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你知道Base64编码吗?跟我一起用Go语言实现它吧

文科僧程序猿 115

前言:

现时大家对“base64c语言”都比较着重,姐妹们都想要知道一些“base64c语言”的相关资讯。那么小编在网上收集了一些有关“base64c语言””的相关资讯,希望同学们能喜欢,看官们一起来学习一下吧!

为什么会有Base64编码呢?

早期的邮件只能处理文本格式的内容,而且是英文格式的内容,为了能在邮件中使用其他语言,同时可以支持传输图片、音频、视频等多媒体内容,人们设计扩展了邮件传输协议,使得它能支持一种叫做MIME(Multipurpose Internet Mail Extentions,多媒体邮件扩展标准)标准。

在MIME中,为了能够使用文本协议传输这部分内容,就需要对传输的对象进行转码。如果不进行转码,这部分数据是无法直接在邮件传输的。一个很重要的原因是邮件传输协议使用.符号作为正文的结束符,直接传输二进制的数据会导致可能出现误判,就无法获取到完整的邮件内容。

MIME中最常用的转码方式有两种,对于含有大量7BIT字符的数据多采用Quoted-Printable编码,对于二进制的数据多使用Base64编码。

Base64编码的原理是怎样的?

Base64编码就是把二进制的数据通过一个映射关系,全部转换为64个预定义的字符,这64个字符中不包含控制符,所以能够被邮件等正确的传输识别。

这64个字符的码表索引定义如下图所示:

那二进制的数据是怎样转变成上述的码表中的字符呢?

通常,计算机中传输数据都是以字节(一般为8bit)为单位,我们需要对要进行转码的数据以每3个字节分组,也就是24bit一组,将这24bit拆分成4份,每份6bit,每6bit组成一个新的字节(前两位不足的补足为0),这样就能得到n组4字节的数据。

由于拆分后的每个字节实际只有6位有实意,也就是最大只能表示64,于是就可以通过以上的码表转换成对应的字符,然后们就可以通过转换后的字符进行传输了。

到这里可能有的同学会问,上面直接拆分成4字节后直接传输不可以吗?为什么还要再进行码表转换呢?这是由于虽然拆分成了4字节,但是其数据还是包含控制字符,例如39也就是ascii字符中的.号,这个是邮件传输协议中的正文结束符,所以还是不满足要求,只要转换成上面码表中的字符后,才能被正确的识别。

同时,还有同学会问,我们要传输的数据可能并不是3的整数倍,这时候要怎么办呢?对于不是3的整数倍的数据,我们先填充空字符,也就是二进制为 00000000,记录下差几个字符,按上述方法转换完成后,将最后差的字符替换为=号,比如差1个字符,就将最后一位替换为=,差两位就将最后两位替换为==。当然,最大也就只会差两位,至于为什么,可以自己思考下~

这里我们以编码hello这个字符串为例:

根据编码的原理,我们也可以很容易的知道解码的原理。

用Go语言怎么去实现?

对于编码而言,首先我们需要定义一个码表,这里码表中的数字是对应的ascii码。

var table = []byte{   65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72,   73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80,   81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88,   89, 90, 97, 98, 99, 100, 101, 102,   103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110,   111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118,   119, 120, 121, 122, 48, 49, 50, 51,   52, 53, 54, 55, 56, 57, 43, 47,}

其实,就是类似如下:

var table = []string{   "A", "B", "C", "D", "E", "F", "G", "H",   "I", "J", "K", "L", "M", "N", "O", "P",   "Q", "R", "S", "T", "U", "V", "W", "X",   "Y", "Z", "a", "b", "c", "d", "e", "f",   "g", "h", "i", "j", "k", "l", "m", "n",   "o", "p", "q", "r", "s", "t", "u", "v",   "w", "x", "y", "z", "0", "1", "2", "3",   "4", "5", "6", "7", "8", "9", "+", "/",}

我们还定义了一个变量,用于保存缺失字符的替换字符=符号,61是=符号的ascii码:

var byteEq byte = 61

编码的方法:

