10. 二進位檔案的讀寫

前言

Python 不僅可存取文字檔案，也可存取如圖片、聲音等文件的二進位檔案。

在模式後面加上 b 就表示要以二進位模式開啟檔案，開啟二進位檔案不需要第三個 encoding 參數。

模式	說明
rb	以二進位模式讀取
wb	以二進位模式寫入（覆蓋）
ab	以二進位模式附加
rt / wt	文字模式（t可省略，這是預設值）

為什麼二進位模式不需要 encoding

編碼的作用是「文字 ↔ 位元組」之間的翻譯。二進位模式處理的本來就是位元組，不需要翻譯，所以指定encoding反而會產生錯誤。

文字模式與二進位模式的差別

	文字模式 t	二進位模式 b
讀寫的資料型態	str 字串	bytes 位元組串列
需要 encoding	✅ 需要	❌ 不需要
換行字元處理	會自動轉換	原樣保留
適合	文字檔 (.txt/.csv/.py)	圖片、聲音、影片、壓縮檔

寫入二進位檔案

二進位檔案的資料是 bytes 位元組串列的格式，因此如果是字串必須以 encode 函式換為 bytes 位元組串列。

[簡例] 開啟<file.bin>二進位檔為寫入模式，並將資料寫入檔案中。（檔名：binarywrite.py）

程式碼： binarywrite.py

content = '''Hello Python
中文字測試
Welcome
'''
 
content = content.encode("utf-8")     # 轉成 bytes
with open('file.bin', 'wb') as f:
    f.write(content)

說明

1. 以'''…'''定義多行字串。
2. 第 6 行是關鍵：encode("utf-8")把str轉成bytes。
3. 開檔模式是'wb'，沒有encoding參數。

忘記 encode 會怎樣

直接把字串寫入二進位檔會產生錯誤：

with open('file.bin', 'wb') as f:
    f.write("Hello")     # ❌ TypeError: a bytes-like object is required, not 'str'

看到 a bytes-like object is required 就是忘了encode()。

讀取二進位檔案

讀取的二進位檔案資料是 bytes 位元組串列的格式，通常會以 decode 函式將位元組轉換為字串。

[簡例] 開啟<file.bin>二進位檔為讀取模式，並顯示讀取的資料。（檔名：binaryread.py）

[結果]

Hello Python
中文字測試
Welcome

程式碼： binaryread.py

with open('file.bin', 'rb') as f:
    content = f.read().decode("utf-8")     # bytes → str
    print(content)

encode 與 decode 的關係

這兩個函式是一組的，方向剛好相反：

  str  ──── encode("utf-8") ────▶  bytes
  str  ◀─── decode("utf-8") ─────  bytes

函式	方向	用在
字串.encode("utf-8")	str → bytes	寫入二進位檔前
位元組.decode("utf-8")	bytes → str	讀取二進位檔後

記法

encode = enter（進去變成機器看的 bytes）
decode = 解開（回到人看得懂的文字）

而且寫入用什麼編碼，讀取就要用什麼編碼 —— 這點跟 9. 檔案編碼與 BOM 處理 的道理完全一樣。

實務應用：複製圖片檔

二進位模式最常見的用途是處理非文字檔。例如複製一張圖片：

with open('photo.jpg', 'rb') as src:        # 讀二進位
    data = src.read()                       # 不用 decode！
 
with open('photo_copy.jpg', 'wb') as dst:   # 寫二進位
    dst.write(data)                         # 不用 encode！

圖片、聲音不要 decode

decode()是把位元組當成文字解讀。圖片本來就不是文字，硬要 decode 會產生UnicodeDecodeError。

只有原本是文字、被轉成 bytes 的資料才需要 decode。 純二進位資料（圖片、影片、壓縮檔）直接讀寫即可。

實務上複製檔案有更簡單的做法

上面的程式只是為了示範二進位讀寫。真正要複製檔案時，用 8. shutil 檔案與目錄的複製搬移 的shutil.copy()一行就搞定，而且會處理得更完善。

常見錯誤

錯誤訊息	原因	解法
TypeError: a bytes-like object is required, not 'str'	用wb模式寫入字串	先encode()
TypeError: write() argument must be str, not bytes	用w模式寫入 bytes	改用wb，或先decode()
ValueError: binary mode doesn't take an encoding argument	rb/wb模式加了encoding	拿掉encoding參數
UnicodeDecodeError	對圖片等非文字資料做decode()	不要 decode，直接處理 bytes

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相關主題與延伸閱讀

• 0. 章節索引：本章全部筆記的學習地圖與快速查找。
• 3. 檔案的開啟與關閉：open()的模式參數整理。
• 4. 文字檔資料的寫入與讀取：文字模式的讀寫函式。
• 9. 檔案編碼與 BOM 處理：encoding參數與編碼不符的問題。
• 8. shutil 檔案與目錄的複製搬移：實務上複製檔案的建議做法。