这是对托马拉克大受欢迎的答案（以及随后的编辑）第4版的回答。

我会证明这个编辑是错误的，并解释为什么可以恢复。在这一过程中，您可能会学到一些关于内部的东西，并看到另一个关于过早优化到底是什么以及它如何影响您的例子。

tl；dr：如果你很着急，只需使用Convert.ToByte和String.Substring（下面的“原始代码”），如果你不想重新实现Convert.ToBByte，这是最好的组合。如果你需要性能，请使用不使用Convert.ToByte的更高级的（请参阅其他答案）。不要将String.Substring与Convert.ToByte组合使用，除非有人在这个答案的注释中对此有一些有趣的说法。

警告：如果在框架中实现Convert.ToByte（char[]，Int32）重载，则此答案可能会过时。这不太可能很快发生。

一般来说，我不太喜欢说“不要过早优化”，因为没有人知道“过早”是什么时候。在决定是否优化时，你必须考虑的唯一一件事是：“我有时间和资源来适当地研究优化方法吗？”。如果你不这样做，那么现在就太早了，等到你的项目更加成熟或者你需要表现（如果有真正的需要，那么你会腾出时间）。同时，做最简单的事情，可能会奏效。

原始代码：

    public static byte[] HexadecimalStringToByteArray_Original(string input)
    {
        var outputLength = input.Length / 2;
        var output = new byte[outputLength];
        for (var i = 0; i < outputLength; i++)
            output[i] = Convert.ToByte(input.Substring(i * 2, 2), 16);
        return output;
    }

第4版：

    public static byte[] HexadecimalStringToByteArray_Rev4(string input)
    {
        var outputLength = input.Length / 2;
        var output = new byte[outputLength];
        using (var sr = new StringReader(input))
        {
            for (var i = 0; i < outputLength; i++)
                output[i] = Convert.ToByte(new string(new char[2] { (char)sr.Read(), (char)sr.Read() }), 16);
        }
        return output;
    }

修订版避免了String.Substring，而是使用StringReader。给出的原因是：

编辑：您可以通过使用单个传递解析器，如下所示：

好吧，看看String.Substring的参考代码，它显然已经是“单次传递”了；为什么不应该呢？它在字节级运行，而不是在代理对上运行。

然而，它确实分配了一个新字符串，但无论如何，您需要分配一个字符串传递给Convert.ToByte。此外，修订版中提供的解决方案在每次迭代中分配另一个对象（双字符数组）；您可以安全地将该分配放在循环之外，并重用数组以避免这种情况。

    public static byte[] HexadecimalStringToByteArray(string input)
    {
        var outputLength = input.Length / 2;
        var output = new byte[outputLength];
        var numeral = new char[2];
        using (var sr = new StringReader(input))
        {
            for (var i = 0; i < outputLength; i++)
            {
                numeral[0] = (char)sr.Read();
                numeral[1] = (char)sr.Read();
                output[i] = Convert.ToByte(new string(numeral), 16);
            }
        }
        return output;
    }

每个十六进制数字表示使用两个数字（符号）的单个八位字节。

但是，为什么要调用StringReader。读两遍？只需调用它的第二个重载，并要求它一次读取两个字符数组中的两个字符；并将呼叫量减少两次。

    public static byte[] HexadecimalStringToByteArray(string input)
    {
        var outputLength = input.Length / 2;
        var output = new byte[outputLength];
        var numeral = new char[2];
        using (var sr = new StringReader(input))
        {
            for (var i = 0; i < outputLength; i++)
            {
                var read = sr.Read(numeral, 0, 2);
                Debug.Assert(read == 2);
                output[i] = Convert.ToByte(new string(numeral), 16);
            }
        }
        return output;
    }

剩下的是一个字符串读取器，其唯一添加的“值”是一个并行索引（internal_pos），您可以声明自己（例如j）、一个冗余长度变量（internal_length）和一个输入字符串的冗余引用（internal_s）。换句话说，这是无用的。

如果您想知道Read是如何“读取”的，只需看看代码，它所做的就是对输入字符串调用String.CopyTo。剩下的只是记账开销，以维持我们不需要的价值。

因此，已经删除字符串读取器，并自己调用CopyTo；它更简单、更清晰、更高效。

    public static byte[] HexadecimalStringToByteArray(string input)
    {
        var outputLength = input.Length / 2;
        var output = new byte[outputLength];
        var numeral = new char[2];
        for (int i = 0, j = 0; i < outputLength; i++, j += 2)
        {
            input.CopyTo(j, numeral, 0, 2);
            output[i] = Convert.ToByte(new string(numeral), 16);
        }
        return output;
    }

