将整数转换为字节数组

Question

我认为.NET有一种简单的转换方法，可以将int类型转换为byte数组？我进行了快速搜索，发现所有的解决方案都是逐个字节进行位掩码 / 移位操作，就像“好旧的日子”一样。 难道没有ToByteArray()方法吗？

- Brady Moritz

Answer 1

2020年更新 - 现在应该优先使用BinaryPrimitives而不是BitConverter。它提供了特定于字节序的API，并且分配更少的内存。

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byte[] bytes = BitConverter.GetBytes(i);

需要注意的是，你可能需要检查BitConverter.IsLittleEndian来确定字节序列的顺序！

如果你需要频繁地进行此操作，你可能希望避免所有这些短暂的数组分配，并通过位移运算（>> / <<）或者使用不安全代码自己编写。位移运算还具有一个优点，它们不受您平台的字节序影响，你总是能按照预期的顺序获得字节。

- Marc Gravell

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+1：为了清晰起见，我建议用“大端”替换“[...]按您期望的顺序”。 - Ani

为什么 BitConverter.GetBytes(250) 返回 [250,0,0,0] 而不是 [250]？Byte.MaxValue == 255，对吗？ - user4584267

@Tobi 因为你调用了 GetBytes(int) 方法 - 所以会返回 4 个字节，并且你的 CPU 是小端序。因此，使用 GetBytes(byte) 方法是没有意义的。 - Marc Gravell

@Tobi 关于 GetBytes(256) 的问题：你不会得到 255,1，因为它是固定宽度表示 - 字节。256 的小端（你的 CPU）固定宽度 32 位表现形式才是你将得到的结果。 - Marc Gravell

@Timeless 通常情况下：unsafe - 但具体取决于您要做什么 - 最好的方法是实现两次并测试其中的1000万个，对它们进行计时。 - Marc Gravell

Answer 2

马克的回答当然是正确的。但由于他提到移位运算符和不安全代码作为替代方案，我想分享一个不太常见的替代方案。使用带有 Explicit 布局的结构体。这在原理上类似于 C/C++ 中的 union。

以下是一个示例结构体，可用于获取 Int32 数据类型的组件字节，好处是它是双向的，可以操纵字节值并查看对 Int 的影响。

  using System.Runtime.InteropServices;

  [StructLayout(LayoutKind.Explicit)]
  struct Int32Converter
  {
    [FieldOffset(0)] public int Value;
    [FieldOffset(0)] public byte Byte1;
    [FieldOffset(1)] public byte Byte2;
    [FieldOffset(2)] public byte Byte3;
    [FieldOffset(3)] public byte Byte4;

    public Int32Converter(int value)
    {
      Byte1 = Byte2 = Byte3 = Byte4 = 0;
      Value = value;
    }

    public static implicit operator Int32(Int32Converter value)
    {
      return value.Value;
    }

    public static implicit operator Int32Converter(int value)
    {
      return new Int32Converter(value);
    }
  }

现在可以按以下方式使用上述内容

 Int32Converter i32 = 256;
 Console.WriteLine(i32.Byte1);
 Console.WriteLine(i32.Byte2);
 Console.WriteLine(i32.Byte3);
 Console.WriteLine(i32.Byte4);

 i32.Byte2 = 2;
 Console.WriteLine(i32.Value);

当然，不可变性警察可能对最后一种可能性不感兴趣 :)

- Chris Taylor

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语句“Byte1 = Byte2 = Byte3 = Byte4 = 0;”是冗余的，因为随后的值赋值将覆盖它们。 这正是驱动编译器优化器编写人员发疯的别名类型。 联合体很优雅，因为它通过内存通道将多个写操作折叠成一个写操作。 对于非常频繁的情况，使用结构体也避免了数组分配。 - Pekka

@Pekka，编译器强制要求您初始化结构的所有成员，并且不考虑字节被int覆盖的事实，这就是为什么需要初始化，即使是冗余的也是必需的。 - Chris Taylor

这个解决方案不也容易受到大小端问题的影响吗？如果你在一个大端系统上，"Value"字段的内容会被反转，对吧？ - eikuh

@eikuh，确实，Bitconverter.IsLittleEndian可以帮助确定正确的字节读取顺序。但是，就像我说的那样，这不是正确的答案，我只是分享它，因为在当时这种技术并不常见。 - Chris Taylor

@ChrisTaylor，你说这不是正确的答案的地方在哪里？ - eikuh

Answer 3

这可能与主题无关，但如果您需要序列化大量的原始类型或POD结构，则Google Protocol Buffers for .Net可能对您有用。这解决了Marc提到的字节序问题，以及其他一些有用的功能。

- Steve Townsend

Answer 4

如果您从谷歌来到这里

对于旧问题的替代答案提到了John Skeet的库，该库具有让您直接将原始数据类型写入带有索引偏移量的byte[]的工具。如果需要性能，则远比BitConverter更好。

在此处讨论旧线程

John Skeet的库在这里

只需下载源代码并查看MiscUtil.Conversion命名空间。 EndianBitConverter.cs会为您处理所有内容。

- JamesHoux

Answer 5

使用MemoryMarshal和Span进行堆分配释放

int messageLen = 1111;
Span<byte> messageTypeBytes = MemoryMarshal.AsBytes(MemoryMarshal.CreateSpan(ref messageLen, 1));

BenchmarkDotnet

|            Method |      Mean |     Error |    StdDev | Allocated |
|------------------ |----------:|----------:|----------:|----------:|
| MemoryMarshalTest | 0.0023 ns | 0.0017 ns | 0.0014 ns |         - |

- CorrM

Answer 6

这里的大多数答案要么是“不安全”的，要么不支持LittleEndian。BitConverter不支持LittleEndian。 因此，在here的示例基础上（请参见PZahra发布的帖子），当BitConverter.IsLittleEndian == true时，我通过反向读取字节数组来制作了一个LittleEndian安全版本。

void Main(){    
    Console.WriteLine(BitConverter.IsLittleEndian); 
    byte[] bytes = BitConverter.GetBytes(0xdcbaabcdfffe1608);
    //Console.WriteLine(bytes); 
    string hexStr = ByteArrayToHex(bytes);
    Console.WriteLine(hexStr);
}

public static string ByteArrayToHex(byte[] data) 
{ 
   char[] c = new char[data.Length * 2]; 
   byte b; 
  if(BitConverter.IsLittleEndian)
  {
        //read the byte array in reverse
        for (int y = data.Length -1, x = 0; y >= 0; --y, ++x) 
        { 
            b = ((byte)(data[y] >> 4)); 
            c[x] = (char)(b > 9 ? b + 0x37 : b + 0x30); 
            b = ((byte)(data[y] & 0xF)); 
            c[++x] = (char)(b > 9 ? b + 0x37 : b + 0x30); 
        }               
    }
    else
    {
        for (int y = 0, x = 0; y < data.Length; ++y, ++x) 
        { 
            b = ((byte)(data[y] >> 4)); 
            c[x] = (char)(b > 9 ? b + 0x37 : b + 0x30); 
            b = ((byte)(data[y] & 0xF)); 
            c[++x] = (char)(b > 9 ? b + 0x37 : b + 0x30); 
        }
    }
    return String.Concat("0x",new string(c));
}

它返回这个：

True
0xDCBAABCDFFFE1608

这是进入字节数组的确切十六进制。

- GregJF

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不过它并不是从一个整数开始的。更重要的是，在_read_上进行字节序检查更加合理，这样你就可以确定数组中的数据类型。 - Nyerguds