如何将字节数组转换为十六进制字符串，反之亦然？
当前回答
.NET 5已添加Convert.ToHexString方法。
对于使用旧版本.NET的用户
internal static class ByteArrayExtensions
{
public static string ToHexString(this byte[] bytes, Casing casing = Casing.Upper)
{
Span<char> result = stackalloc char[0];
if (bytes.Length > 16)
{
var array = new char[bytes.Length * 2];
result = array.AsSpan();
}
else
{
result = stackalloc char[bytes.Length * 2];
}
int pos = 0;
foreach (byte b in bytes)
{
ToCharsBuffer(b, result, pos, casing);
pos += 2;
}
return result.ToString();
}
private static void ToCharsBuffer(byte value, Span<char> buffer, int startingIndex = 0, Casing casing = Casing.Upper)
{
uint difference = (((uint)value & 0xF0U) << 4) + ((uint)value & 0x0FU) - 0x8989U;
uint packedResult = ((((uint)(-(int)difference) & 0x7070U) >> 4) + difference + 0xB9B9U) | (uint)casing;
buffer[startingIndex + 1] = (char)(packedResult & 0xFF);
buffer[startingIndex] = (char)(packedResult >> 8);
}
}
public enum Casing : uint
{
// Output [ '0' .. '9' ] and [ 'A' .. 'F' ].
Upper = 0,
// Output [ '0' .. '9' ] and [ 'a' .. 'f' ].
Lower = 0x2020U,
}
改编自.NET存储库https://github.com/dotnet/runtime/blob/v5.0.3/src/libraries/System.Private.CoreLib/src/System/Convert.cshttps://github.com/dotnet/runtime/blob/v5.0.3/src/libraries/Common/src/System/HexConverter.cs
其他回答
另一种基于查找表的方法。该方法只为每个字节使用一个查找表，而不是为每个半字节使用查找表。
private static readonly uint[] _lookup32 = CreateLookup32();
private static uint[] CreateLookup32()
{
var result = new uint[256];
for (int i = 0; i < 256; i++)
{
string s=i.ToString("X2");
result[i] = ((uint)s[0]) + ((uint)s[1] << 16);
}
return result;
}
private static string ByteArrayToHexViaLookup32(byte[] bytes)
{
var lookup32 = _lookup32;
var result = new char[bytes.Length * 2];
for (int i = 0; i < bytes.Length; i++)
{
var val = lookup32[bytes[i]];
result[2*i] = (char)val;
result[2*i + 1] = (char) (val >> 16);
}
return new string(result);
}
我还使用查找表中的ushort、struct｛char X1，X2｝、struct{byte X1，X2}测试了这个变体。
根据编译目标（x86、X64）的不同，它们要么具有大致相同的性能，要么稍慢于此变体。
为了获得更高的性能，其不安全的兄弟：
private static readonly uint[] _lookup32Unsafe = CreateLookup32Unsafe();
private static readonly uint* _lookup32UnsafeP = (uint*)GCHandle.Alloc(_lookup32Unsafe,GCHandleType.Pinned).AddrOfPinnedObject();
private static uint[] CreateLookup32Unsafe()
{
var result = new uint[256];
for (int i = 0; i < 256; i++)
{
string s=i.ToString("X2");
if(BitConverter.IsLittleEndian)
result[i] = ((uint)s[0]) + ((uint)s[1] << 16);
else
result[i] = ((uint)s[1]) + ((uint)s[0] << 16);
}
return result;
}
public static string ByteArrayToHexViaLookup32Unsafe(byte[] bytes)
{
var lookupP = _lookup32UnsafeP;
var result = new char[bytes.Length * 2];
fixed(byte* bytesP = bytes)
fixed (char* resultP = result)
{
uint* resultP2 = (uint*)resultP;
for (int i = 0; i < bytes.Length; i++)
{
resultP2[i] = lookupP[bytesP[i]];
}
}
return new string(result);
}
或者如果您认为可以直接写入字符串：
public static string ByteArrayToHexViaLookup32UnsafeDirect(byte[] bytes)
{
var lookupP = _lookup32UnsafeP;
var result = new string((char)0, bytes.Length * 2);
fixed (byte* bytesP = bytes)
fixed (char* resultP = result)
