如何向单个 Span 添加零填充<byte>没有分配memory？</byte>

Question

我有一种将Span<byte>转换为int的方法：

int ConvertToInt32(Span<byte> buffer)
{
    if (buffer.Length != 4)
    {
        // add zero-padding to the buffer
    }

    return BitConverter.ToInt32(buffer);
    // or MemoryMarshal....
}

如果输入参数 ( buffer ) 长度为 4，则转换有效，但如果它少于 4 个字节，则无效。 我正在寻找一种非分配方法来执行此操作。 那么如何在转换前向buffer添加零填充，或者还有其他解决方案吗？

Answer 1

您可以使用stackalloc在堆栈上分配，这应该比在堆上分配更便宜，并且是高性能场景 AFAIK 中的常用方法：

Span<byte> buffer = stackalloc byte[3] {0,0,1};
if (buffer.Length != 4)
{
    Span<byte> interimBuffer = stackalloc byte[4];
    // ..
}

请注意，您可以只转换为具有相应大小的类型，然后转换为int ：

if (buffer.Length == 2)
{
    var int16 = (int)BitConverter.ToInt16(buffer);
}

但是由于分支，它的性能可能会更差。

也不要忘记文档中所写的字节序计算机体系结构。

Answer 2

您可能会在 static 缓冲区上浪费四个字节：

// buffer used for converting fewer than 4 bytes
private static byte convertBuffer[] = new byte[4];
int ConvertToInt32(Span<byte> buffer)
{
    if (buffer.Length != 4)
    {
        // copy the bytes from buffer to convertBuffer
        // and then . . .
        return BitConverter.ToInt32(buffer);
    }

    return BitConverter.ToInt32(buffer);
    // or MemoryMarshal....
}

这里的问题是在哪里复制字节。 你是左垫还是右垫？ 正如文档所说：

数组中的字节顺序必须反映计算机系统体系结构的字节顺序。 有关详细信息，请参阅 BitConverter 的备注部分。

事实上，那个 4 字节缓冲区可能需要超过 4 个字节，分配开销等等。 我估计在 12 到 24 字节之间，具体取决于您运行的是 32 位还是 64 位运行时。 尽管如此，它还是避免了每次使用时都必须进行 memory 分配。

我能想到的唯一其他方法是编写一个循环来进行转换：基本上，重新创建BitConverter.ToInt32()的逻辑，但修改为处理少于 4 个字节。 这并不太难，但是您同样需要考虑到计算机的字节顺序。 如果您对BitConverter的工作原理感兴趣，请查看源代码。