Как преобразовать байтовый массив в шестнадцатеричную строку и наоборот?

Question

Как преобразовать байтовый массив в шестнадцатеричную строку и наоборот?

Answer 1

Дополнение к ответу @CodesInChaos (обратный метод)

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;
}

Пояснение:

& 0x0f поддерживает также строчные буквы

hi = hi + 10 + ((hi >> 31) & 7); совпадает с:

hi = ch-65 + 10 + (((ch-65) >> 31) & 7);

Для '0' .. '9' это то же самое, что и hi = ch - 65 + 10 + 7;, что составляет hi = ch - 48 (это из-за 0xffffffff & 7).

Для 'A' .. 'F' это hi = ch - 65 + 10; (это из-за 0x00000000 & 7).

Для 'a' .. 'f' мы должны получить большие числа, поэтому мы должны вычесть 32 из версии по умолчанию, сделав несколько битов 0, используя & 0x0f.

65 - код для 'A'

48 - код для '0'

7 - это количество букв от '9' до 'A' в таблице ASCII (...456789:;<=>?@ABCD...).

Answer 2

Это отличный пост. Мне нравится решение Валида. Я не прошел тест Патриджа, но, похоже, он проходит довольно быстро. Мне также понадобился обратный процесс, преобразование шестнадцатеричной строки в байтовый массив, поэтому я написал ее как обращение решения Валида. Не уверен, что это быстрее, чем оригинальное решение Томалака. Опять же, я не запускал обратный процесс через тест Патриджа.

private byte[] HexStringToByteArray(string hexString)
{
    int hexStringLength = hexString.Length;
    byte[] b = new byte[hexStringLength / 2];
    for (int i = 0; i < hexStringLength; i += 2)
    {
        int topChar = (hexString[i] > 0x40 ? hexString[i] - 0x37 : hexString[i] - 0x30) << 4;
        int bottomChar = hexString[i + 1] > 0x40 ? hexString[i + 1] - 0x37 : hexString[i + 1] - 0x30;
        b[i / 2] = Convert.ToByte(topChar + bottomChar);
    }
    return b;
}

Answer 3

Зачем делать это сложным? Это просто в Visual Studio 2008:

C #:

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

VB:

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

Answer 4

Не собирать много ответов здесь, но я нашел довольно оптимальную (~ 4,5 раза лучше, чем принятая), простую реализацию синтаксического анализатора шестнадцатеричных строк. Во-первых, вывод из моих тестов (первая партия - моя реализация):

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

Строки base64 и BitConverter'd предназначены для проверки правильности. Обратите внимание, что они равны.

Реализация:

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;
}

Я попробовал кое-что с unsafe и переместил (явно избыточную) последовательность символов в клев if в другой метод, но это был самый быстрый способ, который он получил.

(Я допускаю, что это отвечает на половину вопроса. Я чувствовал, что преобразование string-> byte [] было недопредставлено, в то время как угол байта [] -> строки, кажется, хорошо покрыт. Таким образом, этот ответ.)

Answer 5

Безопасные версии:

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;
        }
    }
}

Небезопасные версии Для тех, кто предпочитает производительность и не боится небезопасности. На 35% быстрее ToHex и на 10% быстрее FromHex.

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;
        }
    }
}

КСТАТИ Для тестирования производительности инициализация алфавита происходит каждый раз, когда вызываемая функция преобразования неверна, алфавит должен быть const (для строки) или статическим readonly (для char []). Затем алфавитное преобразование byte [] в строку становится таким же быстрым, как и версии с манипулированием байтами.

И, конечно, тест должен быть скомпилирован в Release (с оптимизацией) и с отключенной опцией «Отключить оптимизацию JIT» (то же самое для «Enable Just My Code», если код должен быть отлаживаемым).

