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前言

在C#编程中，处理字符串和字节数组之间的转换是一个常见的任务。System.Text.Encoding类及其派生类提供了丰富的功能，帮助开发者实现不同字符编码之间的转换。本文将详细讲解System.Text.Encoding类的使用方法，包括常用编码的介绍、编码和解码的基本操作、以及一些高级用法。

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一、基础概念

1. 什么是字符编码？

字符编码是将字符（如字母、数字、符号等）转换为字节序列的规则。不同的字符编码标准（如ASCII、UTF-8、UTF-16等）定义了不同的映射规则。在计算机中，字符编码用于存储、传输和显示文本数据。

2. 常见的字符编码

常见的字符编码包括：

• ASCII：美国信息交换标准代码，使用 7 位二进制数表示 128 个字符。
  • 特点：固定 1 字节，仅支持 0x00-0x7F（英文字符）。
  • 适用场景：纯英文文本。
  • 注意：若包含非 ASCII 字符（如中文），会替换为 ? 或抛出异常
• UTF-8：一种变长的字符编码，可以表示 Unicode 中的所有字符，兼容 ASCII。
  • 特点：可变长度编码，1-4 字节表示一个字符，兼容 ASCII。
  • 适用场景：国际化文本、网页、网络传输（HTTP/JSON）。
• Unicode：一种定长的字符编码，使用 2 个字节表示一个字符。
  • 特点：固定 2 字节（小端序或大端序），支持基本 Unicode 字符。
  • 适用场景：内存中存储（如 .NET 的 string 类型）。

• GB2312/GBK/GB18030：中文编码（需通过 Encoding.GetEncoding 获取）。

3. 编码与解码

• 编码（Encoding）：将 Unicode 字符转换为字节序列的过程。
• 解码（Decoding）：将字节序列转换回 Unicode 字符的过程。

• 由于计算机只认识0或1的二进制数据，而这些数据让人类阅读很有难度的。此时人 和 计算机沟通就需要一个翻译。
• 可以 将ASCII UTF-8等编码规则 视作 一本人类 与 计算机 之间 沟通的翻译字典，Encoding类充当 翻译 的角色。
  • 编码：就是将 人类的语言 通过翻译字典 翻译成计算机能看懂的指令
  • 解码：就是将计算机的信息 通过翻译字典 翻译成人类可以看懂的语言

4. System.Text.Encoding 类概述

System.Text.Encoding类是.NET框架中用于处理字符编码的基类（核心类）。它提供了将字符串转换为字节数组（编码）和将字节数组转换为字符串（解码）的方法。Encoding类本身是抽象的，不能直接实例化，但提供了多个派生类，每个派生类对应一种特定的字符编码。

5. Encoding 类核心功能

• 支持多种编码格式（如 UTF-8、ASCII、Unicode 等）。
• 实现字符串与字节数组的双向转换。
• 兼容跨平台和多语言场景。

3. 常用方法与属性

1）核心方法

方法名	作用
GetBytes(string)	将字符串转换为字节数组（编码过程）。
GetString(byte[])	将字节数组转换为字符串（解码过程）。
Convert(Encoding, Encoding, byte[])	将字节数组从一种编码转换为另一种编码 （如 UTF-8 转 UTF-16）。

2）静态属性

属性名	对应编码类型及代码页	适用场景
Encoding.ASCII	ASCII 编码（代码页 20127）	仅支持英文字符（0x00-0x7F）。
Encoding.UTF8	UTF-8 编码（代码页 65001）	国际化文本（支持所有 Unicode 字符）。
Encoding.Unicode	UTF-16 小端序（代码页 1200）	内部存储（如 .NET 的 char 类型）。
Encoding.UTF32	UTF-32 小端序（代码页 12000）	高精度编码（占用更多内存）。
Encoding.Default	当前系统默认 ANSI 编码（如 GBK、CP1252）	兼容性场景（可能因系统而异）。

3）常用字符编码类

以下是一些常用的字符编码类及其对应的编码标准：

字符编码类	对应的编码标准
ASCIIEncoding	对应ASCII编码，支持7位字符。
UTF7Encoding	对应UTF-7编码，一种基于7位的Unicode编码。
UTF8Encoding	对应UTF-8编码，广泛用于互联网的多字节Unicode编码。
UnicodeEncoding	对应UTF-16编码，使用两个字节表示大多数字符。
ASCIIEncoding	对应ASCII编码，支持7位字符。

二、使用

1. 获取编码实例

using System.Text;

// 获取 UTF-8 编码实例
Encoding utf8Encoding = Encoding.UTF8;

// 获取 ASCII 编码实例
Encoding asciiEncoding = Encoding.ASCII;

