LabVIEW數(shù)據(jù)記錄和存儲(三)—二進(jìn)制文件（Binary File）

在文件存儲的邏輯上，二進(jìn)制文件基于值編碼，而不是字符編碼，其占用空間小，讀取/寫入速度快，但是譯碼比較復(fù)雜，不利用數(shù)據(jù)共享。根據(jù)具體編碼方式的不同，二進(jìn)制的使用方式也有所不同，如對bmp格式，規(guī)定了文件各個字節(jié)段/塊的含義，只需要按照相應(yīng)的編碼方式進(jìn)行解碼就可以得到bmp文件的內(nèi)容。因此，使用記事本是無法查看bmp的內(nèi)容的（無法解碼bmp文件），只能使用專門的圖像查看軟件。事實上，任何程序員都可以按照自己的方式自定義二進(jìn)制文件的編碼方式，并提供相應(yīng)的解碼模塊將信息從二進(jìn)制文件中提取出來即可。
與文本文件的讀寫方式類似，LabVIEW中的二進(jìn)制文件的讀寫采用圖 10所示的兩個函數(shù)完成：“Write To Binary File”和“Read From Binary File”。這兩個函數(shù)是多態(tài)函數(shù)，可以接受File Refnum和File Path兩種輸入。其使用方式也與文本文件的兩個VI類似，本文不再贅述，僅僅說明其特殊的參數(shù)和使用方法。


圖 10 File I/O選板
圖 11所示為利用Write To Binary File.vi函數(shù)將一個數(shù)組以二進(jìn)制文件存儲。首先，程序使用10次的FOR循環(huán)以產(chǎn)生0~9的數(shù)列并將其轉(zhuǎn)換為U8類型的數(shù)組；然后將這個數(shù)組存入二進(jìn)制文件中。


圖 11 使用Write To Binary File.vi函數(shù)
如果計算該文件的大小，可以很容易的得到：10*1 Byte（U8）=10 Bytes，即10字節(jié)。打開該文件的“屬性”對話框，如圖 12所示，顯示文件大小為14字節(jié)。那么多余的4字節(jié)是怎么產(chǎn)生的呢？這與Write To Binary File.vi函數(shù)的“prepend array or string size (T)”參數(shù)有關(guān)，它表示當(dāng)輸入端的數(shù)據(jù)類型是數(shù)組或字符串時是否在文件頭包含該數(shù)組的大小或字符串的長度，默認(rèn)是True。該長度通過一個32 bits（4 Bytes）的整型表示，因此當(dāng)往二進(jìn)制文件中寫入數(shù)組和字符串時，可以決定是否需要將大小和長度信息寫入文件頭。


圖 12 test.dat文件屬性
從上面可知，通過讀取test.dat文件的前4個字節(jié)獲取字符串的長度或數(shù)組的大小，如圖 13所示。


圖 13 獲取test.dat文件的大小
在Write To Binary File.vi和Read From Binary File.vi中，均包含一個byte order參數(shù)。這實際上就是常說的“大小頭”問題，比如U16占有2個字節(jié)，是前面的字節(jié)占高的內(nèi)存地址，還是后面的字節(jié)占高的內(nèi)存地址。由于不同的操作平臺對該問題有不同的處理方式，因此使用時需要顯式地指定，只需要寫入和讀取時一一對應(yīng)即可，一般保持默認(rèn)值。
為了說明數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對二進(jìn)制文件的影響，本文將使用一個比較復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型寫入二進(jìn)制文件，如圖 14所示。實例中使用簇的數(shù)組類型，在簇中依次包含了double、string、I32和2個I32型數(shù)據(jù)組成的數(shù)組元素。


圖 14 寫入二進(jìn)制文件
根據(jù)LabVIEW數(shù)據(jù)類型的定義方式，可以計算單個簇元素的大小是：8 Bytes（double）+5 Byte（string，其中4個字節(jié)表示字符串長度）+4 Bytes（I32）+12 Bytes（Array of I32，其中4個字節(jié)表示數(shù)組的長度）=29 Bytes，整個文件的大小是29 Bytes*10+4 Bytes（表示數(shù)組的長度）=294 Bytes。因此，test.dat文件的格式如圖 15所示。


圖 15 test.dat文件的格式
根據(jù)圖 15的文件組成，可以獲取數(shù)組的第6個簇元素的值，如圖 16所示。首先讀取test.dat的前4個字節(jié)獲取整個數(shù)組的長度；然后，將文件指針移動到第6個元素的開頭；最后，讀取第6個數(shù)據(jù)元素即可得到數(shù)組中的第6個元素。顯然，如果程序員不知道test.dat中的字節(jié)存儲情況，是無法獲取第6個元素值的。


圖 16 獲取test.dat文件中數(shù)組的第6個元素
綜上所述，二進(jìn)制文件由于其高速、高效的特點在高速流盤、安全存取方面應(yīng)用廣泛。同時，由于其無法被常用的字符處理程序直接讀取，因此無法便捷地查看數(shù)據(jù)，而只能通過專用的應(yīng)用程序讀取。此外，對特有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)而言，二進(jìn)制文件需要非常了解該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)存占用情況才能夠準(zhǔn)確檢索和定位。
通常，為了識別二進(jìn)制的基本信息，程序員往往會在文件的頭部增加一些基本的頭文件信息，用來描述文件的組成。如bmp格式文件在頭部使用14個字節(jié)表示文件信息以及40個字節(jié)表示位圖信息，這些信息使得程序員可以快速地獲取bmp文件的字節(jié)大小、位圖像素、分辨率、顏色等相關(guān)信息。