C# でビット フィールドを効率的に管理するにはどうすればよいですか?

C# のビット フィールド: 包括的なアプローチ

ソフトウェア開発において、ビット フィールドは、パックされた複数の値を含むデータ構造を効率的に管理するために不可欠です。単一のバイトまたはワードに変換します。 C# では、ビット フィールドはこれらの構造体を操作する簡単な方法を提供しますが、特有の課題も存在します。

たとえば、C# で struct dot 演算子を使用してビット フィールド内のビットにアクセスすることは、デフォルトではサポートされていません。一部の構造ではビット シフトを使用できますが、複数の複雑な構造を扱う場合は面倒になります。

カスタム ソリューションの作成

これらの制限を克服するには、より堅牢なソリューションは、属性とプリミティブ変換クラスを使用して作成できます。長さを指定するカスタム BitfieldLengthAttribute でフィールドを装飾することにより、変換クラスは属性付き構造をビットフィールド プリミティブにシームレスに変換できます。

実装

PrimitiveConversion クラスは、汎用 ToLong メソッドを提供します。属性付きの構造体を長整数に変換します。この変換は、フィールドを反復処理し、指定された長さに基づいてビット マスクを使用して値を抽出し、それらを単一の long 値に結合することによって実現されます。

構造例

検討次の PESHeader 構造はビット長で属性付けされます:

struct PESHeader
{
    [BitfieldLength(2)]
    public uint reserved;
    [BitfieldLength(2)]
    public uint scrambling_control;
    [BitfieldLength(1)]
    public uint priority;
    [BitfieldLength(1)]
    public uint data_alignment_indicator;
    [BitfieldLength(1)]
    public uint copyright;
    [BitfieldLength(1)]
    public uint original_or_copy;
};

変換と出力

PESHeader 構造体が設定されると、PrimitiveConversion メソッドを使用してそれを長整数に変換できます。

long l = PrimitiveConversion.ToLong(p);

変換されたビット シーケンスを表示するには、各ビットで

for (int i = 63; i >= 0; i--)
{
    Console.Write(((l & (1l << i)) > 0) ? "1" : "0");
}

このアプローチでは、複雑なビット シフトの必要性がなくなり、効率的でC# でビット フィールドを操作するための保守可能な方法。

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