Base64编码

最新推荐文章于 2022-08-23 22:41:45 发布

lys07962000

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参考：

http://www.cnblogs.com/hongru/archive/2012/01/14/2321397.html

关于base64编码的原理及实现

我们的图片大部分都是可以转换成base64编码的data：image。这个在将canvas保存为img的时候尤其有用。虽然除ie外，大部分现代浏览器都已经支持原生的基于base64的encode和decode，例如btoa和atob。（将canvas画布保存成img并强制改变mimetype进行下载，会在下一篇记录）

但是处于好奇心，还是驱使我去了解下base64编码的原理。以便也在不支持原生base64编码的ie下可以得以实现。

【Base64】
-base64的编码都是按字符串长度，以每3个8bit的字符为一组，
-然后针对每组，首先获取每个字符的ASCII编码，
-然后将ASCII编码转换成8bit的二进制，得到一组3*8=24bit的字节
-然后再将这24bit划分为4个6bit的字节，并在每个6bit的字节前面都填两个高位0，得到4个8bit的字节
-然后将这4个8bit的字节转换成10进制，对照Base64编码表（下表），得到对应编码后的字符。

（注：1. 要求被编码字符是8bit的，所以须在ASCII编码范围内，\u0000-\u00ff，中文就不行。
　　　2. 如果被编码字符长度不是3的倍数的时候，则都用0代替，对应的输出字符为=）

Base64 编码表
Value	Char	Value	Char	Value	Char	Value	Char
0	A	16	Q	32	g	48	w
1	B	17	R	33	h	49	x
2	C	18	S	34	i	50	y
3	D	19	T	35	j	51	z
4	E	20	U	36	k	52	0
5	F	21	V	37	l	53	1
6	G	22	W	38	m	54	2
7	H	23	X	39	n	55	3
8	I	24	Y	40	o	56	4
9	J	25	Z	41	p	57	5
10	K	26	a	42	q	58	6
11	L	27	b	43	r	59	7
12	M	28	c	44	s	60	8
13	N	29	d	45	t	61	9
14	O	30	e	46	u	62	+
15	P	31	f	47	v	63	/

比如举下面2个例子：
a) 字符长度为能被3整除时：比如“Tom” ：

            T           o           m
ASCII:      84          111         109
8bit字节:   01010100    01101111    01101101
6bit字节:     010101      000110      111101      101101
十进制:     21          6           61          45
对应编码:   V           G           9           t

所以，btoa('Tom') = VG9t

b) 字符串长度不能被3整除时，比如“Lucy”：

            L           u           c           y
ASCII:      76          117         99          121
8bit字节:   01001100    01110101    01100011    01111001      00000000    00000000
6bit字节:     010011      000111      010101      100011      011110  010000  000000  000000
十进制:     19          7           21          35             30      16      (异常) (异常)      
对应编码:   T           H           V           j               e       Q       =       =

由于Lucy只有4个字母，所以按3个一组的话，第二组还有两个空位，所以需要用0来补齐。这里就需要注意，因为是需要补齐而出现的0，所以转化成十进制的时候就不能按常规用base64编码表来对应，所以不是a，可以理解成为一种特殊的“异常”，编码应该对应“=”。

有了上面的理论，那我们实现一个base64编码就容易了。

参考

http://blog.youkuaiyun.com/ishow99/article/details/5709274

以下经过IDE测试

// Base64.cpp : Defines the entry point for the console application.
//

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <string>

static const std::string base64_chars = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";

static inline bool is_base64(unsigned char c)
{
return (isalnum(c) || (c == '+') || (c == '/'));
}

/*******************************************************************
函数名称: base64_encode
功能描述： Base64编码
参数说明： bytes_to_encode: 输入的BYTE流[in]
in_len: 字节长度[in]

