計算機基礎：文件存儲形式、編碼與手寫 BMP 入門指南

核心觀念釐清

• 物理層面：所有文件在磁碟/記憶體中均以 二進制位元組（Byte）序列 存儲。
• 人類可讀層面：為方便閱讀/編輯，工具（如 Notepad++、WinHex）將位元組以 十六進制 或 文字編碼（ASCII/UTF-8 等） 呈現。
• 文本 vs 二進制文件：
  • 文本文件：位元組序列對應字符編碼，記事本可讀。
  • 二進制文件（BMP、EXE、ZIP…）：位元組無固定字符對應，需專用編輯器（UltraEdit, WinHex, 010 Editor）逐位元組操作。

為何記事本無法手寫 BMP？

記事本按字符編碼讀寫，無法輸入非打印字符（如 0x00、0xFF），且會自動換行、加入 BOM，破壞二進制結構。必須使用十六進制編輯器逐位元組寫入。

手寫 BMP 實戰步驟

1. 查閱 BMP 文件格式規範（文件頭、資訊頭、調色盤、像素數據）。
2. 用十六進制編輯器建立新文件，按規範填寫每個欄位（小端序）。
3. 例如 2×2 像素 24-bit BMP 關鍵數值：

偏移  值(hex)          說明
00    42 4D            'BM' 簽名
02    36 00 00 00      文件大小 54 字節
0A    36 00 00 00      像素數據偏移 54
0E    28 00 00 00      DIB 頭大小 40
12    02 00 00 00      寬 2
16    02 00 00 00      高 2
1A    01 00            平面數 1
1C    18 00            24-bit
...   ...              像素數據（每行 4 字節對齊）

4. 存檔為 test.bmp，用圖片查看器驗證。

系統性學習資源推薦

• 📖 《編碼的奧秘》—— 從摩斯密碼到 CPU，通俗講透「編碼」本質。
• 📖 《計算機系統導論》（CSAPP）第 2 章—— 數據表示、位元組序、浮點數標準。
• 🛠 實戰工具：010 Editor（含 BMP 模板）、WinHex。
• 🔍 關鍵術語：位元組序、字符編碼、文件簽名、魔數、對齊填充。

掌握「位元組視角」看文件，是逆向工程、協議分析、底層開發的入門鑰匙。