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c++怎么实现Base64编码和解码_c++ Base64编码解码方法

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发布： 2025-10-02 17:40:02

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C++中通过查表法和位操作实现Base64编码解码，每3字节转为4字符，不足补0并用'='填充，使用标准字符表完成映射，代码轻量无依赖。

c++怎么实现base64编码和解码_c++ base64编码解码方法

在C++中实现Base64编码和解码，可以通过查表法结合位操作来完成。不需要依赖第三方库，代码轻量且易于集成到项目中。

Base64 编码原理与实现

Base64 编码将每3个字节（24位）的数据拆分为4个6位的块，每个块对应一个索引（0~63），再通过字符表映射为可打印字符。如果输入数据长度不是3的倍数，则用'='填充。

编码步骤：

每3个字节原始数据转换为4个Base64字符
不足3字节时补0，并在结果末尾添加'='占位
使用标准Base64字符表："ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/"

以下是C++实现代码：

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#include <string>
#include <vector>

static const std::string base64_chars =
    "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";

// 判断是否为有效Base64字符
static inline bool is_base64(unsigned char c) {
    return (isalnum(c) || (c == '+') || (c == '/'));
}

std::string base64_encode(const unsigned char* data, size_t len) {
    std::string ret;
    int i = 0;
    int j = 0;
    unsigned char char_array_3[3];
    unsigned char char_array_4[4];

    while (len--) {
        char_array_3[i++] = *(data++);
        if (i == 3) {
            char_array_4[0] = (char_array_3[0] & 0xfc) >> 2;
            char_array_4[1] = ((char_array_3[0] & 0x03) << 4) + ((char_array_3[1] & 0xf0) >> 4);
            char_array_4[2] = ((char_array_3[1] & 0x0f) << 2) + ((char_array_3[2] & 0xc0) >> 6);
            char_array_4[3] = char_array_3[2] & 0x3f;

            for (i = 0; i < 4; ++i)
                ret += 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] & 0xfc) >> 2;
        char_array_4[1] = ((char_array_3[0] & 0x03) << 4) + ((char_array_3[1] & 0xf0) >> 4);
        char_array_4[2] = ((char_array_3[1] & 0x0f) << 2) + ((char_array_3[2] & 0xc0) >> 6);
        char_array_4[3] = char_array_3[2] & 0x3f;

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

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

    return ret;
}

std::vector<unsigned char> base64_decode(const std::string& encoded_string) {
    size_t in_len = encoded_string.size();
    size_t i = 0;
    size_t j = 0;
    int in = 0;
    unsigned char char_array_4[4], char_array_3[3];
    std::vector<unsigned char> ret;

    while (in_len-- && (encoded_string[in] != '=') && is_base64(encoded_string[in])) {
        char_array_4[i++] = encoded_string[in]; in++;
        if (i == 4) {
            for (i = 0; i < 4; ++i)
                char_array_4[i] = base64_chars.find(char_array_4[i]);

            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 (i = 0; i < 3; ++i)
                ret.push_back(char_array_3[i]);
            i = 0;
        }
    }

    if (i) {
        for (j = i; j < 4; ++j)
            char_array_4[j] = 0;

        for (j = 0; j < 4; ++j)
            char_array_4[j] = base64_chars.find(char_array_4[j]);

        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 < i - 1; ++j)
            ret.push_back(char_array_3[j]);
    }

    return ret;
}

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如何使用这些函数

你可以将字符串或二进制数据传入编码函数，得到Base64字符串；也可以把Base64字符串传入解码函数，恢复原始数据。

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string original = "Hello, Base64 in C++!";
    std::cout << "原文: " << original << std::endl;

    // 编码
    std::string encoded = base64_encode(
        reinterpret_cast<const unsigned char*>(original.c_str()), 
        original.length()
    );
    std::cout << "编码后: " << encoded << std::endl;

    // 解码
    std::vector<unsigned char> decoded_vec = base64_decode(encoded);
    std::string decoded(decoded_vec.begin(), decoded_vec.end());
    std::cout << "解码后: " << decoded << std::endl;

    return 0;
}

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