作者：唐風
Base 64是一種比較古老的編碼方式，在通信中非常常見。它實現很簡單。
“Base64是一種基於64個可打印字符來表示二進制數據的表示方法（來自維基）”。這句話我一開始沒有看懂，現在我用我懂的方式再解釋一下：我們可以把通信的數據流分為兩種，“二進制流”和“文本流”。（注意，後面的定義並不嚴謹）。文本流是指數據串是以“人類可讀的字符”組成的，數據流中出現的 0x00，0x0a，0x0d 等數據一般都是特殊的控制數據（文本結束，或是換行、或者是其它的），而不是數據本身。二進制流是任意的一串數據（每個字節可以是從 0x00 到 0xff 的值，而不限於字符）。Base64 編碼就是用可打印字符（A-Z，a-z，0-9，+/這64個“字符”）組成的“文本流”來表示任意的二進制流數據的一種編碼方法。也就是：任意的二進制流，通過base64編碼後會變成一串只由可見字符（A-Z，a-z，0-9，+/這64個“字符”）組成的文本數據流。
完整的base64定義可見參考RFC 1421和RFC 2045。
Base64有什麼用？！base 64編碼後的數據流會比原數據流更長（是原數據流長度的4/3，原因見How的部分），那為什麼還要用這種方式進行編碼呢？（一開始我很不理解的地方）
原因是：通信設備的種類繁多，設計各異，比如有些設備只能處理/傳輸7bit的數據，有些設備的通信模塊只能處理文本流，等等，為了保證在這些設備之間仍然能無障礙地進行任何二進制數據（8bit為單位）的通信，就把這些數據重新編碼成只由可打印字符組成的文本流。base64中選取的可打印字符幾乎在任何設備上都支持（字符集采用US-ASCII標准）。另外還常會見到的一個場景是，要求數據從控制台（或者其它輸入/輸出設備）輸入或是輸出，由於這些輸入輸出設備只支持文本操作或顯示，所以也需要把二進制數據流在可打印字符集之間進行轉換（編解碼）。
Base64編碼其實很簡單。將二進制數據流每三個字符一組進行分組（24bit），分組後，將24bit分成4個6bit數據，為每6bit數據前加上2個bit的0，就會得到4個8bit數據（變成了4byte），每個byte的值都在0-63的范圍之間。然後按預先設定的轉換表，把這些值轉換成對應的可打印字符。
前文本中引用的維基百科內容說明得也比較清楚。
過程參考下圖：
vector<char> Bin2Base64(vector<uint8_t> const& _bin) {
static char const convert_table[] = "ABCDEFGHIGKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";
vector<char> output;
output.reserve((_bin.size() * 4) / 3);
auto con_3bytes_to_4bytes = [&](uint8_t const * _3bytes_bin_data) {
output.push_back(convert_table[_3bytes_bin_data[0] >> 2]);
output.push_back(convert_table[((_3bytes_bin_data[0] & 0x03) << 4) | ((_3bytes_bin_data[1] >> 4) & 0x0f)]);
output.push_back(convert_table[((_3bytes_bin_data[1] << 2) & 0x3c) | (_3bytes_bin_data[2] >> 6)]);
output.push_back(convert_table[_3bytes_bin_data[2] & 0x3f]);
};
auto i = 0u;
for (; (i + 3) <= _bin.size(); i += 3) {
con_3bytes_to_4bytes(&_bin[i]);
}
if (i != _bin.size()) {
uint8_t left_data[3] = { 0 };
std::copy(begin(_bin) + i, end(_bin), left_data);
con_3bytes_to_4bytes(left_data);
std::fill(rbegin(output), rbegin(output) + (3 - (_bin.size() % 3)), '=');
}
return output;
}
vector<uint8_t> Base64ToBin(vector<char> const & _base64stream) {
vector<uint8_t> output;
output.reserve(_base64stream.size() * 3 / 4);
static hash_map<char, uint8_t> convert_table = {
{ 'A', 0 }, { 'B', 1 }, { 'C', 2 }, { 'D', 3 }, { 'E', 4 }, { 'F', 5 }, { 'G', 6 }, { 'H', 7 },
{ 'I', 8 }, { 'J', 9 }, { 'K', 10 }, { 'L', 11 }, { 'M', 12 }, { 'N', 13 }, { 'O', 14 }, { 'P', 15 },
{ 'Q', 16 }, { 'R', 17 }, { 'S', 18 }, { 'T', 19 }, { 'U', 20 }, { 'V', 21 }, { 'W', 22 }, { 'X', 23 },
{ 'Y', 24 }, { 'Z', 25 }, { 'a', 26 }, { 'b', 27 }, { 'c', 28 }, { 'd', 29 }, { 'e', 30 }, { 'f', 31 },
{ 'g', 32 }, { 'h', 33 }, { 'i', 34 }, { 'j', 35 }, { 'k', 36 }, { 'l', 37 }, { 'm', 38 }, { 'n', 39 },
{ 'o', 40 }, { 'p', 41 }, { 'q', 42 }, { 'r', 43 }, { 's', 44 }, { 't', 45 }, { 'u', 46 }, { 'v', 47 },
{ 'w', 48 }, { 'x', 49 }, { 'y', 50 }, { 'z', 51 }, { '0', 52 }, { '1', 53 }, { '2', 54 }, { '3', 55 },
{ '4', 56 }, { '5', 57 }, { '6', 58 }, { '7', 59 }, { '8', 60 }, { '9', 61 }, { '+', 62 }, { '/', 63 },
{ '=', 0 },
};
auto i = 0u;
for ( ; i < _base64stream.size(); i += 4) {
auto const byte1 = convert_table[_base64stream[i]];
auto const byte2 = convert_table[_base64stream[i + 1]];
auto const byte3 = convert_table[_base64stream[i + 2]];
auto const byte4 = convert_table[_base64stream[i + 3]];
output.push_back((byte1 << 2) | (byte2 >> 4));
output.push_back(((byte2 & 0x0f) << 4) | (byte3 >> 2));
output.push_back(((byte3 & 0x03) << 6) | byte4);
}
output.erase(end(output) - count(rbegin(_base64stream), rbegin(_base64stream) + 4, '='),
end(output));
return output;
}
