C++のバイナリファイルをKotlinで再現する方法

バイナリファイルの生成や解析は、多くのプロジェクトで必要になる作業です。本記事では、C++で作成されたバイナリファイルをKotlinで再現する方法を解説します。データ型やエンディアンなどの注意点を押さえながら進めていきましょう。

1. バイトのレイアウトを正確に再現する

C++とKotlinではデータ型のサイズやエンディアンの扱いが異なるため、以下の点に注意が必要です。

データ型のサイズ

• C++のデータ型（int, longなど）は環境依存ですが、KotlinではIntは32ビット、Longは64ビットと固定されています。
• C++側のデータ型サイズを確認し、それに応じたKotlinの型を選びましょう。

エンディアンの一致

C++でバイナリを書き込む際にリトルエンディアンが使われている場合、Kotlinでもリトルエンディアンを指定します。

val buffer = ByteBuffer.allocate(8)
buffer.order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN)

2. バイト単位の書き込み

C++のstd::ofstreamのように、Kotlinでもバイト単位でバイナリファイルに書き込みが可能です。以下はその例です。

import java.io.FileOutputStream
import java.nio.ByteBuffer
import java.nio.ByteOrder

fun writeBinaryFile() {
    val buffer = ByteBuffer.allocate(8) // 必要なサイズを指定
    buffer.order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN) // エンディアン指定

    // データをバッファに追加
    buffer.putInt(12345) // 4バイト整数
    buffer.putShort(123) // 2バイト短整数
    buffer.put(0xAB.toByte()) // 1バイト
    buffer.put(0xCD.toByte()) // 1バイト

    // ファイルに書き込み
    FileOutputStream("output.bin").use { it.write(buffer.array()) }
}

3. C++の構造体やデータ構造を再現

C++の構造体をKotlinで再現する場合、以下のようにデータクラスとメソッドを用います。

C++構造体:

struct Data {
    int value;
    short flag;
    char byte1;
    char byte2;
};

Kotlinで再現:

import java.nio.ByteBuffer
import java.nio.ByteOrder

data class Data(
    val value: Int,
    val flag: Short,
    val byte1: Byte,
    val byte2: Byte
) {
    fun toByteArray(): ByteArray {
        val buffer = ByteBuffer.allocate(8)
        buffer.order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN)
        buffer.putInt(value)
        buffer.putShort(flag)
        buffer.put(byte1)
        buffer.put(byte2)
        return buffer.array()
    }
}

fun writeBinaryFile() {
    val data = Data(12345, 123, 0xAB.toByte(), 0xCD.toByte())
    FileOutputStream("output.bin").use { it.write(data.toByteArray()) }
}

4. 文字列のエンコーディング

文字列をバイナリファイルに含める場合、C++とKotlinで文字コードを統一する必要があります。例えば、UTF-8を使用する場合は以下のように書きます。

val text = "Hello"
val bytes = text.toByteArray(Charsets.UTF_8) // C++側もUTF-8を使用する

5. テストと検証

作成したKotlinのバイナリファイルを、C++のバイナリファイルと比較して一致しているか確認しましょう。ファイル比較ツールを使用するほか、Kotlinでスクリプトを作成することもできます。

import java.nio.file.Files
import java.nio.file.Paths

fun compareFiles(file1: String, file2: String): Boolean {
    val bytes1 = Files.readAllBytes(Paths.get(file1))
    val bytes2 = Files.readAllBytes(Paths.get(file2))
    return bytes1.contentEquals(bytes2)
}

まとめ

C++で作成したバイナリファイルをKotlinで再現することは可能ですが、データ型、エンディアン、構造体のレイアウト、文字コードに細心の注意を払う必要があります。また、作成したファイルが正しく再現されているかをテストすることで、互換性を保証できます。

本記事を参考に、Kotlinで正確なバイナリファイルの生成に挑戦してみてください。