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1.12.3 文本文件和二进制文件到底有什么区别?
一、文本文件与二进制文件的定义

    大家都知道计算机的存储在物理上是二进制的,所以文本文件与二进制文件的区别并不是物理上的,而是逻辑上的。这两者只是在编码层次上有差异。简单来说,文本文件是基于字符编码的文件,常见的编码有ASCII编码,UNICODE编码等等。二进制文件是基于值编码的文件,你可以根据具体应用,指定某个值是什么意思(这样一个过程,可以看作是自定义编码。

    从上面可以看出文本文件基本上是定长编码的(也有非定长的编码如UTF-8)。而二进制文件可看成是变长编码的,因为是值编码嘛,多少个比特代表一个值,完全由你决定。大家可能对BMP文件比较熟悉,就拿它举例子吧,其头部是较为固定长度的文件头信息,前2字节用来记录文件为BMP格式,接下来的8个字节用来记录文件长度,再接下来的4字节用来记录bmp文件头的长度。

 二、文本文件与二进制文件的存取   

  文本工具打开一个文件的过程是怎样的呢?拿记事本来说,它首先读取文件物理上所对应的二进制比特流,然后按照你所选择的解码方式来解释这个流,然后将解释结果显示出来。一般来说,你选取的解码方式会是ASCII码形式(ASCII码的一个字符是8个比特),接下来,它8个比特8个比特地来解释这个文件流。例如对于这么一个文件流"01000000_01000001_01000010_01000011"(下划线''_'',为了增强可读性手动添加的),第一个8比特''01000000''按ASCII码来解码的话,所对应的字符是字符''A'',同理其它3个8比特可分别解码为''BCD'',即这个文件流可解释成“ABCD”,然后记事本就将这个“ABCD”显示在屏幕上。

    事实上,世界上任何东西要与其他东西通信会话,都存在一个既定的协议,既定的编码。人与人之间通过文字联络,汉字“妈”代表生你的那个人,这就是一种既定的编码。但注意到这样一种情况,汉字“妈”在日本文字里有可能是你生下的那个人,所以当一个中国人A与日本B之间用“妈”这个字进行交流,出现误解就很正常的。用记事本打开二进制文件与上面的情况类似。记事本无论打开什么文件都按既定的字符编码工作(如ASCII码),所以当他打开二进制文件时,出现乱码也是很必然的一件事情了,解码和译码不对应嘛。例如文件流''00000000_00000000_00000000_00000001''可能在二进制文件中对应的是一个四字节的整数int 1,在记事本里解释就变成了"NULL_NULL_NULL_SOH"这四个控制符。

    文本文件的存储与其读取基本上是个逆过程。而二进制文件的存取显然与文本文件的存取差不多,只是编/解码方式不同而已,也不再叙述。

 三、文本文件与二进制文件的优缺点

    因为文本文件与二进制文件的区别仅仅是编码上不同,所以他们的优缺点就是编码的优缺点,这个找本编码的书来看看就比较清楚了。一般认为,文本文件编码基于字符定长,译码容易些;二进制文件编码是变长的,所以它灵活,存储利用率要高些,译码难一些(不同的二进制文件格式,有不同的译码方式)。关于空间利用率,想想看,二进制文件甚至可以用一个比特来代表一个意思(位操作),而文本文件任何一个意思至少是一个字符.

    在windows下,文本文件不一定是一ASCII来存贮的,因为ASCII码只能表示128的标识,你打开一个txt文档,然后另存为,有个选项是编码,可以选择存贮格式,一般来说UTF-8编码格式兼容性要好一些.而二进制用的计算机原始语言,不存贮兼容性.    很多书上还认为,文本文件的可读性要好些,存储要花费转换时间(读写要编译码),而二进制文件可读性差,存储不存在转换时间(读写不要编解码,直接写值).这里的可读性是从软件使用者角度来说的,因为我们用通用的记事本工具就几乎可以浏览所有文本文件,所以说文本文件可读性好;而读写一个具体的二进制文件需要一个具体的文件解码器,所以说二进制文件可读性差,比如读BMP文件,必须用读图软件.

    而这里的存储转换时间应该是从编程的角度来说的,因为有些操作系统如windows需要对回车换行符进行转换(将''\n'',换成''\r\n'',所以文件读写时,操作系统需要一个一个字符的检查当前字符是不是''\n''或''\r\n'').这个在存储转换在Linux操作系统中并不需要,当然,当在两个不同的操作系统上共享文件时,这种存储转换又可能出来(如Linux系统和Windows系统共享文本文件)。关于这个转换的方法,请参考文章《Linux文本文件与Windows文本文件间的转换》http://blog.csdn.net/zhangyang0402/article/details/5153649

 四、C的文本读写和二进制读写

    应该说C的文本读写与二进制的读写是一个编程层次上的问题,与具体的操作系统有关,所以"用文本方式读写的文件一定是文本文件,用二进制读写的文件一定是二进制文件"这类观点是错误的.下面的讲述非明确指出操作系统类型,都暗指windows.

    C的文本方读写与二进制读写的差别仅仅体现在回车换行符的处理上.文本方式写时,每遇到一个''\n''(0AH换行符),它将其换成''\r \n''(0D0AH,回车换行),然后再写入文件;当文本读取时,它每遇到一个''\r\n''将其反变化为''\n'',然后送到读缓冲区.二进制读写时,其不存在任何转换,直接将写缓冲区中数据写入文件.

