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
在编写加密代码时,通常避免依赖数据的分支和表查找,以确保运行时不依赖于数据,因为依赖数据的计时可能会导致侧通道攻击。
它也很快。
static string ByteToHexBitFiddle(byte[] bytes)
{
char[] c = new char[bytes.Length * 2];
int b;
for (int i = 0; i < bytes.Length; i++) {
b = bytes[i] >> 4;
c[i * 2] = (char)(55 + b + (((b-10)>>31)&-7));
b = bytes[i] & 0xF;
c[i * 2 + 1] = (char)(55 + b + (((b-10)>>31)&-7));
}
return new string(c);
}
Ph'nglui mglw'naph Cthulhu R'lieh wgah'nagl fhtagn公司
你们这些进入这里的人,放弃一切希望吧
一个奇怪的拨弄解释:
bytes[i]>>4提取字节的高位半字节bytes[i]&0xF提取字节的低位半字节b-10对于值b<10,为<0,将变为十进制数字对于值b>10,为>=0,这将成为从a到F的字母。在有符号32位整数上使用i>>31可以提取符号,这得益于符号扩展。当i<0时为-1,当i>=0时为0。结合2)和3),表明(b-10)>>31将是字母0,数字-1。看看字母的大小写,最后一个被加数变为0,b在10到15的范围内。我们希望将其映射到A(65)到F(70),这意味着添加55('A'-10)。看看数字的情况,我们希望调整最后一个被加数,使其将b从范围0到9映射到范围0(48)到9(57)。这意味着它需要变为-7('0'-55)。现在我们可以乘以7。但由于-1由所有位表示为1,因此我们可以改用&-7,因为(0&-7)==0和(-1&-7)==-7。
进一步考虑:
我没有使用第二个循环变量来索引c,因为测量表明从I计算它更便宜。正好使用i<bytes.Length作为循环的上限允许JITter消除对bytes[i]的边界检查,所以我选择了这个变量。将b设为int允许不必要的从和到字节的转换。
其他回答
此版本的ByteArrayToHexViaByteManipulation可能更快。
从我的报告中:
ByteArrayToHexViaByteManipulation3:1.68次平均滴答声(超过1000次),17,5XByteArrayToHexViaByteManipulation2:1,73平均滴答(超过1000次),16,9XByteArrayToHexViaByteManipulation:2,90平均刻度(超过1000次),10,1XByteArrayToHexViaLookupAndShift:3.22平均刻度(超过1000次),9,1X...静态专用只读字符[]hexAlphabet=新字符[]{'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','A','B','C','D','E','F'};静态字符串ByteArrayToHexViaByteManipulation3(byte[]字节){char[]c=新字符[bytes.Length*2];字节b;for(int i=0;i<bytes.Length;i++){b=((字节)(字节[i]>>4));c[i*2]=十六进制字母[b];b=((字节)(字节[i]&0xF));c[i*2+1]=十六进制字母[b];}返回新字符串(c);}
我认为这是一个优化:
static private readonly char[] hexAlphabet = new char[]
{'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','A','B','C','D','E','F'};
static string ByteArrayToHexViaByteManipulation4(byte[] bytes)
{
char[] c = new char[bytes.Length * 2];
for (int i = 0, ptr = 0; i < bytes.Length; i++, ptr += 2)
{
byte b = bytes[i];
c[ptr] = hexAlphabet[b >> 4];
c[ptr + 1] = hexAlphabet[b & 0xF];
}
return new string(c);
}
我将参加这个比特拨弄比赛,因为我有一个同样使用比特拨弄来解码十六进制的答案。请注意,使用字符数组可能会更快,因为调用StringBuilder方法也需要时间。
public static String ToHex (byte[] data)
{
int dataLength = data.Length;
// pre-create the stringbuilder using the length of the data * 2, precisely enough
StringBuilder sb = new StringBuilder (dataLength * 2);
for (int i = 0; i < dataLength; i++) {
int b = data [i];
// check using calculation over bits to see if first tuple is a letter
// isLetter is zero if it is a digit, 1 if it is a letter
int isLetter = (b >> 7) & ((b >> 6) | (b >> 5)) & 1;
// calculate the code using a multiplication to make up the difference between
// a digit character and an alphanumerical character
int code = '0' + ((b >> 4) & 0xF) + isLetter * ('A' - '9' - 1);
// now append the result, after casting the code point to a character
sb.Append ((Char)code);
// do the same with the lower (less significant) tuple
isLetter = (b >> 3) & ((b >> 2) | (b >> 1)) & 1;
code = '0' + (b & 0xF) + isLetter * ('A' - '9' - 1);
