Linuxで16進数と文字列を相互変換する方法｜xxd・echo・printfで簡単に

Linuxを使っていて「16進数（hex）を文字列に変換したい」「文字列を16進数表記にしたい」と思ったことはありませんか？

バイナリファイルをデバッグするとき
ネットワークプロトコルのデータを確認するとき
文字コードの問題を切り分けたいとき

など、Linuxで16進数⇔文字列の変換は意外と出番が多いです。

この記事では、xxd、echo、printf などを使って、Linuxで16進数と文字列を簡単に変換する方法をわかりやすく解説します。

16進数と文字列変換の基本概念
1. なぜ16進数変換が必要？
2. 16進数表現の基本
文字列を16進数に変換する方法
16進数を文字列に変換する方法
実践的な活用例
文字エンコーディングとの組み合わせ
1. 異なる文字エンコーディングでの変換
2. Base64との組み合わせ
高度な変換テクニック
トラブルシューティング
1. よくあるエラーと対処法
2. パフォーマンス最適化
まとめ

16進数と文字列変換の基本概念

なぜ16進数変換が必要？

バイナリデータの可視化

バイナリファイルは直接読めないため、16進数で内容を確認
ネットワークパケットの中身を解析
メモリダンプの内容確認

文字コードの調査

文字化けの原因特定
エンコーディング方式の確認
バイト単位でのデータ比較

デバッグとトラブルシューティング

プログラムが出力する生データの確認
ファイル形式の検証
データ破損の有無チェック

16進数表現の基本

ASCII文字の16進数例：

‘A’ = 0x41 (65)
‘a’ = 0x61 (97)
‘0’ = 0x30 (48)
スペース = 0x20 (32)
改行 = 0x0A (10)

日本語文字の例（UTF-8）：

‘あ’ = 0xE3 0x81 0x82
‘ん’ = 0xE3 0x82 0x93

文字列を16進数に変換する方法

xxdコマンドを使う方法

最もシンプルな変換：

echo -n "hello" | xxd -p

出力例：

68656c6c6f

オプションの詳細：

-n：echoが末尾に改行をつけないオプション
-p：16進数をプレーン形式（アドレス情報なし）で出力

日本語の変換例：

echo -n "こんにちは" | xxd -p

出力例：

e38193e38293e381abe381a1e381af

より詳細な表示形式

標準のxxd表示（アドレス付き）：

echo -n "hello world" | xxd

出力例：

00000000: 6865 6c6c 6f20 776f 726c 64              hello world

16バイトごとに改行（デフォルト）：

echo -n "This is a longer text for demonstration" | xxd

出力例：

00000000: 5468 6973 2069 7320 6120 6c6f 6e67 6572  This is a longer
00000010: 2074 6578 7420 666f 7220 6465 6d6f 6e73   text for demons
00000020: 7472 6174 696f 6e                          tration

printf と od を組み合わせる方法

od コマンドによる16進数表示：

printf "hello" | od -An -tx1

出力例：

 68 65 6c 6c 6f

オプションの説明：

-An：アドレス表示なし
-tx1：1バイトずつ16進数で表示

文字も同時に表示：

printf "hello" | od -tx1z

出力例：

0000000 68 65 6c 6c 6f                                   >hello<

hexdump コマンドを使う方法

hexdump による表示：

echo -n "hello" | hexdump -C

出力例：

00000000  68 65 6c 6c 6f                                    |hello|
00000005

カスタム形式での表示：

echo -n "hello" | hexdump -e '1/1 "%02x"'

出力例：

68656c6c6f

16進数を文字列に変換する方法

xxd -r による逆変換

基本的な逆変換：

echo -n "68656c6c6f" | xxd -r -p

出力：

hello

日本語の逆変換：

echo -n "e38193e38293e381abe381a1e381af" | xxd -r -p

出力：

こんにちは

echo -e によるエスケープシーケンス

\xXX 形式による変換：

echo -e "\x68\x65\x6c\x6c\x6f"

出力：

hello

改行文字も含む例：

echo -e "\x48\x65\x6c\x6c\x6f\x0a\x57\x6f\x72\x6c\x64"

出力：

Hello
World

printf による精密な制御

printf での16進数変換：

printf "\x68\x65\x6c\x6c\x6f\n"

変数を使った動的変換：

hex_string="68656c6c6f"
printf "${hex_string}" | xxd -r -p

実践的な活用例

ファイル全体の16進数変換

バイナリファイルを16進数表示：

xxd sample.bin

出力例：

00000000: 7f45 4c46 0201 0100 0000 0000 0000 0000  .ELF............
00000010: 0300 3e00 0100 0000 1010 0000 0000 0000  ..>.............

