前言

最近遇到很有意思轉(zhuǎn)換二進制的問題，有部分童鞋儼然已了解，可能也有一部分童鞋沒碰到過也就不知情，這里我們來深入學習下轉(zhuǎn)換二進制所帶來的問題。

二進制轉(zhuǎn)換問題

假設現(xiàn)在我們有一個int類型的數(shù)據(jù)，它的范圍區(qū)間暫且定在0-15之間，我們需要將其轉(zhuǎn)換為二進制，然后獲取二進制中的每一位，若不足4位則0填充。看似很簡單是不是，直接通過C#內(nèi)置APi即可達到此需求，如下：

var binary = Convert.ToString(7, 2).PadLeft(4, '0').ToArray();

上述將數(shù)字7轉(zhuǎn)換為包含二進制位的字符串數(shù)組形式，7轉(zhuǎn)換二進制然后不足4位以0填充即（0111），我們?nèi)缦芦@取二進制位字符串數(shù)組為索引的位，結(jié)果應該打印出0，對嗎？

var zerobit = binary[0];
Console.WriteLine(zerobit);

好像一點毛病也沒有，這是在控制臺中進行打印，若是將該數(shù)據(jù)導出到Excel中，你會發(fā)現(xiàn)結(jié)果將可能是48或49而不是0或1（你可以一試）這是因為如下：

我們通過調(diào)試可知實際上在字符0上還攜帶有48，這個48實際上是字符0的ASCII碼，字符1的ASCII碼是49，通過如下代碼即可證明：

foreach (var b in System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(binary))
{
 Console.WriteLine(b.ToString());
}

我們對將對應字符數(shù)組索引數(shù)據(jù)進行如下ToString轉(zhuǎn)換即可避免導出數(shù)據(jù)時可能出現(xiàn)的問題

var zerobit = binary[0];
Console.WriteLine(zerobit.ToString());

轉(zhuǎn)換字符數(shù)組問題

當我們轉(zhuǎn)換為字符數(shù)組時，有兩種方式，既可采用上述ToArray方法，也可以通過ToCharArray方法來實現(xiàn)，如下，那么哪種方法會更好呢？

var binary = Convert.ToString(7, 2).PadLeft(4, '0').ToArray();

var binary1 = Convert.ToString(7, 2).PadLeft(4, '0').ToCharArray();

此時比較此二者方法的性能好壞，只能去看對應源碼實現(xiàn)，首先我們來看看ToCharArray方法，如下：

public unsafe char[] ToCharArray()
{
 if (Length == 0)
 {
  return Array.Empty<char>();
 }
 char[] array = new char[Length];
 fixed (char* smem = &_firstChar)
 {
  fixed (char* dmem = &array[0])
  {
   wstrcpy(dmem, smem, Length);
  }
 }
 return array;
}

internal unsafe static void wstrcpy(char* dmem, char* smem, int charCount)
{
 Buffer.Memmove((byte*)dmem, (byte*)smem, (uint)(charCount * 2));
}

上述對于ToCharArray代碼量還是不多，我們來看看ToArray方法實現(xiàn)，如下：

public static TSource[] ToArray<TSource>(this IEnumerable<TSource> source)
{
 if (source == null)
 {
  throw Error.ArgumentNull("source");
 }
 return new Buffer<TSource>(source).ToArray();
}

上述只是寫了一個擴展方法，我們繼續(xù)往下看Buffer類的具體實現(xiàn)，如下：

internal Buffer(IEnumerable<TElement> source)
{
 TElement[] array = null;
 int num = 0;
 ICollection<TElement> collection = source as ICollection<TElement>;
 if (collection != null)
 {
  num = collection.Count;
  if (num > 0)
  {
   array = new TElement[num];
   collection.CopyTo(array, 0);
  }
 }
 else
 {
  foreach (TElement item in source)
  {
   if (array == null)
   {
    array = new TElement[4];
   }
   else if (array.Length == num)
   {
    TElement[] array2 = new TElement[checked(num * 2)];
    Array.Copy(array, 0, array2, 0, num);
    array = array2;
   }
   array[num] = item;
   num++;
  }
 }
 items = array;
 count = num;
}

從代碼量上看就覺得ToArray方法實現(xiàn)稍微復雜一點，所以我們選擇使用ToCharArray會更好，我要是如此草草結(jié)束此文，一定會噴。原歸正傳，我們一步步來分析，如上做了一點優(yōu)化，首先會判斷參數(shù)是否屬于集合接口，若是則直接通過復制轉(zhuǎn)換為數(shù)組形式，但是我們知道字符串肯定沒有實現(xiàn)ICollection<T>接口，所以走另外一個條件分支，但是有的童鞋可能就有疑問了，此時為何可以遍歷呢？那是因為針對字符實現(xiàn)了IEnumerable<char>接口，所以可以進行遍歷，如下：

public sealed class CharEnumerator : IEnumerator, ICloneable, IEnumerator<char>, IDisposable
{......}

接下來則是初始化容量為4的數(shù)組，為何這里為4呢？這里我認為應該談不上優(yōu)化，與其說是實現(xiàn)者的一種拍腦袋的想法，我傾向于理解為是一種權(quán)衡或考量，既然轉(zhuǎn)到此分支說明一定是轉(zhuǎn)換為二進制位的數(shù)組，比如上述進行填充后長度剛好為4。再接下來無用我再多講，就是遍歷所有字符數(shù)組，將每一個字符串添加到數(shù)組中去，直到數(shù)組長度和變量值（num）相等最終進行一次性復制，最終將數(shù)組賦值給數(shù)組元素以及將變量num賦值給數(shù)組元素的數(shù)量（count）。

好了，講解了這么多，那么問題來了，到底誰的性能會更好呢？ToCharArray方法實現(xiàn)底層采用指針操作轉(zhuǎn)化為字符數(shù)組，而利用ToArray方法由于string沒有實現(xiàn)ICollection<T>接口，也就是說根本不清楚字符串中字符數(shù)組的長度，所以只能采取低效遍歷的方式去進行轉(zhuǎn)換，我們可認為通過中間緩沖區(qū)的方式（即上述通過實例化數(shù)組作為橋梁最終進行復制）實現(xiàn)。由此得出，在將字符串轉(zhuǎn)換為字符數(shù)組時，一定要用ToCharArray方法而不是ToArray，ToCharArray性能優(yōu)于ToArray方法，我不禁在想，針對字符轉(zhuǎn)換為數(shù)組只提供ToCharArray方法不就好了么，為何還要提供ToArray方法，讓人容易產(chǎn)生誤會，它的場景難道還有其他嗎？

總結(jié)

本文詳細講解了在轉(zhuǎn)換二進制數(shù)據(jù)所引發(fā)的一點個人思考，在將字符串轉(zhuǎn)換為字符數(shù)組時，通過方法名稱意思可能直接就用ToCharArray方法，但是又偏偏提供了字符串的ToArray方法，其本質(zhì)是針對字符數(shù)組的擴展方法，如果對源碼不了解的話，根本就不清楚到底應該用哪一個，從性能角度講，ToCharArray方法優(yōu)于ToArray方法，至于最終用哪一個，你說了算。

到此這篇關(guān)于關(guān)于C#轉(zhuǎn)換二進制所引起的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C#轉(zhuǎn)換二進制內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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