    总地来说,从编程的角度来说,C中文本或二进制读写都是缓冲区与文件中二进制流的交互,只是文本读写时有回车换行的转换.所以当写缓冲区中无换行符''\n''(0AH),文本写与二进制写的结果是一样的,同理,当文件中不存在''\r\n''(0DH0AH)时,文本读与二进制读的结果一样. 

 五、实例

对于内容为 “Ab123\r\n" (41 62 31 32 33 0D 0A)的文件,

pf1 = fopen("f:\\1.txt","r");// 或者pf1 = fopen("f:\\1.txt","rb");
for(int i=0;i <6;i++)
{
fread(&a[i],1,1,pf1);
printf("%0X ",a[i]);
}
fclose(pf1);//关闭文件

的结果分别为:

41 62 31 32 33 0A          和     41 62 31 32 33 0D  

5678的存储形式为:ASCII码:    00110101   00110110   00110111   00111000  (四个字节)(ASCII码表请查阅http://baike.baidu.com/view/15482.htm)

5678的存储形式为:二进制:      00010110   00101110  (两个字节)(整数5678的二进制表示)

二进制文件和文本文件的唯一差异就是前者含有一些非标准输出的ASCII码。0x01就是非标准输出的ASCII码,0x61就是标准输出的ASCII码。)

 

广义上的二进制文件包括文本文件,这里讨论的是狭义上的二进制文件与文本文件的比较:

  1. 能存储的数据类型不同
    文本文件只能存储char型字符变量。二进制文件可以存储char/int/short/long/float/……各种变量值。
  2. 每条数据的长度
    文本文件每条数据通常是固定长度的。以ASCII为例,每条数据(每个字符)都是1个字节。进制文件每条数据不固定。如short占两个字节,int占四个字节,float占8个字节……
  3. 读取的软件不同
    文本文件编辑器就可以读写。比如记事本、NotePad++、Vim等。二进制文件需要特别的解码器。比如bmp文件需要图像查看器,rmvb需要播放器……
  4. 操作系统对换行符(‘\n’)的处理不同(不重要)
    文本文件,操作系统会对’\n’进行一些隐式变换,因此文本文件直接跨平台使用会出问题。
    在Windows下,写入’\n’时,操作系统会隐式的将’\n’转换为”\r\n”,再写入到文件中;读的时候,会把“\r\n”隐式转化为’\n’,再读到变量中。
    在Linux下,写入’\n’时,操作系统不做隐式变换。
    二进制文件,操作系统不会对’\n’进行隐式变换,很多二进制文件(如电影、图片等)可以跨平台使用。

从存储方式来说,文件在磁盘上的存储方式都是二进制形式,所以,文本文件其实也应该算二进制文件。先从他们的区别来说,虽然都是二进制文件,但是二进制代表的意思不一样。打个比方,一个人,我们可以叫他的大名,可以叫他的小名,但其实都是代表这个人。二进制读写是将内存里面的数据直接读写入文本中,而文本呢,则是将数据先转换成了字符串,再写入到文本中。

要弄明白二者的区别,需要知道文件的读写过程。以读文件为例,

实际上是磁盘 》》 文件缓冲区》》应用程序内存空间这两个转化过程。我们说“文本文件和二进制文件没有区别”,实际上针对的是第一个过程;既然没有区别,那么打开方式不同,为何显示内容就不同呢?这个区别实际上是第二个过程造成的。

文件实际上包括两部分,控制信息和内容信息。纯文本文件仅仅是没有控制格式信息罢了;

实际上也是一种特殊的二进制文件。所以,我们很难区分二者的不同,因为他们的概念上不是完全互斥的。我们说文本文件是特殊的二进制文件,是因为文本文件实际上的解释格式已经确定了:ASCII或者unicode编码。文本文件的一个缺点是,它的熵往往较低,也就是说,其实本可以用更小的存储空间记录这些信息。比如,文本文件中的一个数字65536,需要用5个字节来存储;但是用二进制格式,采用int存储,仅仅需要2个字节。而二进制文件elf和bmp等,都往往有一个head,告诉你文件信息和解释方式。

记事本支持文本文件而不支持二进制文件,所以如果你用记事本打开文本文件那么一切正常,如果打开的是二进制文件就会出现乱码。但也有不乱码的地方,你会注意到那些地方都是字符编码的,而对于int、double等类型所对应的值都是乱码的,这是由于记事本只能够识别字符类型,而无法识别其他类型。

1、二进制文件是把内存中的数据按其在内存中的存储形式原样输出到磁盘上存放,也就是说存放的是数据的原形式。

2、文本文件是把数据的终端形式的二进制数据输出到磁盘上存放,也就是说存放的是数据的终端形式。

字符数据本身在内存中就经过了编码,所以无论是二进制还是文本形式都是一样的,而对于非字符数据来说,例如inti=10;如果用二进制来进行存储的话为1010,但是如果需要用文本形式来进行存储的话就必须进行格式化编码(对1和0分别编码,即形式为‘1’和‘0’分别对应的码值)。