本文內容轉自網絡，如需詳細內容，請參考相關網址。

http://my.oschina.net/goal/blog/201032

代碼參考：http://blog.csdn.net/prsniper/article/details/7097643

?

?

Base64，它用作把任意序列的8位字節描述為一種不易被人直接識別的形式，常用作開發中用于傳遞參數、瀏覽器的img標簽通過base64字符串來渲染圖片以及電子郵件的正文編碼等等。

在計算機中顯示的字符，比如英文字母、數字以及英文標點符號就是用一個字節來存儲，通常稱為ASCII碼。而簡體中文、繁體中文、日文以及韓文等都是用多字節來存儲的，通常稱之為多字節字符。因為Base編碼的輸入是字符串的編碼，不同編碼的字符串的Base64結果是不同的。所以，先來介紹基本的字符編碼知識。

字符編碼基本知識

最開始的計算機，只支持ASCII碼，不支持中文等其他字符，一個字符采用一個字節(8位)表示，只使用低7位，最高位固定為0，因此總共有128個ASCII碼（取值范圍：0~127）。

為了支持更多地區的語言，各大組織機構和IT廠商開始推廣自己的編碼方案，以彌補ASCII編碼的不足，如GB2312編碼、GBK編碼和Big5編碼，這些編碼只是針對局部地區的文字，往下兼容ASCII碼，沒辦法表達所有的語言，這些不同的編碼之間沒有任何聯系，他們之間的轉換需要通過查表來實現。

為了提高計算機的信息處理和交換能力，使得各國文字都能在計算機中處理。國際ISO組織制定了通用多字節編碼字符集(ISO 10646)，簡稱UCS，這一標準為世界各種主要語言的字符以及附加符號，編制統一的內碼。Unicode是Unicode學術學會機構制定的編碼系統，從內容上來看，和UCS是同步一致的。

ANSI不代表具體的編碼，而是代指本地編碼，比如在簡體中文版的Windows上面，它代表GB2312編碼，在繁體中文版上面，它代表Big5編碼，在日文操作系統上面，代表JIS編碼。所以，當用戶新建并且保存文件類型為ANSI編碼，那么那會根據本地系統的編碼來確定具體的編碼。

Unicode編碼

Unicode編碼表和字符表是一一映射的，比如漢字”回“，其Unicode編碼為56DE，通過56DE就能在Unicode表中找到漢字”回“。Unicode本身定義了每個字符的數值，是字符和自然數的映射關系，而UTF-8、UTF-16則定義了如何在字節流中斷字。現在最為常用的Unicode編碼為UTF-8和UTF-16.下圖為常用的UTF-8的編碼形式。在線漢字編碼查詢點此進入。

從圖中可以看出，UTF-8為變長的編碼方式(1~6個字節)，向下兼容ASCII編碼，通常將UTF-8看做單字節或三字節的實現，其他情況非常罕見。每個字節的開始很有規律，方便處理。

UTF-16

UTF-16編碼是最直接的Unicode的實現方式，它采用固定兩個字節來存儲，因為是多字節，所以有小端存儲和大端存儲兩種方式。UTF-16編碼是Windows上默認的Unocode編碼方式，兩個字節小端存儲。

在Windows的文本文檔中，當另存為時，在編碼類型中，有如下幾個選擇。

就同樣一個漢字”回“字，其不同的編碼內容如下：

unicode編碼結果上面，前面的兩個字節FF FE是文件頭，代表這是一個UTF16編碼的文件，DE 56是”回“字的UTF16編碼十六進制表示，低位字節為DE，高位字節為56，組合在一起，就是0x56DE。

有了上述的知識積累，就可以很方便的在UTF8和UTF16之間相互轉換了，還是以”回“字為例子，UTF16編碼值為? 0x56DE,它在0x0000_0800~0x0000_FFFF之間，對于的UTF8字節為三字節。所以，這個轉換就是將2字節的UTF16轉換為3字節的UTF8編碼。注意到UTF-8表中的轉換圖中的x部分，就是對應0x56DE的各個位的數值。轉化結果如下：

UTF8轉換為UTF16就是上面的逆過程，知道了轉換規則，很容易實現其代碼。

中國大陸使用的中文標準為GB2312，一共收錄了7445個常用簡體漢字和中文符號。

Big5是臺灣使用的編碼標準，大約編碼了8千多個繁體漢字。

HKSCS是香港地區使用的編碼標準，但和Big5有所不同。

上述這幾套中文編碼互不兼容，妨礙軟件開發，國際上針對此情況，制定了針對中文的統一字符集GBK和GB18030，其中，GBK已經在Windows、Linux等多種操作系統上實現。GBK1.0收錄了21886個符號，分為漢字區和圖形符號區，2000年的GB18030是取代GBK1.0，成為正式國家標準，該標準收錄了27484個漢字，還收錄了藏文、蒙文、維吾爾文等主要少數民族漢字。一般設備上，只需要支持GB2312就足夠了。

從ASCII、GB2312、GBK到GB18030，這些編碼是向下兼容的，其中，區分中文編碼的方法是高字節的最高位不為0.

