static string ByteArrayToHexViaLookupPerByte2(byte[] bytes)
{                
        var result3 = new uint[bytes.Length];
        for (int i = 0; i < bytes.Length; i++)
                result3[i] = _Lookup32[bytes[i]];
        var handle = GCHandle.Alloc(result3, GCHandleType.Pinned);
        try
        {
                var result = Marshal.PtrToStringUni(handle.AddrOfPinnedObject(), bytes.Length * 2);
                return result;
        }
        finally
        {
                handle.Free();
        }
}

在我的测试中，这个函数总是不安全实现之后的第二个条目。

不幸的是，测试台不太可靠。。。如果你多次运行它，列表会被打乱，以至于谁知道在不安全之后哪个才是最快的！它没有考虑预热、jit编译时间和GC性能影响。我很想重写它以获得更多信息，但我真的没有时间。

还有XmlWriter.WriteBinHex（请参见MSDN页面）。如果需要将十六进制字符串放入XML流中，这非常有用。

下面是一个独立的方法来了解它的工作原理：

    public static string ToBinHex(byte[] bytes)
    {
        XmlWriterSettings xmlWriterSettings = new XmlWriterSettings();
        xmlWriterSettings.ConformanceLevel = ConformanceLevel.Fragment;
        xmlWriterSettings.CheckCharacters = false;
        xmlWriterSettings.Encoding = ASCIIEncoding.ASCII;
        MemoryStream memoryStream = new MemoryStream();
        using (XmlWriter xmlWriter = XmlWriter.Create(memoryStream, xmlWriterSettings))
        {
            xmlWriter.WriteBinHex(bytes, 0, bytes.Length);
        }
        return Encoding.ASCII.GetString(memoryStream.ToArray());
    }

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…）。

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();

这是我的纯二进制解决方案，不需要库查找，也支持大写/小写：

public static String encode(byte[] bytes, boolean uppercase) {
    char[] result = new char[2 * bytes.length];
    for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
        byte word = bytes[i];
        byte left = (byte) ((0XF0 & word) >>> 4);
        byte right = (byte) ((byte) 0X0F & word);

        int resultIndex = i * 2;
        result[resultIndex] = encode(left, uppercase);
        result[resultIndex + 1] = encode(right, uppercase);
    }
    return new String(result);
}

public static char encode(byte value, boolean uppercase) {
    int characterCase = uppercase ? 0 : 32;
    if (value > 15 || value < 0) {
        return '0';
    }
    if (value > 9) {
        return (char) (value + 0x37 | characterCase);
    }
    return (char) (value + 0x30);
}

这里不想赘述很多答案，但我发现了一个十六进制字符串解析器的相当优化（比公认的好4.5倍）、简单的实现。首先，我的测试输出（第一批是我的实现）：

Give me that string:
04c63f7842740c77e545bb0b2ade90b384f119f6ab57b680b7aa575a2f40939f

Time to parse 100,000 times: 50.4192 ms
Result as base64: BMY/eEJ0DHflRbsLKt6Qs4TxGfarV7aAt6pXWi9Ak58=
BitConverter'd: 04-C6-3F-78-42-74-0C-77-E5-45-BB-0B-2A-DE-90-B3-84-F1-19-F6-AB-5
7-B6-80-B7-AA-57-5A-2F-40-93-9F

Accepted answer: (StringToByteArray)
Time to parse 100000 times: 233.1264ms
Result as base64: BMY/eEJ0DHflRbsLKt6Qs4TxGfarV7aAt6pXWi9Ak58=
BitConverter'd: 04-C6-3F-78-42-74-0C-77-E5-45-BB-0B-2A-DE-90-B3-84-F1-19-F6-AB-5
7-B6-80-B7-AA-57-5A-2F-40-93-9F

With Mono's implementation:
Time to parse 100000 times: 777.2544ms
Result as base64: BMY/eEJ0DHflRbsLKt6Qs4TxGfarV7aAt6pXWi9Ak58=
BitConverter'd: 04-C6-3F-78-42-74-0C-77-E5-45-BB-0B-2A-DE-90-B3-84-F1-19-F6-AB-5
7-B6-80-B7-AA-57-5A-2F-40-93-9F

With SoapHexBinary:
Time to parse 100000 times: 845.1456ms
Result as base64: BMY/eEJ0DHflRbsLKt6Qs4TxGfarV7aAt6pXWi9Ak58=
BitConverter'd: 04-C6-3F-78-42-74-0C-77-E5-45-BB-0B-2A-DE-90-B3-84-F1-19-F6-AB-5
7-B6-80-B7-AA-57-5A-2F-40-93-9F

base64和“BitConverter'd”行用于测试正确性。请注意，它们是相等的。

实施：

public static byte[] ToByteArrayFromHex(string hexString)
{
  if (hexString.Length % 2 != 0) throw new ArgumentException("String must have an even length");
  var array = new byte[hexString.Length / 2];
  for (int i = 0; i < hexString.Length; i += 2)
  {
    array[i/2] = ByteFromTwoChars(hexString[i], hexString[i + 1]);
  }
  return array;
}

private static byte ByteFromTwoChars(char p, char p_2)
{
  byte ret;
  if (p <= '9' && p >= '0')
  {
    ret = (byte) ((p - '0') << 4);
  }
  else if (p <= 'f' && p >= 'a')
  {
    ret = (byte) ((p - 'a' + 10) << 4);
  }
  else if (p <= 'F' && p >= 'A')
  {
    ret = (byte) ((p - 'A' + 10) << 4);
  } else throw new ArgumentException("Char is not a hex digit: " + p,"p");

  if (p_2 <= '9' && p_2 >= '0')
  {
    ret |= (byte) ((p_2 - '0'));
  }
  else if (p_2 <= 'f' && p_2 >= 'a')
  {
    ret |= (byte) ((p_2 - 'a' + 10));
  }
  else if (p_2 <= 'F' && p_2 >= 'A')
  {
    ret |= (byte) ((p_2 - 'A' + 10));
  } else throw new ArgumentException("Char is not a hex digit: " + p_2, "p_2");

  return ret;
}

我尝试了一些不安全的东西，并将（显然是冗余的）字符移动到另一个方法来蚕食if序列，但这是最快的。

（我承认这回答了一半的问题。我觉得字符串->字节[]转换不足，而字节[]->字符串角度似乎被很好地覆盖了。因此，这个答案。）