c# - 为什么当起始索引可以被要转换的类型的大小整除时 BitConverter 使用的快捷方式起作用？

Question

我最近一直在研究 BitConverter 的工作原理，并通过阅读其他 SO 问题，我读到，当起始索引可被转换为可以强制转换的类型的大小整除时，它需要一条“捷径”将索引处的字节指针转换为指向要转换为的类型的指针并取消引用它。

以 ToInt16 的来源为例:

public static unsafe short ToInt16(byte[] value, int startIndex) {
     if( value == null)  {
          ThrowHelper.ThrowArgumentNullException(ExceptionArgument.value);
     }

     if ((uint) startIndex >= value.Length) {
          ThrowHelper.ThrowArgumentOutOfRangeException(ExceptionArgument.startIndex, ExceptionResource.ArgumentOutOfRange_Index);
     }

     if (startIndex > value.Length -2) {
          ThrowHelper.ThrowArgumentException(ExceptionResource.Arg_ArrayPlusOffTooSmall);
     }
     Contract.EndContractBlock();

     fixed( byte * pbyte = &value[startIndex]) {
          if( startIndex % 2 == 0) { // data is aligned 
              return *((short *) pbyte);
          }
          else {
              if( IsLittleEndian) { 
                   return (short)((*pbyte) | (*(pbyte + 1) << 8)) ;
              }
              else {
                   return (short)((*pbyte << 8) | (*(pbyte + 1)));                        
              }
          }
     }
}

我的问题是，为什么无论机器的字节顺序如何，它都可以工作，并且为什么当数据未对齐时它不使用相同的机制？

一个澄清的例子:

我在 buffer 中有一些字节，我知道这些字节采用大端格式，并且我想从索引 5 处的数组中读取一个短值。我还假设我的机器，因为它是Windows，使用小端。

我会像这样使用 BitConverter，将字节顺序切换为小端:

BitConverter.ToInt16(new byte[] { buffer[6], buffer[5] })

假设代码采用快捷方式，它将执行我想要的操作:只需按提供的顺序转换字节并返回值。但是，如果它没有该快捷方式代码，那么它不会再次反转字节顺序并给我错误的值吗？或者如果我这样做的话:

BitConverter.ToInt16(new byte[] { 0, buffer[6], buffer[5] }, 1)

由于索引不能被 2 整除，它不会给我错误的值吗？

另一种情况:

假设我有一个字节数组，其中包含一个我想要以小端格式提取的短字符，但从一个奇数偏移量开始。由于 BitConverter.IsLittleEndian 为 true 并且索引未对齐，对 BitConverter 的调用是否会反转字节顺序，从而给我一个不正确的值？

Answer 1

该代码避免了不允许未对齐数据访问的处理器上出现硬件异常，bus error 。这是非常昂贵的，它通常由内核代码来解决，该代码将总线访问分开并将字节粘合在一起。在编写此代码时，此类处理器仍然相当常见，这是 MIPS 等 RISC 设计流行的尾声。旧版ARM cores和 Itanium 是其他示例，所有这些都已发布 .NET 版本。

对于没有问题的处理器(例如 Intel/AMD 内核)来说，这几乎没有什么区别。内存很慢。

该代码使用 IsLittleEndian 只是因为它正在索引各个字节。这当然使得字节顺序很重要。