base64
最后更新于：2022-04-01 01:14:54
Base64是一种用64个字符来表示任意二进制数据的方法。
用记事本打开`exe`、`jpg`、`pdf`这些文件时，我们都会看到一大堆乱码，因为二进制文件包含很多无法显示和打印的字符，所以，如果要让记事本这样的文本处理软件能处理二进制数据，就需要一个二进制到字符串的转换方法。Base64是一种最常见的二进制编码方法。
Base64的原理很简单，首先，准备一个包含64个字符的数组：
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['A', 'B', 'C', ... 'a', 'b', 'c', ... '0', '1', ... '+', '/']
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然后，对二进制数据进行处理，每3个字节一组，一共是`3x8=24`bit，划为4组，每组正好6个bit：
这样我们得到4个数字作为索引，然后查表，获得相应的4个字符，就是编码后的字符串。
所以，Base64编码会把3字节的二进制数据编码为4字节的文本数据，长度增加33%，好处是编码后的文本数据可以在邮件正文、网页等直接显示。
如果要编码的二进制数据不是3的倍数，最后会剩下1个或2个字节怎么办？Base64用`\x00`字节在末尾补足后，再在编码的末尾加上1个或2个`=`号，表示补了多少字节，解码的时候，会自动去掉。
Python内置的`base64`可以直接进行base64的编解码：
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>>> import base64
>>> base64.b64encode(b'binary\x00string')
b'YmluYXJ5AHN0cmluZw=='
>>> base64.b64decode(b'YmluYXJ5AHN0cmluZw==')
b'binary\x00string'
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由于标准的Base64编码后可能出现字符`+`和`/`，在URL中就不能直接作为参数，所以又有一种"url safe"的base64编码，其实就是把字符`+`和`/`分别变成`-`和`_`：
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>>> base64.b64encode(b'i\xb7\x1d\xfb\xef\xff')
b'abcd++//'
>>> base64.urlsafe_b64encode(b'i\xb7\x1d\xfb\xef\xff')
b'abcd--__'
>>> base64.urlsafe_b64decode('abcd--__')
b'i\xb7\x1d\xfb\xef\xff'
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还可以自己定义64个字符的排列顺序，这样就可以自定义Base64编码，不过，通常情况下完全没有必要。
Base64是一种通过查表的编码方法，不能用于加密，即使使用自定义的编码表也不行。
Base64适用于小段内容的编码，比如数字证书签名、Cookie的内容等。
由于`=`字符也可能出现在Base64编码中，但`=`用在URL、Cookie里面会造成歧义，所以，很多Base64编码后会把`=`去掉：
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# 标准Base64:
'abcd' -> 'YWJjZA=='
# 自动去掉=:
'abcd' -> 'YWJjZA'
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去掉`=`后怎么解码呢？因为Base64是把3个字节变为4个字节，所以，Base64编码的长度永远是4的倍数，因此，需要加上`=`把Base64字符串的长度变为4的倍数，就可以正常解码了。
### 小结
Base64是一种任意二进制到文本字符串的编码方法，常用于在URL、Cookie、网页中传输少量二进制数据。
### 练习
请写一个能处理去掉`=`的base64解码函数：
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# -*- coding: utf-8 -*-
import base64
def safe_base64_decode(s):
# 测试:
assert b'abcd' == safe_base64_decode(b'YWJjZA=='), safe_base64_decode('YWJjZA==')
assert b'abcd' == safe_base64_decode(b'YWJjZA'), safe_base64_decode('YWJjZA')
print('Pass')
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Run
### 参考源码
[do_base64.py](https://github.com/michaelliao/learn-python3/blob/master/samples/commonlib/do_base64.py)