C#でのBase64

C#は System.Convert クラスを通じてBase64サポートを提供しており、.NET Framework 1.0から利用可能です。APIはシンプルですが、エンコーディングや大容量データの扱いに関していくつかのニュアンスがあります。

基本的なエンコードとデコード：

using System;
using System.Text;

// Encoding
string original = "Hello, World!";
byte[] bytes = Encoding.UTF8.GetBytes(original);
string encoded = Convert.ToBase64String(bytes);
// Result: "SGVsbG8sIFdvcmxkIQ=="

// Decoding
byte[] decodedBytes = Convert.FromBase64String(encoded);
string decoded = Encoding.UTF8.GetString(decodedBytes);
// Result: "Hello, World!"

ファイルのエンコード：

// Encode a file to Base64
byte[] fileBytes = File.ReadAllBytes("image.png");
string base64File = Convert.ToBase64String(fileBytes);

// Decode Base64 to file
byte[] outputBytes = Convert.FromBase64String(base64File);
File.WriteAllBytes("output.png", outputBytes);

フォーマットオプション： Convert.ToBase64String は改行を制御する Base64FormattingOptions 列挙型を受け付けます：

// Insert line breaks every 76 characters (MIME-compatible)
string formatted = Convert.ToBase64String(bytes, Base64FormattingOptions.InsertLineBreaks);

// No line breaks (default)
string compact = Convert.ToBase64String(bytes, Base64FormattingOptions.None);

SpanベースのAPI（.NET Core 2.1以降）： パフォーマンスが重要なコードでは、不必要なメモリ割り当てを避けるためにSpanベースのオーバーロードを使用しましょう：

// Encode with Span<T>
Span<byte> source = stackalloc byte[] { 72, 101, 108, 108, 111 };
Span<char> destination = stackalloc char[8];
Convert.TryToBase64Chars(source, destination, out int charsWritten);

// Decode with Span<T>
ReadOnlySpan<char> base64Span = "SGVsbG8=".AsSpan();
Span<byte> output = stackalloc byte[5];
Convert.TryFromBase64Chars(base64Span, output, out int bytesWritten);

よくある間違い：

• Encoding.UTF8.GetBytes() の代わりに Encoding.ASCII.GetBytes() を使用すること。ASCIIは非ASCII文字を暗黙的に ? に置き換えるため、国際的なテキストに対して不正なBase64出力が生成されます。
• ユーザー入力のBase64文字列をデコードする際に FormatException を処理しないこと。常に Convert.TryFromBase64String()（.NET Core 2.1以降で利用可能）で検証するか、try-catchで囲みましょう。
• File.ReadAllBytes() で非常に大きなファイルをメモリに丸ごと読み込むこと。数百メガバイトを超えるファイルでは、CryptoStream と ToBase64Transform を使ったストリーミングを利用しましょう。