各种类型的按位字节序交换

本文关键字：字节 交换 种类 类型 | 更新日期: 2023-09-27 18:36:37

在各种来源的帮助下，我在我的二进制读取器类中编写了一些SwapBytes方法，这些方法在ushort、uint和ulong中交换字节序，所有这些都使用原始C#中的按位运算，不需要任何unsafe代码。

public ushort SwapBytes(ushort x)
{
    return (ushort)((ushort)((x & 0xff) << 8) | ((x >> 8) & 0xff));
}
public uint SwapBytes(uint x)
{
    return ((x & 0x000000ff) << 24) +
           ((x & 0x0000ff00) << 8) +
           ((x & 0x00ff0000) >> 8) +
           ((x & 0xff000000) >> 24);
}
public ulong SwapBytes(ulong value)
{
    ulong uvalue = value;
    ulong swapped =
         ((0x00000000000000FF) & (uvalue >> 56)
         | (0x000000000000FF00) & (uvalue >> 40)
         | (0x0000000000FF0000) & (uvalue >> 24)
         | (0x00000000FF000000) & (uvalue >> 8)
         | (0x000000FF00000000) & (uvalue << 8)
         | (0x0000FF0000000000) & (uvalue << 24)
         | (0x00FF000000000000) & (uvalue << 40)
         | (0xFF00000000000000) & (uvalue << 56));
    return swapped;
}

我将如何创建相同的方法，但对于每种类型的签名版本，例如 short、int 和 long，仅使用与上述相同的方法，以及可以对上述方法进行哪些改进？

各种类型的按位字节序交换

而不是在

概念上解构以分隔字节，然后反过来重新组装它们，您可以在概念上交换字节组，如下所示： （未测试）

public uint SwapBytes(uint x)
{
    // swap adjacent 16-bit blocks
    x = (x >> 16) | (x << 16);
    // swap adjacent 8-bit blocks
    return ((x & 0xFF00FF00) >> 8) | ((x & 0x00FF00FF) << 8);
}

对 32 位没有多大帮助（或根本没有帮助），但对于 64 位它有帮助（未测试）

public ulong SwapBytes(ulong x)
{
    // swap adjacent 32-bit blocks
    x = (x >> 32) | (x << 32);
    // swap adjacent 16-bit blocks
    x = ((x & 0xFFFF0000FFFF0000) >> 16) | ((x & 0x0000FFFF0000FFFF) << 16);
    // swap adjacent 8-bit blocks
    return ((x & 0xFF00FF00FF00FF00) >> 8) | ((x & 0x00FF00FF00FF00FF) << 8);
}

对于有符号的类型，只需强制转换为无符号，执行此操作，然后强制转换回。

您应该查看以下 msdn 页面： http://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.bitconverter.aspx

您可以简单地使用 Array.Reverse 和 bitConverter：

  int value = 12345678;
  byte[] bytes = BitConverter.GetBytes(value);
  Array.Reverse(bytes); 
  int result = BitConverter.ToInt32(bytes, 0);

为了完整起见 - 现在有BinaryPrimitives.ReverseEndianness.

只需在

开头将转换添加到 unsigned 并在末尾添加回已签名。

public long SwapBytes(long value)
{
    return (long)SwapBytes((ulong)value);
}

可能需要手动内联对SwapBytes的调用以获得最大性能。

另一方面，您可能希望避免交换，而倾向于直接从所需字节序的原始字节数组中读取数据。有关详细信息，请参阅在 C# 中读取大字节序数据的有效方法。

这可能是替换整数中位的最简单和懒惰的方法：

using System;
namespace BitSwap
{
  class Program    
  {
    static void Main()        
    {
        //swaps bits {p, p+1, …, p+k-1} with bits {q, q+1, …, q+k-1} of n.
        Console.WriteLine("n=");
        uint n = uint.Parse(Console.ReadLine());
        Console.WriteLine("p=");
        int p = int.Parse(Console.ReadLine());
        Console.WriteLine("q=");
        int q = int.Parse(Console.ReadLine());
        Console.WriteLine("k=");
        int k = int.Parse(Console.ReadLine());
        int i;
        int s;
        if ((p + k - 1) < 32 && (q + k - 1) < 32 && p > 0 && q > 0)
        // for integer
        {
            for (i = p, s = q; i <= p + k - 1 && s <= q + k - 1; i++, s++)
            {
                uint firstBits = (n >> i) & 1;
                uint secondBits = (n >> s) & 1;
                uint maskFirstBits = (uint)1 << i;
                uint maskSecondBits = (uint)1 << s;
                n = (n & ~maskFirstBits) | (secondBits << i);
                n = (n & ~maskSecondBits) | (firstBits << s);
            }
            Console.WriteLine("Result: {0}", n);
        }
        else
        {
            Console.WriteLine("Invalid entry.");
        }
     }
   }
 }
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