技術標籤：16進位制轉base64

我們知道在計算機中任何資料都是按位元組儲存的，有的複雜的資料（比如漢字）可能由多個位元組表示，簡單（比如單個英文字元）的由 1 個位元組表示，位元組是記憶體中基本的儲存單位。

我們知道一個位元組可表示的範圍是 0 ～ 255（十六進位制：0x00 ～ 0xFF）， 其中 ascii 值的範圍為 0 ～ 127（十六進位制：0x00 ～ 0x7F）；而超越 ascii 範圍的 128～255（十六進位制：0x80 ～ 0xFF）之間的值是不可見字元。當然也並不是所有的 ascii 都是可見的，ascii 中只有 95 個可見字元（範圍為 32 ～ 126），其餘的 ascii 為不可見字元，本節後面我們會列出所有可見的 ascii 和 不可見的 ascii。

當不可見字元在網路上傳輸時，比如說從 A 計算機傳到 B 計算機，往往要經過多個路由裝置，由於不同的裝置（特指老的路由裝置）對字元的處理方式有一些不同，這樣那些不可見字元就有可能被處理錯誤，這是不利於傳輸的。所以就先把資料先做一個 base64 編碼，統統變成可見字元，也就是 ascii 碼可表示的可見字元，確保資料可靠傳輸。base64 的內容是有 0 ～9，a ～z，A ～Z，+，/組成，正好 64 個字元，這些字元是在 ascii 可表示的範圍內，屬於 95 個可見字元的一部分。

對於現在路由裝置，只要是文字字元（無論是否是可見字元）都可以直接在網路上傳輸。注意，由於二進位制格式的資料（圖片，音訊，視訊，語音等非文字字元）， 無法直接在網路上傳輸，我們一般都要把這些二進位制資料轉為文字字元後進行網路傳輸。而 base64 可以把這些二進位制資料轉為文字字元，並且 base64為了相容早期的老的路由器，還轉化為了可見的文字字元，當然，對於現在的路由器來說，只要是文字字元就可以通過網路傳輸。

在企業開發中，我們只要遵守一個好的習慣就可以了：對於文字字元傳輸，我們先序列化，然後再通過網路傳送；對於二進位制資料（圖片，音訊，視訊，語音等非文字字元），我們先用 base64 編碼成文字字元，然後序列化後再通過網路傳送。大家可能要問，只要是文字字元不就可以直接通過網路傳輸了嗎，為什麼還要序列化？在此，我再告訴大家，你專案中要傳輸的資料不只有字串吧，應該還需要包容其它型別的資料，通訊雙方約定的就是傳送的東西都是序列化後資料，這樣方便對通訊雙方的資料型別進行還原。你沒必要只對其它型別的資料序列化，對字串不序列化，這樣反而增加了業務邏輯。

base64 的使用

base64 是 Python 內建模組，我們只需要 import 匯入模組就可以使用，我們可以把超越 ascii 範圍的字元用 base64 編碼為可見字元。

import base64

mystr = b"x80"  # x80 換成十進位制為 128，超越了 ascii 範圍，為不可見字元
strb64 = base64.b64encode(mystr)  # 編碼為 base64 的可見字元
print(strb64)

mystr = base64.b64decode(strb64)
print(mystr)  # 解碼為不可見字元 x80

base64 自己有一套演算法可以把我們的字元編碼成 ascii 範圍內的字元， 當然它不關心我們給的字元是不是可見字元，如果是可見字元同樣要編碼，如果是不可見字元則會編碼成可見字元。

import base64

strone = "p".encode("utf8")    # 可見字元
strtwo = "鳥".encode("utf8")   # 不可見字元

print(base64.b64encode(strone))  # 編碼可見字元
print(base64.b64encode(strtwo))  # 編碼不可見字元為可見字元

base64 編碼會把 3 位元組的二進位制資料編碼為 4 位元組的文字資料，如果要編碼的二進位制資料不是 3 的倍數，最後會剩下 1 個或 2 個位元組，base64 會在編碼的末尾加上 1 個或 2 個 = 號，表示補了多少位元組，解碼的時候，會自動去掉。

