如何最好地处理 C# 中的位数据？答案

【问题标题】：How to best handle bit data in C#?如何最好地处理 C# 中的位数据？
【发布时间】：2019-01-08 20:11:49
【问题描述】：

我正在尝试实现包含不同数据的不同信号，并且我在 C# 中实现了各种数据类型以干净地管理数据（主要是结构，一些枚举）。大多数这些类型的大小都很奇怪，比如有些是 9 位或 3 位等。

我将它们实现为最接近的等效基本 C# 类型（大多数是 byte、ushort 或 short，带有一些 int 和 uint）。

在 C# 中处理此类数据类型的一般方法是什么？最后我必须将所有位组合成一个字节数组，但我不确定如何组合它们。

我考虑过使用 BitConverter 获取每种类型的字节数组，并将所有数据作为布尔值放入 BitArray 中，然后我可以将其转换回字节数组。但我似乎无法拆分字节数组。

另一种方法是改变我拥有的每一个变量，但这似乎真的很脏。如果将来某个类型从 32 位更改为 31 位，那更改起来似乎很麻烦。

这通常是怎么做的？有什么最佳做法吗？

基本上我想将不同大小的数据组合成一个字节数组。例如将一个 3 位变量、一个 2 位布尔值和一个 11 位值打包成 2 个字节。

由于我将类型实现为 C# 类型，我可以做到 BitArray arr = new BitArray(BitConverter.GetBytes((short)MyType))，但这会给我 16 位，而 MyType 可能只有 9 位。

【问题讨论】：

你能详细说明你想要做什么吗？一些上下文会有所帮助。
我想将不同大小的数据组合成一个字节数组。例如将一个 3 位变量、一个 2 位布尔值和一个 11 位值打包成 2 个字节
请说明您希望如何将那些奇数大小的位组放入字节数组中。它们将如何对齐和包装等...？另外，这个字节数组拆分业务是关于什么的？请不要在 cmets 中解释和澄清您的问题。编辑并改进问题本身... ;-)
添加了一个例子。
不要使用 BitConverter，它会让你的生活变得痛苦，因为它不适合奇数大小的位组，而是用于“正常大小”的原始值类型。相反，我建议您编写辅助方法（可以是您的类型的方法，静态或扩展方法），它们采用您的值之一并仅使用提供的方法创建一个适当的 BitArray（或将值写入现有的 BitArray）位数组类型。类似地，您还可以编写一个方法（或多个方法），该方法采用 BitArray 并从任何 BitArray 位置提取那些奇数大小的值

【解决方案1】：

我的任务只是将数据结构和打包实现为 C#中的二进制数据

显式操作结构的内存布局：

使用StructLayout。通常，这仅适用于处理互操作或专门的内存限制。有关示例/文档，请参阅 MSDN。请注意，如果您的数据不是字节对齐的，您的性能会受到影响。

设计数据结构：

只需使用现有的解决方案，例如 ASN.1 或 Protobuf。专家已经解决了这个问题；利用他们的技能和知识。另外，使用标准协议可以让第三方更轻松地实现自定义接口。

【讨论】：

是否有用于 C# 的 ASN.1 库，或者我需要的似乎是 System.Security.Cryptography 中的 AsnEncodedData 类？
@sollniss：我不认为AsnEncodedData 支持所有编码，尽管它可能足以满足您的需求。但是，我不推荐它。通用 ASN.1 支持是 under consideration。 ASN.1 有一些付费和免费库。但是，我会推荐 Protobuf，尤其是 Protobuf.Net。 Protobuf.Net 旨在使用惯用的 C#，因此您可能会发现它更容易工作。