Структуру System.Byte

Статья
01/08/2024

В этой статье приводятся дополнительные замечания к справочной документации по этому API.

Byte — это неизменяемый тип значения, представляющий незначенные целые числа со значениями, которые варьируются от 0 (который представлен Byte.MinValue константой) до 255 (который представлен константой Byte.MaxValue ). .NET также включает 8-разрядный целочисленный тип со знаком, SByteкоторый представляет значения, которые варьируются от -128 до 127.

Создание экземпляра значения байтов

Создать экземпляр Byte значения можно несколькими способами:

Можно объявить Byte переменную и назначить ей литеральное целочисленное значение, которое находится в диапазоне Byte типа данных. В следующем примере объявляются две переменные Byte и им присваиваются значения описанным способом.
```
byte value1 = 64;
byte value2 = 255;
```
```
let value1 = 64uy
let value2 = 255uy
```
```
Dim value1 As Byte = 64
Dim value2 As Byte = 255
```

Числовое значение, отличное от байта, можно назначить байтам. Это сужающее преобразование, поэтому для этого требуется оператор приведения в C# и F#, или метод преобразования в Visual Basic, если Option Strict он включен. Если значение, отличное от байтов, равно или Single Double Decimal значение, которое включает дробный компонент, обработка его дробной части зависит от компилятора, выполняющего преобразование. В следующем примере для переменных назначается несколько числовых значений Byte .

int int1 = 128;
try
{
    byte value1 = (byte)int1;
    Console.WriteLine(value1);
}
catch (OverflowException)
{
    Console.WriteLine("{0} is out of range of a byte.", int1);
}

double dbl2 = 3.997;
try
{
    byte value2 = (byte)dbl2;
    Console.WriteLine(value2);
}
catch (OverflowException)
{
    Console.WriteLine("{0} is out of range of a byte.", dbl2);
}
// The example displays the following output:
//       128
//       3

let int1 = 128
try
    let value1 = byte int1
    printfn $"{value1}"
with :? OverflowException ->
    printfn $"{int1} is out of range of a byte."

let dbl2 = 3.997
try
    let value2 = byte dbl2
    printfn $"{value2}"
with :? OverflowException ->
    printfn $"{dbl2} is out of range of a byte."

// The example displays the following output:
//       128
//       3

Dim int1 As Integer = 128
Try
    Dim value1 As Byte = CByte(int1)
    Console.WriteLine(value1)
Catch e As OverflowException
    Console.WriteLine("{0} is out of range of a byte.", int1)
End Try

Dim dbl2 As Double = 3.997
Try
    Dim value2 As Byte = CByte(dbl2)
    Console.WriteLine(value2)
Catch e As OverflowException
    Console.WriteLine("{0} is out of range of a byte.", dbl2)
End Try
' The example displays the following output:
'       128
'       4

Метод класса можно вызвать Convert для преобразования любого поддерживаемого типа в Byte значение. Это возможно, так как Byte реализует интерфейс IConvertible. В следующем примере показано преобразование массива значений Int32 в значения типа Byte.

int[] numbers = { Int32.MinValue, -1, 0, 121, 340, Int32.MaxValue };
byte result;
foreach (int number in numbers)
{
    try
    {
        result = Convert.ToByte(number);
        Console.WriteLine("Converted the {0} value {1} to the {2} value {3}.",
                          number.GetType().Name, number,
                          result.GetType().Name, result);
    }
    catch (OverflowException)
    {
        Console.WriteLine("The {0} value {1} is outside the range of the Byte type.",
                          number.GetType().Name, number);
    }
}
// The example displays the following output:
//       The Int32 value -2147483648 is outside the range of the Byte type.
//       The Int32 value -1 is outside the range of the Byte type.
//       Converted the Int32 value 0 to the Byte value 0.
//       Converted the Int32 value 121 to the Byte value 121.
//       The Int32 value 340 is outside the range of the Byte type.
//       The Int32 value 2147483647 is outside the range of the Byte type.

let numbers = [| Int32.MinValue; -1; 0; 121; 340; Int32.MaxValue |]
for number in numbers do
    try
        let result = Convert.ToByte number
        printfn $"Converted the {number.GetType().Name} value {number} to the {result.GetType().Name} value {result}."
    with :? OverflowException ->
        printfn $"The {number.GetType().Name} value {number} is outside the range of the Byte type."
// The example displays the following output:
//       The Int32 value -2147483648 is outside the range of the Byte type.
//       The Int32 value -1 is outside the range of the Byte type.
//       Converted the Int32 value 0 to the Byte value 0.
//       Converted the Int32 value 121 to the Byte value 121.
//       The Int32 value 340 is outside the range of the Byte type.
//       The Int32 value 2147483647 is outside the range of the Byte type.

