C#从字节数组中解析非统一位序列答案

【问题标题】：C# parse non uniform bit sequences from array of bytesC#从字节数组中解析非统一位序列
【发布时间】：2014-11-19 15:49:06
【问题描述】：

问题：有没有更有效的方法将字节数组中的位解析为整数值？如果有，那会是什么？

当前从流中读取数据，数据包由一系列字节组成（保存在字节数组中）。数据在这些字节中被压缩，这样一个值可以跨多个字节（按顺序）传播。构成这些值的位的大小取决于数据包的“类型”（保存在第一个字节的前 5 位（从 MSB 开始）中。例如，

byte[] bytes = {0x73, 0xa4};
// yields: 0111001110100100
// vals:   [ 1 ][  2  ]3[4]

目前我使用的是扩展方法：

public static string ConvertToBinaryString(this byte[] bytes)
{
    return string.Join("", bytes.Select(x => Convert.ToString(x, 2).PadLeft(8, '0')));
}

将字节数组转换为二进制字符串。然后我使用这两种扩展方法之一将二进制字符串转换为 int 或 int 数组：

static readonly Regex IsBinary = new Regex("^[01]{1,32}$", RegexOptions.Compiled);
public static bool TryParseBits(this string toParse, int start, int length, out int intVal)
{
    intVal = -1;
    if (!IsBinary.IsMatch(toParse)) return false;
    if ((start + length + 1) > toParse.Length) return false;
    intVal = Convert.ToInt32(toParse.Substring(start, length), 2);
    return true;
}
public static bool TryParseBits(this string toParse, Queue<int> lengths, out List<int> vals)
{
    vals = new List<int>();
    if (!IsBinary.IsMatch(toParse)) return false;
    var idx = 0;
    while (lengths.Count > 0)
    {
        var l = lengths.Dequeue();
        if ((idx + l) > toParse.Length) return false;
        vals.Add(Convert.ToInt32(toParse.Substring(idx, l), 2));
        idx += l;
    }
    return true;
}

使用示例：

int type;
var success = "0111001110100100".TryParseBits(0, 5, out type);

结果类型 = 14

背景：正在读取的流可以传输高达 12 个数据包/秒。在必须解析字节之前发生了一些预处理，并且在值上发生了重要的后处理。使用 Parallel.ForEach 将数据包分成四个线程。这些值永远不会大于 28 位，因此在转换为 int 时我不用担心符号位。

【问题讨论】：

你的字节数组总是2/4字节吗？它们总是采用 Big Endian 格式吗？（字节 0 是您示例中的 MSB）
Big Endian 格式的大小为 56 到 112 个字节。虽然我知道在解析这些字节之前有多少字节。在少数情况下字节数组较大，但我可以轻松地将它们解析到这个范围内。
在您的示例中，前五位是"01110"。这等于 0x0E，而不是 0x07。
很好，更新了...谢谢。

标签： c# parsing bytearray

【解决方案1】：

您尝试过位掩码之类的方法吗？
知道例如第一个 byteArray 的最后 4 位是我们可以做的第一个 val：

byte[] bytes = { 0x73, 0xa4 };
int v1 = bytes[0] & 0x0F;
//second val:
int v2 = bytes[2] & 0xF0;

或
在涂抹面膜之前，只需将所有东西都存放在啤酒中。

 int total = 0;
 total = total | bytes[0];
 total = total << 8;
 total = total | bytes[1];
 //now the 2 bytes array is stored in a number in our case total will be: 111001110100100
 //after storing apply bit masks as described above:
 // to get the LAST 3 bytes
 int var1 = total & 0x7 //mask with last 3 bytes
 total = total >> 3; //take out last 3 bytes
 int var2 = total & 0x1 //last byte.
 total = total >>1;
 //and so on

【讨论】：

这不起作用，因为指定值的位不一定是每个 8 位。
实际上我的第一遍只是解析每个值所涉及的字节并使用掩码、OR 和 SHIFT。但考虑到所有“类型”的可能性，这很乏味且容易出错……尽管它可能是最高效的。
我添加了一个解析机制来提取你想要的位。让我知道它是否有效

【解决方案2】：

为了完整起见，这是我根据显然已删除的答案提出的。

public static int ParseBits(this byte[] bytes, int start, int length)
{
    // Need to reverse the array to make it usable with BitArray
    Array.Reverse(bytes);
    var ba = new BitArray(bytes);
    var idx = 0;
    var shft = length - 1;
    // Iterate backwards through the bits and perform bitwise operations
    for (var i = start + length - 1; i >= 0; i--)
    {
        idx |= (Convert.ToInt32(ba.Get(i)) << shft);
        shft--;
    }
    return idx;
}

【讨论】：

【解决方案3】：

您只需要了解按位运算即可。

byte[] bytes = {0x73, 0xa4};
// yields: 0111001110100100
// vals: [ 1 ][ 2 ]3[4]

int bits = bytes[1] | bytes [0] << 8;
int v1 = (bits & 0xf800) >> 11;
int v2 = (bits & 0x07f0) >> 5;
int v3 = (bits & 0x0008) >> 3;
int v4 = bits & 0x0007;

【讨论】：