C# 位元組陣列與字串轉換：Encoding 完整解析

核心類別：System.Text.Encoding

字串 (Unicode UTF-16) 與位元組陣列 (各種編碼) 之間的轉換**必須透過 Encoding**，無無參數建構函式，使用靜態屬性取得預設編碼實例。

常用編碼屬性

字串 → 位元組陣列

string text = "C# 程式設計";
byte[] utf8 = Encoding.UTF8.GetBytes(text);      // 最常用
byte[] big5 = Encoding.GetEncoding("big5").GetBytes(text);
byte[] unicode = Encoding.Unicode.GetBytes(text); // 含 BOM: FF FE

// 手動加入/移除 BOM
byte[] utf8WithBom = Encoding.UTF8.GetPreamble().Concat(utf8).ToArray();
byte[] utf8NoBom = utf8.Skip(Encoding.UTF8.GetPreamble().Length).ToArray(); // 若已含 BOM

位元組陣列 → 字串

byte[] data = { 0x48, 0x65, 0x6C, 0x6C, 0x6F }; // "Hello" in ASCII/UTF-8
string s = Encoding.UTF8.GetString(data);        // "Hello"

// 部分解碼
string part = Encoding.UTF8.GetString(data, 1, 3); // "ell"

// 串流式解碼 (大資料)
using var ms = new MemoryStream(data);
using var sr = new StreamReader(ms, Encoding.UTF8);
string all = sr.ReadToEnd();

編碼差異實測

string s = "C#語言";
byte[] ansi = Encoding.Default.GetBytes(s);   // 視系統而定 (Big5/GB2312)
byte[] utf8 = Encoding.UTF8.GetBytes(s);
byte[] unicode = Encoding.Unicode.GetBytes(s);

Console.WriteLine($"Default: {ansi.Length} bytes - {BitConverter.ToString(ansi)}");
// Big5: 6 bytes - 43-23-D3-D7-B8-AE
Console.WriteLine($"UTF8:    {utf8.Length} bytes - {BitConverter.ToString(utf8)}");
// UTF8: 8 bytes - 43-23-E8-AA-9E-E8-A8-80
Console.WriteLine($"Unicode: {unicode.Length} bytes - {BitConverter.ToString(unicode)}");
// Unicode: 10 bytes - FF-FE-43-00-23-00-35-8A-57-8A (含 BOM)

最佳實踐

1. 新專案統一 UTF-8：Encoding.UTF8 (無 BOM)，跨平台、無亂碼、標準化。
2. 讀取舊檔案：嘗試 UTF-8 → 失敗嘗試 Big5/GB2312，或要求使用者指定編碼。
3. 指定編碼寫入檔案：File.WriteAllText(path, text, Encoding.UTF8) (預設 UTF-8 無 BOM)。
4. 網路協定/序列化：協定規範通常指定 UTF-8 或 Binary 格式 (Protobuf, MessagePack)，勿假設預設編碼。
5. 避免 Encoding.Default：不同機器/區域設定結果不同，導致不可重現 Bug。

效能提示

• 重複使用 Encoding 實例 (靜態屬性已為單例)。
• 大量轉換使用 Encoder/Decoder 串流式 API (GetEncoder()/GetDecoder()) 避免中間陣列配置。
• Span<byte> / Span<char> 配合 Encoding.GetBytes/GetChars 多載實現零複製切片轉換 (.NET Core 3.1+)。

掌握 Encoding 運作機制與編碼選擇原則，即能徹底解決中文亂碼與跨平台相容問題。

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