sb.Append ((Char)code);
}
return sb.ToString ();
}
public static byte[] FromHex (String hex)
{
// pre-create the array
int resultLength = hex.Length / 2;
byte[] result = new byte[resultLength];
// set validity = 0 (0 = valid, anything else is not valid)
int validity = 0;
int c, isLetter, value, validDigitStruct, validDigit, validLetterStruct, validLetter;
for (int i = 0, hexOffset = 0; i < resultLength; i++, hexOffset += 2) {
c = hex [hexOffset];
// check using calculation over bits to see if first char is a letter
// isLetter is zero if it is a digit, 1 if it is a letter (upper & lowercase)
isLetter = (c >> 6) & 1;
// calculate the tuple value using a multiplication to make up the difference between
// a digit character and an alphanumerical character
// minus 1 for the fact that the letters are not zero based
value = ((c & 0xF) + isLetter * (-1 + 10)) << 4;
// check validity of all the other bits
validity |= c >> 7; // changed to >>, maybe not OK, use UInt?
validDigitStruct = (c & 0x30) ^ 0x30;
validDigit = ((c & 0x8) >> 3) * (c & 0x6);
validity |= (isLetter ^ 1) * (validDigitStruct | validDigit);
validLetterStruct = c & 0x18;
validLetter = (((c - 1) & 0x4) >> 2) * ((c - 1) & 0x2);
validity |= isLetter * (validLetterStruct | validLetter);
// do the same with the lower (less significant) tuple
c = hex [hexOffset + 1];
isLetter = (c >> 6) & 1;
value ^= (c & 0xF) + isLetter * (-1 + 10);
result [i] = (byte)value;
// check validity of all the other bits
validity |= c >> 7; // changed to >>, maybe not OK, use UInt?
validDigitStruct = (c & 0x30) ^ 0x30;
validDigit = ((c & 0x8) >> 3) * (c & 0x6);
validity |= (isLetter ^ 1) * (validDigitStruct | validDigit);
validLetterStruct = c & 0x18;
validLetter = (((c - 1) & 0x4) >> 2) * ((c - 1) & 0x2);
validity |= isLetter * (validLetterStruct | validLetter);
}
if (validity != 0) {
throw new ArgumentException ("Hexadecimal encoding incorrect for input " + hex);
}
return result;
}
从Java代码转换而来。
对于Java 8,我们可以使用Byte.toUnsignedInt
public static String convertBytesToHex(byte[] bytes) {
StringBuilder result = new StringBuilder();
for (byte byt : bytes) {
int decimal = Byte.toUnsignedInt(byt);
String hex = Integer.toHexString(decimal);
result.append(hex);
}
return result.toString();
}
有一个简单的一行解决方案尚未提及,它将十六进制字符串转换为字节数组(我们不在乎这里的否定解释,因为这无关紧要):
BigInteger.Parse(str, System.Globalization.NumberStyles.HexNumber).ToByteArray().Reverse().ToArray();
扩展BigInteger方法(Gregory Morse在上面提到过)。我不能评论效率,它使用System.Linq.Reverse(),但它很小而且内置。
// To hex
byte[] bytes = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes("Test String!£");
string hexString = new System.Numerics.BigInteger(bytes.Reverse().ToArray()).ToString("x2");
// From hex
byte[] fromHexBytes = System.Numerics.BigInteger.Parse(hexString, System.Globalization.NumberStyles.HexNumber).ToByteArray().Reverse().ToArray();
// Unit test
CollectionAssert.AreEqual(bytes, fromHexBytes);
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