Base64原理与实现

Base64编码说明
　　Base64编码要求把3个8位字节（3*8=24）转化为4个6位的字节（4*6=24），之后在6位的前面补两个0，形成8位一个字节的形式。如果剩下的字符不足3个字节，则用0填充，输出字符使用'='，因此编码后输出的文本末尾可能会出现1或2个'='。

　　为了保证所输出的编码位可读字符，Base64制定了一个编码表，以便进行统一转换。编码表的大小为2^6=64，这也是Base64名称的由来。

转码过程举例：

　　3*8=4*6

　　内存1个字符占8位

　　转前： s 1 3

　　先转成ascii：对应 115 49 51

　　2进制： 01110011 00110001 00110011

　　6个一组（4组） 011100110011000100110011

　　然后才有后面的 011100 110011 000100 110011

　　然后计算机是8位8位的存数 6不够，自动就补两个高位0了

　　所有有了高位补0

　　科学计算器输入 00011100 00110011 00000100 00110011

　　得到 28 51 4 51

　　查对下照表 c z E z

Base64编码表

码值	字符	码值	字符	码值	字符	码值	字符
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	/

C++实现：

base64.h

 #ifndef _BASE64_HH

 #define _BASE64_HH  

 #ifdef __cplusplus

 extern "C" {

 #endif    //__cplusplus 

 unsigned char* base64Decode(char* pszInput, unsigned int& iReturnSize, bool trimTrailingZeros = true);

 char* base64Encode(char const* origSigned, unsigned iOrigLength); 

 #ifdef __cplusplus

 }

 #endif  //__cplusplus 

 #endif    //_BASE64_HH

base64.cpp

 #include "base64.h"

 #include <string.h>  

 static char base64DecodeTable[];

 //初始化编码对照表

 static const char base64Char[] = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";  

 char* strDupSize(char const* str)

 {

     if (str == NULL) return NULL;

     size_t len = strlen(str) + ;

     char* copy = new char[len];  

     return copy;

 }

 //初始化解码对照表

 static void initBase64DecodeTable()

 {

   for (int i = ; i < ; ++i)

       base64DecodeTable[i] = (char)0x80;   // default value: invalid  

   for (int i = 'A'; i <= 'Z'; ++i)

       base64DecodeTable[i] =  + (i - 'A');

   for (int i = 'a'; i <= 'z'; ++i)

       base64DecodeTable[i] =  + (i - 'a');

   for (int i = ''; i <= ''; ++i)

       base64DecodeTable[i] =  + (i - '');

   base64DecodeTable[(unsigned char)'+'] = ;

   base64DecodeTable[(unsigned char)'/'] = ;

   base64DecodeTable[(unsigned char)'='] = ;  //0x40

 }  

 // 解码

 unsigned char* base64Decode(char* pszInput, unsigned int& iReturnSize, bool trimTrailingZeros)

 {

     static bool haveInitedBase64DecodeTable = false;

     if (!haveInitedBase64DecodeTable)

     {

         initBase64DecodeTable();

         haveInitedBase64DecodeTable = true;

     }  

     unsigned char* pszOutput = new unsigned char[strlen(pszInput)];

     int k = ;

     /*******************************************************************************************

      *技巧：先减去3 ---in case "pszInput" is not a multiple of 4 bytes (although it should be) *

      *      个人觉得这里不用做处理，因为编码时候已经做过处理，密文肯定为4的整数倍               *

      *******************************************************************************************/

     int const jMax = strlen(pszInput) - ;  

     //将密文四个字节为一组，每组解码为三个字节

     for (int j = ; j < jMax; j += )

     {

         char inTmp[], outTmp[];

         for (int i = ; i < ; ++i)

         {

             inTmp[i] = pszInput[i+j];

             outTmp[i] = base64DecodeTable[(unsigned char)inTmp[i]];

             if ((outTmp[i]&0x40) != )    //如果遇到'='，将其视为结束字符

                 outTmp[i] = 0x00;

         }  

         pszOutput[k++] = (outTmp[]<<) | (outTmp[]>>);

         pszOutput[k++] = (outTmp[]<<) | (outTmp[]>>);

         pszOutput[k++] = (outTmp[]<<) | outTmp[];

     }  

     if (trimTrailingZeros)

     {

         while (k >  && pszOutput[k-] == '\')

             --k;

     }

     iReturnSize = k;

     unsigned char* result = new unsigned char[iReturnSize];

     memset(result, , iReturnSize);

     memmove(result, pszOutput, iReturnSize);

     delete[] pszOutput;

     return result;

 }  

 // 编码

 char* base64Encode(char const* origSigned, unsigned iOrigLength)

 {

   unsigned char const* orig = (unsigned char const*)origSigned;

   if (orig == NULL)

       return NULL;

   unsigned const iNumResultBytes = *(iOrigLength/ + (iOrigLength% ?  : ));

   char* result = new char[iNumResultBytes + ]; 

   //源码三个字节为一组，编码后将三个字节变为四个字节

   unsigned i;

   for (i = ; i < iOrigLength/; ++i)

   {

     // 取源码的第一个字节的前六位，前面加两个零生成第一个字节

     result[*i+] = base64Char[(orig[*i]>>) & 0x3F];

     // 取源码的第一个字节的后两位和第二个字节的前四位，前面补两个零生成第二个字节

     result[*i+] = base64Char[((orig[*i]<<) | (orig[*i+]>>)) & 0x3F];

     // 取源码的第二个字节的后四位和第三个字节的前两位，前面补两个零生成第三个字节

     result[*i+] = base64Char[((orig[*i+]<<) | (orig[*i+]>>)) & 0x3F];

     // 取源码的第三个字节的后六位，前面补两个零生成第四个字节

     result[*i+] = base64Char[orig[*i+]&0x3F];

   }

   //不足三个字节的最后补'='字符，补足三个字节

   if (iOrigLength%)

   {

     result[*i+] = base64Char[(orig[*i]>>) & 0x3F];

     if (iOrigLength% == )

     {

       result[*i+] = base64Char[((orig[*i]<<) | (orig[*i+]>>))&0x3F];

       result[*i+] = base64Char[(orig[*i+]<<)&0x3C];

     }

     else

     {

       result[*i+] = base64Char[((orig[*i])<<)&0x3F];

       result[*i+] = '=';

     }

     result[*i+] = '=';

   }

   result[iNumResultBytes] = '\0';

   return result;

 }

测试代码main.cpp

 #include "base64.h"

 #include <iostream>

 using namespace std;

 int main()

 {

     cout << "请输入要转换的字符串(支持中文):" << endl;

     char szStrOrigin[];

     scanf("%s", szStrOrigin);

     unsigned int iReturnSize;

     cout << "编码之前字符串：" << szStrOrigin << endl;

     char *pEncodeStr = base64Encode(szStrOrigin, strlen(szStrOrigin));

     cout << "编码之后字符串：" <<  pEncodeStr << endl;

     unsigned char *pDecodeStr = base64Decode(pEncodeStr, iReturnSize);

     cout << "解码之后字符串：" << pDecodeStr << endl;

     system("pause");

 }

运行结果：

巴特西

Base64原理与实现

Base64编码表

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