【C#】文字列とbyte配列の相互変換：Encoding (UTF-8) のGetBytes / GetString の使い方

2025年11月12日

なぜ文字列とbyte配列の変換が必要か？

C#において、string型（文字列）は人間が読み書きするためのテキストデータ（"Hello"など）を扱います。一方で、ファイルへの保存、ネットワークを通じたデータ送信、API連携、暗号化処理など、コンピュータがデータを「ストリーム」として扱う場面では、データは byte[]（バイト配列、つまり数値の羅列）として処理されるのが基本です。

string を byte[] に変換する操作を「エンコード（符号化）」と呼び、byte[] を string に戻す操作を「デコード（復号）」と呼びます。

この変換（エンコード・デコード）を行う際に不可欠なのが、「どの文字コード規格（エンコーディング）で変換するか」というルールを定義する System.Text.Encoding クラスです。

`System.Text.Encoding` とは

エンコーディングとは、「文字（例: ‘A’）」を「バイト（例: 0x41）」に変換するためのマッピングルールです。

C#では System.Text.Encoding クラスがこの役割を担います。Encodingクラスには、一般的な規格が静的プロパティとして用意されています。

Encoding.UTF8: （推奨） 現在のWebやアプリケーション開発で最も標準的に使用されるエンコーディング。ASCII文字（英語）は1バイト、多くの日本語文字は3バイトで表現されます。互換性が高く、ストレージ効率も良いため、特別な理由がない限りUTF-8の使用が推奨されます。
Encoding.Unicode: .NET内部の文字列（string）が使用するUTF-16（リトルエンディアン）を指します。すべての文字を基本的に2バイト（または4バイト）で表現します。
Encoding.ASCII: 英語のアルファベットと記号のみ（7ビット）を扱う、最も基本的なエンコーディング。日本語の文字は表現できず、? に文字化けします。

1. 文字列 (`string`) から `byte[]` への変換 (エンコード)

string から byte[] への変換には、Encoding.<Type>.GetBytes(string) メソッドを使用します。

コード例: `Encoding.UTF8.GetBytes`

"C# 123" という文字列を、UTF-8（推奨）のルールでバイト配列に変換する例です。

using System;
using System.Text; // Encoding を使用するために必要

public class StringToBytesExample
{
    public static void Main()
    {
        string originalString = "C# 123";

        // UTF-8 エンコーディングを使用して、文字列を byte 配列にエンコード
        byte[] utf8Bytes = Encoding.UTF8.GetBytes(originalString);

        Console.WriteLine($"元の文字列: {originalString}");
        Console.WriteLine("--- UTF-8 バイト列 (16進数) ---");

        // バイト配列の中身を16進数 (hex) で表示
        foreach (var b in utf8Bytes)
        {
            Console.Write($"{b:X2} "); // X2 は 2桁の16進数 (例: 0A, 43)
        }
        Console.WriteLine();
    }
}

出力結果:

元の文字列: C# 123
--- UTF-8 バイト列 (16進数) ---
43 23 20 31 32 33

C -> 0x43
# -> 0x23
(スペース) -> 0x20
1 -> 0x31
2 -> 0x32
3 -> 0x33

2. `byte[]` から文字列 (`string`) への変換 (デコード)

byte[] から string への変換（デコード）には、Encoding.<Type>.GetString(byte[]) メソッドを使用します。

デコードは、エンコード時に使用したものと「必ず同じエンコーディング」を使用しなければなりません。

コード例: `Encoding.UTF8.GetString`

先ほどUTF-8でエンコードした utf8Bytes を、同じUTF-8でデコードして string に戻します。

using System;
using System.Text;

public class BytesToStringExample
{
    public static void Main()
    {
        // 上記の例で UTF-8 エンコードされたバイト配列
        byte[] utf8Bytes = { 0x43, 0x23, 0x20, 0x31, 0x32, 0x33 };

        // UTF-8 を使用して、byte 配列を文字列にデコード
        string restoredString = Encoding.UTF8.GetString(utf8Bytes);

        Console.WriteLine($"バイト配列 (UTF-8): {BitConverter.ToString(utf8Bytes)}");
        Console.WriteLine($"デコード後の文字列: {restoredString}");
    }
}

出力結果:

バイト配列 (UTF-8): 43-23-20-31-32-33
デコード後の文字列: C# 123

注意点：エンコーディングの不一致（文字化け）

もし、エンコードとデコードで異なるエンコーディングを使用すると、データは正しく復元されず「文字化け」が発生します。

例えば、日本語をUTF-8でエンコードし、それをASCII（日本語を含まない規格）でデコードしようとする例です。

using System;
using System.Text;

public class MismatchExample
{
    public static void Main()
    {
        string japaneseText = "こんにちは";

        // UTF-8 でエンコード
        byte[] utf8Bytes = Encoding.UTF8.GetBytes(japaneseText);
        Console.WriteLine($"UTF-8 (Bytes): {BitConverter.ToString(utf8Bytes)}");

        // ASCII でデコード (間違い)
        // ASCII は日本語を表現できないため、'?' に置き換えられる
        string garbledText = Encoding.ASCII.GetString(utf8Bytes);
        Console.WriteLine($"ASCIIデコード: {garbledText}");

        // 正しいデコード (UTF-8)
        string correctText = Encoding.UTF8.GetString(utf8Bytes);
        Console.WriteLine($"UTF-8デコード: {correctText}");
    }
}

出力結果:

UTF-8 (Bytes): E3-81-93-E3-82-93-E3-81-AB-E3-81-A1-E3-81-AF
ASCIIデコード: ???????????????
UTF-8デコード: こんにちは

まとめ

stringとbyte[]の相互変換は、System.Text.EncodingクラスのGetBytes（エンコード）とGetString（デコード）を使用するのが基本です。

Encoding.UTF8: WebやAPI連携、ファイル保存など、外部とデータをやり取りする際は、Encoding.UTF8を使用することが強く推奨されます。
一貫性の維持: GetBytesでエンコードした際に使用したエンコーディングは、GetStringでデコードする際に必ず同じものを使用する必要があります。