高效利用 C# BitArray 实现位集合存储（深入解析位操作与内存优化技巧）

为什么使用 BitArray？

假设你需要存储 100 万个布尔值：

• 使用 bool[]：每个 bool 占 1 字节 → 总共约 1,000,000 字节（≈ 976 KB）
• 使用 BitArray：每 8 个位共享 1 字节 → 总共约 125,000 字节（≈ 122 KB）

可以看到，BitArray 节省了近 87.5% 的内存！这对于大规模数据处理、缓存系统、权限控制等场景非常关键，体现了 C#内存优化 的核心思想。

BitArray 基础用法

下面是一个简单的示例，展示如何创建和操作 BitArray：

using System;using System.Collections;class Program{    static void Main()    {        // 创建一个包含 8 位的 BitArray，初始值全为 false        BitArray bits = new BitArray(8);        // 设置第 0 位和第 3 位为 true        bits[0] = true;        bits[3] = true;        // 打印每一位        for (int i = 0; i < bits.Length; i++)        {            Console.Write(bits[i] ? "1" : "0");        }        // 输出: 10010000    }}

高级操作：位运算

BitArray 支持多种位运算，如 AND、OR、XOR 和 NOT。这些操作在集合运算、掩码处理中非常有用。

BitArray a = new BitArray(new bool[] { true, false, true, false });BitArray b = new BitArray(new bool[] { true, true, false, false });// 执行 AND 运算BitArray result = new BitArray(a);result.And(b);// result 现在是 [true, false, false, false]foreach (bool bit in result){    Console.Write(bit ? "1" : "0");}// 输出: 1000

性能与注意事项

虽然 BitArray 节省内存，但访问单个位比直接访问 bool 数组稍慢，因为它需要位移和掩码操作。因此，在以下场景推荐使用 BitArray：

• 需要存储大量布尔状态（如用户权限、开关配置）
• 进行集合交并补运算
• 内存敏感型应用（嵌入式、移动、大数据）

同时注意：BitArray 不是线程安全的，多线程环境下需加锁。

总结

通过合理使用 C# 中的 BitArray，我们可以显著降低内存占用，提升程序效率。掌握 高效位操作 技巧，是迈向高性能 C# 开发的重要一步。无论你是初学者还是资深开发者，理解 位集合存储 的原理都将为你打开优化之门。

关键词回顾：C# BitArray、位集合存储、高效位操作、C#内存优化。