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二进制文件

包含在 ASCII及扩展 ASCII 字符中编写的数据或程序指令的文件。计算机文件基本上分为二种:二进制文件和 ASCII(也称纯文本文件),图形文件及文字处理程序等计算机程序都属于二进制文件。这些文件含有特殊的格式及计算机代码。ASCII 则是可以用任何文字处理程序阅读的简单文本文件。

广义的二进制文件即指文件,由文件在外部设备的存放形式为二进制而得名。狭义的二进制文件即除文本文件以外的文件。文本文件是一种由很多行字符构成的计算机文件。文本文件存在于计算机系统中,通常在文本文件最后一行放置文件结束标志。文本文件的编码基于字符定长,译码相对要容易一些;二进制文件编码是变长的,灵活利用率要高,而译码要难一些,不同的二进制文件译码方式是不同的。

从本质上来说他们之间没有什么区别,因为他们在硬盘上都有一种的存放方式--二进制,但是如果要对他们有些区分的话,那可以这样理解。每个字符由一个或多个字节组成,每个字节都是用的-128127之间的部分数值来表示的,也就是说,-128127之间还有一些数据没有对应任何字符的任何字节。如果一个文件中的每个字节的内容都是可以表示成字符的数据,我们就可以称这个文件为文本文件,可见,文本文件只是二进制文件中的一种特例,为了与文本文件相区别,人们又把除了文本文件以外的文件称为二进制文件,由于很难严格区分文本文件和二进制文件的概念,所以我们可以简单地认为,如果一个文件专门用于存储文本字符的数据,没有包含字符以外的其他数据,我们就称之为文本文件,除此之外的文件就是二进制文件。

为什么要使用二进制文件。原因大概有三个:
  第一是二进制文件比较节约空间,这两者储存字符型数据时并没有差别。但是在储存数字,特别是实型数字时,二进制更节省空间,比如储存 Real*4 的数据:3.1415927,文本文件需要 9 个字节,分别储存:3 . 1 4 1 5 9 2 7 这 9 个 ASCII 值,而二进制文件只需要 4 个字节(DB 0F 49 40)
  第二个原因是,内存中参加计算的数据都是用二进制无格式储存起来的,因此,使用二进制储存到文件就更快捷。如果储存为文本文件,则需要一个转换的过程。在数据量很大的时候,两者就会有明显的速度差别了。
  第三,就是一些比较精确的数据,使用二进制储存不会造成有效位的丢失。 [1]

列举一个二进制文件如下:

00000000h:0F 01 00 00 0F 03 00 00 12 53 21 45 58 62 35 34; .........S!EXb54

00000010h:41 42 43 44 45 46 47 48 49 47 4B 4C 4D 4E 4F 50; ABCDEFGHIGKLMNOP

这里列出的是在 UltraEdit(UE) 里看到的东西。其实只有红色部分是文件内容。前面的是 UE 加入的行号。后面的是 UE 尝试解释为字符型的参考。
  这个文件一共有 32 字节长。显示为两列,每列 16 个字节。实际上,这仅仅是 UE 的显示而已。真实的文件并不分行。仅仅知道这个文件的内容,如果我们没有任何说明的话,是不能看出任何有用信息的。
  下面我规定一下说明:我们认为,前 4 个字节是一个 4 字节的整型数据(0F 01 00 00 十六进制:10Fh 十进制:271)。这 4 个字节之后的 4 个字节是另一个 4 字节的整型数据(0F 03 00 00 十六进制:30Fh 十进制:783)。其后的 4 个字节(12 53 21 45 )表示一个 4 字节的实型数据:2.5811919E+3。再其后的 4 个字节(58 62 35 34)表示另一个 4 字节的实行数据:1.6892716E-7。而只后的 16 个字节(41 42 43 44 45 46 47 48 49 47 4B 4C 4D 4E 4F 50)我们认为是 16 个字节的字符串(ABCDEFGHIGKLMNOP)
  实际上,二进制文件只是储存数据,并不写明数据类型,比如上面的第 9 字节到第 16 字节(12 53 21 45 58 62 35 34),我们刚才认为是 2 个 4 字节的实型,其实也可以认为是 8 个字节的字符型( S!EXb54)。而后面的 16 个字节的字符串(ABCDEFGHIGKLMNOP),我们也可以认为是 2 个 8 字节的整型,或者 4 个 4 字节的整型,甚至 2 个 8 字节的实型,4 个 4 字节的实型,等等等等。
  因此,面对一个二进制文件,我们不能准确地知道它的含义,我们需要他的数据储存方式的说明。这个说明告诉我们第几个字节到第几个字节是什么类型的数据,储存的数据是什么含义。否则的话,我们只能猜测,或者无能为力。 [1]

我们将上面的那个二进制文件保存为:TestBin.Bin 来举例。
  读取和写入二进制其实是两个很类似的操作,了解了其中之一,另一个也就不难了。

二进制文件我们通常使用直接读取方式,Open 语句可以写为:

引用

Open( 12 , File = 'TestBin.Bin' , Access = 'Direct' , Form = 'Unformatted' , RecL = 4 )

上面的 Access 表示直接读取方式,Form 表示无格式储存。比较重要的是 RecL 。我们读取数据时,是用记录来描述单位的,每一次读入或写入是一个记录。记录的长度在 Open 时就确定下来,以后不能改变。如果需要改变,只能 Close 以后再此 Open。
  记录长度在某些编译器下表示读取的 4 字节长度的倍数,规定为 4 表示记录长度为 16 字节。有些编译器下就直接表示记录的字节数,规定为 4 则表示记录长度为 4 字节。这个问题需要参考编译器手册。在 VF 系列里,这个值是前面一个含义。可以通过设置工程属性的 Fortran,Data,Use Bytes as RECL= Unit for Unformatted Files 来改变,使之成为后一个含义。在命令行模式下,则使用 /assume:byterecl 这个编译选项。
  确定 RecL 大小是我们需要做的事情,一般来说,不适合太大,也不适合太小。还需要结合数据储存方式来考虑。太小的话,我们需要执行读写的次数就多,太大的话,我们就不方便操作小范围的数据。
  有时候我们甚至会分多次来读取数据,每一次的 RecL 都不同。对于上面的 TestBin.Bin 文件来说,它比较简单,我以 16 字节长度和 8 字节长度两种读取方式来演示,你甚至可以一次 32 个字节长度全部读完。 [1]

C++程序语言学习过程中常见名词,相对于Binary file的是Text file(纯文本文件)。

C++中二进制文件读写函数:

fread

fwrite

ifstream.read()

ofstream.write()

文件读

文件写

等等……

爪哇(Java)中二进制文件读写函数:

FileInputStream()

FileOutputStream()

文件输入流()

文件输出流()

等等……


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