如何在.NET(C#)中将字符串转换为字节[]而不手动指定特定编码?
我要加密字符串。我可以在不进行转换的情况下对其进行加密,但我仍然想知道为什么编码会在这里发挥作用。
此外,为什么还要考虑编码?我不能简单地获取字符串存储的字节数吗?为什么依赖字符编码?
如何在.NET(C#)中将字符串转换为字节[]而不手动指定特定编码?
我要加密字符串。我可以在不进行转换的情况下对其进行加密,但我仍然想知道为什么编码会在这里发挥作用。
此外,为什么还要考虑编码?我不能简单地获取字符串存储的字节数吗?为什么依赖字符编码?
当前回答
如果您使用的是.NET Core或System.Memory for.NET Framework,则通过Span<T>和Memory<T>有一种非常有效的封送机制,可以有效地将字符串内存重新解释为字节跨度。一旦有了一个字节跨度,就可以自由地封送回另一个类型,或者将该跨度复制到数组中进行序列化。
总结一下其他人的看法:
存储这种序列化的表示形式对系统端序、编译器优化以及正在执行的.NET运行时中字符串的内部表示形式的更改非常敏感。避免长期储存避免在其他环境中反序列化或解释字符串这包括其他机器、处理器体系结构、.NET运行时、容器等。这包括比较、格式化、加密、字符串操作、本地化、字符转换等。避免对字符编码进行假设在实践中,默认编码倾向于UTF-16LE,但编译器/运行时可以选择任何内部表示
实施
public static class MarshalExtensions
{
public static ReadOnlySpan<byte> AsBytes(this string value) => MemoryMarshal.AsBytes(value.AsSpan());
public static string AsString(this ReadOnlySpan<byte> value) => new string(MemoryMarshal.Cast<byte, char>(value));
}
实例
static void Main(string[] args)
{
string str1 = "你好,世界";
ReadOnlySpan<byte> span = str1.AsBytes();
string str2 = span.AsString();
byte[] bytes = span.ToArray();
Debug.Assert(bytes.Length > 0);
Debug.Assert(str1 == str2);
}
Furthur洞察
在C++中,这大致相当于reinterpret_cast,而C大致相当于对系统的单词类型(char)的强制转换。
在最新版本的.NET核心运行时(CoreCLR)中,如果您的内存是由CLR分配的,并且跨段不是从非托管内存分配器的指针派生的,则跨段上的操作可以有效地调用编译器内部函数和各种优化,这些优化有时可以消除边界检查,从而在保持内存安全的同时提高性能。
注意事项
这使用CLR支持的机制,该机制从字符串返回ReadOnlyPan<char>;此外,此跨度不一定包含完整的内部字符串布局。ReadOnlySpan<T>意味着如果需要执行变异,必须创建一个副本,因为字符串是不可变的。
其他回答
计算机只理解原始二进制数据,原始比特。一位是二进制数字:0或1。8位数字是一个字节。一个字节是介于0和255之间的数字。
ASCII是一种将数字转换为字符的表格。0到31之间的数字是控件:制表符、换行符和其他。32到126之间的数字为可打印字符:字母a,数字1,%符号,下划线_
因此,对于ASCII,有33个控制字符和95个可打印字符。
ASCII是当今最常用的字符编码。Unicode表的第一个条目是ASCII,并与ASCII字符集匹配。
ASCII是一个7位字符集。介于0和127之间的数字。使用8位,我们可以达到255位。
ASCII最常见的替代品是EBCDIC,它与ASCII不兼容,今天仍然存在于IBM计算机和数据库中。
1字节,因此8位数字是当今计算机科学中最常用的单位。1字节是介于0和255之间的数字。
ASCII为0到127之间的每个数字定义了一个含义。
与128和255之间的数字相关联的字符取决于所使用的字符编码。目前广泛使用的两种字符编码是windows1252和UTF-8。
在windows1252中,欧元符号对应的数字是128。1字节:[A0]。在Unicode数据库中,欧元符号是数字8364。
现在我给你电话8364。两个字节:[20,AC]。在UTF-8中,欧元符号是数字14844588。三个字节:[E282AC]。
现在我给你一些原始数据。假设20AC。是两个windows1252字符:£还是一个Unicode€符号?