Dim numbers() As Integer = {Int32.MinValue, -1, 0, 121, 340, Int32.MaxValue}
Dim result As Byte
For Each number As Integer In numbers
    Try
        result = Convert.ToByte(number)
        Console.WriteLine("Converted the {0} value {1} to the {2} value {3}.",
                      number.GetType().Name, number,
                      result.GetType().Name, result)
    Catch e As OverflowException
        Console.WriteLine("The {0} value {1} is outside the range of the Byte type.",
                      number.GetType().Name, number)
    End Try
Next
' The example displays the following output:
'       The Int32 value -2147483648 is outside the range of the Byte type.
'       The Int32 value -1 is outside the range of the Byte type.
'       Converted the Int32 value 0 to the Byte value 0.
'       Converted the Int32 value 121 to the Byte value 121.
'       The Int32 value 340 is outside the range of the Byte type.
'       The Int32 value 2147483647 is outside the range of the Byte type.

Можно вызвать Parse или TryParse метод, чтобы преобразовать строковое представление Byte значения в значение Byte. Строка может содержать либо десятичные, либо шестнадцатеричные цифры. В следующем примере показан вызов метода Parse с использованием десятичной и шестнадцатеричной строк.

string string1 = "244";
try
{
    byte byte1 = Byte.Parse(string1);
    Console.WriteLine(byte1);
}
catch (OverflowException)
{
    Console.WriteLine("'{0}' is out of range of a byte.", string1);
}
catch (FormatException)
{
    Console.WriteLine("'{0}' is out of range of a byte.", string1);
}

string string2 = "F9";
try
{
    byte byte2 = Byte.Parse(string2,
                            System.Globalization.NumberStyles.HexNumber);
    Console.WriteLine(byte2);
}
catch (OverflowException)
{
    Console.WriteLine("'{0}' is out of range of a byte.", string2);
}
catch (FormatException)
{
    Console.WriteLine("'{0}' is out of range of a byte.", string2);
}
// The example displays the following output:
//       244
//       249

let string1 = "244"
try
    let byte1 = Byte.Parse string1
    printfn $"{byte1}" 
with
| :? OverflowException ->
    printfn $"'{string1}' is out of range of a byte."
| :? FormatException ->
    printfn $"'{string1}' is out of range of a byte."

let string2 = "F9"
try
    let byte2 = Byte.Parse(string2, System.Globalization.NumberStyles.HexNumber)
    printfn $"{byte2}"
with
| :? OverflowException ->
    printfn $"'{string2}' is out of range of a byte."
| :? FormatException ->
    printfn $"'{string2}' is out of range of a byte."

// The example displays the following output:
//       244
//       249

Dim string1 As String = "244"
Try
    Dim byte1 As Byte = Byte.Parse(string1)
    Console.WriteLine(byte1)
Catch e As OverflowException
    Console.WriteLine("'{0}' is out of range of a byte.", string1)
Catch e As FormatException
    Console.WriteLine("'{0}' is out of range of a byte.", string1)
End Try

Dim string2 As String = "F9"
Try
    Dim byte2 As Byte = Byte.Parse(string2,
                           System.Globalization.NumberStyles.HexNumber)
    Console.WriteLine(byte2)
Catch e As OverflowException
    Console.WriteLine("'{0}' is out of range of a byte.", string2)
Catch e As FormatException
    Console.WriteLine("'{0}' is out of range of a byte.", string2)
End Try
' The example displays the following output:
'       244
'       249

Выполнение операций со значениями байтов

Тип Byte поддерживает стандартные математические операции, такие как добавление, вычитание, деление, умножение, вычитание, отрицание и унарное отрицание. Как и другие целочисленные типы, тип Byte также поддерживает битовые операторы AND, OR, XOR и операторы правого и левого сдвига.

