C#整数转换为字节数组

Question

我需要将一个int转换为byte[]，其中一种方法是使用BitConverter.GetBytes()。但我不确定是否符合以下规范：

XDR有符号整数是32位数据，它在[-2147483648, 2147483647]范围内编码一个整数。该整数以二进制补码表示。最高位字节为0，最低位字节为3。声明整数如下：

来源：RFC1014 3.2

我应该如何进行int到byte的转换以满足上述规范？

- Peter

Answer 1

RFC只是在说有符号整数是一个正常的4字节整数，其字节以大端方式排序。

现在，你很可能正在使用小端机器，BitConverter.GetBytes()会给你相反顺序的byte[]。所以你可以尝试：

int intValue;
byte[] intBytes = BitConverter.GetBytes(intValue);
Array.Reverse(intBytes);
byte[] result = intBytes;

为使代码最具可移植性，可以按如下方式进行：

int intValue;
byte[] intBytes = BitConverter.GetBytes(intValue);
if (BitConverter.IsLittleEndian)
    Array.Reverse(intBytes);
byte[] result = intBytes;

- paracycle

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或者使用ToArray。byte[] result = BitConverter.GetBytes(intValue).Reverse().ToArray(); （注：该代码用于将整数转换为字节数组并翻转字节顺序） - Lars Truijens

为什么最后一行是 byte[] result = intBytes;？难道 intBytes 不是你想要的数组吗？ - derHugo

@derHugo的说法正确，这段代码中的“result”是多余的。然而，我认为明确向读者展示结果比假设他们可以找到结果在名为“intBytes”的变量中更有教育意义。此外，执行赋值操作很便宜，因为它不会复制内存也不会分配新内存，它只是将一个新名称添加到已分配的数组中。那么为什么不这样做呢？ - paracycle

Answer 2

这里有另一种方法：众所周知，1个字节= 8个位，而且“常规”整数（int32）包含32个位（4个字节）。我们可以使用>>运算符向右移动位（>>运算符不会更改值）。

int intValue = 566;

byte[] bytes = new byte[4];

bytes[0] = (byte)(intValue >> 24);
bytes[1] = (byte)(intValue >> 16);
bytes[2] = (byte)(intValue >> 8);
bytes[3] = (byte)intValue;

Console.WriteLine("{0} breaks down to : {1} {2} {3} {4}",
    intValue, bytes[0], bytes[1], bytes[2], bytes[3]);

- Maciek

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数组初始化程序和异或（^）以及& 0xFF位是不必要的。 - dtb

它是大端序的，因此最高有效位先存储，所以您应该反转索引。 - Marcin Deptuła

我们能否添加一个相反的例子？（将字节转换回整数） - jocull

我使用这个是因为它的性能更好。如果我不在意这个“微小”的差异，我会选择被接受的答案。 - Timeless

你应该把那段代码放在一个unchecked块中。目前它只有在编译器设置中禁用整数溢出检查时才能正常工作。 - CodesInChaos

Answer 3

BitConverter.GetBytes(int) 差不多是你所需的，只是字节序（即大端或小端）不正确。

可以使用 IPAddress.HostToNetwork 方法在使用 BitConverter.GetBytes 之前交换整数值中的字节，或者使用 Jon Skeet 的 EndianBitConverter 类。这两种方法都可以正确处理可移植性。

int value;
byte[] bytes = BitConverter.GetBytes(IPAddress.HostToNetworkOrder(value));

- dtb

Answer 4

另一种方法是使用类似于BinaryPrimitives的工具，操作如下：

byte[] intBytes = BitConverter.GetBytes(123); int actual = BinaryPrimitives.ReadInt32LittleEndian(intBytes);

- Denis

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这应该是最佳答案，但考虑添加：https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.bitconverter.islittleendian?view=net-5.0 - Vinigas

这应该是被接受的答案。但请注意 - 它从.NET 5.0和.NET Core 2.1开始提供。 - rustyx

什么意思是“123”？ - john k

只是一个例子 - "int actual" 应该最终变成 123。 - undefined

Answer 5

为什么以上示例中有这么多代码...