你真的需要一个j索引，它以两个平行于i的步长递增吗？当然不是，只需将i乘以2（编译器应该能够将其优化为加法）。

    public static byte[] HexadecimalStringToByteArray_BestEffort(string input)
    {
        var outputLength = input.Length / 2;
        var output = new byte[outputLength];
        var numeral = new char[2];
        for (int i = 0; i < outputLength; i++)
        {
            input.CopyTo(i * 2, numeral, 0, 2);
            output[i] = Convert.ToByte(new string(numeral), 16);
        }
        return output;
    }

现在的解决方案是什么样子的？与一开始的情况完全一样，只是没有使用String.Substring来分配字符串并将数据复制到其中，而是使用了一个中间数组，将十六进制数字复制到该数组中，然后自己分配字符串并再次将数据从数组复制到字符串中（当您在字符串构造函数中传递它时）。如果字符串已经在实习池中，则第二个副本可能会被优化，但在这些情况下，string.Substring也可以避免。

事实上，如果您再次查看String.Substring，您会发现它使用了一些关于如何构造字符串的低级内部知识，以比通常更快地分配字符串，并且它直接在其中内联CopyTo使用的相同代码，以避免调用开销。

字符串.子字符串

最坏的情况：一次快速分配，一次快速复制。最佳情况：无分配，无复制。

手动方法

最坏情况：两个正常分配，一个正常复制，一个快速复制。最佳情况：一个正常分配，一个正常复制。

结论如果您想使用Convert.ToByte（String，Int32）（因为您不想自己重新实现该功能），似乎没有办法击败String.Substring；你所做的就是绕圈子，重新发明轮子（只使用次优材料）。

注意，如果您不需要极端的性能，那么使用Convert.ToByte和String.Substring是一个非常有效的选择。记住：只有在你有时间和资源调查它是如何正常工作的情况下，才选择一个替代方案。

如果有Convert.ToByte（char[]，Int32），情况当然会有所不同（可以执行上面描述的操作，完全避免使用String）。

我怀疑那些通过“避免String.Substring”来报告更好性能的人也会避免Convert.ToByte（String，Int32），如果你需要性能的话，你真的应该这样做。看看其他无数的答案，找出实现这一目标的所有不同方法。

免责声明：我没有反编译框架的最新版本，以验证参考源是否是最新的，我想是的。

现在，这一切听起来都很好，也很合乎逻辑，如果你已经做到了这一点，希望甚至是显而易见的。但这是真的吗？

Intel(R) Core(TM) i7-3720QM CPU @ 2.60GHz
    Cores: 8
    Current Clock Speed: 2600
    Max Clock Speed: 2600
--------------------
Parsing hexadecimal string into an array of bytes
--------------------
HexadecimalStringToByteArray_Original: 7,777.09 average ticks (over 10000 runs), 1.2X
HexadecimalStringToByteArray_BestEffort: 8,550.82 average ticks (over 10000 runs), 1.1X
HexadecimalStringToByteArray_Rev4: 9,218.03 average ticks (over 10000 runs), 1.0X

Yes!

支撑Partridge的长凳框架，很容易破解。使用的输入是以下SHA-1哈希，重复5000次以生成100000字节长的字符串。

209113288F93A9AB8E474EA78D899AFDBB874355

玩得高兴（但要适度优化。）

扩展方法（免责声明：完全未经测试的代码，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();
    }
}

使用Tomalak的三种解决方案之一（最后一种是字符串上的扩展方法）。

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

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。

这可以从字符串到字节数组。。。

public static byte[] StrToByteArray(string str)
    {
        Dictionary<string, byte> hexindex = new Dictionary<string, byte>();
        for (byte i = 0; i < 255; i++)
            hexindex.Add(i.ToString("X2"), i);

        List<byte> hexres = new List<byte>();
        for (int i = 0; i < str.Length; i += 2)
            hexres.Add(hexindex[str.Substring(i, 2)]);

        return hexres.ToArray();
    }