用 C# 處理二進制文件

用 C# 處理二進制文件的話，就會有另外兩項新的挑戰。第一項挑戰是：所有的 .NET 語言都是強類型的。因此，你不得不從文件中的字節流轉換為你所想要的數據類型。第二項挑戰就是：一些數據類型比它們表面上要復雜的多，需要某種轉換。

類型破壞（type breaking）

因為 .NET 語言，包括 C#，都是強類型的，你不能只是任意的從文件中讀取一段字節，然后塞到數據結構中就一切OK了。因此當你要破壞類型轉換規則時，你就不得不這樣做了，首先讀取你所需要的字節數到一個字節數組中，然后把它們從頭到尾的復制到數據結構中。

在 Usenet （注：世界性的新聞組網絡系統）的文檔中搜尋，你會找到幾個構架在 microsoft.public.dotnet層次上的一組程序，它們可以容許你把任何對象轉換為一系列字節，并可以重新轉換回對象。它們可以在下面地址找到 Listing A

復雜的數據類型

在 C# 中，既沒有真正的數組，許多對象也沒有固定尺寸，因此一些復雜數據類型并不適合成為固定尺寸的二進制數據。

.NET 提供了一種方式來解決這種問題。你可以告訴 C# ，你想怎樣處理你的字符串（string）和其它類型的數組。這將通過 MarshalAs 屬性來完成。下面這個例子，就是在 C# 中使用字符串，這屬性必須要在所控制的數據使用之前被使用：

[MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 50)]

你想要從二進制文件中讀取，或者儲存到二進制文件中的字符串（string）的長度就決定了參數 SizeConst 的大小。這樣就確定了字符串長度的最大值。

現在，你知道了 .NET 引入的問題是怎樣被解決的了。那么，在后面，你就可以了解到，解決前面所遇到的二進制文件問題是那么的容易。

包裝（pack）

不用麻煩的去設定編譯器來控制如何排列數據。你只需使用 StructLayout 屬性就可以使數據依照你的意愿來排列或打包。當你需要不同的數據有著不同的包裝方式的時候，這就顯得十分有用了。這就像裝扮你的汽車一樣，任你的喜好。使用 StructLayout 屬性就像你很小心的決定是否把每一個數據都緊湊包裝或者還是只將它們隨便打發，只要它們能夠被重新讀出來就行了。 StructLayout 屬性的使用如下面所示：

[StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 1)]

這樣做可以使數據忽略邊界對齊，讓數據盡可能的緊湊包裝。這個屬性應當和你從二進制文件中讀取的任何數據的屬性都保持一致（即：你寫到文件中的屬性應和從文件讀出來屬性保持不變）。

你也許會發現，即使給你的數據加上了這個屬性后，也沒有完全解決問題。在某些情況下，你可能不得不進行沉悶冗長的反復實驗。由于不同計算機和編譯器在二進制層次上的有著不同的運行處理方式，這就是引起上述問題的原因。特別是在跨平臺時，我們都必須特別小心的處理二進制數據。 .NET 是個好工具，適合其它二進制文件，但是也并不是一個完美的工具。

字節排列順序的翻轉（endian flipping）

讀寫二進制文件的經典問題之一就是：某些計算機首先是儲存最不重要的字節（如：Inter），而另外一些計算機是首先儲存最重要的字節。在 C 和 C++ 中，你不得不手動處理這個問題，而且只能是一個字段一個字段的翻轉。而 .NET 框架的優點之一就是：代碼可以在運行時訪問類型的元數據（metadata），你也就能夠讀取信息，并使用它來自動解決數據中每一段的字節排列順序問題。在 Listing B 上可以找到源代碼，你可以了解是如何處理的。

一旦你得知對象的類型，你能夠獲得數據里的每個部分，并開始檢查每一個部分，并確定其是否是一個16位或32位的無符號整數。在任何一種上述情況下，你都可以改變字節的排序順序，而且不會破壞數據。

注意：你不是用字符串類（string）來完成所有的事。是采用高位優先還是低位優先，并不會影響到字符串類。那些字段是不受翻轉代碼的影響。你也只是要注意無符號整數而已。因為，負數在不同的系統上，并不是使用同一種表示方式的。負數可以只用一個記號（一位字節）表示，但是更常用的，卻是使用兩個記號（兩位字節）表示。這使得負數在跨平臺時有些更困難。幸運的是，負數在二進制文件中極少使用。

這只是多說幾句了，同樣的，浮點數有時并不是用標準方式表示的。盡管大多數系統是以IEEE格式為基礎來設置浮點數的，但是還是有一小部分老的系統使用了其它的格式來設置浮點數的。

克服困難

盡管 C# 還是有一些問題，但是你依舊能夠使用它來讀取二進制文件。實際上，由于 C# 所使用的那種用來訪問對象的元數據（metadata）的方式，使它成為一種能夠更好讀取二進制文件的語言。因此， C# 能夠自動解決整個數據的字節交換（byte swapping）問題。