ファイルサイズが大きい場合の部分表示：

# 最初の64バイトのみ表示
xxd -l 64 large_file.bin

# 特定の位置から表示
xxd -s 100 -l 32 large_file.bin

16進数ファイルからバイナリファイルの復元

xxd形式のファイルから復元：

xxd -r hexdump.txt > restored.bin

プレーン16進数から復元：

xxd -r -p plain_hex.txt > restored.bin

ネットワークパケット解析

tcpdump出力の16進数部分を抽出：

# TCPパケットの16進数データ
echo "474554202f20485454502f312e310d0a486f73743a206578616d706c652e636f6d0d0a0d0a" | xxd -r -p

出力：

GET / HTTP/1.1
Host: example.com

Wiresharkからコピーした16進数データの変換：

# スペース区切りの16進数を処理
echo "47 45 54 20 2f 20 48 54 54 50" | tr -d ' ' | xxd -r -p

URL エンコード/デコード

URLエンコードされた文字列の解析：

# %E3%81%93%E3%82%93%E3%81%AB%E3%81%A1%E3%81%AF を変換
echo "E381AEE38293E381ABE381A1E381AF" | xxd -r -p

文字列からURLエンコード用の16進数生成：

echo -n "こんにちは" | xxd -p | sed 's/../%&/g'

出力：

%e3%81%93%e3%82%93%e3%81%ab%e3%81%a1%e3%81%af

文字エンコーディングとの組み合わせ

異なる文字エンコーディングでの変換

Shift_JIS エンコーディング：

echo -n "こんにちは" | iconv -f UTF-8 -t SHIFT_JIS | xxd -p

EUC-JP エンコーディング：

echo -n "こんにちは" | iconv -f UTF-8 -t EUC-JP | xxd -p

16進数からShift_JISに変換：

echo -n "82b1828293c982bf82cd82cd" | xxd -r -p | iconv -f SHIFT_JIS -t UTF-8

Base64との組み合わせ

文字列 → 16進数 → Base64：

echo -n "hello" | xxd -p | xxd -r -p | base64

Base64 → 16進数 → 文字列：

echo "aGVsbG8=" | base64 -d | xxd -p

高度な変換テクニック

スクリプトによる自動変換

hex_convert.sh（汎用変換スクリプト）：

#!/bin/bash
# 16進数と文字列の相互変換スクリプト

show_help() {
    cat << EOF
使用法: $0 [オプション] <入力>

オプション:
    -s, --string-to-hex    文字列を16進数に変換
    -h, --hex-to-string    16進数を文字列に変換
    -f, --file             ファイルを処理
    --help                 このヘルプを表示

例:
    $0 -s "hello"          # 文字列を16進数に変換
    $0 -h "68656c6c6f"     # 16進数を文字列に変換
    $0 -f -s file.txt      # ファイル内容を16進数に変換
EOF
}

string_to_hex() {
    if [ "$FILE_MODE" = true ]; then
        xxd -p "$1" | tr -d '\n'
    else
        echo -n "$1" | xxd -p
    fi
    echo
}

hex_to_string() {
    if [ "$FILE_MODE" = true ]; then
        xxd -r -p "$1"
    else
        echo -n "$1" | xxd -r -p
    fi
    echo
}

# オプション解析
MODE=""
FILE_MODE=false

while [[ $# -gt 0 ]]; do
    case $1 in
        -s|--string-to-hex)
            MODE="s2h"
            shift
            ;;
        -h|--hex-to-string)
            MODE="h2s"
            shift
            ;;
        -f|--file)
            FILE_MODE=true
            shift
            ;;
        --help)
            show_help
            exit 0
            ;;
        -*)
            echo "未知のオプション: $1"
            show_help
            exit 1
            ;;
        *)
            break
            ;;
    esac
done

# 実行
case "$MODE" in
    "s2h")
        string_to_hex "$1"
        ;;
    "h2s")
        hex_to_string "$1"
        ;;
    *)
        echo "モードを指定してください (-s または -h)"
        show_help
        exit 1
        ;;
esac

