本文深入探讨C#中BinaryReader和BinaryWriter类的使用，详细讲解如何高效读写二进制数据，包括基本数据类型、自定义结构的处理技巧及性能优化建议。

在C#应用程序开发中，处理二进制数据是一项常见需求，无论是读取图像、音频文件，还是实现自定义数据序列化，BinaryReader和BinaryWriter这两个类都能提供高效可靠的解决方案。本文将全面介绍这两个类的使用方法，帮助开发者掌握二进制数据处理的精髓。

二进制数据处理基础

在.NET框架中，System.IO命名空间下的BinaryReader和BinaryWriter类专门用于读写二进制数据。与纯文本处理不同，二进制操作直接处理字节数据，不涉及编码转换，因此效率更高且更节省存储空间。

BinaryWriter负责将各种数据类型写入二进制流，而BinaryReader则用于从二进制流中读取数据。它们通常与FileStream、MemoryStream等流对象配合使用，形成完整的数据处理链。

BinaryWriter详解

创建一个BinaryWriter非常简单，只需提供底层流对象即可：

csharp using (FileStream fs = new FileStream("data.bin", FileMode.Create)) using (BinaryWriter writer = new BinaryWriter(fs)) { // 写入各种数据类型 writer.Write(42); // 写入int writer.Write(3.14); // 写入double writer.Write("Hello, World!"); // 写入字符串 }

BinaryWriter提供了多个重载的Write方法，支持几乎所有基本数据类型：

• 整数类型：Write(Int32), Write(Int64)等
• 浮点数：Write(Single), Write(Double)
• 布尔值：Write(Boolean)
• 字符和字符串：Write(Char), Write(String)
• 字节数组：Write(Byte[])

重要特性：
1. 字符串默认使用UTF-8编码
2. 数值类型采用小端字节序
3. 写入字符串时会先写入长度前缀

对于自定义结构体，可以将其字段逐个写入：

csharp
struct Point3D
{
public float X;
public float Y;
public float Z;
}

Point3D point = new Point3D { X = 1.0f, Y = 2.0f, Z = 3.0f };
writer.Write(point.X);
writer.Write(point.Y);
writer.Write(point.Z);

BinaryReader深入解析

与BinaryWriter对应，BinaryReader用于从二进制流中读取数据：

csharp using (FileStream fs = new FileStream("data.bin", FileMode.Open)) using (BinaryReader reader = new BinaryReader(fs)) { int number = reader.ReadInt32(); double value = reader.ReadDouble(); string text = reader.ReadString(); }

读取数据时必须严格遵循写入顺序，否则会导致数据解析错误。BinaryReader提供了与Write方法对应的读取方法：

• ReadInt32(), ReadInt64()等
• ReadSingle(), ReadDouble()
• ReadBoolean()
• ReadChar(), ReadString()
• ReadBytes(int count)

实用技巧：
1. 检查流末尾：reader.BaseStream.Position < reader.BaseStream.Length
2. 读取剩余所有字节：reader.ReadBytes(int.MaxValue)
3. 处理大文件时，可分批读取避免内存问题

对于自定义结构体，按写入顺序逐个字段读取：

csharp Point3D point; point.X = reader.ReadSingle(); point.Y = reader.ReadSingle(); point.Z = reader.ReadSingle();

高级应用场景

1. 混合数据类型处理

实际应用中常需要处理包含多种数据类型的复杂结构。例如，一个游戏存档可能包含：

csharp
// 写入
writer.Write(playerName);
writer.Write(level);
writer.Write(health);
writer.Write(inventory.Length);
foreach (var item in inventory)
{
writer.Write(item.Id);
writer.Write(item.Count);
}

// 读取
string name = reader.ReadString();
int level = reader.ReadInt32();
float health = reader.ReadSingle();
int itemCount = reader.ReadInt32();
InventoryItem[] items = new InventoryItem[itemCount];
for (int i = 0; i < itemCount; i++)
{
items[i] = new InventoryItem
{
Id = reader.ReadInt32(),
Count = reader.ReadInt16()
};
}

2. 内存流处理

除了文件操作，MemoryStream也常与二进制读写器配合使用：

csharp
byte[] buffer = new byte[1024];
using (MemoryStream ms = new MemoryStream(buffer))
using (BinaryWriter writer = new BinaryWriter(ms))
{
writer.Write(DateTime.Now.Ticks);
writer.Write(Environment.MachineName);
}

// 读取
using (MemoryStream ms = new MemoryStream(buffer))
using (BinaryReader reader = new BinaryReader(ms))
{
long ticks = reader.ReadInt64();
string machine = reader.ReadString();
}

3. 处理大型二进制文件

对于大文件，建议采用分块处理策略：

csharp
const int BufferSize = 4096;
byte[] buffer = new byte[BufferSize];

using (FileStream fs = new FileStream("large.bin", FileMode.Open))
using (BinaryReader reader = new BinaryReader(fs))
{
while (fs.Position < fs.Length)
{
int bytesRead = reader.Read(buffer, 0, BufferSize);
// 处理buffer中的数据
}
}

性能优化与注意事项

1. 始终使用using语句：确保流和读写器正确释放资源
2. 缓冲大小选择：根据文件大小调整缓冲区（通常4KB-64KB）
3. 避免频繁小数据写入：批量处理数据减少I/O操作
4. 处理字节序问题：跨平台时注意系统的字节序差异
5. 版本兼容性：在文件头部写入版本号，便于后续格式升级

csharp // 好的实践：包含版本信息 writer.Write(1); // 文件版本 writer.Write(DateTime.UtcNow.Ticks); // 创建时间戳

常见问题解决方案

问题1：如何知道文件包含什么数据？
- 解决方案：在文件头部包含元数据或使用固定格式

问题2：读取时到达文件末尾怎么办？
- 解决方案：检查BaseStream.Position或捕获EndOfStreamException

问题3：如何处理不同系统的字节序？
- 解决方案：明确文档约定或使用BitConverter.IsLittleEndian检测

问题4：如何向后兼容旧版本文件？
- 解决方案：在文件头部包含版本号，根据版本号采用不同读取逻辑

结语

BinaryReader和BinaryWriter为C#开发者提供了强大而灵活的二进制数据处理能力。通过合理使用这些工具，可以构建高效的数据存储和交换方案。掌握这些技术后，你将能够处理各种复杂二进制数据场景，从简单的配置文件到复杂的游戏存档系统。

记住实践是掌握这些技术的关键，建议从简单的数据序列化任务开始，逐步构建更复杂的二进制处理逻辑。随着经验的积累，你将能够轻松应对各种二进制数据处理挑战。