// 获取 Unicode 编码实例
Encoding unicodeEncoding = Encoding.Unicode;

// 通过GetEncoding 获取 GB2312 编码实例
Encoding gb2312 = Encoding.GetEncoding("GB2312");

// 获取 GBK 编码（代码页 936）
Encoding gbk = Encoding.GetEncoding(936);

// 列出所有支持的编码
foreach (EncodingInfo ei in Encoding.GetEncodings())
{
    Console.WriteLine($"名称: {ei.Name}, 描述: {ei.DisplayName}");
}

2. 获取编码信息

static void Main(string[] args)
{
    // 获取 UTF-8 编码实例
    Encoding utf8Encoding = Encoding.UTF8;          
    Console.WriteLine(utf8Encoding.HeaderName);     //输出：utf-8
    Console.WriteLine(utf8Encoding.EncodingName);   //输出：Unicode (UTF-8)
    Console.WriteLine(utf8Encoding.BodyName);       //输出：utf-8
    Console.WriteLine(utf8Encoding.WebName);        //输出：utf-8
    // 获取编码的代码页标识符
    Console.WriteLine(utf8Encoding.CodePage);       //输出：65001
}

3. 编码和解码操作

注意：若使用 Encoding.Default（系统默认编码，如中文环境下的 GB2312），可能导致跨平台乱码，推荐显式指定编码。

1）编码：将字符串转换为字节数组

internal class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        string text = "Hello, World!";
        // 使用UTF-8编码
        byte[] utf8Bytes = Encoding.UTF8.GetBytes(text);

        // 使用UTF-16编码
        byte[] utf16Bytes = Encoding.Unicode.GetBytes(text);

        // 使用ASCII编码
        byte[] asciiBytes = Encoding.ASCII.GetBytes(text);

        Console.WriteLine("UTF-8 Encoded Bytes: " + BitConverter.ToString(utf8Bytes));
        Console.WriteLine("UTF-16 Encoded Bytes: " + BitConverter.ToString(utf16Bytes));
        Console.WriteLine("ASCII Encoded Bytes: " + BitConverter.ToString(asciiBytes));
    }
}

输出：

UTF-8 Encoded Bytes: 48-65-6C-6C-6F-2C-20-57-6F-72-6C-64-21
UTF-16 Encoded Bytes: 48-00-65-00-6C-00-6C-00-6F-00-2C-00-20-00-57-00-6F-00-72-00-6C-00-64-00-21-00
ASCII Encoded Bytes: 48-65-6C-6C-6F-2C-20-57-6F-72-6C-64-21

2）解码：将字节数组转换为字符串

// 使用 UTF-8 解码
string decodedTextUTF8 = utf8Encoding.GetString(utf8Bytes);	//输出：Hello, World!

// 使用 ASCII 解码
string decodedTextASCII = asciiEncoding.GetString(asciiBytes);//输出：Hello, World!

// 使用 Unicode 解码
string decodedTextUnicode = unicodeEncoding.GetString(unicodeBytes);//输出：Hello, World!

4. 编码转换操作

有时候，我们需要将一个编码的字节数组转换为另一个编码的字节数组。这可以通过Encoding.Convert(源编码,目标编码,源字节数组)方法实现：

using System;
using System.Text;
class Program
{
    static void Main()
    {
        string originalText = "Hello, World!";
        // 将字符串编码为UTF-8
        Encoding utf8 = Encoding.UTF8;
        byte[] utf8Bytes = utf8.GetBytes(originalText);
        
        Encoding utf16 = Encoding.Unicode;
        
        // 将UTF-8编码的字节数组转换为UTF-16
        byte[] utf16Bytes = Encoding.Convert(utf8, utf16, utf8Bytes);
        
        // 解码UTF-16字节数组
        string convertedText = utf16.GetString(utf16Bytes);
        Console.WriteLine("Converted Text: " + convertedText);
    }
}

8. 实际应用示例

1）示例1：编码和解码

以下是一个完整的示例，展示如何在 C# 中使用 System.Text.Encoding 类进行文本编码和解码操作。

using System;
using System.Text;

namespace EncodingExample
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            string text = "Hello, World! 你好，世界！";

            // 获取不同的编码实例
            Encoding utf8Encoding = Encoding.UTF8;
            Encoding asciiEncoding = Encoding.ASCII;
            Encoding unicodeEncoding = Encoding.Unicode;

            // 将字符串编码为字节数组
            byte[] utf8Bytes = utf8Encoding.GetBytes(text);
            byte[] asciiBytes = asciiEncoding.GetBytes(text);
            byte[] unicodeBytes = unicodeEncoding.GetBytes(text);

