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C++如何进行Base64编码和解码_C++数据编码与传输格式实现

冰火之心
发布: 2025-11-17 17:21:36
原创
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C++中通过自定义函数实现Base64编解码,使用64字符集将每3字节二进制数据转为4个ASCII字符,不足时填充'=';编码按位操作分组映射,解码逆向还原并跳过无效字符,示例验证了字符串的正确转换,适用于无外部库环境。

c++如何进行base64编码和解码_c++数据编码与传输格式实现

在C++中实现Base64编码和解码,通常用于将二进制数据转换为可打印的ASCII字符,以便在网络传输或文本存储中安全使用。虽然C++标准库没有内置支持,但可以通过自定义函数轻松实现。下面是一个简洁、实用的Base64编解码实现方式。

Base64编码原理与实现

Base64使用64个可打印字符(A-Z, a-z, 0-9, +, /)来表示二进制数据。每3个字节(24位)被拆分为4个6位组,每个组对应一个Base64字符。如果输入长度不是3的倍数,会用'='进行填充。

Base64编码步骤:

  • 读取3个字节,组成24位数据
  • 将其划分为4个6位的块
  • 每个6位值映射到Base64字符表中的字符
  • 不足3字节时补0并添加'='填充

以下是C++实现代码:

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#include <string>
#include <vector>
<p>static const std::string base64_chars =
"ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";</p><p>std::string base64_encode(const unsigned char* data, size_t len) {
std::string encoded;
int i = 0;
int j = 0;
unsigned char char_array_3[3];
unsigned char char_array_4[4];</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>while (len--) {
    char_array_3[i++] = *(data++);
    if (i == 3) {
        char_array_4[0] = (char_array_3[0] >> 2);
        char_array_4[1] = ((char_array_3[0] & 0x03) << 4) + (char_array_3[1] >> 4);
        char_array_4[2] = ((char_array_3[1] & 0x0f) << 2) + (char_array_3[2] >> 6);
        char_array_4[3] = (char_array_3[2] & 0x3f);

        for (i = 0; i < 4; i++)
            encoded += 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] >> 2);
    char_array_4[1] = ((char_array_3[0] & 0x03) << 4) + (char_array_3[1] >> 4);
    char_array_4[2] = ((char_array_3[1] & 0x0f) << 2) + (char_array_3[2] >> 6);
    char_array_4[3] = (char_array_3[2] & 0x3f);

    for (j = 0; j < i + 1; j++)
        encoded += base64_chars[char_array_4[j]];

    while (i++ < 3)
        encoded += '=';
}

return encoded;
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}

Base64解码实现

解码是编码的逆过程,将Base64字符串还原为原始字节数据。需要跳过无效字符,并处理填充符'='。

Base64解码关键点:

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  • 查找字符在Base64表中的索引(0-63)
  • 每4个字符组合成3个原始字节
  • 遇到'='表示结束,需根据位置正确截断

解码函数实现:

std::vector<unsigned char> base64_decode(const std::string& encoded) {
    std::vector<unsigned char> decoded;
    int i = 0;
    int j = 0;
    unsigned char char_array_4[4], char_array_3[3];
<pre class='brush:php;toolbar:false;'>auto base64_index = [](char c) -> int {
    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;
};

for (char c : encoded) {
    if (c == '=') break;
    int value = base64_index(c);
    if (value == -1) continue;

    char_array_4[i++] = value;
    if (i == 4) {
        char_array_3[0] = (char_array_4[0] << 2) + ((char_array_4[1] & 0x30) >> 4);
        char_array_3[1] = ((char_array_4[1] & 0x0f) << 4) + ((char_array_4[2] & 0x3c) >> 2);
        char_array_3[2] = ((char_array_4[2] & 0x03) << 6) + char_array_4[3];

        for (j = 0; j < 3; j++)
            decoded.push_back(char_array_3[j]);
        i = 0;
    }
}

if (i > 0) {
    char_array_3[0] = (char_array_4[0] << 2) + ((char_array_4[1] & 0x30) >> 4);
    decoded.push_back(char_array_3[0]);

    if (i > 1) {
        char_array_3[1] = ((char_array_4[1] & 0x0f) << 4) + ((char_array_4[2] & 0x3c) >> 2);
        decoded.push_back(char_array_3[1]);
    }
}

return decoded;
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}

使用示例

将字符串进行Base64编码再解码验证:

#include <iostream>
<p>int main() {
std::string text = "Hello, Base64 in C++!";
std::string encoded = base64_encode((const unsigned char*)text.c_str(), text.length());
std::vector<unsigned char> decoded = base64_decode(encoded);</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>std::string result(decoded.begin(), decoded.end());

std::cout << "Original: " << text << std::endl;
std::cout << "Encoded:  " << encoded << std::endl;
std::cout << "Decoded:  " << result << std::endl;

return 0;
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}

输出结果:

Original: Hello, Base64 in C++!
Encoded:  SGVsbG8sIEJhc2U2NCBpbiBDKysh
Decoded:  Hello, Base64 in C++!
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基本上就这些。这个实现不依赖外部库,适合嵌入式或轻量级项目。如需更高性能,可考虑使用OpenSSL或Boost等库提供的Base64功能。不复杂但容易忽略的是边界处理和字符校验。

以上就是C++如何进行Base64编码和解码_C++数据编码与传输格式实现的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!

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