Wie konvertiert man ein Byte-Array in eine hexadezimale Zeichenfolge und umgekehrt?

Question

Wie kann man ein Byte-Array in eine hexadezimale Zeichenkette umwandeln und umgekehrt?

Answer 1

Die Entwickler von Microsoft haben eine schöne, einfache Konvertierung entwickelt:

public static string ByteArrayToString(byte[] ba) 
{
    // Concatenate the bytes into one long string
    return ba.Aggregate(new StringBuilder(32),
                            (sb, b) => sb.Append(b.ToString("X2"))
                            ).ToString();
}

Während die obige Lösung sauber und kompakt ist, werden Leistungsjunkies bei der Verwendung von Aufzählungszeichen aufschreien. Sie können Spitzenleistung mit einer verbesserten Version von Tomalaks ursprüngliche Antwort :

public static string ByteArrayToString(byte[] ba)   
{   
   StringBuilder hex = new StringBuilder(ba.Length * 2);   

   for(int i=0; i < ba.Length; i++)       // <-- Use for loop is faster than foreach   
       hex.Append(ba[i].ToString("X2"));   // <-- ToString is faster than AppendFormat   

   return hex.ToString();   
} 

Das ist die schnellste von allen Routinen, die ich bisher hier gesehen habe. Verlassen Sie sich nicht nur auf mein Wort... Testen Sie jede Routine und überprüfen Sie ihren CIL-Code selbst.

Answer 2

Sichere Versionen:

public static class HexHelper
{
    [System.Diagnostics.Contracts.Pure]
    public static string ToHex(this byte[] value)
    {
        if (value == null)
            throw new ArgumentNullException("value");

        const string hexAlphabet = @"0123456789ABCDEF";

        var chars = new char[checked(value.Length * 2)];
        unchecked
        {
            for (int i = 0; i < value.Length; i++)
            {
                chars[i * 2] = hexAlphabet[value[i] >> 4];
                chars[i * 2 + 1] = hexAlphabet[value[i] & 0xF];
            }
        }
        return new string(chars);
    }

    [System.Diagnostics.Contracts.Pure]
    public static byte[] FromHex(this string value)
    {
        if (value == null)
            throw new ArgumentNullException("value");
        if (value.Length % 2 != 0)
            throw new ArgumentException("Hexadecimal value length must be even.", "value");

        unchecked
        {
            byte[] result = new byte[value.Length / 2];
            for (int i = 0; i < result.Length; i++)
            {
                // 0(48) - 9(57) -> 0 - 9
                // A(65) - F(70) -> 10 - 15
                int b = value[i * 2]; // High 4 bits.
                int val = ((b - '0') + ((('9' - b) >> 31) & -7)) << 4;
                b = value[i * 2 + 1]; // Low 4 bits.
                val += (b - '0') + ((('9' - b) >> 31) & -7);
                result[i] = checked((byte)val);
            }
            return result;
        }
    }
}

Unsichere Versionen Für diejenigen, die Leistung bevorzugen und keine Angst vor Unsicherheiten haben. Etwa 35% schneller ToHex und 10% schneller FromHex.

public static class HexUnsafeHelper
{
    [System.Diagnostics.Contracts.Pure]
    public static unsafe string ToHex(this byte[] value)
    {
        if (value == null)
            throw new ArgumentNullException("value");

        const string alphabet = @"0123456789ABCDEF";

        string result = new string(' ', checked(value.Length * 2));
        fixed (char* alphabetPtr = alphabet)
        fixed (char* resultPtr = result)
        {
            char* ptr = resultPtr;
            unchecked
            {
                for (int i = 0; i < value.Length; i++)
                {
                    *ptr++ = *(alphabetPtr + (value[i] >> 4));
                    *ptr++ = *(alphabetPtr + (value[i] & 0xF));
                }
            }
        }
        return result;
    }

    [System.Diagnostics.Contracts.Pure]
    public static unsafe byte[] FromHex(this string value)
    {
        if (value == null)
            throw new ArgumentNullException("value");
        if (value.Length % 2 != 0)
            throw new ArgumentException("Hexadecimal value length must be even.", "value");

        unchecked
        {
            byte[] result = new byte[value.Length / 2];
            fixed (char* valuePtr = value)
            {
                char* valPtr = valuePtr;
                for (int i = 0; i < result.Length; i++)
                {
                    // 0(48) - 9(57) -> 0 - 9
                    // A(65) - F(70) -> 10 - 15
                    int b = *valPtr++; // High 4 bits.
                    int val = ((b - '0') + ((('9' - b) >> 31) & -7)) << 4;
                    b = *valPtr++; // Low 4 bits.
                    val += (b - '0') + ((('9' - b) >> 31) & -7);
                    result[i] = checked((byte)val);
                }
            }
            return result;
        }
    }
}

ÜBRIGENS: Für Benchmark-Tests ist die Initialisierung des Alphabets bei jedem Aufruf der convert-Funktion falsch, das Alphabet muss const (für string) oder static readonly (für char[]) sein. Dann wird die alphabetbasierte Konvertierung von byte[] in string genauso schnell wie die Versionen mit Byte-Manipulation.

Und natürlich muss der Test in Release (mit Optimierung) und mit ausgeschalteter Debug-Option "JIT-Optimierung unterdrücken" kompiliert werden (dasselbe gilt für "Nur meinen Code aktivieren", wenn der Code debuggbar sein muss).

Answer 3

Methoden der Erweiterung (Haftungsausschluss: völlig ungetesteter Code, BTW...):

public static class ByteExtensions
{
    public static string ToHexString(this byte[] ba)
    {
        StringBuilder hex = new StringBuilder(ba.Length * 2);

        foreach (byte b in ba)
        {
            hex.AppendFormat("{0:x2}", b);
        }
        return hex.ToString();
    }
}

usw.. Verwenden Sie entweder Die drei Lösungen von Tomalak (wobei die letzte eine Erweiterungsmethode für eine Zeichenkette ist).

Answer 4

.NET 5 hat die Funktion Convert.ToHexString Methode.

Für diejenigen, die eine ältere Version von .NET verwenden

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,
}

Angepasst aus dem .NET Repository https://github.com/dotnet/runtime/blob/v5.0.3/src/libraries/System.Private.CoreLib/src/System/Convert.cs https://github.com/dotnet/runtime/blob/v5.0.3/src/libraries/Common/src/System/HexConverter.cs

Answer 5

Die schnellste Methode für Leute der alten Schule... vermisse deine Hinweise

    static public byte[] HexStrToByteArray(string str)
    {
        byte[] res = new byte[(str.Length % 2 != 0 ? 0 : str.Length / 2)]; //check and allocate memory
        for (int i = 0, j = 0; j < res.Length; i += 2, j++) //convert loop
            res[j] = (byte)((str[i] % 32 + 9) % 25 * 16 + (str[i + 1] % 32 + 9) % 25);
        return res;
    }