使用显式布局的结构体可以双向操作且没有性能损失。

更新：由于有关如何处理字节序的问题，我添加了一个接口来说明如何抽象此过程。另一个实现结构体可以处理相反的情况。

public interface IIntToByte
{
    Int32 Int { get; set;}

    byte B0 { get; }
    byte B1 { get; }
    byte B2 { get; }
    byte B3 { get; }
}

[StructLayout(LayoutKind.Explicit)]
public struct IntToByteLE : UserQuery.IIntToByte
{
    [FieldOffset(0)]
    public Int32 IntVal;

    [FieldOffset(0)]
    public byte b0;
    [FieldOffset(1)]
    public byte b1;
    [FieldOffset(2)]
    public byte b2;
    [FieldOffset(3)]
    public byte b3;

    public Int32 Int {
        get{ return IntVal; }
        set{ IntVal = value;}
    }

    public byte B0 => b0;
    public byte B1 => b1;
    public byte B2 => b2;
    public byte B3 => b3; 
}

- Sten Petrov

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你会如何使用这个？其次，即使在“大端”和“小端”上运行此代码，你是否会得到相同的结果？ - Peter

@Peter 这里有一个更新。它应该比移位操作仍然表现更好。 - Sten Petrov

没错。基本上是将C++联合实现为C#结构体。这非常快速，适用于打包和解包各种不适合使用BitConverter/Endian问题解决方案的东西。如果我没记错的话，NAudio就是采用这种方法来取得非常好的效果的。 - Craig.Feied

这是最好的答案，但有点遗憾它不是排名第一，这说明了2019年编程领域的现状。 - John Evans

Answer 6

当我看到这个描述时，我有一种感觉，那就是这个xdr整数只是一个大端字节序的“标准”整数，但它以最难懂的方式表达出来。二进制补码表示法更好地称为U2，并且它是我们今天处理器上使用的表示法。字节顺序指示它是大端字节序。
因此，回答您的问题，您应该反转数组中的元素（0 <--> 3，1 <--> 2），因为它们是按小端字节序编码的。为了确保，您应该首先检查BitConverter.IsLittleEndian以查看您正在运行的机器。

- Marcin Deptuła

Answer 7

如果您想了解更多关于表示数字的各种方法的一般信息，包括二进制补码，请查看维基百科上的二进制补码和有符号数表示法。

- Eric J.

Answer 8

using static System.Console;

namespace IntToBits
{
    class Program
    {
        static void Main()
        {
            while (true)
            {
                string s = Console.ReadLine();
                Clear();
                uint i;
                bool b = UInt32.TryParse(s, out i);
                if (b) IntPrinter(i);
            }
        }

        static void IntPrinter(uint i)
        {
            int[] iarr = new int [32];
            Write("[");
            for (int j = 0; j < 32; j++)
            {
                uint tmp = i & (uint)Math.Pow(2, j);

                iarr[j] = (int)(tmp >> j);
            }
            for (int j = 32; j > 0; j--)
            {
                if(j%8==0 && j != 32)Write("|");
                if(j%4==0 && j%8 !=0) Write("'");
                Write(iarr[j-1]);
            }
            WriteLine("]");
        }
    }
}```

- Александр Гром

Answer 9

byte[] Take_Byte_Arr_From_Int(Int64 Source_Num)
{
   Int64 Int64_Num = Source_Num;
   byte Byte_Num;
   byte[] Byte_Arr = new byte[8];
   for (int i = 0; i < 8; i++)
   {
      if (Source_Num > 255)
      {
         Int64_Num = Source_Num / 256;
         Byte_Num = (byte)(Source_Num - Int64_Num * 256);
      }
      else
      {
         Byte_Num = (byte)Int64_Num;
         Int64_Num = 0;
      }
      Byte_Arr[i] = Byte_Num;
      Source_Num = Int64_Num;
   }
   return (Byte_Arr);
}

- Valery Rode

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请添加更多解释 - Gregor Doroschenko

谢谢你的回答，你为什么选择编写新的实现，而不是使用https://dev59.com/EXM_5IYBdhLWcg3wlEJH#1318948？（你的解决方案中有什么优缺点） - Peter

在需要使用多种语言开发项目的情况下，实现不同语言之间的代码相似性可能会很有用，特别是在必须实现相同想法的情况下。这种方式可以帮助捕捉错误。当然，在大多数情况下，使用“c#”函数“BitConverter.GetBytes”和“Endian”检查就足够了。此外，在某些情况下，可能需要将转换应用于除Int32（4字节）或Int64（8字节）之外的其他字节数。谢谢。 - Valery Rode

这并不是真正通用的...它总是返回一个8字节的数组，这会给那些不是64位整数的输入值带来很多额外的工作。当转换Int16时，我逻辑上想要一个2字节的数组。 - Nyerguds