返回值说明：编码后std::string
作者: huangjf
更新日期： 2009.12.8
*******************************************************************/
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[3];
unsigned char char_array_4[4];

while (in_len--)
{
  char_array_3[i++] = *(bytes_to_encode++);
  if (i == 3) {
   // 第一个6位只需要让8位二进制右移两位
   char_array_4[0] = (char_array_3[0] & 0xfc) >> 2;
   //第二个6位 = 第一个8位的后两位 + 第二个8位的前4位
   char_array_4[1] = ((char_array_3[0] & 0x03) << 4) + ((char_array_3[1] & 0xf0) >> 4);
   //第三个6位 = 第二个8位的后4位 + 第三个8位的前2位
   char_array_4[2] = ((char_array_3[1] & 0x0f) << 2) + ((char_array_3[2] & 0xc0) >> 6);
   //第4个6位 = 第三个8位的后6位
   char_array_4[3] = char_array_3[2] & 0x3f;

   for (i = 0; (i <4) ; i++)
    ret += base64_chars[char_array_4[i]];
   i = 0;
  }
}

if (i)
{
for (j = i; j < 3; j++)
char_array_3[j] = '/0';

  char_array_4[0] = (char_array_3[0] & 0xfc) >> 2;
  char_array_4[1] = ((char_array_3[0] & 0x03) << 4) + ((char_array_3[1] & 0xf0) >> 4);
  char_array_4[2] = ((char_array_3[1] & 0x0f) << 2) + ((char_array_3[2] & 0xc0) >> 6);
  char_array_4[3] = char_array_3[2] & 0x3f;

for (j = 0; (j < i + 1); j++)
ret += base64_chars[char_array_4[j]];

while ((i++ < 3))
ret += '=';

}

return ret;

}

/*******************************************************************
函数名称: base64_decode
功能描述： Base64解码
参数说明： encoded_string: 输入的BYTE流[in]

返回值说明：解码后std::string
作者: huangjf
更新日期： 2009.12.8
*******************************************************************/
std::string base64_decode(std::string const& encoded_string)
{
int in_len = static_cast<int>(encoded_string.size());
int i = 0;
int j = 0;
int in_ = 0;
unsigned char char_array_4[4], char_array_3[3];
std::string ret;

while (in_len-- && ( encoded_string[in_] != '=') && is_base64(encoded_string[in_]))
{
  char_array_4[i++] = encoded_string[in_];
  in_++;
  if (i ==4) {
   for (i = 0; i <4; i++)
    char_array_4[i] = (unsigned char)base64_chars.find(char_array_4[i]);

   char_array_3[0] = (char_array_4[0] << 2) + ((char_array_4[1] & 0x30) >> 4);
   char_array_3[1] = ((char_array_4[1] & 0xf) << 4) + ((char_array_4[2] & 0x3c) >> 2);
   char_array_3[2] = ((char_array_4[2] & 0x3) << 6) + char_array_4[3];

   for (i = 0; (i < 3); i++)
    ret += char_array_3[i];
   i = 0;
  }
}

if (i) {
for (j = i; j <4; j++)
char_array_4[j] = 0;

for (j = 0; j <4; j++)
char_array_4[j] = (unsigned char)base64_chars.find(char_array_4[j]);

  char_array_3[0] = (char_array_4[0] << 2) + ((char_array_4[1] & 0x30) >> 4);
  char_array_3[1] = ((char_array_4[1] & 0xf) << 4) + ((char_array_4[2] & 0x3c) >> 2);
  char_array_3[2] = ((char_array_4[2] & 0x3) << 6) + char_array_4[3];

for (j = 0; (j < i - 1); j++) ret += char_array_3[j];
}

return ret;
}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
//const std::string s = "ogmSJoDEG1HlCroMCthhGSR0cFGiUl/ES8ezkVSaRgktdzOR8O4hL1F6F7hT4uggKr24QfAi4etsrwVetAJCDOTk7s+o0l6ydpH2bCMby+4wtUMTF4U4dex/IjrmUreyFgv/4hbO0v0=" ;
const std::string s = "abc";
std::string encoded = base64_encode(reinterpret_cast<const unsigned char*>(s.c_str()), s.length());
std::string decoded = base64_decode(encoded);

std::cout << "encoded: " << encoded << std::endl;
std::cout << "decoded: " << decoded << std::endl;

return 0;
}

以下是我编译通过的源码：

http://download.youkuaiyun.com/detail/lys07962000/6453227