關於自定義Base64編解碼的實現

什麼是Base64

Base64編碼是將字元串以每3個8比特(bit)的位元組子序列拆分成4個6比特(bit)的位元組(6比特有效位元組，最左邊兩個永遠為0，其實也是8比特的位元組)子序列，再將得到的子序列查找Base64的編碼索引表，得到對應的字元拼接成新的字元串的一種編碼方式。

每個3位8比特數據拆分成4個6比特數據過程如下圖所示：

 註意事項

Base64編碼後的數據大小必須是4的倍數，當轉換後的數據大小不是4的倍數時可以用‘=’號或者其他符號代替。

代碼實現

以下是我自定義的Base64編解碼實現規則

編碼部分

// 以3個位元組為一組
    int data_len = src.length() / 3;
    // std::cout << src.length() << std::endl;
    // src的餘數數據
    int data_add = src.length() % 3;
    int temp = 0;
    int tmp = 0;
    int n = 0;
    while (temp < data_len)
    {
        encodeData[n++] = base64_table[src[tmp] >> 2];
        encodeData[n++] = base64_table[(src[tmp] & 0x3) << 4 | src[tmp + 1] >> 4];
        encodeData[n++] = base64_table[(src[tmp + 1] & 0x0f) << 2 | src[tmp + 2] >> 6];
        encodeData[n++] = base64_table[src[tmp + 2] & 0x3f];
        tmp += 3;
        temp++;
    }
    // 餘數為1，需要補齊2個=
    if (data_add == 1)
    {
        encodeData[n++] = base64_table[src[tmp] >> 2];
        encodeData[n++] = base64_table[(src[tmp] & 0x3) << 4];
        encodeData[n++] = '=';
        encodeData[n++] = '=';
        encodeData[n] = '\0';
    }
    // 餘數為2，需要補齊1個=
    else if (data_add == 2)
    {
        encodeData[n++] = base64_table[src[tmp] >> 2];
        encodeData[n++] = base64_table[(src[tmp] & 0x3) << 4 | src[tmp + 1] >> 4];
        encodeData[n++] = base64_table[(src[tmp + 1] & 0xf) << 2];
        encodeData[n++] = '=';
        encodeData[n] = '\0';
    }
    else
    {
        encodeData[n] = '\0';
    }
    return std::string(encodeData);
}

解碼部分

std::string decode(std::string &src)
{
    // 自定義base64解碼表，以ASCII碼值順序存儲，對應base64編碼表
    const char decode_base64_table[] = {“自定義128位base64解碼規則，以1128位ASCII碼的順序存儲base64編碼表中對應字元的位置”};
    int inputLen = src.length();
    // 計算解碼後的數據長度
    int outputLen = inputLen / 4 * 3;
    unsigned buf = 0;
    unsigned bufSize = 0;
    if (inputLen % 4 == 0)
    {
        if (src[inputLen - 1] == '=')
            outputLen--;
        if (src[inputLen - 2] == '=')
            outputLen--;
    }
    else
    {
        switch (inputLen % 4)
        {
        case 1:
            throw std::invalid_argument("invalid input-1");
            return nullptr;
        case 2:
            outputLen++;
            break;
        case 3:
            outputLen += 2;
            break;
        }
    }
    std::string output(outputLen, '\0');
    int i = 0;
    for (uint8_t c : src)
    {
        if (c > 127 || c == '=')
            break;
        uint8_t sextet = decode_base64_table[c];
        if (sextet == 64)
        {
            throw std::invalid_argument("invalid base64 input-2");
            return nullptr;
        }
        buf = (buf << 6) + sextet;
        bufSize += 6;
        if (bufSize >= 8)
        {
            output[i++] = (buf >> (bufSize - 8));
            bufSize -= 8;
        }
    }
    return output;
}