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。

具有扩展支持的基本解决方案

public static class Utils
{
    public static byte[] ToBin(this string hex)
    {
        int NumberChars = hex.Length;
        byte[] bytes = new byte[NumberChars / 2];
        for (int i = 0; i < NumberChars; i += 2)
            bytes[i / 2] = Convert.ToByte(hex.Substring(i, 2), 16);
        return bytes;
    }
    public static string ToHex(this byte[] ba)
    {
        return  BitConverter.ToString(ba).Replace("-", "");
    }
}

并像下面那样使用这个类

    byte[] arr1 = new byte[] { 1, 2, 3 };
    string hex1 = arr1.ToHex();
    byte[] arr2 = hex1.ToBin();

安全版本：

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;
        }
    }
}

不安全版本适用于那些喜欢性能且不怕不安全的人。ToHex快35%，FromHex快10%。

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;
        }
    }
}

顺便提一下对于每次调用的转换函数错误时初始化字母表的基准测试，字母表必须是常量（对于字符串）或静态只读（对于字符[]）。然后，基于字母表的字节[]到字符串的转换变得和字节操作版本一样快。

当然，测试必须在Release中编译（带有优化），并关闭调试选项“抑制JIT优化”（如果代码必须可调试，则“仅启用我的代码”也是如此）。

如果您希望比BitConverter更灵活，但不希望使用那些笨重的90年代风格的显式循环，那么您可以这样做：

String.Join(String.Empty, Array.ConvertAll(bytes, x => x.ToString("X2")));

或者，如果您使用的是.NET 4.0：

String.Concat(Array.ConvertAll(bytes, x => x.ToString("X2")));

（后者来自对原帖子的评论。）

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。

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();