c# 将字节数组转换为结构数组

Question

我在 C# 中有这段代码，我需要以最快的方式将字节数组复制到结构数组。

我有这样的结构：

[StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 1)]
unsafe public struct TsVarGroup
{
    public uint Addr;       
    public ushort Count;    
    public short CAddr;     
    public ushort CSW;      
    public fixed byte NamePrefix[9];

    public string GetNamePrefix()
    {
        fixed (byte* ptr = NamePrefix)
        {
            return new string((sbyte*)ptr, 0, 8, Encoding.ASCII);
        }
    }
}

asVarGroups = new TsVarGroup[sVarTable.Count];
byte[] dataVarGroups = Connection.GETMEM("R", (sVarTable.Addr - ADDRESS_OFFSET), asVarGroups.Length * TS_VARGROUP_SIZE);

有没有简单的方法可以将字节数组

dataVarGroups

复制到结构数组

asVarGroups

？

我试过这个：

Buffer.BlockCopy(dataVarGroups, 0, asVarGroups, 0, dataVarGroups.Length); 

但它仅适用于基元元素。

Answer 1

您可以使用

MemoryMarshal.Cast

将一种 blittable 类型的跨度强制转换为另一种类型；数组可以被视为跨度，并且字节和您的类型似乎都是 blittable，所以：

byte[] bytes = ...
TsVarGroup[] target = ...

MemoryMarshal.Cast<byte, TsVarGroup>(bytes).CopyTo(target);

您可以这样做以在任何方向上强制 blittable 类型。生成的跨度将根据被双关的两种类型各自的大小正确调整大小 - 即，如果您将 100 字节的跨度强制为

int

，它将具有长度 25。

这与强制非托管指针类似，但不需要固定或

unsafe

代码（尽管显然：您仍然需要小心）。

最常见的是，这种强制转换用于避免需要第二个数组，从而允许您处理一种数组类型就像它是另一种数组（通过跨度）。

Answer 2

如果您使用的是 C# 12 或更高版本，则无需使用任何

unsafe

代码即可通过使用新的

System.Runtime.CompilerServices.InlineArray

属性来定义 9 字节的固定数组来执行此操作，如下所示：

[System.Runtime.CompilerServices.InlineArray(9)]
public struct NineBytes
{
    byte _element0;

    public static NineBytes Create(IReadOnlyList<byte> bytes)
    {
        var result = new NineBytes();

        for (int i = 0; i < 9; ++i)
            result[i] = bytes[i];

        return result;
    }
}

我为下面的演示程序添加了一个

Create()

辅助方法到该结构；它不是结构的必要部分。

一旦你有了它，你就可以像这样声明你的结构：

[StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 1)]
public struct TsVarGroup
{
    public uint      Addr;
    public ushort    Count;
    public short     CAddr;
    public ushort    CSW;
    public NineBytes NamePrefix;

    public string GetNamePrefix()
    {
        return Encoding.ASCII.GetString(NamePrefix);
    }
}

然后您可以使用

MemoryMarshal.Cast<>

将字节数组转换（不复制数据）到

Span<TsVarGroup>

或

ReadOnlySpan<TsVarGroup>

：

Span<TsVarGroup> fromBytes = MemoryMarshal.Cast<byte, TsVarGroup>(asBytes);

将所有内容放在一个简单的控制台测试应用程序中：

using System.Runtime.InteropServices;
using System.Text;

namespace Net8Console;

public static class Program
{
    public static void Main()
    {
        // Create array of structs:

        TsVarGroup[] original = [
            new TsVarGroup
            {
                Addr       = 1,
                Count      = 2,
                CAddr      = 3,
                CSW        = 4,
                NamePrefix = createNineAsciiBytes('A')
            },
            new TsVarGroup
            {
                Addr       = 2,
                Count      = 3,
                CAddr      = 4,
                CSW        = 5,
                NamePrefix = createNineAsciiBytes('B')
            },
            new TsVarGroup
            {
                Addr       = 3,
                Count      = 4,
                CAddr      = 5,
                CSW        = 6,
                NamePrefix = createNineAsciiBytes('C')
            }
        ];

        byte[]           asBytes   = MemoryMarshal.AsBytes(original.AsSpan()).ToArray();
        Span<TsVarGroup> fromBytes = MemoryMarshal.Cast<byte, TsVarGroup>(asBytes);

        // No copying of the 'asBytes' array occurs when creating 'fromBytes'.

        for (int i = 0; i < fromBytes.Length; i++)
        {
            Console.WriteLine(fromBytes[i].GetNamePrefix());
        }
    }

    static NineBytes createNineAsciiBytes(char firstChar)
    {
        return NineBytes.Create(nineAsciiChars((byte)firstChar).ToList());
    }

    static IEnumerable<byte> nineAsciiChars(byte firstChar)
    {
        for (byte ch = firstChar, lastChar = (byte)(ch + 9); ch != lastChar; ++ch)
            yield return ch;
    }
}

[System.Runtime.CompilerServices.InlineArray(9)]
public struct NineBytes
{
    byte _element0;

    public static NineBytes Create(IReadOnlyList<byte> bytes)
    {
        var result = new NineBytes();

        for (int i = 0; i < 9; ++i)
            result[i] = bytes[i];

        return result;
    }
}

[StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 1)]
public struct TsVarGroup
{
    public uint      Addr;
    public ushort    Count;
    public short     CAddr;
    public ushort    CSW;
    public NineBytes NamePrefix;

    public string GetNamePrefix()
    {
        return Encoding.ASCII.GetString(NamePrefix);
    }
}

如果你运行它，它将输出：

ABCDEFGHI
BCDEFGHIJ
CDEFGHIJK

这表明数据已从原始数据正确转换。