在c#中对字节数组表示的Int32求和

Posted 2023-02-16

【中文标题】在c#中对字节数组表示的Int32求和

【英文标题】：summing Int32 represented by byte array in c#

【发布时间】：2016-12-18 19:56:16

【问题描述】：

我有一个音频数据数组，它是由字节数组表示的大量 Int32 数字（每个 4 字节元素代表一个 Int32），我想对数据进行一些操作（例如，将 10 添加到每个Int32)。

我将字节转换为 Int32，进行操作并将其转换回字节，如下例所示：

//byte[] buffer;
for (int i=0; i<buffer.Length; i+=4)

    Int32 temp0 = BitConverter.ToInt32(buffer, i);
    temp0 += 10;
    byte[] temp1 = BitConverter.GetBytes(temp0);
    for (int j=0;j<4;j++)
    
        buffer[i + j] = temp1[j];
    

但我想知道是否有更好的方法来进行这种操作。

【问题讨论】：

如果你知道字节的顺序，你可以直接在字节上自己添加。

定义“更好”。你觉得这不可读吗？是不是太慢了？

我觉得这既丑陋又缓慢，任何可以改进的建议都将不胜感激。

@MillieSmith 如果这就是你的意思，它是大端，但我不确定在每次处理进位位的同时添加字节会更快。你有更好的主意吗？

@pio 如果是大端，不要使用BitConverter 类。 BitConverter 类假定您系统的本机字节序。

【参考方案1】：

您可以查看.NET Reference Source 以获取有关如何从/到大端转换的指针（咧嘴笑）。

class intFromBigEndianByteArray 
    public byte[] b;
    public int this[int i] 
        get 
            i <<= 2; // i *= 4; // optional
            return (int)b[i] << 24 | (int)b[i + 1] << 16 | (int)b[i + 2] << 8 | b[i + 3];
        
        set 
            i <<= 2; // i *= 4; // optional
            b[i    ] = (byte)(value >> 24);
            b[i + 1] = (byte)(value >> 16);
            b[i + 2] = (byte)(value >>  8);
            b[i + 3] = (byte)value;
        
    

和样品使用：

byte[] buffer =  127, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255 ;//big endian  int.MaxValue, -1 

//bool check = BitConverter.IsLittleEndian;     // true
//int test = BitConverter.ToInt32(buffer, 0);   // -129 (incorrect because little endian)

var fakeIntBuffer = new intFromBigEndianByteArray()  b = buffer ;

fakeIntBuffer[0] += 2;    //  128, 0, 0, 1  = big endian int.MinValue - 1
fakeIntBuffer[1] += 2;    //    0, 0, 0, 1  = big endian 1

Debug.Print(string.Join(", ", buffer)); // "128, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1" 

为了获得更好的性能，您可以研究并行处理和 SIMD 指令 - Using SSE in C# 为了获得更好的性能，您可以查看Utilizing the GPU with c#

【讨论】：

谢谢！如果我想对 little endian（以 little endian 表示 int32 的字节数组）做同样的事情，我应该改变什么？ >>/>24 代表 i+3 而不是 i 等等）。

@pio 只改变位移的顺序或索引的顺序就足够了，但是对于小端系统上的小端，你可以得到一个指向内存位置的 int 引用指针带有不安全代码的字节数组。

你的意思是：int [] converted = buffer;

@pio 我的意思是根本不需要转换，因为字节数组将包含正确字节顺序的整数，并且只获取字节数组中的内存地址就足够了。有点像.Net 参考源fixed( byte * pbyte = &buffer[startIndex]) return *((int *) pbyte);

@pio 抱歉，这是一个糟糕的建议，因为不安全的代码和指针更适合理解它的高级用户（即使我不使用它），BitConverter.ToInt32 已经这样做了你。对于小端架构上的小端字节，我建议您使用 BinaryReader.ReadInt32 和 BinaryWriter.Write(Int32)，您可以在 FileStream 或 MemoryStream 上使用它们

【参考方案2】：

下面的方法怎么样：

struct My

    public int Int;

var bytes = Enumerable.Range(0, 20).Select(n => (byte)(n + 240)).ToArray();
foreach (var b in bytes) Console.Write("0,-4", b);

// Pin the managed memory
GCHandle handle = GCHandle.Alloc(bytes, GCHandleType.Pinned);

for (int i = 0; i < bytes.Length; i += 4)

    // Copy the data
    My my = (My)Marshal.PtrToStructure<My>(handle.AddrOfPinnedObject() + i);

    my.Int += 10;

    // Copy back
    Marshal.StructureToPtr(my, handle.AddrOfPinnedObject() + i, true);

// Unpin
handle.Free();

foreach (var b in bytes) Console.Write("0,-4", b);

我只是为了好玩。

不确定那不那么难看。

我不知道，会更快吗？测试一下。

【讨论】：

@Phil1970 - 我专门使用这些值来表明代码正确地进行了进位传播。

好吧，你没有为My 选择有意义的名称，所以当我意识到（它包含一个整数）时，我的评论已发布，但我一意识到就删除了它.

我认为在循环中包含 AddrOfPinnedObject 会产生很多开销。也许，如果你想要“安全”的代码，你必须这样做。否则，How to: Use Pointers to Copy an Array of Bytes 可能有用。