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C++ base64 编解码原理及实现
Base64原理
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 2^6 = 64,所以每 6 个比特为一个单元,对应某个可打印字符。3 个字节有 24 个比特,对应于 4 个 Base64 单元,即 3 个字节可由 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 和 +, /。
Base64 常用于在通常处理文本数据的场合,表示、传输、存储一些二进制数据,包括 MIME 的电子邮件及XML的一些复杂数据。
Base64 的索引表如下:
示例:将 Man 编码得到 TWFu
如果要编码的字节数不能被 3 整除,最后会多出 1 个或 2 个字节,那么可以使用下面的方法进行处理:先使用 0 字节值在末尾补足,使其能够被 3 整除,然后再进行 Base64 的编码。在编码后的 Base64 文本后加上一个或两个 = 号,代表补足的字节数。也就是说,当最后剩余两个八位(待补足)字节(2 个 byte)时,最后一个 6 位的 Base64 字节块有四位是 0 值,最后附加上两个等号;如果最后剩余一个八位(待补足)字节( 1 个 byte)时,最后一个 6 位的 base 字节块有两位是 0 值,最后附加一个等号。
C++ 代码
base64 编解码的 c++ 代码如下所示,代码来源:github
// https://github.com/ReneNyffenegger/cpp-base64
#include "base64.h"
#include
// there are 64 characters
static const std::string base64_chars =
"ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"
"abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"
"0123456789+/";
static inline bool is_base64(unsigned char c) {
return (isalnum(c) || (c == '+') || (c == '/'));
}
std::string base64_encode(const char *bytes_to_encode, unsigned int in_len) {
std::string ret;
int i = 0;
int j = 0;
unsigned char char_array_3[3]; // store 3 byte of bytes_to_encode
unsigned char char_array_4[4]; // store encoded character to 4 bytes
while (in_len--) {
char_array_3[i++] = *(bytes_to_encode++); // get three bytes (24 bits)
if (i == 3) {
// eg. we have 3 bytes as ( 0100 1101, 0110 0001, 0110 1110) --> (010011, 010110, 000101, 101110)
char_array_4[0] = (char_array_3[0] & 0xfc) >> 2; // get first 6 bits of first byte,
char_array_4[1] = ((char_array_3[0] & 0x03) << 4) + ((char_array_3[1] & 0xf0) >> 4); // get last 2 bits of first byte and first 4 bit of second byte
char_array_4[2] = ((char_array_3[1] & 0x0f) << 2) + ((char_array_3[2] & 0xc0) >> 6); // get last 4 bits of second byte and first 2 bits of third byte
char_array_4[3] = char_array_3[2] & 0x3f; // get last 6 bits of third byte
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);
for (j = 0; (j < i + 1); j++)
ret += base64_chars[char_array_4[j]];
while ((i++ < 3))
ret += '=';
}
return ret;
}
std::string base64_decode(const std::string& encoded_string) {
size_t in_len = 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] = base64_chars.find(char_array_4[i]) & 0xff;
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 = 0; j < i; j++)
char_array_4[j] = base64_chars.find(char_array_4[j]) & 0xff;
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);
for (j = 0; (j < i - 1); j++) ret += char_array_3[j];
}
return ret;
}
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