C#中如何实现位域以实现高效的内存使用？

C# 中的位字段

位字段是 C 语言中的一种数据结构，允许用户定义具有占用指定数量的字段的结构位。当内存有限或存储的数据符合特定位模式时，这非常有用。

在提供的示例中，用户具有包含多个位字段的结构：

• 保留（2位）
• 扰码控制（2位）
• 优先级（1位）
• data_alignment_indicator（1 位）
• 版权（1 位）
• original_or_copy（1 位）

访问其中的各个位C# 中的位域，可以使用点运算符。但是，C# 中没有直接等效于 C 中使用的语法来定义位域。

一种可能的解决方案是使用属性来指定每个位域的长度，然后编写一个可以转换结构的转换类到一个位域基元。这可以按如下方式完成：

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;
        }
    }
}

此代码将产生预期结果 000101011。此解决方案是可重用的，并且可以轻松维护具有位字段的结构。

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