Можно использовать стандартные числовые операторы для сравнения двух значений Byte либо вызвать метод CompareTo или Equals.

Можно также вызывать члены класса Math для выполнения разнообразных числовых операций, включая получение абсолютного значения числа, вычисление частного и остатка от целочисленного деления, определение максимального или минимального из двух целых чисел, получение знака числа, а также округление чисел.

Представление байта в виде строки

Тип Byte полностью поддерживает строки стандартных и настраиваемых числовых форматов (дополнительные сведения см. (Дополнительные сведения см. в разделе Типы форматирования, строки стандартного числового формата и настраиваемые строки числовых форматов.) Однако чаще всего значения байтов представляются как однозначные и трехзначные значения без дополнительного форматирования или как шестнадцатеричные значения двухзначных значений.

Чтобы отформатировать значение как целочисленную Byte строку без начальных нулей, можно вызвать метод без ToString() параметров. С помощью описателя формата "D" можно также включить указанное число начальных нулей в строковом представлении. Используя описатель формата "X", можно представить Byte значение в виде шестнадцатеричной строки. Следующий пример форматирует элементы в массиве значений Byte тремя способами.

byte[] numbers = { 0, 16, 104, 213 };
foreach (byte number in numbers)
{
    // Display value using default formatting.
    Console.Write("{0,-3}  -->   ", number.ToString());
    // Display value with 3 digits and leading zeros.
    Console.Write(number.ToString("D3") + "   ");
    // Display value with hexadecimal.
    Console.Write(number.ToString("X2") + "   ");
    // Display value with four hexadecimal digits.
    Console.WriteLine(number.ToString("X4"));
}
// The example displays the following output:
//       0    -->   000   00   0000
//       16   -->   016   10   0010
//       104  -->   104   68   0068
//       213  -->   213   D5   00D5

let numbers = [| 0; 16; 104; 213 |]
for number in numbers do
    // Display value using default formatting.
    number.ToString()
    |> printf "%-3s  -->   "

    // Display value with 3 digits and leading zeros.
    number.ToString "D3"
    |> printf "%s   "
    
    // Display value with hexadecimal.
    number.ToString "X2"
    |> printf "%s   "
    
    // Display value with four hexadecimal digits.
    number.ToString "X4"
    |> printfn "%s"

// The example displays the following output:
//       0    -->   000   00   0000
//       16   -->   016   10   0010
//       104  -->   104   68   0068
//       213  -->   213   D5   00D5

Dim numbers() As Byte = {0, 16, 104, 213}
For Each number As Byte In numbers
    ' Display value using default formatting.
    Console.Write("{0,-3}  -->   ", number.ToString())
    ' Display value with 3 digits and leading zeros.
    Console.Write(number.ToString("D3") + "   ")
    ' Display value with hexadecimal.
    Console.Write(number.ToString("X2") + "   ")
    ' Display value with four hexadecimal digits.
    Console.WriteLine(number.ToString("X4"))
Next
' The example displays the following output:
'       0    -->   000   00   0000
'       16   -->   016   10   0010
'       104  -->   104   68   0068
'       213  -->   213   D5   00D5

Можно также форматировать Byte значение как двоичную, восьмеричную, десятичную или шестнадцатеричную строку, вызвав ToString(Byte, Int32) метод и указав базу в качестве второго параметра метода. В следующем примере этот метод вызывается для отображения двоичных, восьмимерных и шестнадцатеричных представлений массива байтовых значений.

byte[] numbers = { 0, 16, 104, 213 };
Console.WriteLine("{0}   {1,8}   {2,5}   {3,5}",
                  "Value", "Binary", "Octal", "Hex");
foreach (byte number in numbers)
{
    Console.WriteLine("{0,5}   {1,8}   {2,5}   {3,5}",
                      number, Convert.ToString(number, 2),
                      Convert.ToString(number, 8),
                      Convert.ToString(number, 16));
}
// The example displays the following output:
//       Value     Binary   Octal     Hex
//           0          0       0       0
//          16      10000      20      10
//         104    1101000     150      68
//         213   11010101     325      d5

let numbers = [| 0; 16; 104; 213 |]
printfn "%s   %8s   %5s   %5s" "Value" "Binary" "Octal" "Hex"
for number in numbers do
    printfn $"%5i{number}   %8s{Convert.ToString(number, 2)}   %5s{Convert.ToString(number, 8)}   %5s{Convert.ToString(number, 16)}"
                    