{
uint* resultP2 = (uint*)resultP;
for (int i = 0; i < bytes.Length; i++)
{
resultP2[i] = lookupP[bytesP[i]];
}
}
return result;
}
这个问题也可以使用查找表来解决。这将需要编码器和解码器的少量静态存储器。然而，这种方法很快：
编码器表512字节或1024字节（两次大小写（如果是大写和小写）需要）解码器表256字节或64 KiB（单个字符查找或双字符查找）
我的解决方案使用1024字节作为编码表，256字节用于解码。
解码
private static readonly byte[] LookupTable = new byte[] {
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07, 0x08, 0x09, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0xFF, 0x0A, 0x0B, 0x0C, 0x0D, 0x0E, 0x0F, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0xFF, 0x0A, 0x0B, 0x0C, 0x0D, 0x0E, 0x0F, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF
};
private static byte Lookup(char c)
{
var b = LookupTable[c];
if (b == 255)
throw new IOException("Expected a hex character, got " + c);
return b;
}
public static byte ToByte(char[] chars, int offset)
{
return (byte)(Lookup(chars[offset]) << 4 | Lookup(chars[offset + 1]));
}
编码
private static readonly char[][] LookupTableUpper;
private static readonly char[][] LookupTableLower;
static Hex()
{
LookupTableLower = new char[256][];
LookupTableUpper = new char[256][];
for (var i = 0; i < 256; i++)
{
LookupTableLower[i] = i.ToString("x2").ToCharArray();
LookupTableUpper[i] = i.ToString("X2").ToCharArray();
}
}
public static char[] ToCharLower(byte[] b, int bOffset)
{
return LookupTableLower[b[bOffset]];
}
public static char[] ToCharUpper(byte[] b, int bOffset)
{
return LookupTableUpper[b[bOffset]];
}
比较
StringBuilderToStringFromBytes: 106148
BitConverterToStringFromBytes: 15783
ArrayConvertAllToStringFromBytes: 54290
ByteManipulationToCharArray: 8444
TableBasedToCharArray: 5651 *
*这个解决方案
Note
在解码过程中，可能会发生IOException和IndexOutOfRangeException（如果字符的值太高>256）。应该实现对流或数组进行去/编码的方法，这只是概念的证明。
另一个快速功能。。。
private static readonly byte[] HexNibble = new byte[] {
0x0, 0x1, 0x2, 0x3, 0x4, 0x5, 0x6, 0x7,
0x8, 0x9, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0,
0x0, 0xA, 0xB, 0xC, 0xD, 0xE, 0xF, 0x0,
0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0,
0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0,
0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0,
0x0, 0xA, 0xB, 0xC, 0xD, 0xE, 0xF
};
public static byte[] HexStringToByteArray( string str )
{
int byteCount = str.Length >> 1;
byte[] result = new byte[byteCount + (str.Length & 1)];
for( int i = 0; i < byteCount; i++ )
result[i] = (byte) (HexNibble[str[i << 1] - 48] << 4 | HexNibble[str[(i << 1) + 1] - 48]);
if( (str.Length & 1) != 0 )
result[byteCount] = (byte) HexNibble[str[str.Length - 1] - 48];
return result;
}
就速度而言，这似乎比这里的任何东西都要好：
public static string ToHexString(byte[] data) {
byte b;
int i, j, k;
int l = data.Length;
char[] r = new char[l * 2];
for (i = 0, j = 0; i < l; ++i) {
b = data[i];
k = b >> 4;
r[j++] = (char)(k > 9 ? k + 0x37 : k + 0x30);
k = b & 15;
r[j++] = (char)(k > 9 ? k + 0x37 : k + 0x30);
}
return new string(r);
}
这是我的尝试。我创建了一对扩展类来扩展字符串和字节。在大文件测试中，性能与Byte Manipulation 2相当。
下面的ToHexString代码是查找和移位算法的优化实现。它与Behrooz的方法几乎相同，但使用foreach进行迭代，计数器比显式索引更快。
在我的机器上，它排在Byte Manipulation 2之后，排在第二位，是非常可读的代码。以下测试结果也值得关注：
