将int[]转换为byte：如何将int[]视为byte[]？

Question

解释一下：我有一个整数数组作为输入。我需要将它转换成字节数组，其中1个整数=4个字节（大端）。在C++中，我可以轻松地进行强制类型转换，然后像访问字节数组一样访问字段，而不用复制或计算数据——直接访问即可。在C#中是否也可以实现这种操作？并且在C# 2.0中是否也可以实现？

- Pz.

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你的应用程序将在本地大端平台上运行吗？如果不是，那么你至少需要复制字节以进行转换。 - M.Babcock

Answer 1

是的，可以使用不安全的代码：

int[] arr =...
fixed(int* ptr = arr) {
    byte* ptr2 = (byte*)ptr;
    // now access ptr2[n]
}

如果编译器报错，请加上(void*)：

    byte* ptr2 = (byte*)(void*)ptr;

- Marc Gravell

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刚刚测试了一下，编译器没有报错。（至少在使用C#4的情况下） - CodesInChaos

Answer 2

你可以创建一个4倍于int[]长度的byte[]。 然后，你遍历整数数组并从中获取字节数组：

BitConverter.GetBytes(int32);

接下来，您需要使用Buffer.BlockCopy将此函数的4个字节复制到正确的偏移量（i * 4）处，保留HTML标签。

BitConverter Buffer.BlockCopy

- Cedric Van Goethem

Answer 3

请看BitConverter类。您可以遍历int数组，并调用BitConverter.GetBytes(Int32)来获取每个整数的byte[4]。

- Jonathon Reinhart

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没有办法在不复制数据的情况下访问它。实际上，在这个语境中，“访问”和“复制”本质上是同义词。即使只是将 i 作为右值，也是访问变量的最小可能方式，会复制它的值。 - David Schwartz

@David 不，ref i不会复制该值 :p - Marc Gravell

@MarcGravell，那么它确切地对该值做了什么？在寄存器以外的位置上，您可以对值执行的唯一操作是复制它。（在您访问它之前，该值在多少个位置上？在您访问它时，它在多少个位置上？如果第二个数字大于第一个数字，则为副本。） - David Schwartz

@David 另一种选择是获取地址（因此使用 ref）- 这实际上是一个严肃的问题，因为在 struct 的情况下，您可以使用 ref 将地址传递给方法，然后在方法内部访问成员和调用方法，而不必复制该值。这种方法在 XNA 中很常见，因为 struct 是常见的避免 GC 的方式。 - Marc Gravell

哦，请。尽管从技术上讲David是正确的（int毕竟没有任何成员），但显然OP谈到了拥有一个完整副本的数组，而不是在CPU寄存器等地方临时复制单个值。 - CodesInChaos

Answer 4

如果你编写不安全的代码，你可以修复内存中的数组，获取指向其开头的指针，并将该指针强制转换。

unsafe
{
  fixed(int* pi=arr)
  {
    byte* pb=(byte*)pi;
    ...
  }
}

在 .net 中，数组以元素数为前缀，因此您不能安全地在指向相同数据的 int[] 和 byte[] 之间进行转换。您可以在 uint[] 和 int[] 之间进行强制类型转换（至少就 .net 而言，C＃本身对此特性的支持有些不一致）。

还有一种基于联合的技巧可以重新解释转换引用，但我强烈建议不要使用它。

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从本机字节顺序中获取单个整数的常规方法是使用BitConverter，但它相对较慢。手动编写的代码通常更快。当然，它也不支持反向转换。

一种手动转换的方式，假设采用小端模式（在我的2.6GHz i3上每秒约可读取4亿次）：

byte GetByte(int[] arr, int index)
{
  uint elem=(uint)arr[index>>2];
  return (byte)(elem>>( (index&3)* 8));
}

如果你想使用托管代码，我建议手动编写使用位移操作来访问单个字节的代码；如果你想追求最后一点性能，则需要使用指针。

此外，你还需要注意字节序问题。其中一些方法仅支持本机字节序。

- CodesInChaos

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位移操作非常重要。特别是，有些平台甚至不允许使用不安全的操作。 - Marc Gravell

Answer 5

在类型安全的托管代码中最简单的方法是使用：

byte[] result = new byte[intArray.Length * sizeof(int)];
Buffer.BlockCopy(intArray, 0, result, 0, result.Length);

这并不完全符合我认为你的问题所问的，因为在小端架构（如x86或ARM）上，结果数组最终将成为小端，但我相信C++也是如此。

如果您可以使用unsafe{}，则有其他选项：

unsafe{
  fixed(byte* result = (byte*)(void*)intArray){
    // Do stuff with result.
  }
}

- sblom

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我认为BlockCopy使用本地字节顺序，而不是小端字节顺序。当然，CLR通常运行在小端架构上，因此实际上很少有区别。 - CodesInChaos

@CodeInChaos，是的 - 完全正确。我的措辞有点不够严谨。我真正想表达的是，他可能选择的平台导致了小端序，而 OP 需要大端序的结果。我已经修改了措辞，使事情稍微清晰一些。 - sblom