Unicode只與ASCII兼容，與GB系列碼不兼容。例如，“漢”字的Unicode碼為6C49，GB碼為BABA。

?

上面講述了最基本的ASCII、UTF-8、UTF-16等編碼的基礎知識和對于的轉化規則，下面開始介紹本文重點內容Base64編碼。

?

Base64編碼

Base64用在必須用可打印字符表示二進制內容的場合，將任意字節轉為可讀字符的編碼，這種編碼，不是為安全，因為它是可逆的，而是為了顯示。比如需要在xml文檔中包含一段音頻或者數字簽名，URL傳遞參數，電子郵件的傳輸編碼，可打印字符包括大小寫字母（A-Z，a-z），數字（0-9），加號(“+”),正斜杠(“/”),外加補全符號(“=”)

Base64編碼要求把3個8位字節(3*8=24位)編碼成4個6位的字節(4*6=24位)，之后在每個6位字節前面，補充兩個0，形成4個8位字節的形式(取值范圍在0~63)，由于2^6次方等于64，所以每6個位組成一個單元，對于某個可打印的字符，當原始數據不是3的整數倍時，

當最后剩下一個輸入字節時，在編碼后面添加兩個”=”

當最后剩下兩個輸入字節時，在編碼后面添加一個“=”

當數據可以被3整除，就不需要添加數據。

下圖為Base64轉碼表：

上述為標準的Base64編碼，標準的Base64編碼不適合直接放在URL里面傳輸，因為URL編碼器會將”/“和”+”字符轉變為形如”%XX”的形式，而這些”%”號在存入數據庫時，還需要轉換，因為ANSI SQL中”%“是通配符。

人們為了解決此問題，提出了用于URL的改進Base64編碼，它不在末尾填充”=”,并且將標準Base64中的”+”和”/”分別改成了”-”和“_”，這樣就免去URL的編解碼和數據存儲時的格式轉換，長度保持不變，統一了數據庫、表單等處理對象的格式。

編碼過程，簡單下來可以總結為：

1. 先將輸入的字節數湊成3的整數倍N，然后申請N*4/3+1這么多的空間內存空間

2. 按照3個字節為一組，轉換為4個字節的輸出原則轉換，特別要注意申請空間的最后一位的處理

3. 解密時，有取值判斷和查表兩種方法，推薦使用查表法。

4. 在字符串輸出的最后，需要加上結束標志符’\0’

?

下面給出C語言的Base64代碼，在網友給出的代碼基礎上，經過自己認真測試，現在貢獻出來，希望能夠幫助到其他人。我在這里面，對結束符的處理是映射為0xFF，個人覺的，只要知道這個標志出現了，做適當的處理就可以了。

?

