C#的BinaryReader和BinaryWriter如何读写二进制数据？-C#.Net教程-PHP中文网

#%#$#%@%@%$#%$#%#%#$%@_240aa2c++ec4b29c56f3bee520a8dcee7e中的binaryreader和binarywriter用于以二进制形式精确读写数据流，1. 它们直接操作底层流（如filestream），支持基本数据类型（int、string、bool等）的读写；2. 使用using语句确保资源正确释放；3. 写入和读取顺序必须严格一致，否则会导致数据错乱或异常；4. 相比streamreader/writer，binaryreader/writer保留数据的原始字节表示，适用于非文本数据（如数值、图片、音频）；5. 处理自定义类型时需手动序列化，先写字段长度再写数据，并注意版本控制；6. 跨平台使用时需应对字节序（endianness）差异，建议统一使用小端序或进行转换；7. 字符串应明确使用utf-8编码并先写入长度；8. 避免使用已过时且不安全的binaryformatter，推荐手动序列化或使用protobuf等现代序列化库；9. 与c/c++交互时需确保数据结构对齐和字节顺序一致；10. 最佳实践是定义清晰的二进制协议规范，确保跨系统兼容性。

C#的BinaryReader和BinaryWriter如何读写二进制数据？

C#中的

BinaryReader

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和

BinaryWriter

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主要用于以原始二进制形式读写数据流，这意味着你可以精确控制每个字节的读写，而非像文本流那样受限于字符编码。它们允许你直接处理基本数据类型（如整数、浮点数、布尔值和字符串），确保数据在存储和恢复时保持其原始的类型和值。

解决方案

在使用C#的

BinaryReader

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和

BinaryWriter

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进行二进制数据读写时，核心在于它们能够直接操作底层流（通常是

FileStream

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或

MemoryStream

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），并提供了一系列方法来读写各种基本数据类型。我通常会这么做：先确定要存储的数据结构，然后按照固定的顺序写入，读取时也严格遵循这个顺序。

一个典型的写入和读取流程看起来是这样的：

using System;
using System. స్థాపించు;
using System.IO;

public class BinaryDataExample
{
    public static void WriteAndReadData(string filePath)
    {
        // 写入数据
        try
        {
            using (FileStream fs = new FileStream(filePath, FileMode.Create))
            {
                using (BinaryWriter writer = new BinaryWriter(fs))
                {
                    writer.Write(12345); // int
                    writer.Write("Hello Binary!"); // string
                    writer.Write(true); // bool
                    writer.Write(3.14159f); // float
                    writer.Write(123.456789012345); // double
                    writer.Write((byte)255); // byte
                    writer.Write(new byte[] { 0x01, 0x02, 0x03, 0x04 }); // byte array
                    Console.WriteLine($"数据已写入到 {filePath}");
                }
            }
        }
        catch (IOException ex)
        {
            Console.WriteLine($"写入文件时发生错误: {ex.Message}");
        }

        // 读取数据
        try
        {
            using (FileStream fs = new FileStream(filePath, FileMode.Open))
            {
                using (BinaryReader reader = new BinaryReader(fs))
                {
                    int intValue = reader.ReadInt32();
                    string stringValue = reader.ReadString();
                    bool boolValue = reader.ReadBoolean();
                    float floatValue = reader.ReadSingle();
                    double doubleValue = reader.ReadDouble();
                    byte byteValue = reader.ReadByte();
                    byte[] byteArray = reader.ReadBytes(4); // 读取之前写入的4个字节

                    Console.WriteLine("\n读取到的数据:");
                    Console.WriteLine($"Int: {intValue}");
                    Console.WriteLine($"String: {stringValue}");
                    Console.WriteLine($"Bool: {boolValue}");
                    Console.WriteLine($"Float: {floatValue}");
                    Console.WriteLine($"Double: {doubleValue}");
                    Console.WriteLine($"Byte: {byteValue}");
                    Console.WriteLine($"Byte Array: {BitConverter.ToString(byteArray)}");
                }
            }
        }
        catch (IOException ex)
        {
            Console.WriteLine($"读取文件时发生错误: {ex.Message}");
        }
        catch (EndOfStreamException)
        {
            Console.WriteLine("文件读取完毕，但可能未按预期读取所有数据。请检查写入和读取顺序是否一致。");
        }
    }

    public static void Main(string[] args)
    {
        string fileName = "mydata.bin";
        WriteAndReadData(fileName);
        // 清理文件，实际应用中可能不需要
        // File.Delete(fileName);
    }
}