// The example displays the following output:
//       Value     Binary   Octal     Hex
//           0          0       0       0
//          16      10000      20      10
//         104    1101000     150      68
//         213   11010101     325      d5

Dim numbers() As Byte = {0, 16, 104, 213}
Console.WriteLine("{0}   {1,8}   {2,5}   {3,5}",
                "Value", "Binary", "Octal", "Hex")
For Each number As Byte In numbers
    Console.WriteLine("{0,5}   {1,8}   {2,5}   {3,5}",
                   number, Convert.ToString(number, 2),
                   Convert.ToString(number, 8),
                   Convert.ToString(number, 16))
Next
' The example displays the following output:
'       Value     Binary   Octal     Hex
'           0          0       0       0
'          16      10000      20      10
'         104    1101000     150      68
'         213   11010101     325      d5

Работа с не десятичными значениями байтов

Помимо работы с отдельными байтами в качестве десятичных значений, может потребоваться выполнять побитовые операции со значениями байтов или работать с массивами байтов или с двоичными или шестнадцатеричными представлениями байтовых значений. Например, перегрузки BitConverter.GetBytes метода могут преобразовать каждый из примитивных типов данных в массив байтов, а BigInteger.ToByteArray метод преобразует BigInteger значение в массив байтов.

Byte Значения представлены в 8 битах только по величине без знака. Это важно помнить при выполнении побитовых операции со значениями Byte или при работе с отдельными их битами. Для выполнения числовых, логических операций или сравнения для двух не десятичных значений оба значения должны использовать одно и то же представление.

При выполнении операции с двумя Byte значениями значения используют одно и то же представление, поэтому результат является точным. Это иллюстрируется в следующем примере, которое маскирует бит наименьшего Byte порядка значения, чтобы убедиться, что он даже.

using System;
using System.Globalization;

public class Example
{
   public static void Main()
   {
      string[] values = { Convert.ToString(12, 16),
                          Convert.ToString(123, 16),
                          Convert.ToString(245, 16) };

      byte mask = 0xFE;
      foreach (string value in values) {
         Byte byteValue = Byte.Parse(value, NumberStyles.AllowHexSpecifier);
         Console.WriteLine("{0} And {1} = {2}", byteValue, mask,
                           byteValue & mask);
      }
   }
}
// The example displays the following output:
//       12 And 254 = 12
//       123 And 254 = 122
//       245 And 254 = 244

open System
open System.Globalization

let values = 
    [ Convert.ToString(12, 16)
      Convert.ToString(123, 16)
      Convert.ToString(245, 16) ]

let mask = 0xFEuy
for value in values do
    let byteValue = Byte.Parse(value, NumberStyles.AllowHexSpecifier)
    printfn $"{byteValue} And {mask} = {byteValue &&& mask}"
                    

// The example displays the following output:
//       12 And 254 = 12
//       123 And 254 = 122
//       245 And 254 = 244

Imports System.Globalization

Module Example1
    Public Sub Main()
        Dim values() As String = {Convert.ToString(12, 16),
                                 Convert.ToString(123, 16),
                                 Convert.ToString(245, 16)}

        Dim mask As Byte = &HFE
        For Each value As String In values
            Dim byteValue As Byte = Byte.Parse(value, NumberStyles.AllowHexSpecifier)
            Console.WriteLine("{0} And {1} = {2}", byteValue, mask,
                           byteValue And mask)
        Next
    End Sub
End Module
' The example displays the following output:
'       12 And 254 = 12
'       123 And 254 = 122
'       245 And 254 = 244

С другой стороны, при работе с незначимыми и подписанными битами побитовые операции сложны тем, что SByte значения используют представление знака и величины для положительных значений, а также двух дополнительных представлений для отрицательных значений. Чтобы выполнить значимую побитовую операцию, значения должны быть преобразованы в два эквивалентных представления, а сведения о бите знака должны быть сохранены. В следующем примере это делается для маскирования битов 2 и 4 массива из 8-разрядной подписи и неподписанных значений.