我给你一些原始数据。e282交流。82是windows1252中未分配的字符,因此它可能不是windows1252。它可能是macRoman“”C“”或OEM 437“”或UTF-8“€”符号。
根据字符编码的特性和统计数据,可以猜测原始字节流的编码,但没有可靠的方法。128到255之间的数字在UTF-8中是无效的。é在某些语言(法语)中很常见,因此如果您看到许多字节的值E9被字母包围,那么它可能是一个windows1252编码字符串,E9字节表示é字符。
当您有一个表示字符串的原始字节流时,了解匹配的编码比猜测要好得多。
下面是曾经被广泛使用的各种编码中的一个原始字节的屏幕截图。
我不确定,但我认为字符串将其信息存储为一个Chars数组,这对字节来说效率很低。具体来说,Char的定义是“表示Unicode字符”。
以以下示例为例:
String str = "asdf éß";
String str2 = "asdf gh";
EncodingInfo[] info = Encoding.GetEncodings();
foreach (EncodingInfo enc in info)
{
System.Console.WriteLine(enc.Name + " - "
+ enc.GetEncoding().GetByteCount(str)
+ enc.GetEncoding().GetByteCount(str2));
}
请注意,在这两种情况下,Unicode答案都是14个字节,而UTF-8答案第一种只有9个字节,第二种只有7个字节。
因此,如果您只想要字符串所使用的字节,只需使用Encoding.Unicode,但存储空间会很低。
以下是我的String-to-Byte[]转换的不安全实现:
public static unsafe Byte[] GetBytes(String s)
{
Int32 length = s.Length * sizeof(Char);
Byte[] bytes = new Byte[length];
fixed (Char* pInput = s)
fixed (Byte* pBytes = bytes)
{
Byte* source = (Byte*)pInput;
Byte* destination = pBytes;
if (length >= 16)
{
do
{
*((Int64*)destination) = *((Int64*)source);
*((Int64*)(destination + 8)) = *((Int64*)(source + 8));
source += 16;
destination += 16;
}
while ((length -= 16) >= 16);
}
if (length > 0)
{
if ((length & 8) != 0)
{
*((Int64*)destination) = *((Int64*)source);
source += 8;
destination += 8;
}
if ((length & 4) != 0)
{
*((Int32*)destination) = *((Int32*)source);
source += 4;
destination += 4;
}
if ((length & 2) != 0)
{
*((Int16*)destination) = *((Int16*)source);
source += 2;
destination += 2;
}
if ((length & 1) != 0)
{
++source;
++destination;
destination[0] = source[0];
}
}
}
return bytes;
}
它比公认的anwser要快得多,即使没有它那么优雅。以下是我在10000000次迭代中的秒表基准:
[Second String: Length 20]
Buffer.BlockCopy: 746ms
Unsafe: 557ms
[Second String: Length 50]
Buffer.BlockCopy: 861ms
Unsafe: 753ms
[Third String: Length 100]
Buffer.BlockCopy: 1250ms
Unsafe: 1063ms
为了使用它,您必须在项目构建财产中勾选“允许不安全代码”。根据.NET Framework 3.5,此方法也可以用作字符串扩展:
public static unsafe class StringExtensions
{
public static Byte[] ToByteArray(this String s)
{
// Method Code
}
}
bytes[] buffer = UnicodeEncoding.UTF8.GetBytes(string something); //for converting to UTF then get its bytes
bytes[] buffer = ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes(string something); //for converting to ascii then get its bytes
两种方式:
public static byte[] StrToByteArray(this string s)
{
List<byte> value = new List<byte>();
foreach (char c in s.ToCharArray())
value.Add(c.ToByte());
return value.ToArray();
}
And,
public static byte[] StrToByteArray(this string s)
{
s = s.Replace(" ", string.Empty);
byte[] buffer = new byte[s.Length / 2];
for (int i = 0; i < s.Length; i += 2)
buffer[i / 2] = (byte)Convert.ToByte(s.Substring(i, 2), 16);
return buffer;
}
我倾向于使用最下面的一个比最上面的一个更频繁,还没有对它们的速度进行基准测试。