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C#编程中获取高低字节的方法

bigegpt 2024-08-14 14:44 2 浏览

高低字节(Big-endian和Little-endian)是计算机存储数据的一个概念,指的是在多字节数据中,字节的顺序排列方式。

主要应用场景:

  1. 网络通信:网络传输中需要将数据从一台计算机传输到另一台计算机。由于不同计算机可能采用不同的字节序,因此在网络编程中需要考虑字节序的转换。例如,在发送数据之前,将高低字节进行转换,以确保数据在接收端正确解析。
  2. 数据库存储:数据库系统通常会将多字节数据存储在磁盘上。如果数据库系统与计算机使用不同的字节序,则需要在读取和写入数据时进行字节序转换。这样可以确保数据在不同平台上的互操作性。
  3. 文件格式:某些文件格式(如图像、视频或音频文件)可能需要在不同平台之间进行共享。为了确保文件能够正确解析和处理,需要在读取和写入文件时进行字节序的转换。
  4. 跨平台开发:当开发跨平台的软件时,需要考虑不同平台的字节序差异。通过进行字节序转换,可以确保在不同平台上的一致性和可移植性。
  5. 硬件设备通信:在某些硬件设备通信协议中,高低字节可能用于表示不同的命令或数据。例如,某些串行通信协议使用起始字节来标识数据的开始,而这个起始字节可能由高低两个字节组成。获取这些字节可以帮助识别和处理接下来的数据。

在工业控制上位机开发中,对于通信报文的拼接与解析,都离不开对高低字节的处理。

下边将介绍在C#编程中,几种常用的方法来分离出一个整数的高位字节和低位字节。

  1. 使用移位操作符和位掩码。示例代码如下


在C#中,可以使用位移操作符和位掩码来获取高位字节和低位字节。

对于一个无符号整数(例如ushort类型),可以使用右移操作符(>>)获取高位字节,使用位与操作符(&)和一个适当的掩码获取低位字节。

在二进制表示中,一个字节有8位。通过将掩码 0xFF 转换为二进制,我们可以得到 00000000 11111111

当对 number 和掩码进行位与操作时,只有 number 中对应位上为1的位置会保留下来,其他位置都会被置为0。因为掩码中所有位都是1,所以位与操作不会改变 number 的高位字节,只会保留其低位字节。

掩码 0xFF 是一个固定的值。在二进制表示中,它对应的是一个字节,所有位上都是1。

使用掩码 0xFF 的原因是,通过与操作将其他位都置零,只保留字节中的低位部分。

注意,对于一个字节(8位),所有位都是1的掩码可以用十六进制 0xFF、二进制 0b11111111 或者十进制 255 来表示。不同的表示方式都可以达到同样的效果。

如果要提取一个字的高位或低位字节,可以使用相应的掩码。

对于一个字(16位),高位字节表示字的高阶8位,而低位字节则表示字的低阶8位。

要获取高位字节,可以使用掩码 0xFF00,它将字的高位字节保留下来,低位字节置零。

要获取低位字节,可以使用掩码 0x00FF,它将字的低位字节保留下来,高位字节置零。

  1. 使用BitConverter类的GetBytes方法。示例代码如下



  1. 使用Union结构体进行内存共享。示例代码如下


具体解释如下:

  1. 结构体定义:使用了[StructLayout(LayoutKind.Explicit)]特性,表示该结构体的成员可以共享内存空间。
  2. 字段定义:结构体包含了三个字段,都使用了[FieldOffset(offset)]特性,表示它们在内存中的偏移量。number字段是一个16位无符号整数,lowBytehighByte分别是8位的字节。
  3. 初始化联合体:创建了一个Union类型的实例,并将number字段初始化为0xABCD
  4. 获取高低字节:通过访问union.highByteunion.lowByte字段,分别获取了联合体中的高位字节和低位字节。

需要注意的是,该代码涉及到了结构体的内存布局和字节序的问题。在不同平台上,结构体的内存布局可能会有所不同,需要谨慎处理跨平台的情况。同时,如果计算机采用的是与代码中不同的字节序,获取的高低字节可能会颠倒。在处理字节序相关的操作时,应该考虑到平台的差异,并进行适当的字节序转换。

总结
条条大路通罗马,相信还有其他方法实现上述功能。也应考虑根据使用场景的不同,以选择合适的方法,实现高低位字节的获取。

笔者认为上1中的方法实现思路更具有通用性,可以在不同的编程语言中,按此思路,实现高低位字节的获取。

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