如何使用属性和结构体解引用在 C# 中高效实现位字段？

C 中的位字段实现

位字段是将多个布尔值打包到单个字节或字中的有用方法，允许有效存储和操作标志和其他类似布尔的数据。在 C 中，位字段是使用 struct 关键字定义的，后跟一系列位字段成员，每个成员指定为该成员分配的位数。

在此 StackOverflow 问题中，用户询问有关一种在 C# 中实现位字段的方法，可以使用结构解引用点运算符来访问位。问题源于需要处理具有位字段成员的多个结构。

一个建议的解决方案是利用属性和转换类将适当的属性结构转换为位字段基元。这些属性用于指定每个位字段成员的长度，转换类负责将带注释的结构转换为适当的位字段表示形式。

以下是此类实现的示例：

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;
        }
    }
}

这种方法提高了代码可读性并加快了编写速度，使其能够更有效地处理具有位字段成员的大量结构。

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