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这里有几个我特别看重的地方：首先是

using

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语句，它确保了文件流和读写器在使用完毕后能被正确关闭和释放资源，这很重要，避免了资源泄露。其次，写入和读取的顺序必须严格一致，一旦顺序错了，你读到的数据就会是乱码，甚至抛出

EndOfStreamException

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。这就像你把东西放进一个箱子，你得记住你先放了什么，后放了什么，才能正确地取出来。

为什么在C#中需要使用BinaryReader和BinaryWriter而不是StreamReader/Writer？

这其实是一个关于“数据本质”的问题。

StreamReader

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和

StreamWriter

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是为文本数据设计的，它们的核心任务是处理字符编码（比如UTF-8、GBK等）。当你用

StreamWriter.WriteLine("123")

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时，它实际上是将字符串"123"转换为对应的字节序列（例如ASCII下是

0x31 0x32 0x33

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），并写入流。读取时也反向操作，将字节序列解码成字符。这种方式对人类可读的文本文件非常友好。

但当我们谈论二进制数据时，我们通常指的是那些不直接代表字符，而是代表数值、结构体、图片像素、音频样本等原始字节信息。比如，一个整数

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，在内存中它可能被存储为

0x39 0x30 0x00 0x00

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（小端序）。如果你用

StreamWriter

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写入它，你得先把它转换成字符串"12345"，然后再写入。这样一来，原本4个字节的整数可能就变成了5个字节的字符串，并且失去了它作为整数的“身份”。

BinaryReader

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和

BinaryWriter

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则不同，它们直接操作这些原始字节。

BinaryWriter.Write(12345)

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会直接将

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的二进制表示（那4个字节）写入流中，

BinaryReader.ReadInt32()

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则会从流中读取4个字节，并将其解释为

Int32

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类型。这种方式保证了数据的类型完整性和字节级别的精确度，对于存储和传输非文本数据（比如游戏存档、自定义协议包、图片或音频的原始数据等）是不可或缺的。我个人觉得，如果你需要存储或传输的数据是“计算机能直接理解”而非“人能直接阅读”的，那

BinaryReader/Writer

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就是你的首选。

处理复杂数据结构或自定义类型时，BinaryReader/Writer有哪些进阶用法或注意事项？

处理复杂数据结构或自定义类型时，

BinaryReader

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和

BinaryWriter

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的用法会变得更考验设计。毕竟它们只提供了基本数据类型的读写能力，对于你定义的

Person

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对象（包含姓名、年龄、住址等），你需要自己决定如何将其拆解成基本类型并写入，以及如何从基本类型组装回来。

我通常会采取以下几种策略或注意点：

手动序列化与反序列化： 这是最直接的方式。为你的自定义类定义

WriteTo

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和

ReadFrom

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（或者叫

Serialize

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和

Deserialize

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）方法。在

WriteTo

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方法中，你按顺序调用

BinaryWriter

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的各种

Write

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方法，将对象的每个字段写入流。在

ReadFrom

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方法中，你用

BinaryReader

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按相同顺序读取，然后赋值给对象的字段。

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public class UserProfile
{
    public int Id { get; set; }
    public string Username { get; set; }
    public DateTime LastLogin { get; set; }
    public byte[] AvatarData { get; set; } // 假设是图片数据

    public void Write(BinaryWriter writer)
    {
        writer.Write(Id);
        writer.Write(Username);
        writer.Write(LastLogin.ToBinary()); // DateTime需要特殊处理，ToBinary()是好选择
        // 写入字节数组前，通常需要先写入数组长度，以便读取时知道要读多少
        writer.Write(AvatarData.Length); 
        writer.Write(AvatarData);
    }

    public void Read(BinaryReader reader)
    {
        Id = reader.ReadInt32();
        Username = reader.ReadString();
        LastLogin = DateTime.FromBinary(reader.ReadInt64());
        int avatarLength = reader.ReadInt32();
        AvatarData = reader.ReadBytes(avatarLength);
    }
}

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这里最关键的就是顺序和长度。写入时你先写了ID，那么读取时第一个就得读ID。对于变长数据（比如字符串或字节数组），你必须在写入数据本身之前，先写入它的长度，这样读取时才知道要读多少字节。