func Encode(bytes []byte) string {   bytesLen := len(bytes)   // 计算缺失的位,即不满足以3字节分组的位数   bytesMiss := 0   if bytesLen%3 != 0 {      bytesMiss = 3 - bytesLen%3   }   // 以空字符填充不足位   if bytesMiss != 0 {      for i := 0; i < bytesMiss; i++ {         bytes = append(bytes, 0b00000000)      }      bytesLen += bytesMiss   }   // 分组,编码   groupCount := bytesLen / 3   // 申明一个原始的分组和一个对应新编码索引的分组   oriGroup := make([]byte, 3)   newGroupIndex := make([]byte, 4)   // 申明转换后的变量   newBytes := make([]byte, bytesLen/3*4)   // 分组执行   for i := 0; i < groupCount; i++ {      // 获得当前这个组的字节码      oriGroup = bytes[i*3 : i*3+3]      // 获取对应的索引位置      newGroupIndex[0] = oriGroup[0] >> 2      newGroupIndex[1] = (oriGroup[0] & 0b00000011 << 4) | (oriGroup[1] & 0b11110000 >> 4)      newGroupIndex[2] = (oriGroup[1] & 0b00001111 << 2) | (oriGroup[2] & 0b11000000 >> 6)      newGroupIndex[3] = oriGroup[2] & 0b00111111      // 转换,其实上面的oriGroup和newGroup两个变量都没必要,这里只是为了方便理解专门加上的,可以直接用索引定位      newBytes[i*4] = table[newGroupIndex[0]]      newBytes[i*4+1] = table[newGroupIndex[1]]      newBytes[i*4+2] = table[newGroupIndex[2]]      newBytes[i*4+3] = table[newGroupIndex[3]]   }   // 如有缺失位,进行替换,替换为=符号   if bytesMiss != 0 {      for i := 1; i <= bytesMiss; i++ {         newBytes[len(newBytes)-i] = byteEq      }   }   return string(newBytes)}

顺便,我们也实现了解码的方法。

首先,我们需要定义一个码表对应的索引,key是字符的ascii码:

var tableMap = map[byte]byte{   65: 0, 66: 1, 67: 2, 68: 3, 69: 4, 70: 5, 71: 6, 72: 7,   73: 8, 74: 9, 75: 10, 76: 11, 77: 12, 78: 13, 79: 14, 80: 15,   81: 16, 82: 17, 83: 18, 84: 19, 85: 20, 86: 21, 87: 22, 88: 23,   89: 24, 90: 25, 97: 26, 98: 27, 99: 28, 100: 29, 101: 30, 102: 31,   103: 32, 104: 33, 105: 34, 106: 35, 107: 36, 108: 37, 109: 38, 110: 39,   111: 40, 112: 41, 113: 42, 114: 43, 115: 44, 116: 45, 117: 46, 118: 47,   119: 48, 120: 49, 121: 50, 122: 51, 48: 52, 49: 53, 50: 54, 51: 55,   52: 56, 53: 57, 54: 58, 55: 59, 56: 60, 57: 61, 43: 62, 47: 63,}

其实就是类似如下:

var tableMap = map[string]byte {   "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,}

解码的代码如下:

func Decode(bytes []byte) (string, error) {   // 如果不能被4整除,说明不是正常的base64编码后的数据   if len(bytes)%4 > 0 {      return "", errors.New("not valid base64 code")   }   // 统计缺失的位   byteMiss := 0   var ok bool   // 只有最后才有缺失字符转换码=,这里定义一个标志来进行判断   var missLock bool   for i := len(bytes) - 1; i >= 0; i-- {      if bytes[i] == byteEq {         if missLock {            return "", errors.New("only the end could have =")         }         byteMiss += 1         bytes[i] = 0      } else {         missLock = true         // 判断是否是在码表中的字符,并转换成对应的索引         bytes[i], ok = tableMap[bytes[i]]         if !ok {            return "", errors.New("not a valid base64 byte")         }      }   }   // 缺失位不能超过2个   if byteMiss > 2 {      return "", errors.New("byte miss more than 2")   }   // 定义一个原始组合一个新的组,进行转换   oriGroup := make([]byte, 4)   newGroup := make([]byte, 3)   groupCount := len(bytes) / 4   newBytes := make([]byte, len(bytes)/4*3)   for i := 0; i < groupCount; i++ {      // 获取到原始组的字节码      oriGroup = bytes[i*4 : i*4+4]      // 根据规则计算      newGroup[0] = (oriGroup[0] << 2) | (oriGroup[1] & 0b00110000 >> 4)      newGroup[1] = (oriGroup[1] & 0b00001111 << 4) | (oriGroup[2] & 0b00111100 >> 2)      newGroup[2] = (oriGroup[2] & 0b00000011 << 6) | oriGroup[3]      newBytes[3*i] = newGroup[0]      newBytes[3*i+1] = newGroup[1]      newBytes[3*i+2] = newGroup[2]   }   // 如果有缺失位,   if byteMiss > 0 {      newBytes = newBytes[0:len(newBytes) - byteMiss]   }   return string(newBytes), nil}

以上,我们就用Go语言实现了一个Base64的编解码的的包,我们可以很方便的调用里面的编解码方法来实现对数据的Base64编解码。

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