Запись и чтение пользовательских типов данных в двоичные файлы. Бинарные файлы
Бинарный файл - это любой файл на вашем компьютере. Вся информация на компьютере и связанных с ним носителях записана в битах (отсюда и название). Однако, для сравнения, текстовый файл можно прочитать в соответствующих расширению ридерах (простейшие - даже в Блокноте), а исполняемый файл - нет. И хоть фактически txt-файл является тем же бинарным файлом, но когда говорят о проблеме открытия содержимого бинарных файлов, имеют ввиду исполняемые файлы, а также сжатые данные.
Вам понадобится
- - программа Hex Edit.
Инструкция
Специально для таких случаев существуют записи с вариантной частью .
Описание записи с вариантной частью
В разделе var запись с вариантной частью описывают так:
var <имя_записи>: record <поле1>: <тип1>; [<поле2>: <тип2>;] [...] case <поле_переключатель>: <тип> of <варианты1>: (<поле3>: <тип3>; <поле4>: <тип4>; ...); <варианты2>: (<поле5>: <тип5>; <поле6>: <тип6>; ...); [...] end;
Невариантная часть записи (до ключевого слова case ) подчиняется тем же правилам, что и обычная запись . Вообще говоря, невариантная часть может и вовсе отсутствовать.
Вариантная часть начинается зарезервированным словом case , после которого указывается то поле записи , которое в дальнейшем будет служить переключателем. Как и в случае обычного оператора case , переключатель обязан принадлежать к одному из перечислимых типов данных (см. лекцию 3). Список вариантов может быть константой, диапазоном или объединением нескольких констант или диапазонов. Набор полей , которые должны быть включены в структуру записи , если выполнился соответствующий вариант, заключается в круглые скобки.
Пример . Для того чтобы описать содержимое библиотеки, необходима следующая информация:
Графы "Название" и "Издательство" являются общими для всех трех вариантов, а остальные поля зависят от типа печатного издания. Для реализации этой структуры воспользуемся записью с вариантной частью :
type biblio = record name,publisher: string; case item: char of "b": (author: string; year: 0..2004); "n": (data: date); "m": (year: 1700..2004; month: 1..12; number: integer); end;
В зависимости от значения поля item , в записи будет содержаться либо 4, либо 5, либо 6 полей .
Механизм использования записи с вариантной частью
Количество байтов, выделяемых компилятором под запись с вариантной частью , определяется самым "длинным" ее вариантом. Более "короткие" наборы полей из других вариантов занимают лишь некоторую часть выделяемой памяти.
В приведенном выше примере самым "длинным" является вариант " b ": для него требуется 23 байта (21 байт для строки и 2 байта для целого числа). Для вариантов " n " и " m " требуется 4 и 5 байт соответственно (см. таблицу).
| name, publisher | item | Вариантная часть | ||||||||||||||||||||
| ... | "b" | author | year | |||||||||||||||||||
| ... | "n" | data | ||||||||||||||||||||
| ... | "m" | year | month | number | ||||||||||||||||||
| ... | "b" | author | year | |||||||||||||||||||
Бинарные файлы
Бинарные файлы хранят информацию в том виде, в каком она представлена в памяти компьютера, и потому неудобны для человека. Заглянув в такой файл , невозможно понять, что в нем записано; его нельзя создавать или исправлять вручную - в каком-нибудь текстовом редакторе - и т.п. Однако все эти неудобства компенсируются скоростью работы с данными.
Кроме того, текстовые файлы относятся к структурам последовательного доступа , а бинарные - прямого. Это означает, что в любой момент времени можно обратиться к любому, а не только к текущему элементу
Вероятно, вы уже встречали понятия «текстовый» и «бинарный», читая какие-нибудь статьи о файлах . И решили, что всё это для вас слишком сложно, вовек не разобраться, поэтому не стали вникать, махнув на это рукой.
Мы же попытаемся растолковать всё максимально простым языком, ведь такие сведения полезны для каждого пользователя , даже самого неискушённого, потому что имеют непосредственное отношение к азам компьютерной безопасности .
Немного теории
Текстовый файл содержит в себе символы ASCII (аббревиатура расшифровывается как American Standard Code for Information Interchange, что-то вроде «американский стандарт кодировки для обмена информацией »).
