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。

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

我猜它的速度值16个额外的字节。

    static char[] hexes = new char[]{'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','A','B','C','D','E','F'};
    public static string ToHexadecimal (this byte[] Bytes)
    {
        char[] Result = new char[Bytes.Length << 1];
        int Offset = 0;
        for (int i = 0; i != Bytes.Length; i++) {
            Result[Offset++] = hexes[Bytes[i] >> 4];
            Result[Offset++] = hexes[Bytes[i] & 0x0F];
        }
        return new string(Result);
    }

用@CodesInChaus补充答案（反向方法）

public static byte[] HexToByteUsingByteManipulation(string s)
{
    byte[] bytes = new byte[s.Length / 2];
    for (int i = 0; i < bytes.Length; i++)
    {
        int hi = s[i*2] - 65;
        hi = hi + 10 + ((hi >> 31) & 7);

        int lo = s[i*2 + 1] - 65;
        lo = lo + 10 + ((lo >> 31) & 7) & 0x0f;

        bytes[i] = (byte) (lo | hi << 4);
    }
    return bytes;
}

说明：

&0x0f还支持小写字母

hi=hi+10+（（hi>>31）&7）；与以下内容相同：

hi=ch-65+10+（（ch-65）>>31）&7）；

对于“0”9’与hi＝ch-65+10+7相同；其为hi＝ch-48（这是因为0xffffff&7）。

对于“A”F’为hi=ch-65+10；（这是因为0x00000000&7）。

对于“a”我们必须使用大数字，所以我们必须通过使用&0x0f使某些位为0，从默认版本中减去32。

65是“A”的代码

48是“0”的代码

7是ASCII表中“9”和“A”之间的字母数（…456789:；<=>？@ABCD…）。

另一种方法是使用stackaloc来降低GC内存压力：

static string ByteToHexBitFiddle(byte[] bytes)
{
        var c = stackalloc char[bytes.Length * 2 + 1];
        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));
        }
        c[bytes.Length * 2 ] = '\0';
        return new string(c);
}

可以使用从.NET 5开始的Convert.ToHexString。还有一个用于反向操作的方法：Convert.FromHexString。

对于较旧版本的.NET，您可以使用：

public static string ByteArrayToString(byte[] ba)
{
  StringBuilder hex = new StringBuilder(ba.Length * 2);
  foreach (byte b in ba)
    hex.AppendFormat("{0:x2}", b);
  return hex.ToString();
}

or:

public static string ByteArrayToString(byte[] ba)
{
  return BitConverter.ToString(ba).Replace("-","");
}

举个例子，这里有更多的方法。

反向转换如下：

public static byte[] StringToByteArray(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;
}

使用Substring是与Convert.ToByte结合使用的最佳选项。有关详细信息，请参阅此答案。如果需要更好的性能，必须避免Convert.ToByte，然后才能删除SubString。