Base64编码原理详解及c++编码解码实现
Base64是一种基于64个可打印字符来表示二进制数据的表示方法。由于2的6次方等于64，所以每6个位元为一个单元，对应某个可打印字符。三个字节有24个位元，对应于4个Base64单元，即3个字节需要用4个可打印字符来表示。它可用来作为电子邮件的传输编码。在Base64中的可打印字符包括字母A-Z、a-z、数字0-9 ，这样共有62个字符，此外两个可打印符号在不同的系统中而不同。举例解释:
转换前 101 0,1101 1011 10,10 0111 0110
转换后 0010101,1 00011011 00,101001 ,00110110
十进制 43 27 41 54
对应码表中的值 r b p 2
所以上面的24位编码，编码后的Base64值为 rbp2
解码同理，把 rbq2 的二进制位连接上再重组得到三个8位值，得出原码。
（解码只是编码的逆过程，在此我就不多说了，另外有关MIME的RFC还是有很多的，如果需要详细情况请自行查找。）
第一个字节，根据源字节的第一个字节处理。
规则：源第一字节右移两位，去掉低2位，高2位补零。
既：00 + 高6位
第二个字节，根据源字节的第一个字节和第二个字节联合处理。
规则如下，第一个字节高6位去掉左移四位，第二个字节右移四位
即：源第一字节低2位 + 源第2字节高4位
第三个字节，根据源字节的第二个字节和第三个字节联合处理，
规则第二个字节去掉高4位并左移两位（得高6位），第三个字节右移6位并去掉高6位（得低2位），相加即可
第四个字节，规则，源第三字节去掉高2位即可
根据base64的编码规则，每76个字符需要一个换行
// 用更接近于编程的思维来说，编码的过程是这样的：
//第一个字符通过右移2位获得第一个目标字符的Base64表位置，根据这个数值取到表上相应的字符，就是第一//个目标字符。
// 然后将第一个字符左移4位加上第二个字符右移4位，即获得第二个目标字符。
//再将第二个字符左移2位加上第三个字符右移6位，获得第三个目标字符。
//最后取第三个字符的右6位即获得第四个目标字符。
//在以上的每一个步骤之后，再把结果与 0x3F 进行 AND 位操作，就可以得到编码后的字符了。
可是等等……聪明的你可能会问到，原文的字节数量应该是3的倍数啊，如果这个条件不能满足的话，那该怎么办呢？
我们的解决办法是这样的：原文的字节不够的地方可以用全0来补足，转换时Base64编码用=号来代替。这就是为什么有些Base64编码会以一个或两个等号结束的原因，但等号最多只有两个。因为：
余数 = 原文字节数 MOD 3
所以余数任何情况下都只可能是0，1，2这三个数中的一个。如果余数是0的话，就表示原文字节数正好是3的倍数（最理想的情况啦）。如果是1的话，为了让Base64编码是3的倍数，就要补2个等号；同理，如果是2的话，就要补1个等号。
基于c++的base64编码解码函数:
#include <string>
std::string base64_encode(unsigned char const* , unsigned int len);
std::string base64_decode(std::string const& s);
////////////////
static const std::string base64_chars = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";
static inline bool is_base64(unsigned char c) {
return (isalnum(c) || (c == '+') || (c == '/'));
}
std::string base64_encode(unsigned char const* bytes_to_encode, unsigned int in_len) {
std::string ret;
int i = 0;
int j = 0;
unsigned char char_array_3;
unsigned char char_array_4;
while (in_len--) {
char_array_3 = *(bytes_to_encode++);
if (i == 3) {
char_array_4 = (char_array_3 & 0xfc) >> 2;
char_array_4 = ((char_array_3 & 0x03) << 4) + ((char_array_3 & 0xf0) >> 4);
char_array_4 = ((char_array_3 & 0x0f) << 2) + ((char_array_3 & 0xc0) >> 6);
char_array_4 = char_array_3 & 0x3f;
for(i = 0; (i <4) ; i++)
ret += base64_chars];
i = 0;
}
}
if (i)
{
for(j = i; j < 3; j++)
char_array_3 = '\0';
char_array_4 = (char_array_3 & 0xfc) >> 2;
char_array_4 = ((char_array_3 & 0x03) << 4) + ((char_array_3 & 0xf0) >> 4);
char_array_4 = ((char_array_3 & 0x0f) << 2) + ((char_array_3 & 0xc0) >> 6);
char_array_4 = char_array_3 & 0x3f;
for (j = 0; (j < i + 1); j++)
ret += base64_chars];
while((i++ < 3))
ret += '=';
}
return ret;
}
std::string base64_decode(std::string const& encoded_string) {
int in_len = encoded_string.size();
int i = 0;
int j = 0;
int in_ = 0;
unsigned char char_array_4, char_array_3;
std::string ret;
while (in_len-- && ( encoded_string != '=') && is_base64(encoded_string)) {
char_array_4 = encoded_string; in_++;
if (i ==4) {
for (i = 0; i <4; i++)
char_array_4 = base64_chars.find(char_array_4);
char_array_3 = (char_array_4 << 2) + ((char_array_4 & 0x30) >> 4);
char_array_3 = ((char_array_4 & 0xf) << 4) + ((char_array_4 & 0x3c) >> 2);
char_array_3 = ((char_array_4 & 0x3) << 6) + char_array_4;
for (i = 0; (i < 3); i++)
ret += char_array_3;
i = 0;
}
}
if (i) {
for (j = i; j <4; j++)
char_array_4 = 0;
for (j = 0; j <4; j++)
char_array_4 = base64_chars.find(char_array_4);
char_array_3 = (char_array_4 << 2) + ((char_array_4 & 0x30) >> 4);
char_array_3 = ((char_array_4 & 0xf) << 4) + ((char_array_4 & 0x3c) >> 2);
char_array_3 = ((char_array_4 & 0x3) << 6) + char_array_4;
for (j = 0; (j < i - 1); j++) ret += char_array_3;
}
return ret;
}
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