Answer 6

Обратная функция для кода Валида Эйссы (шестнадцатеричная строка в байтовом массиве):

    public static byte[] HexToBytes(this string hexString)        
    {
        byte[] b = new byte[hexString.Length / 2];            
        char c;
        for (int i = 0; i < hexString.Length / 2; i++)
        {
            c = hexString[i * 2];
            b[i] = (byte)((c < 0x40 ? c - 0x30 : (c < 0x47 ? c - 0x37 : c - 0x57)) << 4);
            c = hexString[i * 2 + 1];
            b[i] += (byte)(c < 0x40 ? c - 0x30 : (c < 0x47 ? c - 0x37 : c - 0x57));
        }

        return b;
    }

Функция Waleed Eissa с поддержкой нижнего регистра:

    public static string BytesToHex(this byte[] barray, bool toLowerCase = true)
    {
        byte addByte = 0x37;
        if (toLowerCase) addByte = 0x57;
        char[] c = new char[barray.Length * 2];
        byte b;
        for (int i = 0; i < barray.Length; ++i)
        {
            b = ((byte)(barray[i] >> 4));
            c[i * 2] = (char)(b > 9 ? b + addByte : b + 0x30);
            b = ((byte)(barray[i] & 0xF));
            c[i * 2 + 1] = (char)(b > 9 ? b + addByte : b + 0x30);
        }

        return new string(c);
    }

Answer 7

От разработчиков Microsoft, хорошее, простое преобразование:

public static string ByteArrayToString(byte[] ba) 
{
    // Concatenate the bytes into one long string
    return ba.Aggregate(new StringBuilder(32),
                            (sb, b) => sb.Append(b.ToString("X2"))
                            ).ToString();
}

Несмотря на то, что вышесказанное является чистым компактом, любители производительности будут кричать об этом, используя счетчики. Вы можете добиться максимальной производительности с улучшенной версией оригинального ответа Tomolak:

public static string ByteArrayToString(byte[] ba)   
{   
   StringBuilder hex = new StringBuilder(ba.Length * 2);   

   for(int i=0; i < ga.Length; i++)       // <-- Use for loop is faster than foreach   
       hex.Append(ba[i].ToString("X2"));   // <-- ToString is faster than AppendFormat   

   return hex.ToString();   
} 

Это самая быстрая из всех подпрограмм, которые я видел здесь. Не поверьте мне на слово ... протестируйте производительность каждой подпрограммы и проверьте ее код CIL для себя.

Answer 8

Методы расширения (отказ от ответственности: полностью непроверенный код, кстати ...):

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();
    }
}

и т. Д. Используйте одно из трех решений Томалака (последнее из которых является методом расширения строки).

Answer 9

Я не получил код, который вы предложили для работы, Олипро. hex[i] + hex[i+1] очевидно вернул int.

Однако я добился определенного успеха, взяв несколько подсказок из кода Waleeds и собрав их вместе. Это ужасно ужасно, но, кажется, работает и работает в 1/3 времени по сравнению с другими, согласно моим тестам (с использованием механизма тестирования патронов). В зависимости от размера ввода. Переключение вокруг?: S для выделения 0-9 первым, вероятно, приведет к несколько более быстрому результату, так как цифр больше, чем букв.

public static byte[] StringToByteArray2(string hex)
{
    byte[] bytes = new byte[hex.Length/2];
    int bl = bytes.Length;
    for (int i = 0; i < bl; ++i)
    {
        bytes[i] = (byte)((hex[2 * i] > 'F' ? hex[2 * i] - 0x57 : hex[2 * i] > '9' ? hex[2 * i] - 0x37 : hex[2 * i] - 0x30) << 4);
        bytes[i] |= (byte)(hex[2 * i + 1] > 'F' ? hex[2 * i + 1] - 0x57 : hex[2 * i + 1] > '9' ? hex[2 * i + 1] - 0x37 : hex[2 * i + 1] - 0x30);
    }
    return bytes;
}

Answer 10

С точки зрения скорости это кажется лучше, чем что-либо здесь:

  public static string ToHexString(byte[] data) {
    byte b;
    int i, j, k;
    int l = data.Length;
    char[] r = new char[l * 2];
    for (i = 0, j = 0; i < l; ++i) {
      b = data[i];
      k = b >> 4;
      r[j++] = (char)(k > 9 ? k + 0x37 : k + 0x30);
      k = b & 15;
      r[j++] = (char)(k > 9 ? k + 0x37 : k + 0x30);
    }
    return new string(r);
  }