【STL】iostream 编程：二进制输出文件

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本文介绍一下二进制输出文件的规则及其作用。

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目录

• [1 概述](#1 概述)
• [2 二进制输出](#2 二进制输出)
• [3 示例](#3 示例)
• [4 说明](#4 说明)

1 概述

流最初是为文本处理设计的，因此文件输出默认采用文本模式 。在文本模式下，写入时单个换行符 \n 会自动扩展为 Windows 系统的回车 + 换行双字符 \r\n。这种自动转换会破坏二进制数据，示例如下：

// binary_output_files.cpp
// compile with: /EHsc
#include <fstream>
using namespace std;
int iarray[2] = { 99, 10 };
int main( )
{
    ofstream os( "test.dat" );
    os.write( (char *) iarray, sizeof( iarray ) );
}

开发者预期输出字节序列：{99,0,10,0}；

但文本模式下实际写入：{99,0,13,10,0}，多插入了回车符 \r，后续读取二进制数据的程序会解析出错。

2 二进制输出

如果需要纯粹的二进制输出、字节原样写入不做任何字符转换，构造 ofstream 时传入 ios_base::binary 打开模式标志：

// binary_output_files2.cpp
// 编译参数：/EHsc
#include <fstream>
using namespace std;
int iarray[2] = { 99, 10 };

int main()
{
   ofstream ofs ( "test.dat", ios_base::binary );
   // 精确写入8个字节，无任何字符转译
   ofs.write( (char*)&iarray[0], sizeof(int)*2 );
}

3 示例

下述示例分别通过文本模式和二进制模式写入，然后二进制模式读取查看区别，文本模式读取查看区别：

// binary_output_files.cpp
// 编译参数：/EHsc
#include <fstream>
#include <iostream>
using namespace std;

int iarray[2] = { 99, 10 };

int main()
{
    //文本模式写入（无ios::binary）
    {
        ofstream os("test.dat");
        os.write((char*)iarray, sizeof(iarray));
        os.close();

        //二进制读取
        ifstream is("test.dat", ios::binary);
        char buf[16] = { 0 };
        is.read(buf, sizeof(buf));
        is.close();

        //逐字节打印十六进制，观察多出0x0D(13)
        cout << "文件内字节(十六进制)：" << endl;
        for (int i = 0; i < sizeof(iarray) + 2; i++)
        {
            printf("%02X ", (unsigned char)buf[i]);
        }
        cout << endl;

        //文本模式读取
        int readArr[2] = { 0 };
        ifstream textIn("test.dat");
        textIn.read((char*)readArr, sizeof(readArr));
        textIn.close();

        cout << "预期数组：[99, 10]" << endl;
        cout << "文本模式读回：[" << readArr[0] << ", " << readArr[1] << "]" << endl;
    }

    //二进制模式写入（ios::binary）
    {
        ofstream os("test2.dat", ios::binary);
        os.write((char*)iarray, sizeof(iarray));
        os.close();

        //二进制读取
        ifstream is("test2.dat", ios::binary);
        char buf[16] = { 0 };
        is.read(buf, sizeof(buf));
        is.close();

        //逐字节打印十六进制，观察多出0x0D(13)
        cout << "文件内字节(十六进制)：" << endl;
        for (int i = 0; i < sizeof(iarray) + 2; i++)
        {
            printf("%02X ", (unsigned char)buf[i]);
        }
        cout << endl;

        //文本模式读取
        int readArr[2] = { 0 };
        ifstream textIn("test2.dat");
        textIn.read((char*)readArr, sizeof(readArr));
        textIn.close();

        cout << "预期数组：[99, 10]" << endl;
        cout << "文本模式读回：[" << readArr[0] << ", " << readArr[1] << "]" << endl;
    }

    return 0;
}

运行结果：

很明显，二进制读取的时候是有问题的，但是文本模式写入二进制模式读取本身逻辑上就不通畅，所以什么方式写入什么方式读取不就好了。

4 说明

1. 文本模式转换规则（仅 Windows 平台生效）
   • 写入：内存中的 \n （0x0A）自动变成 \r\n （0x0D 0x0A）存入文件；
   • 读取：文件里连续的 \r\n 自动还原为单个 \n；
     • Linux / macOS 无此转换，文本、二进制模式行为一致；
2. 二进制模式核心作用
   • 添加 ios_base::binary 后，所有字节原样落地，不会插入、替换任何换行相关字符，适合结构体、数组、图片、程序等二进制数据持久化。
3. 风险场景
   • 使用 write() 序列化数字、结构体时，必须加 binary，否则数值中出现 0x0A 就会多出 0x0D，字节长度错乱，读取数据完全失真。