
}
static GrayScaleImageSeries* allocateSeries(unsigned int count)
{
    // 1. Speicher reservieren für Hauptstruktur. Speicheradresse dieses Speicherbereichs einem Strukt ptr zuweisen
    GrayScaleImageSeries *series = malloc(sizeof(GrayScaleImageSeries));
    
    // 2. Prüfen, ob Speicherreservierung nicht funktioniert hat
    if (series == NULL) {
        return NULL;//Wir müssen nichts freen, da wir keinen Speicherplatz reservieren konnten! Gibt nix zu freen
    }

    // 3. Initialiseren der Struktur.
    series->count = count;
    series->images = NULL;
    series->labels = NULL;

    // 4. Speicher reservieren für images Struktur array
    series->images = malloc(count * sizeof(GrayScaleImage));//Startadresse des images Array wird in die series gespeichert
    
    // 5. Prüfen, ob das images-Array nicht reserviert werden konnte
    if (series->images == NULL) {
        // Fehler! Rufen wir clearSeries auf, um aufzuräumen, was wir
        // bisher haben (nur die 'series'-Struktur selbst).
        clearSeries(series);//zu implementieren
        return NULL;
    }

    // 6. WICHTIG: Alle "buffer"-Zeiger in den "Seiten" initialisieren
    //    Das ist der "sichere" Zustand für den nächsten Schritt.
    for (unsigned int i = 0; i < count; i++) {
        series->images[i].buffer = NULL;
    }

    // 7. "malloc" für das "labels"-Array
    series->labels = malloc(count * sizeof(unsigned char));

    // 8. Prüfen, ob das "labels"-Array reserviert werden konnte
    if (series->labels == NULL) {
        // Fehler! clearSeries räumt jetzt die 'series'-Struktur
        // UND das 'images'-Array auf.
        clearSeries(series);
        return NULL;
    }

    // 9. Erfolg! Alle Container sind reserviert.
    return series;
}
/**
 * Liest die Pixel-Daten und Labels für alle Bilder in die vorreservierte Serie.
 * Reserviert den Speicher für jeden einzelnen Pixel-Buffer.
 *
 * @param fp Der geöffnete und bereits "vorgespulte" Datei-Zeiger.
 * @param series Die vorreservierte Serie (Hülle, images-Array, labels-Array).
 * @param width Die Breite, die jedes Bild hat.
 * @param height Die Höhe, die jedes Bild hat.
 * @return 0 bei Erfolg, -1 bei einem Speicher- oder Lesefehler.
 */
static int readImageData(FILE *fp, GrayScaleImageSeries *series, unsigned int width, unsigned int height)
{
    // 1. Berechne die Anzahl der Pixel pro Bild (mach das nur einmal)
    const unsigned int numPixels = width * height;
    
    // 2. Gehe in einer Schleife durch jedes Bild (von 0 bis count-1)
    for (unsigned int i = 0; i < series->count; i++) {
        
        // 3. Setze die Metadaten für das aktuelle Bild
        series->images[i].width = width;
        series->images[i].height = height;

        // 4. "malloc" für den Pixel-Buffer DIESES EINEN Bildes
        series->images[i].buffer = malloc(numPixels * sizeof(GrayScalePixelType));

        // 5. Prüfe auf Speicherfehler
        if (series->images[i].buffer == NULL) {
            // Fehler! Es gibt nicht genug Speicher.
            // Gib -1 zurück. Der "Chef" (readImages) muss clearSeries aufrufen.
            return -1;
        }

        // 6. Lies die Pixel-Daten aus der Datei in den neuen Buffer
        // Wir wollen 'numPixels' Blöcke lesen, die 'sizeof(GrayScalePixelType)' groß sind
        if (fread(series->images[i].buffer, sizeof(GrayScalePixelType), numPixels, fp) != numPixels) {
            // Fehler! Konnte nicht die erwartete Anzahl an Pixeln lesen.
            // (z.B. Datei endet zu früh)
            return -1;
        }

        // 7. Lies das Label für dieses Bild aus der Datei
        // Wir wollen 1 Block lesen, der 'sizeof(unsigned char)' groß ist
        if (fread(&series->labels[i], sizeof(unsigned char), 1, fp) != 1) {
            // Fehler! Konnte das Label nicht lesen.
            return -1;
        }
    } // Die Schleife geht zum nächsten Bild (i++)

    // 8. Wenn die Schleife komplett durchläuft, war alles erfolgreich.
    return 0;
}
/*
readWidthHeightCount: liest die drei unsigned shorts ein, welche Hoehe, Breite und Anzahl sind. (SHORT!!)
unsigned shorts werden zeigern übergeben, welche werte in unsigned int abspeichern.
*/
GrayScaleImageSeries *readImages(const char *path)
{
    // --- Vorbereitung ---
    // Wir brauchen Variablen, um die Ergebnisse der Helfer zu speichern
    FILE *fp = NULL;
    GrayScaleImageSeries *series = NULL;
    unsigned int count = 0, width = 0, height = 0;

    // --- Schritt 1: Datei öffnen und Header prüfen ---
    fp = openFileCheckHeader(path);
    if (fp == NULL) {
        fprintf(stderr, "Fehler: Datei konnte nicht geöffnet oder validiert werden.\n");
        return NULL; // Kein Aufräumen nötig, da nichts reserviert/geöffnet wurde
    }

    // --- Schritt 2: Metadaten (count, width, height) lesen ---
    if (readWidthHeightCount(fp, &count, &width, &height) != 0) {
        fprintf(stderr, "Fehler: Metadaten konnten nicht gelesen werden.\n");
        fclose(fp); // Aufräumen: Datei schließen
        return NULL;
    }

    // --- Schritt 3: Speicher-Gerüst reservieren ---
    series = allocateSeries(count);
    if (series == NULL) {
        fprintf(stderr, "Fehler: Speicher konnte nicht reserviert werden.\n");
        fclose(fp); // Aufräumen: Datei schließen
        return NULL;
    }

    // --- Schritt 4: Daten (Pixel & Labels) einlesen ---
    if (readImageData(fp, series, width, height) != 0) {
        fprintf(stderr, "Fehler: Bilddaten konnten nicht gelesen werden.\n");
        clearSeries(series); // Aufräumen: Speicher freigeben
        fclose(fp);         // Aufräumen: Datei schließen
        return NULL;
    }

    // --- Erfolg! ---
    // Alle Schritte waren erfolgreich.
    fclose(fp); // Datei schließen (wichtiger letzter Schritt)
    return series; // Den Zeiger auf die fertige Datenstruktur zurückgeben
}

// TODO Vervollständigen Sie die Funktion clearSeries, welche eine Bildserie vollständig aus dem Speicher freigibt
void clearSeries(GrayScaleImageSeries *series)
{
    //von innen nach außen freen
    if(series == NULL)
    {
        return;//beendet Funktion. Fall series == NULL würde das ausführen der folgenden zu einem segmentation fault führen.
    }
    if(series->images != NULL)
    {
        for(unsigned int i = 0; i < series->count; i++)
        {
            if(series->images[i].buffer != NULL)
            free(series->images[i].buffer);
        }
        free(series->images);
    }
    if(series->labels != NULL)
        free(series->labels);
    free(series);
}