/**************************************************************************************************Filename: base64.cRevised: 2014-12-09 15.18Description: this file use to descript the Base64 encode and decodeAuthor: huhaoEmail: huhao0126@163.com ***************************************************************************************************/#include "stdlib.h" #include "base64.h"static const char BASE_CODE[] = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";static const unsigned char base64_dec_map[128] = {127, 127, 127, 127, 127, 127, 127, 127, 127, 127, //0 ~ 9127, 127, 127, 127, 127, 127, 127, 127, 127, 127, //10~19127, 127, 127, 127, 127, 127, 127, 127, 127, 127, //20~29127, 127, 127, 127, 127, 127, 127, 127, 127, 127, //30~39127, 127, 127, 62, 127, 127, 127, 63, 52, 53, //40~4954, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 127, 127, //50~59127, 0xFF, 0, 0, 0, 0, 1, 2, 3, 4, //60~695, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, //70~7915, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, //80~8925, 127, 127, 127, 127, 127, 127, 26, 27, 28, //90~9929, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, //100~10939, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, //110~11949, 50, 51, 127, 127, 127, 127, 127 //120~127 };/*************************************************************************************************** @fn base64_encode** @brief This function encode the bindata into base64 format.** input parameters** @param bindata - the input bindata* @param output - the output base64 data.* @param slen - the length of input data.** output parameters** None.** @return the length of encoder output***************************************************************************************************/ int Base64Encode(const unsigned char* bindata, unsigned char* output,int slen) {int vlen = 0;unsigned char* temp_data;temp_data = bindata;while(slen > 0 ){*output++ = BASE_CODE[ (temp_data[0]>>2) & 0x3F ];if(slen > 2 ) //長度大于三個字符 處理生成4個字符 {*output++ = BASE_CODE[ ( ( temp_data[0] & 0x03 )<<4) | ( temp_data[1] >>4) ];*output++ = BASE_CODE[ ( ( temp_data[1] & 0x0F )<<2) | ( temp_data[2] >>6) ];*output++ = BASE_CODE[ ( temp_data[2] & 0x3F )];}else if( slen == 2) //恰好為兩個字符 {*output++ = BASE_CODE[ ( ( temp_data[0] & 0x03 )<<4) | ( temp_data[1] >>4) ];*output++ = BASE_CODE[ ( ( temp_data[1] & 0x0F )<<2)];*output++ = '=';}else if( slen == 1) //恰好為一個字符 {*output++ = BASE_CODE[ (temp_data[0]&0x03) << 4];*output++ = '=';*output++ = '=';}temp_data += 3;slen -= 3;vlen += 4;}*output = '\0'; //this is very improtantreturn vlen; }/*************************************************************************************************** @fn GetCharIndex** @brief This function get the mapping value.** input parameters** @param c - Base64 code** output parameters* none* it has two ways to map from ciphertext to plaintext,one is lookup-table,and the other is value judgements.* @return original value ***************************************************************************************************/ unsigned char GetCharIndex(unsigned char c) {#if 1if( ( c >= 'A' ) && ( c <= 'Z')){return c - 'A';}else if( (c >= 'a') && (c <= 'z' )){return c-'a'+26;}else if( (c >= '0') && ( c <= '9')){return c - '0' + 52;}else if( c == '+'){return 62;}else if( c == '/'){return 63;}else if(c == '='){return 0xFF;}#elsereturn base64_dec_map[c];#endifreturn 0; }/*************************************************************************************************** @fn BaseDecode** @brief This function decode the bindata into base64 format.** input parameters** @param input - the encoded input data* @param output - the decode output data* @param sLen - the length of encoded input data.** output parameters* none** @return vlen - the length of decode data***************************************************************************************************/ int Base64Decode(const unsigned char* input,unsigned char *output,int sLen) {static unsigned char lpCode[4] = {0};unsigned char* data_temp = input;int vlen = 0;//Base64 length must be a multiple of 4 including '='if( sLen % 4 ){return -1;}while(sLen > 0 ){lpCode[0] = GetCharIndex(data_temp[0]);lpCode[1] = GetCharIndex(data_temp[1]);lpCode[2] = GetCharIndex(data_temp[2]);lpCode[3] = GetCharIndex(data_temp[3]);if( lpCode[3] == 0xFF ){if( lpCode[2] == 0xFF ) // if there has two '=' at the end {*output++ = (lpCode[0] << 2) | (lpCode[1] >>4);vlen +=1;break;}else // if there has one '=' at the end {*output++ = (lpCode[0] << 2) | (lpCode[1] >>4);*output++ = (lpCode[1] << 4) | (lpCode[2] >>2);vlen +=2;break;}}else{*output++ = (lpCode[0] << 2) | (lpCode[1] >>4);*output++ = (lpCode[1] << 4) | (lpCode[2] >>2);*output++ = (lpCode[2] << 6) | (lpCode[3]);data_temp+=4;sLen -=4;vlen +=3;}}*output = '\0'; //this is very improtantreturn vlen; }/* main test function */ int test_base64() {unsigned char* output_buffer = NULL;char input_str[100]={0};int allocate_len;int input_len;int output_len;printf("Please input string : \n ");scanf("%s",input_str);input_len = strlen(input_str);printf("the length of input is %d \n",strlen(input_str));//補齊字節數，使得輸出緩存為4的倍數,這樣來考慮，先把輸入長度補齊到3的倍數，然后將其乘以4再除以3allocate_len = ( input_len % 3 ) ? ( input_len + 3 - input_len%3 ) :( input_len);allocate_len = ( allocate_len * 4 )/3;output_buffer = (unsigned char*)malloc(allocate_len+1); //加1 很重要，用于結束編解碼的輸出字符串if(NULL == output_buffer){printf("allocate memory fail! \n");return -1;}else{printf("success allocate %d bytes. \n",allocate_len);memset(output_buffer,0,allocate_len);}output_len = Base64Encode(input_str,output_buffer,input_len);printf("Base64ENcode(\" %s \" ,encoding output length is %d \") \n encode content is %s \" \n\n",input_str,output_len,output_buffer);memset(input_str,0,sizeof(input_str));output_len = Base64Decode(output_buffer,input_str,output_len);printf("Base64Decode(\" %s \" ,decoding output length is %d \") \n decode content is %s \n",output_buffer,output_len,input_str);free(output_buffer); //release the allocated memoryoutput_buffer = NULL; }

執行結果如下：

?

完成這篇博客，從基礎知識的準備到base64原理的了解，再到最終代碼的實現和調試，花費了一天的時間，具體原理不難，調試過程中，遇到了很多問題，深知，網上得來終覺淺，絕知此事要躬行。別人給出的代碼，自己如果不敲一片，字字斟酌，如果只是匆匆掃過，是怎么樣也不會體會別人的思路和方法。現在網絡資源異常豐富，我們在別人的基礎上，進行自己的改進和優化，博采眾長，提升自己。

對代碼來說，光說不練假把式，雖說是今天實現的只是一個小小的功能，把小功能步步都想清楚，各種情況都處理好，每天深入了解學習一個知識點，能夠解決一個問題，那這一天就很有價值，沒有白白度過。

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

轉載于:https://www.cnblogs.com/cherishui/p/4153396.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Base64编码原理与应用的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。