为什么在字节中反转位时会得到以下输出？

Question

假设：

转换一个 byte[] 从小端到大 Endian 意味着反转位的顺序 byte[] 的每个字节。

假设这是正确的，我尝试了以下方法来理解这一点：

byte[] data = new byte[] { 1, 2, 3, 4, 5, 15, 24 };
byte[] inverted = ToBig(data);

var little = new BitArray(data);
var big = new BitArray(inverted);

int i = 1;

foreach (bool b in little)
{
    Console.Write(b ? "1" : "0");
    if (i == 8)
    {
        i = 0;
        Console.Write(" ");
    }
    i++;
}

Console.WriteLine();

i = 1;

foreach (bool b in big)
{
    Console.Write(b ? "1" : "0");
    if (i == 8)
    {
        i = 0;
        Console.Write(" ");
    }
    i++;
}

Console.WriteLine();

Console.WriteLine(BitConverter.ToString(data));
Console.WriteLine(BitConverter.ToString(ToBig(data)));

foreach (byte b in data)
{
    Console.Write("{0} ", b);
}

Console.WriteLine();

foreach (byte b in inverted)
{
    Console.Write("{0} ", b);
}

转换方法：

private static byte[] ToBig(byte[] data)
{
    byte[] inverted = new byte[data.Length];

    for (int i = 0; i < data.Length; i++)
    {
        var bits = new BitArray(new byte[] { data[i] });
        var invertedBits = new BitArray(bits.Count);

        int x = 0;

        for (int p = bits.Count - 1; p >= 0; p--)
        {
            invertedBits[x] = bits[p];
            x++;
        }

        invertedBits.CopyTo(inverted, i);
    }

    return inverted;
}

这个小应用程序的输出与我的预期不同：

00000001 00000010 00000011 00000100 00000101 00001111 00011000

00000001 00000010 00000011 00000100 00000101 00001111 00011000 

80-40-C0-20-A0-F0-18

01-02-03-04-05-0F-18

1 2 3 4 5 15 24 

1 2 3 4 5 15 24 

由于某种原因，数据保持不变，除非使用 BitConverter 打印。

我不明白什么？

更新

新代码产生以下输出：

10000000 01000000 11000000 00100000 10100000 11110000 00011000 

00000001 00000010 00000011 00000100 00000101 00001111 00011000 

01-02-03-04-05-0F-18

80-40-C0-20-A0-F0-18

1 2 3 4 5 15 24 

128 64 192 32 160 240 24 

但是正如我现在被告知的那样，无论如何我的方法都不正确，因为我应该反转字节 而不是位？

与我合作的这位硬件开发人员告诉我反转位，因为他无法读取数据。

我使用它的上下文

将使用它的应用程序并不能真正使用数字。

我应该将比特流保存到文件中

1 = 白色，0 = 黑色。

它们代表 256x64 位图的像素。

byte 0 到 byte 31 代表第一行像素 byte 32 到 byte 63 第二行像素。

我有输出这些位的代码...但开发人员告诉 我他们的顺序错误......他说字节很好，但位不是。

所以我很困惑：p

Answer 1

没有。字节序是指字节的顺序，而不是位。大端系统首先存储最重要的字节，而小端系统首先存储最不重要的字节。一个字节中的位保持相同的顺序。

您的 ToBig() 函数似乎返回的是原始数据而不是位交换数据。

Answer 2

我看到的一个大问题是 ToBig 更改了传递给它的 data[] 数组的内容。

您在名为 data 的数组上调用 ToBig，然后将结果分配给 inverted，但由于您没有在 ToBig 中创建新数组，因此您修改了两个数组，然后继续处理数组data 和 inverted 是不同的，但实际上并非如此。

Answer 3

此时您的方法可能是正确的。字节序有不同的含义，取决于硬件。

通常，它用于在计算平台之间进行转换。大多数 CPU 供应商（现在）对不同的芯片组使用相同的位顺序，但不同的字节顺序。这意味着，如果您将一个 2 字节的 int 从一个系统传递到另一个系统，则无需处理这些位，而是交换字节 1 和 2，即：

int somenumber -> byte[2]: somenumber[high],somenumber[low] ->  
byte[2]: somenumber[low],somenumber[high] -> int newNumber

但是，这并不总是正确的。一些硬件仍然使用倒置的 BIT 排序，所以你所拥有的可能是正确的。您需要信任您的硬件开发人员。或进一步调查。

我建议在 Wikipedia 上阅读此内容 - 总是一个很好的信息来源：

http://en.wikipedia.org/wiki/Endianness

---

您的 ToBig 方法存在错误。

最后：

 invertedBits.CopyTo(data, i);
}

return data;

您需要将其更改为：

byte[] newData = new byte[data.Length];
invertedBits.CopyTo(newData, i);
}
return newData;

您正在重置输入数据，因此您接收到的两个数组都被反转了。问题是数组是引用类型，所以可以修改原始数据。

Answer 4

正如 grayfade 已经说过的，字节顺序与位顺序无关。

您的代码未按预期执行的原因是 ToBig 方法更改了您发送给它的数组。这意味着在调用该方法后，数组被反转，data 和inverted 只是指向同一个数组的两个引用。

这是该方法的更正版本。

private static byte[] ToBig(byte[] data) {
   byte[] result = new byte[data.length];
   for (int i = 0; i < data.Length; i++) {
      var bits = new BitArray(new byte[] { data[i] });
      var invertedBits = new BitArray(bits.Count);
      int x = 0;
      for (int p = bits.Count - 1; p >= 0; p--) {
         invertedBits[x] = bits[p];
         x++;
      }
      invertedBits.CopyTo(result, i);
   }
   return result;
}

编辑：
这是一个改变字节数组字节序的方法：

static byte[] ConvertEndianness(byte[] data, int wordSize) {
    if (data.Length % wordSize != 0) throw new ArgumentException("The data length does not divide into an even number of words.");
    byte[] result = new byte[data.Length];
    int offset = wordSize - 1;
    for (int i = 0; i < data.Length; i++) {
        result[i + offset] = data[i];
        offset -= 2;
        if (offset < -wordSize) {
            offset += wordSize * 2;
        }
    }
    return result;
}

例子：

byte[] data = { 1,2,3,4,5,6 };
byte[] inverted = ConvertEndianness(data, 2);
Console.WriteLine(BitConverter.ToString(inverted));

输出：

02-01-04-03-06-05

第二个参数是字长。由于字节序是单词中字节的顺序，因此您必须指定单词的大小。

编辑 2：
这是一种更有效的位反转方法：

static byte[] ReverseBits(byte[] data) {
    byte[] result = new byte[data.Length];
    for (int i = 0; i < data.Length; i++) {
        int b = data[i];
        int r = 0;
        for (int j = 0; j < 8; j++) {
            r <<= 1;
            r |= b & 1;
            b >>= 1;
        }
        result[i] = (byte)r;
    }
    return result;
}