Base64编码将二进制数据转为ASCII字符串，便于传输存储。1. 使用64个可打印字符表示数据，每3字节输入转为4字符输出。2. 不足3字节时补零并用'='填充。3. 编码通过位操作拆分24位为4个6位组，查表获取对应字符。4. 解码逆向处理，忽略非法字符，遇'='终止。5. 示例实现包含编码、解码函数及测试，输出验证正确性。该方法无需外部库，适合基础应用。
Base64 编码常用于将二进制数据转换为可打印的 ASCII 字符串，便于在网络传输或文本存储中使用。在 C++ 中实现 Base64 编解码不需要依赖外部库，可以通过查表法高效完成。
Base64 编码原理与实现
Base64 使用 64 个可打印字符（A-Z, a-z, 0-9, +, /）表示数据，每 3 个字节的二进制数据被编码为 4 个 Base64 字符。不足 3 字节时需补零并添加 '=' 填充。
编码步骤：
- 将每 3 个字节合并为 24 位
- 拆分为 4 个 6 位组
- 查表得到对应字符
- 不足 3 字节时补 '='
下面是 C++ 实现的 Base64 编码函数：
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#include#include static const std::string base64_chars = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ" "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz" "0123456789+/";
std::string base64_encode(const unsigned char* data, size_t len) { std::string encoded; int i = 0; while (i < len) { unsigned char b1 = i < len ? data[i++] : 0; unsigned char b2 = i < len ? data[i++] : 0; unsigned char b3 = i < len ? data[i++] : 0;
unsigned char c1 = b1 youjiankuohaophpcnyoujiankuohaophpcn 2; unsigned char c2 = ((b1 & 0x03) zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn 4) | (b2 youjiankuohaophpcnyoujiankuohaophpcn 4); unsigned char c3 = ((b2 & 0x0f) zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn 2) | (b3 youjiankuohaophpcnyoujiankuohaophpcn 6); unsigned char c4 = b3 & 0x3f; encoded += base64_chars[c1]; encoded += base64_chars[c2]; encoded += (i youjiankuohaophpcn= len + 1) ? '=' : base64_chars[c3]; encoded += (i youjiankuohaophpcn= len + 2) ? '=' : base64_chars[c4]; } return encoded;}
Base64 解码实现
解码是编码的逆过程，将每 4 个 Base64 字符还原为 3 个原始字节。需要处理填充字符 '=' 并忽略非法字符。
先构建反向查找表，快速获取字符对应的 6 位值：
int base64_char_value(char c) { if (c >= 'A' && c <= 'Z') return c - 'A'; if (c >= 'a' && c <= 'z') return c - 'a' + 26; if (c >= '0' && c <= '9') return c - '0' + 52; if (c == '+') return 62; if (c == '/') return 63; return -1; // 无效字符 }std::vector
base64_decode(const std::string& str) { std::vector decoded; int val = 0, bits = 0; for (char c : str) { if (c == '=') break; int num = base64_char_value(c); if (num == -1) continue; // 忽略非法字符 val = (val zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn 6) | num; bits += 6; if (bits youjiankuohaophpcn= 8) { decoded.push_back((val youjiankuohaophpcnyoujiankuohaophpcn (bits - 8)) & 0xFF); bits -= 8; } } return decoded;}
使用示例
下面是一个完整的测试例子：
#includeint main() { std::string text = "Hello, Base64!"; std::string encoded = base64_encode( reinterpret_cast
(text.data()), text.size() ); auto decoded_bytes = base64_decode(encoded); std::string decoded(decoded_bytes.begin(), decoded_bytes.end()); std::cout zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "原字符串: " zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn text zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "\n"; std::cout zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "编码结果: " zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn encoded zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "\n"; std::cout zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "解码结果: " zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn decoded zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "\n"; return 0;}
输出：
原字符串: Hello, Base64! 编码结果: SGVsbG8sIEJhc2U2NCE= 解码结果: Hello, Base64!基本上就这些。这个实现简洁、易于理解，适用于大多数基础场景。注意处理边界情况如空输入或异常字符，实际项目中可进一步封装成类或加入错误检查机制。
