本文將告訴大家在 dotnet 里面的二進(jìn)制基礎(chǔ)處理知識，如何在 C# 里面將結(jié)構(gòu)體數(shù)組和二進(jìn)制數(shù)組進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換的簡單方法

盡管本文屬于基礎(chǔ)入門的知識，但是在閱讀之前還請自行了解 C# 里面的結(jié)構(gòu)體內(nèi)存布局知識

本文將和大家介紹 MemoryMarshal 輔助類，通過這個輔助類用來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)體數(shù)組和二進(jìn)制數(shù)組的相互轉(zhuǎn)換

先演示如何從結(jié)構(gòu)體數(shù)組和二進(jìn)制數(shù)組的相互轉(zhuǎn)換。準(zhǔn)確來說是 Span 之間的相互轉(zhuǎn)換，而不是真的轉(zhuǎn)換為數(shù)組，只是 Span 的行為表現(xiàn)和數(shù)組十分相似

為了方便代碼演示，我定義了一個 Foo1 的結(jié)構(gòu)體，本文的全部代碼都可以在本文末尾找到下載方法

struct Foo1
{
    public int A { get; set; }
    public int B { get; set; }
    public int C { get; set; }
}

先創(chuàng)建出一個 Foo1 結(jié)構(gòu)體數(shù)組，為了方便演示我還給 Foo1 的各個屬性分別賦值，如以下代碼

        var foo1 = new Foo1()
        {
            A = 1,
            B = 2,
            C = 3,
        };
        var foo1Array = new Foo1[] { foo1 };

拿到 Foo1 的數(shù)組之后，可以非常方便轉(zhuǎn)換為 Span 類型，只需要調(diào)用 foo1Array.AsSpan() 即可。接下來將 Foo1 數(shù)組轉(zhuǎn)化在二進(jìn)制數(shù)組，準(zhǔn)確來說是 Span<byte> 類型，代碼如下

        Span<byte> foo1ByteSpan = MemoryMarshal.AsBytes(foo1Array.AsSpan());

此時編寫一個輔助方法，將 foo1ByteSpan 的內(nèi)容輸出到控制臺，方便讓大家看到這個 foo1ByteSpan 對象就確實是 Foo1 結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存空間的二進(jìn)制內(nèi)容

        Log(foo1ByteSpan); // 01 00 00 00 02 00 00 00 03 00 00 00
    private static void Log(Span<byte> byteSpan)
    {
        var stringBuilder = new StringBuilder();
        foreach (var b in byteSpan)
        {
            stringBuilder.Append(b.ToString("X2"));
            stringBuilder.Append(' ');
        }
        Console.WriteLine(stringBuilder.ToString());
    }

可以看到以上輸出的 01 02 03 就是對應(yīng) Foo1 結(jié)構(gòu)體的 A 和 B 和 C 屬性的值。本文這里沒有對 Foo1 結(jié)構(gòu)體進(jìn)行固定布局等，這一點不夠嚴(yán)謹(jǐn)，也就是說我只能和大家保證一定出現(xiàn) Foo1 結(jié)構(gòu)體的 A 和 B 和 C 屬性的值，但是不能保證這些值出現(xiàn)的順序。如果不了解這部分的知識，還請自行查閱 dotnet 里面的結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存布局優(yōu)化和內(nèi)存對齊

接下來開始證明本文以上拿到的 foo1ByteSpan 和 foo1Array 指向相同的一片內(nèi)存地址空間，也就是對 foo1Array 或 foo1ByteSpan 的內(nèi)存修改，都會相互影響

先修改 foo1Array 里面的內(nèi)容，比如修改一個屬性的內(nèi)容，如以下代碼

        foo1Array[0].C = 5;
        Log(foo1ByteSpan); // 01 00 00 00 02 00 00 00 05 00 00 00

可以看到修改了 C 屬性之后，打印出的 foo1ByteSpan 也更改了

再嘗試修改 foo1ByteSpan 的內(nèi)容，看看是否也能反過來影響到 foo1Array 對象

        foo1ByteSpan[0] = 6;
        Console.WriteLine(foo1Array[0].A); // 6
        var foo1Span = MemoryMarshal.Cast<byte, Foo1>(foo1ByteSpan);
        Console.WriteLine(foo1Span[0].A); // 6

通過以上代碼即可證明了 foo1ByteSpan 和 foo1Array 指向相同的一片內(nèi)存地址空間，也就是 MemoryMarshal.Cast 和 MemoryMarshal.AsBytes 不是重新申請一片內(nèi)存空間存放數(shù)組內(nèi)容，而是僅僅編寫的代碼上的魔法，內(nèi)存都是相同的一片空間。如此減少了內(nèi)存空間轉(zhuǎn)換拷貝，可以極大的提升性能，同時也兼顧了安全性

通過 MemoryMarshal.Cast 方法，不僅可以支持結(jié)構(gòu)體和 byte 之間的轉(zhuǎn)換，也可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)體之間的轉(zhuǎn)換，比如再定義一個 Foo2 類型，這個 Foo2 類型和 Foo1 類型有相同的屬性只是類型不相同而已，試試使用以下代碼進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換

        var foo2Span = MemoryMarshal.Cast<Foo1, Foo2>(foo1Span);
        Console.WriteLine(foo2Span[0].A); // 6
        Console.WriteLine(foo2Span[0].B); // 2
        Console.WriteLine(foo2Span[0].C); // 5
struct Foo2
{
    public int A { get; set; }
    public int B { get; set; }
    public int C { get; set; }
}

可以看到通過 MemoryMarshal.Cast 是可以實現(xiàn)多個結(jié)構(gòu)體之間的直接轉(zhuǎn)換的，且沒有重新在堆上重新開辟數(shù)組空間

但是本文以上的代碼是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，以上代碼沒有固定 Foo1 結(jié)構(gòu)體和 Foo2 結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存布局，以上的代碼只是用來告訴大家 MemoryMarshal.Cast 的用法，而不是推薦大家在正式的項目跟隨我這么寫。如果在正式項目里面，需要確保多個結(jié)構(gòu)體之間的內(nèi)存布局相同或者是在各個情況下的直接內(nèi)存轉(zhuǎn)換是符合預(yù)期的才能這么做

本文的代碼放在github 和 gitee 歡迎訪問

可以通過如下方式獲取本文的源代碼，先創(chuàng)建一個空文件夾，接著使用命令行 cd 命令進(jìn)入此空文件夾，在命令行里面輸入以下代碼，即可獲取到本文的代碼

git init
git remote add origin https://gitee.com/lindexi/lindexi_gd.git
git pull origin 6bd28ceca1e9b73bfda270f9a3a3bddd7b8ebcc4

以上使用的是 gitee 的源，如果 gitee 不能訪問，請?zhí)鎿Q為 github 的源。請在命令行繼續(xù)輸入以下代碼

git remote remove origin
git remote add origin https://github.com/lindexi/lindexi_gd.git
git pull origin 6bd28ceca1e9b73bfda270f9a3a3bddd7b8ebcc4

獲取代碼之后，進(jìn)入 HallehuwearjewhoQedelqarnalar 文件夾

到此這篇關(guān)于C# 二進(jìn)制數(shù)組與結(jié)構(gòu)體的互轉(zhuǎn)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C# 二進(jìn)制數(shù)組與結(jié)構(gòu)體互轉(zhuǎn)內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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