C# 生成对UTF-8编码和解码有效的随机字符串

出于测试目的，我需要生成一个随机字符串，然后将其编码到字节数组中，以便通过Web传输并解码回结果字符串。测试使用NUnit框架将原始字符串与结果字符串进行比较。由于编码的字节数组必须对Web友好，因此使用UTF-8编码

字符串由

Encoder.GetBytes

从

UTF8Encoding

编码到字节数组中。字节数组由

解码器解码为字符串。GetChars

来自

UTF8Encoding

原始字符串需要随机生成并包含任意字符序列，可以使用UTF-8编码对其进行编码/解码

我第一次尝试生成字符串是：

   public static String RandomString(Random rnd, Int32 length) {
          StringBuilder str = new StringBuilder(length);
          for (int i = 0; i < length; i++)
                 str.Append((char)rnd.Next(char.MinValue, char.MaxValue));
          return str.ToString();
   }

---

我使用下面的代码生成随机的UTF-8字符字节序列。我不能保证它捕获了UTF-8规范的任何方面，但它对于我的测试目的是有价值的，所以我将它发布在这里

private static readonly (int, int)[] HeadByteDefinitions =
{
    (1 << 7, 0b0000_0000),
    (1 << 5, 0b1100_0000),
    (1 << 4, 0b1110_0000),
    (1 << 3, 0b1111_0000)
};

static byte[] RandomUtf8Char(Random gen)
{
    const int totalNumberOfUtf8Chars = (1 << 7) + (1 << 11) + (1 << 16) + (1 << 21);
    int tailByteCnt;
    var rnd = gen.Next(totalNumberOfUtf8Chars);
    if (rnd < (1 << 7))
        tailByteCnt = 0;
    else if (rnd < (1 << 7) + (1 << 11))
        tailByteCnt = 1;
    else if (rnd < (1 << 7) + (1 << 11) + (1 << 16))
        tailByteCnt = 2;
    else
        tailByteCnt = 3;

    var (range, offset) = HeadByteDefinitions[tailByteCnt];
    var headByte = Convert.ToByte(gen.Next(range) + offset);
    var tailBytes = Enumerable.Range(0, tailByteCnt)
        .Select(_ => Convert.ToByte(gen.Next(1 << 6) + 0b1000_0000));

    return new[] {headByte}.Concat(tailBytes).ToArray();
}

private static readonly（int，int）[]头字节定义=
{
（1）我不认为随机字符串是单元测试的好方法，它从理论上打破了可重复的原则：测试每次都应该产生相同的结果。每次。测试不应该依赖于不可控的参数。我认为随机测试来自懒惰，为边缘情况创建实际测试。随机生成器是alw使用相同的密封值创建数组，因此每次测试运行时都会产生相同的结果，即测试是可重复的。如果它是有效的Unicode字符串，最好只使用U+0000和U+D7FF之间的值，因为U+E000上还有其他非法值。无论如何，您说“解码字节数组”。您能显示字节数组吗？在您的示例中只有UTF-16字符串。当然，U+FFFF以上的值对于任何Unicode测试都是必要的。如果只是随机噪声，则将每个字符创建为0到10FFFF之间的随机元素，并拒绝代理字符和非字符。列出了后者的所有66个。然后转换为UTF-8。不包括v高于0xE000的值有助于解决解码失败的问题。
   public static Encoder Utf8Encode = new UTF8Encoding(false, true).GetEncoder();
   public static Decoder Utf8Decode = new UTF8Encoding(false, true).GetDecoder();

   public unsafe void TestString(Random rnd, int length, byte* byteArray, 
                 int arrayLenght) {
          int encodedLen;
          String str = RandomString(rnd, length);
          fixed (char* pStr = str) {
                 encodedLen = Utf8Encode.GetBytes(pStr, str.Length, byteArray,
                        arrayLenght, true);
          }
          char* buffer = stackalloc char[8192];
          int decodedLen = Utf8Decode.GetChars(byteArray, encodedLen, buffer, 
                 8192, true);
          String res = new String(buffer, 0, decodedLen);
          Assert.AreEqual(str, res);
   }

private static readonly (int, int)[] HeadByteDefinitions =
{
    (1 << 7, 0b0000_0000),
    (1 << 5, 0b1100_0000),
    (1 << 4, 0b1110_0000),
    (1 << 3, 0b1111_0000)
};

static byte[] RandomUtf8Char(Random gen)
{
    const int totalNumberOfUtf8Chars = (1 << 7) + (1 << 11) + (1 << 16) + (1 << 21);
    int tailByteCnt;
    var rnd = gen.Next(totalNumberOfUtf8Chars);
    if (rnd < (1 << 7))
        tailByteCnt = 0;
    else if (rnd < (1 << 7) + (1 << 11))
        tailByteCnt = 1;
    else if (rnd < (1 << 7) + (1 << 11) + (1 << 16))
        tailByteCnt = 2;
    else
        tailByteCnt = 3;

    var (range, offset) = HeadByteDefinitions[tailByteCnt];
    var headByte = Convert.ToByte(gen.Next(range) + offset);
    var tailBytes = Enumerable.Range(0, tailByteCnt)
        .Select(_ => Convert.ToByte(gen.Next(1 << 6) + 0b1000_0000));

    return new[] {headByte}.Concat(tailBytes).ToArray();
}