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Globalization;

public struct ByteString
{
    public string Value;
    public int Sign;
}

public class Example1
{
    public static void Main()
    {
        ByteString[] values = CreateArray(-15, 123, 245);

        byte mask = 0x14;        // Mask all bits but 2 and 4.

        foreach (ByteString strValue in values)
        {
            byte byteValue = Byte.Parse(strValue.Value, NumberStyles.AllowHexSpecifier);
            Console.WriteLine("{0} ({1}) And {2} ({3}) = {4} ({5})",
                              strValue.Sign * byteValue,
                              Convert.ToString(byteValue, 2),
                              mask, Convert.ToString(mask, 2),
                              (strValue.Sign & Math.Sign(mask)) * (byteValue & mask),
                              Convert.ToString(byteValue & mask, 2));
        }
    }

    private static ByteString[] CreateArray(params int[] values)
    {
        List<ByteString> byteStrings = new List<ByteString>();

        foreach (object value in values)
        {
            ByteString temp = new ByteString();
            int sign = Math.Sign((int)value);
            temp.Sign = sign;

            // Change two's complement to magnitude-only representation.
            temp.Value = Convert.ToString(((int)value) * sign, 16);

            byteStrings.Add(temp);
        }
        return byteStrings.ToArray();
    }
}
// The example displays the following output:
//       -15 (1111) And 20 (10100) = 4 (100)
//       123 (1111011) And 20 (10100) = 16 (10000)
//       245 (11110101) And 20 (10100) = 20 (10100)

open System
open System.Collections.Generic
open System.Globalization

[<Struct>]
type ByteString =
    { Sign: int
      Value: string }

let createArray values =
    [ for value in values do
        let sign = sign value
        { Sign = sign
         // Change two's complement to magnitude-only representation.
          Value = Convert.ToString(value * sign, 16)} ]


let values = createArray [ -15; 123; 245 ]

let mask = 0x14uy        // Mask all bits but 2 and 4.

for strValue in values do
    let byteValue = Byte.Parse(strValue.Value, NumberStyles.AllowHexSpecifier)
    printfn $"{strValue.Sign * int byteValue} ({Convert.ToString(byteValue, 2)}) And {mask} ({Convert.ToString(mask, 2)}) = {(strValue.Sign &&& (int mask |> sign)) * int (byteValue &&& mask)} ({Convert.ToString(byteValue &&& mask, 2)})"

// The example displays the following output:
//       -15 (1111) And 20 (10100) = 4 (100)
//       123 (1111011) And 20 (10100) = 16 (10000)
//       245 (11110101) And 20 (10100) = 20 (10100)

Imports System.Collections.Generic
Imports System.Globalization

Public Structure ByteString
   Public Value As String
   Public Sign As Integer
End Structure

Module Example2
    Public Sub Main()
        Dim values() As ByteString = CreateArray(-15, 123, 245)

        Dim mask As Byte = &H14        ' Mask all bits but 2 and 4.

        For Each strValue As ByteString In values
            Dim byteValue As Byte = Byte.Parse(strValue.Value, NumberStyles.AllowHexSpecifier)
            Console.WriteLine("{0} ({1}) And {2} ({3}) = {4} ({5})",
                           strValue.Sign * byteValue,
                           Convert.ToString(byteValue, 2),
                           mask, Convert.ToString(mask, 2),
                           (strValue.Sign And Math.Sign(mask)) * (byteValue And mask),
                           Convert.ToString(byteValue And mask, 2))
        Next
    End Sub

    Private Function CreateArray(ParamArray values() As Object) As ByteString()
        Dim byteStrings As New List(Of ByteString)
        For Each value As Object In values
            Dim temp As New ByteString()
            Dim sign As Integer = Math.Sign(value)
            temp.Sign = sign
            ' Change two's complement to magnitude-only representation.
            value = value * sign

            temp.Value = Convert.ToString(value, 16)
            byteStrings.Add(temp)
        Next
        Return byteStrings.ToArray()
    End Function
End Module
' The example displays the following output:
'       -15 (1111) And 20 (10100) = 4 (100)
'       123 (1111011) And 20 (10100) = 16 (10000)
'       245 (11110101) And 20 (10100) = 20 (10100)

Поделиться через

Структуру System.Byte

Создание экземпляра значения байтов

Выполнение операций со значениями байтов

Представление байта в виде строки

Работа с не десятичными значениями байтов

Дополнительные ресурсы