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

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);
    }

其他回答

如果你想得到wcoenen报告的“4倍速度增长”,那么如果不明显:用hex[i]+hex[i+1]替换hex.Substring(i,2)

您还可以再进一步,通过在两个地方使用i++来消除i+=2。

为什么要让它变得复杂?这在Visual Studio 2008中很简单:

C#:

string hex = BitConverter.ToString(YourByteArray).Replace("-", "");

VB:

Dim hex As String = BitConverter.ToString(YourByteArray).Replace("-", "")

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。

.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

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;
}