C++ 实现图片base64编解码

最近使用人脸识别restfulAPI遇到了要求图片base64编码后传输问题。

1 什么是base64编码

所谓Base64，就是说选出64个字符—-小写字母a-z、大写字母A-Z、数字0-9、符号”+”、”/”（再加上作为垫字的”=”，实际上是65个字符）—-作为一个基本字符集。然后，其他所有符号都转换成这个字符集中的字符。

2 解决的问题

网络传送渠道（纯文本协议）并不支持所有的字节，例如传统的邮件只支持可见字符的传送，像ASCII码的控制字符就不能通过邮件传送。
http针对二进制数据做了特殊规定是可以支持传输二进制数据的，但如果在json内部传输二进制数据就会遇到这种问题，我们可以先进行base64编码转成字符串进行处理。

3 主要用途

证书电子邮件数据，经常要用到Base64编码。

4 如何编码

第一步，将每三个字节作为一组，一共是24个二进制位。
第二步，将这24个二进制位分为四组，每个组有6个二进制位。
第三步，在每组前面加两个00，扩展成32个二进制位，即四个字节。
第四部, 每个字节的对应符号即为base64编码后的值。
Base64编码后的文本，会比原文本大出三分之一左右。

C++实现：

以下代码来自百度云SDK中base64编码部分。简单好用。

Bash64.h：

#ifndef __BASE64_H__
#define __BASE64_H__

#include <iostream>
#include <string>

static const std::string base64_chars =
"ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"
"abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"
"0123456789+/";

static inline bool is_base64(const char c)
{
    return (isalnum(c) || (c == '+') || (c == '/'));
}

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

    while (in_len--)
    {
        char_array_3[i++] = *(bytes_to_encode++);
        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::string base64_decode(std::string const & encoded_string)
{
    int in_len = (int) encoded_string.size();
    int i = 0;
    int j = 0;
    int in_ = 0;
    unsigned char char_array_4[4], char_array_3[3];
    std::string 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] & 0xf) << 4) + ((char_array_4[2] & 0x3c) >> 2);
            char_array_3[2] = ((char_array_4[2] & 0x3) << 6) + char_array_4[3];

            for (i = 0; (i < 3); i++)
                ret += 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] & 0xf) << 4) + ((char_array_4[2] & 0x3c) >> 2);  
        char_array_3[2] = ((char_array_4[2] & 0x3) << 6) + char_array_4[3];  

        for (j = 0; (j < i - 1); j++) ret += char_array_3[j];  
    }  

    return ret;  
}
#endif

测试部分：

#include <string>
#include <iostream>
#include "base64.h"
#include <fstream>

using namespace std;

int main(int argc, char** argv){

    fstream f;
    f.open("test.jpg", ios::in|ios::binary);

    f.seekg(0, std::ios_base::end);
    std::streampos sp = f.tellg();
    int size = sp;
    char* buffer = (char*)malloc(sizeof(char)*size);
    f.read(buffer,size);

    cout << "file size:" << size << endl;     
    string imgBase64 = base64_encode(buffer, size);
    cout << "img base64 encode size:" << imgBase64.size() << endl;      
    string imgdecode64 = base64_decode(imgBase64);
    cout << "img decode size:" << imgdecode64.size() << endl;      
    return 0;
}