将字符串转换为字节数组和将字节数组转换为字符串

Question

将字符串转换为字节数组，然后再转换回来有时会得不到相同的字符串：

RandomNumberGenerator gen = new RNGCryptoServiceProvider();
byte[] randomBytes = new byte[32];
gen.GetBytes(randomBytes);

在某些情况下（或任何编码方式，而不是Unicode）：

randomBytes != Encoding.Unicode.GetBytes(Encoding.Unicode.GetString(randomBytes));

我想知道如何执行这个方法，并且肯定会得到相同的结果。非常感谢。

- ido talker

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你真的在使用!=来比较字节数组吗？ - Kirk Woll

Answer 1

也许你需要的不是文本编码，而是序列化格式。文本编码适用于文本。你正在处理的字节是随机字节。

Base64（Convert.ToBase64String）是否适合你？

你也可以将字节插入字符中（new string(myBytes.Select(b => (char)b).ToArray())）。这将产生不可读的字符串，容易被其他系统损坏。这可能不是正确的方法。

- usr

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Convert.ToBase64String 返回一个字符串。我需要将该字符串转换为 byte[]，然后再转回来。我正在使用 NetworkStream 类来传输字符串，它需要一个 byte[]。 - ido talker

@idotalker 为什么要使用字符串？你有字节，你想要字节。直接发送字节即可。如果您的协议是基于文本的，则可能需要使用bas64转换为字符串，然后使用诸如UTF8之类的编码转换为字节。这将适用于随机数据。如果没有base64，它将无法工作。 - usr

我想我的说法可能有点不清楚。这篇文章中的示例不是我正在使用的代码，我编写它是为了表明 Encoding.Unicode.GetBytes(Encoding.Unicode.GetString(randomBytes)) 有时会与 randomBytes 不同。我不想使用随机数据。我的输入是一个需要用 NetworkStream 发送的字符串。过程大致如下：input(string) => encryption => Send(NetworkStream) ，然后 Recieve(NetworkStream) => decryption => put string to use。byte[] 可以正常传递，但由于 Encoding 更改了它，解密无法正常工作。 - ido talker

为什么你不能完全使用字节进行操作？没有任何字符串。加密无论如何都不会对文本进行操作，而是对字节进行操作。@idotalker 我的观点并不取决于数据是否随机。我的观点是，如果你有任意字节，你不能使用编码将它们转换成文本。 - usr

Answer 2

任意字节数组并不一定编码成一个有效的Unicode字符串（详见https://en.wikipedia.org/wiki/UTF-16），例如：

  byte[] before = new byte[] { 0xA6, 0xDD };
  byte[] after = Encoding.Unicode.GetBytes(Encoding.Unicode.GetString(before));

  if (!before.SequenceEqual(after))
    Console.Write(string.Join(Environment.NewLine,
      $"before: {string.Join(" ", before.Select(b => b.ToString("x2")))}",
      $"after:  {string.Join(" ", after.Select(b => b.ToString("x2")))}"));

结果：

before: a6 dd
after:  fd ff

如果您想生成这些字符串，您可以修改您的代码为

while (true) {
  using (RandomNumberGenerator gen = new RNGCryptoServiceProvider()) {
    byte[] randomBytes = new byte[32];
    gen.GetBytes(randomBytes);

    byte[] after = Encoding.Unicode.GetBytes(Encoding.Unicode.GetString(randomBytes));

    if (!randomBytes.SequenceEqual(after)) {
      Console.Write(string.Join(" ", randomBytes) + 
                    Environment.NewLine + 
                    string.Join(" ", after));

      break;
    }
  }
}

可能的结果：

166 8 99 175 188 233 240 219 64 143 26 87 157 209 205 219 27 169 239 67 99 170 172 226 254 56 168 168 64 222 178 15
166 8 99 175 188 233 253 255 64 143 26 87 157 209 253 255 27 169 239 67 99 170 172 226 254 56 168 168 253 255 178 15
                     ^
                     Difference

请注意，我们应该使用SequenceEqual来比较数组。

如果您想编码一个数组，可以使用string.Join：

byte[] array = ...

// Something like "166 8 99 175 188 233 240 219 ... 64 222 178 15"
string encoded = string.Join(" ", array);

byte[] back = encoded
  .Split(' ')
  .Select(item => byte.Parse(item))
  .ToArray();

- Dmitry Bychenko