C#中如何實現位域以實現高效的記憶體使用？

C# 中的位元字段

位元字段是C 語言中的一種資料結構，允許使用者定義具有佔用指定數量的字段的結構位。當記憶體有限或儲存的資料符合特定位元模式時，這非常有用。

在提供的範例中，使用者俱有包含多個位元欄位的結構：

• 保留（2位元）
• 擾碼控制（2位元）
• 優先權（1位元）
• data_alignment_indicator（1位元）
• 版權（1 位元）
• original_or_copy（1 位元）

存取其中的各位元C# 中的位元域，可以使用點運算子。但是，C# 中沒有直接等效於 C 中使用的語法來定義位元域。

一個可能的解決方案是使用屬性來指定每個位域的長度，然後編寫一個可以轉換結構的轉換類別到一個位域基元。這可以如下完成：

using System;

namespace BitfieldTest
{
    [global::System.AttributeUsage(AttributeTargets.Field, AllowMultiple = false)]
    sealed class BitfieldLengthAttribute : Attribute
    {
        uint length;

        public BitfieldLengthAttribute(uint length)
        {
            this.length = length;
        }

        public uint Length { get { return length; } }
    }

    static class PrimitiveConversion
    {
        public static long ToLong<T>(T t) where T : struct
        {
            long r = 0;
            int offset = 0;

            // For every field suitably attributed with a BitfieldLength
            foreach (System.Reflection.FieldInfo f in t.GetType().GetFields())
            {
                object[] attrs = f.GetCustomAttributes(typeof(BitfieldLengthAttribute), false);
                if (attrs.Length == 1)
                {
                    uint fieldLength = ((BitfieldLengthAttribute)attrs[0]).Length;

                    // Calculate a bitmask of the desired length
                    long mask = 0;
                    for (int i = 0; i < fieldLength; i++)
                        mask |= 1 << i;

                    r |= ((UInt32)f.GetValue(t) & mask) << offset;

                    offset += (int)fieldLength;
                }
            }

            return r;
        }
    }

    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;
    };

    public class MainClass
    {
        public static void Main(string[] args)
        {
            PESHeader p = new PESHeader();

            p.reserved = 3;
            p.scrambling_control = 2;
            p.data_alignment_indicator = 1;

            long l = PrimitiveConversion.ToLong(p);


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

            Console.WriteLine();

            return;
        }
    }
}

此程式碼將產生預期結果 000101011。此解決方案是可重用的，並且可以輕鬆維護具有位元字段的結構。

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