何荣 / 项目档案

Appearance

[English version](/posts/c教程/en-US/05-Input Output and Files/043-Reading and Writing Binary Files)

文本文件易于阅读，但并不总是高效。另一方面，二进制文件完全按照内存中存在的方式存储原始字节，无需格式化，无需转换。它们非常适合保存数组、结构或任何必须快速写入和读回而不会丢失或舍入的数据。

文本与二进制 ​

方面文本文件二进制文件
格式人类可读 (ASCII)原始字节
尺寸更大（额外字符、换行符）更小（紧凑形式）
读/写fprintf,fscanf,fgetsfwrite,fread
使用案例日志、配置、报告结构、图像、可执行文件、序列化数据

当您打开二进制 I/O 文件时，添加b到模式：

FILE *fp = fopen("data.bin", "wb"); // write binary
FILE *fp = fopen("data.bin", "rb"); // read binary

写入二进制数据 ​

让我们将整数数组直接写入磁盘。

#include <stdio.h>
int main(void) {
    int numbers[] = {10, 20, 30, 40, 50};
    size_t count = sizeof(numbers) / sizeof(numbers[0]);
    FILE *fp = fopen("numbers.bin", "wb");
    if (!fp) {
        perror("Failed to open file");
        return 1;
    }
    fwrite(numbers, sizeof(int), count, fp);
    fclose(fp);
    printf("Wrote %zu integers to numbers.bin\n", count);
    return 0;
}

这会将 5 个整数（在大多数系统上每个整数 4 个字节）作为原始字节直接写入磁盘，不进行文本转换。

读取二进制数据 ​

现在让我们回读一下它们：

#include <stdio.h>
int main(void) {
    int numbers[5];
    FILE *fp = fopen("numbers.bin", "rb");
    if (!fp) {
        perror("Failed to open file");
        return 1;
    }
    size_t n = fread(numbers, sizeof(int), 5, fp);
    fclose(fp);
    printf("Read %zu integers:\n", n);
    for (size_t i = 0; i < n; i++)
        printf("%d ", numbers[i]);
    printf("\n");
    return 0;
}

输出：

Wrote 5 integers to numbers.bin
Read 5 integers:
10 20 30 40 50

写作和阅读结构 ​

您可以使用相同的模式直接存储整个结构。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct {
    int id;
    float price;
    char title[50];
} Book;
int main(void) {
    Book b1 = {1, 9.99, "The C Book"};
    Book b2 = {2, 15.49, "Algorithms in C"};
    FILE *fp = fopen("books.bin", "wb");
    if (!fp) return 1;
    fwrite(&b1, sizeof(Book), 1, fp);
    fwrite(&b2, sizeof(Book), 1, fp);
    fclose(fp);
    fp = fopen("books.bin", "rb");
    if (!fp) return 1;
    Book b;
    while (fread(&b, sizeof(Book), 1, fp) == 1)
        printf("%d | %s | %.2f\n", b.id, b.title, b.price);
    fclose(fp);
    return 0;
}

输出：

1 | The C Book | 9.99
2 | Algorithms in C | 15.49

处理字节顺序 ​

二进制文件取决于 CPU 的字节顺序（字节顺序）。如果您在小端机器上写入并在大端机器上读取，则字节可能会出现反转。

对于便携式格式，您可以：

  • 使用标准化序列化（如 Protocol Buffers 或 MessagePack）。
  • 使用位移位或网络字节顺序函数手动转换（htonl,ntohl).

手动转换示例：

unsigned int to_big_endian(unsigned int x) {
    return ((x & 0xFF) << 24) |
           ((x & 0xFF00) << 8) |
           ((x & 0xFF0000) >> 8) |
           ((x >> 24) & 0xFF);
}

附加二进制数据 ​

您可以使用模式附加更多记录"ab":

Book b3 = {3, 21.75, "Advanced C"};
FILE *fp = fopen("books.bin", "ab");
fwrite(&b3, sizeof(Book), 1, fp);
fclose(fp);

二进制文件实用程序 ​

功能目的
fwrite(ptr, size, count, file)写入二进制数据
fread(ptr, size, count, file)读取二进制数据
fseek(file, offset, origin)移动位置
ftell(file)获取当前位置
rewind(file)返回开始

为什么它很重要 ​

二进制 I/O 对于以下方面至关重要：

  • 有效保存大型数据集
  • 游戏保存文件、多媒体格式或科学数据
  • 数据库和内存映射存储
  • 嵌入式和系统级工具

它是序列化的基础，将内存中的数据转换为可以传输或持久的字节。

自己尝试一下 ​

  1. 保存数组double值并读回它们。
  2. 修改结构示例以包含enum字段并测试二进制结果。
  3. 实现一个功能count_records(filename)计算存储了多少个结构。
  4. 使用fseek()跳转到第三条记录并仅打印该记录。
  5. 写入同一文件的文本和二进制版本并比较大小。

二进制 I/O 将 C 的低级功能与现实世界的存储效率联系起来。接下来，您将通过了解标准流、如何使用来进一步扩展它stdin,stdout， 和stderr构建灵活、可组合的命令行工具。

本站总访问 — 次