ToHexStringCharArrayWithCharArrayLookup：41589.69平均刻度（超过1000次），1.5倍ToHexStringCharArrayWithStringLookup:50764.06平均滴答（超过1000次），1.2XToHexStringStringBuilderWithCharArrayLookup:62812.87平均滴答（超过1000次），1.0X
根据上述结果，可以得出以下结论：
索引到字符串以执行查找与char数组在大型文件测试中非常重要。使用已知容量的StringBuilder与使用字符的惩罚创建字符串的已知大小的数组甚至更重要。
代码如下：
using System;
namespace ConversionExtensions
{
public static class ByteArrayExtensions
{
private readonly static char[] digits = new char[] { '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F' };
public static string ToHexString(this byte[] bytes)
{
char[] hex = new char[bytes.Length * 2];
int index = 0;
foreach (byte b in bytes)
{
hex[index++] = digits[b >> 4];
hex[index++] = digits[b & 0x0F];
}
return new string(hex);
}
}
}
using System;
using System.IO;
namespace ConversionExtensions
{
public static class StringExtensions
{
public static byte[] ToBytes(this string hexString)
{
if (!string.IsNullOrEmpty(hexString) && hexString.Length % 2 != 0)
{
throw new FormatException("Hexadecimal string must not be empty and must contain an even number of digits to be valid.");
}
hexString = hexString.ToUpperInvariant();
byte[] data = new byte[hexString.Length / 2];
for (int index = 0; index < hexString.Length; index += 2)
{
int highDigitValue = hexString[index] <= '9' ? hexString[index] - '0' : hexString[index] - 'A' + 10;
int lowDigitValue = hexString[index + 1] <= '9' ? hexString[index + 1] - '0' : hexString[index + 1] - 'A' + 10;
if (highDigitValue < 0 || lowDigitValue < 0 || highDigitValue > 15 || lowDigitValue > 15)
{
throw new FormatException("An invalid digit was encountered. Valid hexadecimal digits are 0-9 and A-F.");
}
else
{
byte value = (byte)((highDigitValue << 4) | (lowDigitValue & 0x0F));
data[index / 2] = value;
}
}
return data;
}
}
}
下面是当我将代码放在我机器上的@patridge测试项目中时得到的测试结果。我还添加了一个从十六进制转换为字节数组的测试。使用我的代码的测试运行是ByteArrayToHexViaOptimizedLookupAndShift和HexToByteArrayViaByteManipulation。HexToByteArrayViaConvertToByte取自XXXX。HexToByteArrayViaSoapHexBinary是@Mykroft的答案。
Intel Pentium III Xeon处理器核心：4<br/>当前时钟速度：1576<br/>最大时钟速度：3092<br/>将字节数组转换为十六进制字符串表示ByteArrayToHexViaByteManipulation2:39366.64平均滴答（超过1000次），22.4倍ByteArrayToHexViaOptimizedLookupAndShift：41588.64平均刻度（超过1000次），21.2倍ByteArrayToHexViaLookup：55509.56次平均点击（超过1000次），15.9倍ByteArrayToHexViaByteManipulation:65349.12平均刻度（超过1000次），13.5XByteArrayToHexViaLookupAndShift：86926.87平均刻度（超过1000运行），10.2XByteArrayToHexStringViaBitConverter:平均139353.73滴答声（超过1000次），6.3XByteArrayToHexViaSoapHexBinary：314598.77平均刻度（超过1000次），2.8XByteArrayToHexStringViaStringBuilderForEachByteToString:344264.63平均刻度（超过1000次），2.6XByteArrayToHexStringViaStringBuilderAggregateByteToString:382623.44平均滴答声（超过1000次），2.3XByteArrayToHexStringViaStringBuilderForEachAppend格式：818111.95平均滴答声（超过1000次），1.1倍ByteArrayToHexStringViaStringConcatArray ConvertAll:839424.84平均值滴答声（超过1000次），1.1XByteArrayToHexStringViaStringBuilderAggregateAppend格式：867303.98平均刻度（超过1000次），1.0XByteArrayToHexStringViaStringJoinArray ConvertAll:平均882710.28滴答声（超过1000次），1.0X
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