判断打印DIB图像像素值的函数是否正确且最优

MS设备无关位图（DIB）的像素数组中，每行像素会被填充至4字节的倍数。我编写了如下函数，可在给定任意BitsPerPixel（1-32）、Width（>0）、Height（>0）及有效像素数组地址的情况下，打印每个像素的值（不含填充部分且不分离单个RGBA通道）。请问这是否是正确且最优的实现方式？

附：使用24bpp且Width==3n的情况对该函数压力最大。

#include <stdio.h>
#include <windows.h>
#define QWORD unsigned _int64

void PrintPixels(PDWORD pPixelArray, UINT Width, UINT Height, UINT BitsPerPixel)
{
    UINT DwordsInStride = (BitsPerPixel * Width + 31) >> 5;
    QWORD mask = 0xFFFFFFFF >> (32 - BitsPerPixel);
    INT PixelBitsPerRow = Width * BitsPerPixel;
        
    for (UINT h = 0; h < Height; h++) {
        INT PixelBitsRemaining = PixelBitsPerRow;
        BYTE QwordBitsRemaining = 0;
        QWORD val = 0;
        do {            
            val = ((QWORD)(*pPixelArray))<<QwordBitsRemaining | val;
            QwordBitsRemaining = (PixelBitsRemaining < 32+QwordBitsRemaining) ? PixelBitsRemaining : 32 + QwordBitsRemaining;

            do {
                printf("%0*llX ",(BitsPerPixel+3)>>2,val & mask );  //Don't account for the performance of this statement when judging the optimality of this function. Assume that the entire printf() statement executes infinitely quickly.
                val >>= BitsPerPixel;
                QwordBitsRemaining -= BitsPerPixel;
                PixelBitsRemaining -= BitsPerPixel;
            } while (QwordBitsRemaining >= BitsPerPixel);

            pPixelArray++;

        } while (PixelBitsRemaining > 0);

        printf("\n");  //Don't account for the performance of this statement when judging the optimality of this function. Assume that the entire printf() statement executes infinitely quickly.
    }
}

正确性判断 #

你的实现存在明显错误，核心问题如下：

• Stride处理完全缺失：函数计算了DwordsInStride但未使用。DIB每行实际长度是4字节对齐的，处理完一行有效像素后，必须跳过填充的字节（即让pPixelArray移动DwordsInStride个DWORD，而非仅移动处理过的像素对应DWORD数）。当前代码会在处理完一行有效像素后，继续读取下一行的开头数据当作当前行剩余部分，直接导致跨行读取错误。
• 掩码生成有未定义风险：当BitsPerPixel=32时，0xFFFFFFFF >> (32 - 32)即右移32位，C标准中这种移位操作属于未定义行为。更安全的掩码生成方式是((QWORD)1 << BitsPerPixel) - 1。
• 跨DWORD像素的拼接顺序存疑：DIB采用小端存储，对于24bpp这类跨DWORD的像素格式，你的QWORD拼接逻辑是否符合像素实际字节顺序需要验证。比如24bpp时，第一个DWORD包含完整的像素1和像素2的第一个字节，第二个DWORD包含像素2的后两个字节和像素3的第一个字节，当前拼接逻辑可能无法正确提取像素值。

最优性判断（假设printf无性能损耗） #

即便修正正确性问题，当前实现也绝非最优，原因包括：

• 双层循环冗余：内层do-while循环增加了分支判断开销，对于多数常见格式（8/16/24/32bpp），可以按固定字节/双字批量处理，大幅减少循环次数。
• 统一QWORD处理的浪费：对于32bpp、宽度为偶数的16bpp这类能对齐到DWORD的格式，完全不需要QWORD拼接，直接读取DWORD即可，当前统一逻辑会增加不必要的移位和或操作。
• 高压力场景（24bpp，Width=3n）适配差：这种场景下每行刚好是3n字节（无填充或填充1字节），按字节直接组合像素值的效率远高于当前的QWORD拼接方式。

修正与优化方向 #

1. 修复Stride处理：每行处理完有效像素后，将pPixelArray移动DwordsInStride个DWORD，比如在每行循环末尾执行：

   UINT processedDwords = (PixelBitsPerRow + 31) >> 5;
   pPixelArray += DwordsInStride - processedDwords;
   

2. 修正掩码生成：替换为QWORD mask = ((QWORD)1 << BitsPerPixel) - 1;
3. 分格式优化：
   • 32bpp：直接遍历每个DWORD打印，无需任何拼接操作。
   • 16bpp：宽度为偶数时直接读取WORD；奇数时单独处理最后一个像素。
   • 24bpp：按字节读取，每3字节组合成一个像素值（注意小端存储的字节顺序）。
   • 1/4/8bpp：按字节或DWORD批量读取，一次性提取多个像素，减少循环次数。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者George Robinson