大量データの効率的な処理

大きなファイルの部分的な変換：

# ファイルの特定部分（100バイト目から200バイト）を16進数表示
dd if=large_file.bin bs=1 skip=100 count=200 2>/dev/null | xxd

ストリーミング処理：

# パイプラインでの連続処理
tail -f logfile | xxd -p | while read hex; do
    echo "Hex: $hex"
    echo -n "$hex" | xxd -r -p
    echo "---"
done

正規表現との組み合わせ

16進数パターンの抽出：

# ログファイルから16進数パターンを抽出
grep -o '[0-9a-fA-F]\{2,\}' logfile.txt | while read hex; do
    echo "Found hex: $hex"
    echo -n "$hex" | xxd -r -p 2>/dev/null && echo
done

特定パターンの検索と変換：

# HTTPヘッダーの16進数表現を検索
echo "474554202f20485454502f312e31" | xxd -r -p | grep -o "HTTP/[0-9]\.[0-9]"

トラブルシューティング

よくあるエラーと対処法

不正な16進数文字列：

# エラーが発生する例
echo "invalid_hex" | xxd -r -p

# 有効な16進数かチェック
if [[ "$hex_string" =~ ^[0-9a-fA-F]+$ ]]; then
    echo -n "$hex_string" | xxd -r -p
else
    echo "無効な16進数文字列: $hex_string"
fi

文字エンコーディングの問題：

# 文字化けが発生した場合
echo -n "問題の文字列" | xxd -p
# → 出力された16進数を別のエンコーディングで試す
echo -n "e5958fe9a18c" | xxd -r -p | iconv -f UTF-8 -t SHIFT_JIS

改行文字の処理：

# 改行を含む変換
echo "hello world" | xxd -p  # 改行も16進数化される

# 改行を除去して変換
echo -n "hello world" | xxd -p  # 改行なしで変換

パフォーマンス最適化

大きなファイルの効率的な処理：

# バッファサイズを指定して高速化
xxd -l 1048576 large_file.bin  # 1MBずつ処理

# 並列処理
split -b 1M large_file.bin chunk_
for chunk in chunk_*; do
    xxd "$chunk" > "${chunk}.hex" &
done
wait

まとめ

基本コマンドまとめ

文字列 → 16進数：

echo -n "text" | xxd -p

16進数 → 文字列：

echo -n "hex" | xxd -r -p

ファイル全体の変換：

xxd filename.bin                # ファイルを16進数表示
xxd -r hexfile.txt > binary.bin  # 16進数ファイルをバイナリに復元

実用的な応用例

デバッグとトラブルシューティング：

バイナリファイルの内容確認
ネットワークパケットの解析
文字エンコーディングの問題調査

データ処理と変換：

URLエンコード/デコードの補助
異なる文字エンコーディング間の変換
Base64との組み合わせ処理

システム管理：

ログファイルの解析
設定ファイルのバイナリ部分確認
メモリダンプの分析

重要なポイント

文字エンコーディングの注意：

UTF-8、Shift_JIS、EUC-JPなどで16進数表現が異なる
文字化けが発生した場合は、エンコーディングを確認

改行文字の扱い：

echo -n で改行を除去
printf で厳密な制御
改行文字も16進数で確認可能

効率性の考慮：

大きなファイルは部分的に処理
ストリーミング処理の活用
並列処理による高速化

これらの知識があれば、Linuxでの16進数と文字列の変換を自在に操れるようになります。

ログ解析、ネットワークデバッグ、文字化け調査など、様々な場面でぜひ活用してみてください！

16進数と文字列変換の基本概念

なぜ16進数変換が必要？

16進数表現の基本

文字列を16進数に変換する方法

xxdコマンドを使う方法

より詳細な表示形式

printf と od を組み合わせる方法

hexdump コマンドを使う方法

16進数を文字列に変換する方法

xxd -r による逆変換

echo -e によるエスケープシーケンス

printf による精密な制御

実践的な活用例

ファイル全体の16進数変換

16進数ファイルからバイナリファイルの復元

ネットワークパケット解析

URL エンコード/デコード

文字エンコーディングとの組み合わせ

異なる文字エンコーディングでの変換

Base64との組み合わせ

高度な変換テクニック

スクリプトによる自動変換

大量データの効率的な処理

正規表現との組み合わせ

トラブルシューティング

よくあるエラーと対処法

パフォーマンス最適化

まとめ

基本コマンドまとめ

実用的な応用例

重要なポイント

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