Фактически ASCII - это таблица, в которой каждой букве, цифре, знаку пунктуации и разным «собакам» со «снежинками» (в смысле, @ и *) выделено по одному байту. То бишь, по восемь нулей и единиц (бит) . Плюс, конечно, управляющие символы вроде перехода к новой строке.
Программа для открытия файлов с символами ASCII преобразовывает байты в буквы, цифры и прочие печатные знаки на дисплее . Конечно, софт должен понимать ту часть таблицы, которая соответствует русскому языку, но это уже вопрос кодировки.
В бинарном файле нули и единицы выстраиваются в последовательности, которые нужны необязательно для отображения текстов (хотя есть и такие, например, *doc). А для чего же, спросите вы. Ответ прост: для всего остального. Программы, фильмы, музыка, изображения - у каждого формата свои структурные принципы организации данных.
Само слово «бинарный» означает «состоящий из двух компонентов», «двойной». Действительно, чётко определить получается только два компонента - ноль и единицу, биты, «кирпичики», из которых сложен файл. Смысл всего остального может проявляться только во время запуска (открытия, воспроизведения).
Изнанка цифрового мира
Заглянуть внутрь бинарного файла можно с помощью специальной программы - HEX-редактора. (От слова Hexadecimal, обозначающего шестнадцатеричную систему счисления.) Такой софт показывает байты в виде их HEX-обозначений, расположенных фактически тоже в виде таблицы (матрицы).
К примеру, байты изображения в формате JPEG, обычной картинки или фотографии, в окошке редактора будут показаны как FF D8 FF 00 04 3A 29 и так далее.
Специалист поймёт, что последовательность байт FF D8 в самом начале указывает на то, что перед нами - именно JPEG. А неспециалистам всё это не так уж интересно.
В HEX-редакторе можно открыть и текстовый файл, чтобы увидеть, какие байты соответствуют конкретным буквам (символам ASCII). Но только разве что из любопытства, всё равно смысла в этом нет.
А вот бинарные файлы, бывает, просматривают в шестнадцатеричном виде с вполне осмысленно и конкретными целями. Например, специалисты антивирусных лабораторий таким образом ищут вредоносный код, дописанный к основному. Кстати, переходим к вопросам безопасности.
Что способно навредить
Текстовый файл не может содержать ничего, кроме символов ASCII. Однако программы бывают не только бинарными, но и состоящими из вышеуказанных символов. Имеются ввиду скрипты, конечно.
Иными словами, файл *txt не заражается в принципе и угрозы не представляет. А если внутри текстового файла - скрипт, то бед натворить он способен немало.
К примеру, файл *bat содержит код разных команд и запускается двойным кликом, как обычная программа. Написаны те команды символами ASCII, но операционная система умеет их интерпретировать - превращать в такие нули и единицы, какие характерны именно для программ.
Но вы, конечно, не жмёте на неведомые bat-файлы, правда? Вот и хорошо.
Предыдущие публикации:
Последнее редактирование: 2012-11-06 14:45:16
Метки материала: ,
У многих часто возникает вопрос о том, как открыть бинарный файл. Этот документ представляет собой любой файл, который находится на персональном компьютере. Все данные, которые находятся на компьютерах и носителях, связанных с ним, записываются обычно в битах. Именно от этого слова и произошло название. Если в качестве сравнения привести простой текстовый файл, то проблем с его чтением не возникнет. Для этого достаточно иметь на компьютере обычный редактор, сойдет даже блокнот. Для того чтобы открыть бинарный файл, простым блокнотом обойтись не получится. И если говорить о том, что информация текстовых файлов зашифровывается все теми же битами, то обычно, когда говорят о чтении бинарных файлов, подразумевают исполняемые документы.
Инструкция к действию
Во-первых, на жесткий диск персонального компьютера необходимо установить программное средство под названием HexEditor, которое представляет собой простой редактор для бинарных файлов. После установки программу следует открыть, щелкнув для этого два раза кнопкой мыши по иконке. Это средство позволит проводить чтение бинарного файла в реальном режиме. При этом можно изменять данные в файле, добавлять свою информацию и т.д. Для того чтобы работать в данном редакторе и изменять бинарный файл, необходимо обладать хоть какими-нибудь знаниями в этой сфере деятельности.
