【導讀】最近遇到很有意思轉換二進制的問題，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換二進制所帶來的問題。

在寫此篇文章時，非常開心，收到再一次連任MVP的郵件，這是我第4年連任，希望能再接再厲，一如既往能夠給大家分享我所獲

二進制轉換問題

假設現在我們有一個int類型的數據，它的范圍區間暫且定在0-15之間，我們需要將其轉換為二進制，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();

上述將數字7轉換為包含二進制位的字符串數組形式，7轉換二進制然后不足4位以0填充即（0111），我們如下獲取二進制位字符串數組為索引的位，結果應該打印出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，若是將該數據導出到Excel中，你會發現結果將可能是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組索引數據進行如下ToString轉換即可避免導出數據時可能出現的問題

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

轉換字符數組問題

當我們轉換為字符數組時，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，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，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，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，我們繼續往下看Buffer類的具體實現，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，如上做了一點優化，首先會判斷參數是否屬于集合接口，若是則直接通過復制轉換為數組形式，但是我們知道字符串肯定沒有實現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的數組，為何這里為4呢？這里我認為應該談不上優化，與其說是實現者的一種拍腦袋的想法，我傾向于理解為是一種權衡或考量，既然轉到此分支說明一定是轉換為二進制位的數組，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組，將每一個字符串添加到數組中去，直到數組長度和變量值（num）相等最終進行一次性復制，最終將數組賦值給數組元素以及將變量num賦值給數組元素的數量（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方法實現底層采用指針操作轉化為字符數組，而利用ToArray方法由于string沒有實現ICollection<T>接口，也就是說根本不清楚字符串中字符數組的長度，所以只能采取低效遍歷的方式去進行轉換，我們可認為通過中間緩沖區的方式（即上述通過實例化數組作為橋梁最終進行復制）實現。

由此得出，在將字符串轉換為字符數組時，一定要用ToCharArray方法而不是ToArray，ToCharArray性能優于ToArray方法，我不禁在想，針對字符轉換為數組只提供ToCharArray方法不就好了么，為何還要提供ToArray方法，讓人容易產生誤會，它的場景難道還有其他嗎？

本文詳細講解了在轉換二進制數據所引發的一點個人思考，在將字符串轉換為字符數組時，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，其本質是針對字符數組的擴展方法，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方法優于ToArray方法，至于最終用哪一個，你說了算。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的了解下C#由转换二进制所引起的思考的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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