昨天我们学习了文件指针与定位技巧。今天，我们将探索如何操作二进制文件，这在处理图片、视频、音频等非文本数据时非常重要。

什么是二进制文件？

二进制文件存储的是原始字节数据，而不是文本内容。这些数据可能包括图像像素、音频波形或其他非可见字符。

Python 使用二进制模式（b）打开文件来处理此类数据。

打开二进制文件

通过在 open() 方法中加入 b 模式标志，可以以二进制模式读取或写入文件。

# 打开二进制文件以读取
with open('example.bin', 'rb') as file:
    data = file.read()  # 读取所有字节

# 打开二进制文件以写入
with open('example.bin', 'wb') as file:
    file.write(b'\x00\x01\x02')  # 写入字节数据

1. 读取二进制文件

与文本文件类似，二进制文件可以通过 read() 和 readlines() 方法读取，但返回的内容是 bytes 类型而非字符串。

示例：读取图片文件

with open('image.jpg', 'rb') as file:
    data = file.read()  # 读取整个图片文件
    print(f"文件大小: {len(data)} 字节")

2. 写入二进制文件

写入时需要提供 bytes 类型数据。可以通过 b 前缀定义字节数据。

示例：写入二进制数据

binary_data = b'\x42\x4d\x38\x00\x00\x00'  # 示例二进制数据
with open('output.bin', 'wb') as file:
    file.write(binary_data)

上述代码会在文件 output.bin 中写入指定的字节数据。

3. 使用 struct模块解析二进制数据

对于复杂的二进制文件，可以借助 Python 的 struct 模块将字节数据解析为对应的 Python 类型。

示例：读取二进制文件的整数数据

假设文件 data.bin 中存储了 4 字节的整数：

import struct

with open('data.bin', 'rb') as file:
    data = file.read(4)  # 读取 4 字节
    value = struct.unpack('i', data)[0]  # 将字节解析为整数
    print(f"解析结果: {value}")

• i 表示 4 字节整数。
• 返回的是元组，取第一个元素即可。

4. 复制二进制文件

可以使用二进制模式读取和写入文件来完成文件的复制操作。

示例：

with open('source.jpg', 'rb') as source_file:
    with open('copy.jpg', 'wb') as copy_file:
        copy_file.write(source_file.read())

上述代码会将 source.jpg 的内容完全复制到 copy.jpg。

练习任务

1. 使用 open() 方法以二进制模式打开任意图片文件，打印其前 20 个字节。
2. 创建一个文件 numbers.bin，将数字 1 到 10 以二进制形式写入文件。
3. 编写一个函数 read_numbers(file_name)，解析 numbers.bin 文件并输出所有数字。

示例函数：

import struct

def read_numbers(file_name):
    with open(file_name, 'rb') as file:
        numbers = []
        while chunk := file.read(4):
            numbers.append(struct.unpack('i', chunk)[0])
    return numbers

# 写入数字
with open('numbers.bin', 'wb') as file:
    for i in range(1, 11):
        file.write(struct.pack('i', i))

# 读取并打印
print(read_numbers('numbers.bin'))

完成这些任务后，你将掌握二进制文件的基础操作技巧。明天我们将学习文件的异常处理与安全操作，敬请期待！