版本控制： 你的数据结构可能会随着软件迭代而改变。比如，你可能在
```
UserProfile
```
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里新增一个
```
Email
```
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字段。如果直接加，老版本的数据文件就读不出来了。我的经验是，可以在文件头写入一个版本号。读取时，根据版本号来决定如何解析后续数据。
```
// 写入时
writer.Write(1); // 版本号
writer.Write(Id);
writer.Write(Username);
if (version >= 2) // 假设版本2开始有Email
{
    writer.Write(Email);
}

// 读取时
int version = reader.ReadInt32();
Id = reader.ReadInt32();
Username = reader.ReadString();
if (version >= 2)
{
    Email = reader.ReadString();
}
// else: 如果是老版本文件，Email字段保持默认值或空
```
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这种方式虽然增加了代码的复杂性，但在实际应用中几乎是不可避免的。
避免
```
BinaryFormatter
```
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：虽然.NET提供
```
[Serializable]
```
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属性和
```
BinaryFormatter
```
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来进行对象的二进制序列化，但它存在严重的安全漏洞，并且在新的.NET版本中已被标记为过时甚至移除。我强烈建议手动使用
```
BinaryReader/Writer
```
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，或者选择其他更现代、更安全的序列化库（如Protobuf、MessagePack），而不是依赖
```
BinaryFormatter
```
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。

BinaryReader和BinaryWriter在跨平台或不同系统间数据交换时会遇到哪些挑战？

在跨平台或不同系统间使用

BinaryReader

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和

BinaryWriter

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进行数据交换，确实会遇到一些棘手的挑战，这不像文本文件那样通常只关心编码。最主要的几个问题围绕着数据的“表现形式”：

字节序（Endianness）： 这是最常见也是最令人头疼的问题。字节序指的是多字节数据类型（如
```
int
```
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、
```
float
```
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、
```
double
```
登录后复制
）在内存中字节的排列顺序。
- 小端序（Little-Endian）： 低位字节在前，高位字节在后。大多数Intel/AMD处理器（包括C#运行的Windows环境）都是小端序。
- 大端序（Big-Endian）： 高位字节在前，低位字节在后。一些网络协议、Java虚拟机、PowerPC处理器等使用大端序。
```
BinaryReader
```
  登录后复制
  和
```
BinaryWriter
```
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  在处理基本数据类型时，会根据当前系统的字节序来读写。这意味着，如果你在一个小端序系统写入一个
```
int
```
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  ，然后在大端序系统上直接用
```
BinaryReader
```
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  读取，这个
```
int
```
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  的值就会是错的。例如，一个
```
int
```
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  值
```
0x12345678
```
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  ，在小端序系统会写入
```
78 56 34 12
```
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  ，在大端序系统会写入
```
12 34 56 78
```
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  。跨平台时，你需要手动处理字节序转换，比如使用
```
BitConverter.IsLittleEndian
```
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  来判断当前系统字节序，然后用
```
Array.Reverse
```
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  来翻转字节数组，或者使用
```
IPAddress.HostToNetworkOrder
```
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  等方法（虽然这些主要是为网络设计的，但概念是通用的）。
数据类型大小和表示： 尽管C#的基本数据类型（
```
int
```
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是4字节，
```
long
```
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是8字节等）在.NET内部是固定的，但在与其他语言（如C++）或系统交互时，需要注意它们对应数据类型的大小是否一致。例如，C++的
```
int
```
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大小可能因编译器和平台而异（可能是2字节、4字节或8字节），而C#的
```
int
```
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始终是4字节。浮点数的精度和表示方式（IEEE 754标准）通常比较统一，但依然需要注意。
字符串编码：
```
BinaryWriter.Write(string)
```
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默认使用一种前缀长度（7位编码整数）加UTF-8编码的方式写入字符串。
```
BinaryReader.ReadString()
```
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也按此约定读取。如果你的另一端系统不是用这种方式写入或读取字符串的，那么字符串就会乱码或解析错误。在跨平台场景下，通常推荐明确指定字符串编码，比如始终使用UTF-8，并且手动写入字符串长度，再写入字符串的UTF-8字节数组。
```
// 写入时
byte[] stringBytes = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes("跨平台字符串");
writer.Write(stringBytes.Length); // 写入长度
writer.Write(stringBytes);       // 写入字节

// 读取时
int length = reader.ReadInt32();
byte[] readBytes = reader.ReadBytes(length);
string readString = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(readBytes);
```
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数据结构对齐： 这个问题在C/C++等语言中更常见，它们为了性能可能会对结构体成员进行内存对齐，导致结构体实际占用空间大于各成员大小之和。虽然C#的
```
BinaryReader/Writer
```
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是按字节流操作，不直接涉及内存对齐，但如果你在C#中读写的数据是与C/C++结构体对应的，那么就需要确保C#的读写顺序和字节数与C/C++结构体的实际布局完全一致。