Во-вторых, необходимо ознакомиться с Главное ее окно не имеет больших отличий от окна обычного редактора. Те же самые кнопки, то же меню, тело документа, закладки и строки состояния. Открыть интересующий файл можно через вкладку File или через специальную кнопку, которая располагается на в программе. После этого можно будет увидеть исполняемый файл, который предстанет в виде цифр и букв. Не стоит путать те символы, с помощью которых представлен бинарный файл, и те, которые имеет обычный редактор. В том случае, если будет принято решение об удалении или изменении какого-либо участка документа, следует понимать, что исчезнет или изменится какая-либо его часть.
В-третьих, с помощью программы можно попробовать изменить какой-либо участок документа. Как было сказано ранее, программное средство показывает файл в таком виде, который улучшает способы поиска необходимой части документа. К тому же программа обладает достаточно гибкой настройкой. С ее помощью можно изменить графическое отображение двоичного кода, который имеет бинарный файл. В том случае, если в какой-то участок файла будут внесены неправильные данные, то он впоследствии может либо полностью перестать работать, либо начнет работать не совсем корректно. В любом случае ввод таких данных вызовет изменения как в операционной системе, так и непосредственно в самом персональном компьютере.
В-четвертых, после изменения, удаления или добавления определенных данных в файле следует сохранить результат своей работы. В том случае, если достаточного опыта в редактировании файлов у вас нет, то следует быть готовым к не совсем приятным последствиям. Например, документ может перестать работать после изменения данных. До тех пор, пока вы не начнете хорошо разбираться в этом вопросе, будет испорчено очень много копий файлов. Если вы не уверены в своих возможностях, то изменять данные самостоятельно не стоит, особенно в тех ситуациях, когда исправить необходимо бинарный файл su.
В приведенном выше примере самым "длинным" является вариант "b ": для него требуется 23 байта (21 байт для строки и 2 байта для целого числа). Для вариантов "n " и "m " требуется 4 и 5 байт соответственно (см. таблицу).
name, publisher item Вариантная часть
Бинарные файлы
Бинарные файлы хранят информацию в том виде, в каком она представлена в памяти компьютера, и потому неудобны для человека. Заглянув в такой файл, невозможно понять, что в нем записано; его нельзя создавать или исправлять вручную - в каком-нибудь текстовом редакторе - и т.п. Однако все эти неудобства компенсируются скоростью работы с данными.
Кроме того, текстовые файлы относятся к структурам последовательного доступа, а бинарные - прямого. Это означает, что в любой момент времени можно обратиться к любому, а не только к текущему элементубинарного файла .
Типизированные файлы
Переменные структурированных типов данных (кроме строкового) невозможно считать из текстового файла. Например, если нужно ввести из текстового файла данные для наполнения записи toy информацией об имеющихся в продаже игрушках (название товара, цена товара и возрастной диапазон, для которого игрушка предназначена):
age: set of 0..18; {в файле задано границами}
то придется написать следующий код:
c: char; i,j,min,max: integer;
a: array of toy;
begin assign(f,input); reset(f);
for i:=1 to 100 do if not eof(f)
then with a[i] do
begin readln(f,name,price,min,max); age:=;
for j:= min to max do age:=age+[j];
Как видим, такое поэлементное считывание весьма неудобно и трудоемко.
Выход из этой ситуации предлагают типизированные файлы - их элементы могут относиться к любому базовому или структурированному типу данных. Единственное ограничение: все элементы должны быть одного и того же типа. Это кажущееся неудобство является
непременным условием для организации прямого доступа к элементам бинарного файла : как и в случае массивов, если точно известна длина каждого компонента структуры, то адрес любого компонента может быть вычислен по очень простой формуле:
<начало_структуры> + <номер_компонента>*<длина_компонента>
Описание типизированных файлов
В разделе var файловые переменные, предназначенные для работы стипизированными файлами , описываются следующим образом:
var <файловая_перем>: file of <тип_элементов_файла>;
Никакая файловая переменная не может быть задана константой.