            // 输出字节数组
            Console.WriteLine("UTF-8 编码字节数组:");
            foreach (byte b in utf8Bytes)
            {
                Console.Write(b + " ");
            }
            Console.WriteLine();

            Console.WriteLine("ASCII 编码字节数组:");
            foreach (byte b in asciiBytes)
            {
                Console.Write(b + " ");
            }
            Console.WriteLine();

            Console.WriteLine("Unicode 编码字节数组:");
            foreach (byte b in unicodeBytes)
            {
                Console.Write(b + " ");
            }
            Console.WriteLine();

            // 将字节数组解码为字符串
            string decodedTextUTF8 = utf8Encoding.GetString(utf8Bytes);
            string decodedTextASCII = asciiEncoding.GetString(asciiBytes);
            string decodedTextUnicode = unicodeEncoding.GetString(unicodeBytes);

            // 输出解码后的字符串
            Console.WriteLine("UTF-8 解码字符串: " + decodedTextUTF8);
            Console.WriteLine("ASCII 解码字符串: " + decodedTextASCII);
            Console.WriteLine("Unicode 解码字符串: " + decodedTextUnicode);
        }
    }
}

2）示例2：编码转换

using System;
using System.Text;

public class EncodingDemo 
{
    public static void Main() 
    {
        // 示例：UTF-8 转 GBK
        string text = "编码转换测试";
        Encoding utf8 = Encoding.UTF8;
        Encoding gbk = Encoding.GetEncoding("GBK");

        byte[] utfBytes = utf8.GetBytes(text);
        byte[] gbkBytes = Encoding.Convert(utf8, gbk, utfBytes);

        string decodedText = gbk.GetString(gbkBytes);
        Console.WriteLine($"解码结果：{decodedText}");
    }
}

三、高级用法

1. 实现自定义编码

虽然.NET提供了多种内置编码，但有时我们可能需要自定义编码。这可以通过继承Encoding类并重写其方法来实现。

2. 文件编码处理

读取文件时自动检测编码（需结合 BOM 判断）：

public static Encoding DetectFileEncoding(string path) 
{
    byte[] bom = new byte[4];
    using (var file = new FileStream(path, FileMode.Open)) 
    {
        file.Read(bom, 0, 4);
    }
    if (bom[0] == 0xEF && bom[1] == 0xBB && bom[2] == 0xBF) return Encoding.UTF8;
    if (bom[0] == 0xFF && bom[1] == 0xFE) return Encoding.Unicode;
    return Encoding.Default; // 无 BOM 时回退到默认编码
}

3. 网络通信编码

发送数据前统一编码格式（推荐 UTF-8）：

// 发送端
string message = "传输数据";
byte[] buffer = Encoding.UTF8.GetBytes(message);
socket.Send(buffer);

// 接收端
byte[] buffer = new byte[1024];
int bytesRead = socket.Receive(buffer);
string received = Encoding.UTF8.GetString(buffer, 0, bytesRead);

四、注意事项

1. 编码选择

在实际应用中，应根据具体需求选择合适的编码方式。例如，处理中文文本时，UTF-8 是一个不错的选择。

2. 编码兼容性

读写文本时使用相同的编码（如 UTF-8）。

在进行编码和解码操作时，必须确保使用相同的编码方式，否则可能会导致数据丢失或乱码。

internal class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        string text = "Hello, 张三! ";
        // 使用UTF-8编码
        byte[] utf8Bytes = Encoding.UTF8.GetBytes(text);

        // 但是使用 ASCII 解码，会导致乱码
        string decodedTextUTF8 = Encoding.ASCII.GetString(utf8Bytes);
        Console.WriteLine($"{decodedTextUTF8}");    //输出：Hello, ??????!
    }
}

3. 性能考虑

不同的编码方式在性能上可能会有所不同，应根据实际情况进行优化。

4. 跨平台开发

• Encoding.Default 依赖系统区域设置（如 Windows 中的 GBK 或 CP1252），可能导致跨平台问题。避免使用 Encoding.Default，推荐统一使用 UTF-8 （国际化、兼容性最佳）。
• 在 Linux/macOS 中，路径分隔符和编码默认值可能与 Windows 不同。

5. 处理旧系统的代码页编码

• 使用 CodePagesEncodingProvider（需引用 System.Text.Encoding.CodePages 包）：

  EncodingProvider provider = CodePagesEncodingProvider.Instance;
  Encoding.RegisterProvider(provider);
  Encoding gbk = Encoding.GetEncoding("GBK"); // 现在可访问 GBK
  

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结语

回到目录页：C#/.NET 知识汇总、C# 上位机知识汇总
希望以上内容可以帮助到大家，如文中有不对之处，还请批评指正。

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参考资料：

• 微软官方文档：Encoding 类