Назначение типизированного файла
С этого момента и до конца раздела под словом "файл" мы будем подразумевать "бинарный типизированный файл " (разумеется, если специально не оговорено иное).
Команда assign(f,"<имя_файла>"); служит для установления связи между файловой переменнойf и именем того файла, за работу с которым эта переменная будет отвечать.
Строка "<имя_файла> " может содержать полный путь к файлу. Если путь не указан, файл считается расположенным в той же директории, что и исполняемый модуль программы.
Открытие и закрытие типизированного файла
В зависимости от того, какие действия ваша программа собирается производить с открываемым файлом, возможно двоякое его открытие:
reset(f); - открытие файла для считывания из него информации и одновременно длязаписи в него (если такого файла не существует, попытка открытия вызовет ошибку). Эта же команда служит для возвращения указателя на начало файла;
rewrite(f); - открытие файла длязаписи в него информации; если такого файла не существует, он будет создан; если файл с таким именем уже есть, вся содержавшаяся в нем ранее информация исчезнет.
Закрываются типизированные файлы процедуройclose(f) , общей для всех типов файлов.
Считывание из типизированного файла
Чтение из файла, открытого для считывания, производится с помощью команды read() . В скобках сначала указывается имя файловой переменной, а затем - список ввода1) :
Вводить из файла можно только переменные соответствующего объявлению типа, но этот тип данных может быть и структурированным. Cкажем, если вернуться к примеру, приведенному в начале п. "Типизированные файлы ", то станет очевидным, что использованиетипизированного файла вместо текстового позволит значительно сократить текст программы:
type toy = record name: string; price: real;
age: set of 0..18; {задано границами}
var f: file of toy;
a: array of toy; begin
assign(f,input);
for i:=1 to 100 do
if not eof(f) then read(f,a[i]); close(f);
Поиск в типизированном файле
Уже знакомая нам функция eof(f:file):boolean сообщает о достигнутом конце файла. Все остальные функции "поиска конца" (eoln() ,seekeof() иseekeoln() ), свойственные текстовым файлам, нельзя применять к файламтипизированным .
Зато существуют специальные подпрограммы, которые позволяют работать с типизированными файлами как со структурами прямого доступа:
1. Функция filepos(f:file):longint сообщит текущее положение указателя в файлеf . Если он указывает на самый конец файла, содержащегоN элементов, то эта функция выдаст результатN . Это легко объяснимо: элементы файла нумеруются начиная с нуля, поэтому последний элемент имеет номер N-1 . А номерN принадлежит, таким образом, "несуществующему" элементу - признаку конца файла.
2. Функция filesize(f:file):longint вычислит длину файлаf .
3. Процедура seek(f:file,n:longint) передвинет указатель в файлеf на началозаписи с номеромN . Если окажется, чтоn больше фактической длины файла, то указатель будет передвинут и за реальный конец файла.
4. Процедура truncate(f:file) обрежет "хвост" файлаf : все элементы начиная с текущего и до конца файла будут из него удалены. На самом же деле произойдет лишь переписывание признака "конец файла" в то место, куда указывал указатель, а физически "отрезанные" значения останутся на прежних местах - просто они станут "бесхозными".
Запись в типизированный файл
Сохранять переменные в файл, открытый для записи , можно при помощи командыwrite() . Так же как и в случае считывания, первой указывается файловая переменная, а за ней - список вывода:
write(f,a,b,c); - записать в файлf (предварительно открытый длязаписи командамиrewrite(f) илиreset(f) ) переменныеa ,b ,c .
Выводить в типизированный файл можно только переменные соответствующего описанию типа данных. Неименованные и нетипизированные константы нельзя выводить в
типизированный файл.
Типизированные файлы рассматриваются как структуры одновременно и прямого, и последовательного доступа. Это означает, чтозапись возможна не только в самый конец файла, но и в любой другой его элемент. Записываемое значение заместит предыдущее значение в этом элементе (старое значение будет "затерто").
Например, если нужно заместить пятый элемент файла значением, хранящимся в переменной а , то следует написать следующий отрывок программы:
seek(f,5); {указатель будет установлен на начало 5-го элемента}
write(f,a); {указатель будет установлен на начало 6-го элемента}