import base64

strone = "p".encode("utf8")             # 1個位元組
strtwo = "py".encode("utf8")            # 2 個位元組
strthree = "pyt".encode("utf8")         # 3 個位元組
strfour = "pyth".encode("utf8")         # 4 個位元組
strfive = "pytho".encode("utf8")        # 5 個位元組
strsix = "python".encode("utf8")        # 6 個位元組
strseven = "老鳥".encode("utf8")        # utf-8 編碼，每個漢字一般佔 3 個位元組
streight = "老鳥python".encode("utf8")  # utf-8 編碼，每個漢字一般佔 3 個位元組，英文佔 1 個位元組

print(base64.b64encode(strone))    # 按 3 個位元組（缺 2 個，補齊 2 個 =）編碼成 4 個位元組 cA==
print(base64.b64encode(strtwo))    # 按 3 個位元組（缺 1 個，補齊 1 個 =）編碼成 4 個位元組 cHk=
print(base64.b64encode(strthree))  # 按 3 個位元組編碼成 4 個位元組 cHl0
print(base64.b64encode(strfour))   # 按 6 個位元組（缺 2 個，補齊 2 個 =）編碼成 8 個位元組 cHl0aA==
print(base64.b64encode(strfive))   # 按 6 個位元組（缺 1 個，補齊 1 個 =）編碼成 8 個位元組 cHl0aG8=
print(base64.b64encode(strsix))    # 按 6 個位元組編碼成 8 個位元組 cHl0aG9u
print(base64.b64encode(strseven))  # 按 6 個位元組編碼成 8 個位元組 6ICB6bif
print(base64.b64encode(streight))  # 按 12 個位元組編碼成 16 個位元組 6ICB6bifcHl0aG9u

我們可以對用 base64 編碼後的字元進行解碼。

import base64

strone = "python".encode("utf8")    # 可見字元
strtwo = "老鳥".encode("utf8")      # 不可見字元

dataone = base64.b64encode(strone)  # 編碼可見字元 "python"
datatwo = base64.b64encode(strtwo)  # 編碼不可見字元 "老鳥" 為可見字元

print(base64.b64decode(dataone))    # 解碼 base64 編碼後的字串
print(base64.b64decode(datatwo))    # 解碼 base64 編碼後的字串

由於 base64 編碼後可能出現字元 + 和 /，在網頁上傳輸資料，我們用 get 方式傳輸字串時，字元 + 和 / 在 URL 中有特殊用途，就不能直接作為引數，所以又有一種 "url safe" 的 base64 編碼，其實就是把字元 + 和 / 分別變成 - 和 _。

import base64

mystr = b"xfbxefxff"
print(base64.b64encode(mystr))          # 編碼為 ++//，但是 + 和 / 在 url 中有特殊用途，不能作為引數
print(base64.urlsafe_b64encode(mystr))  # 編碼為 --__，很好。 

在網際網路上傳輸圖片，音樂，視訊，語音等等這些二進位制資料是常用的需求，我們可以用 base64 把這些二進位制資料轉為文字字元進行網路傳輸。 本節開頭部分，我們說過，最好要對文字字元進行序列化後再進行網路傳輸。所以，正規的流程是首先需要先用 base64 把圖片資料編碼為文字字元，然後序列化，最後通過網路傳送出去；另一端機器拿到這些資料，先進行反序列化，然後用 base64 進行解碼還原。

# coding:utf-8
import base64
import json

f = open("d:/test.png", "rb")  # 確保你計算機中存在 d:/test.png
imgdata = f.read()             # 二進位制圖片資料
f.close()

imgdatab64 = base64.b64encode(imgdata)
print imgdatab64               # 我們發現都被編碼成了 base64 的可見文字字元
jsdata = json.dumps(imgdatab64)


'''
通過網路傳輸......，
對方機器收到後，先反序列化，最後用 base64 進行解碼
'''

jsdata_recv = jsdata
imgdatab64 = json.loads(jsdata_recv)
imgdata = base64.b64decode(imgdatab64)

注意：base64 僅僅是把二進位制資料安裝一定的演算法轉化為 ascii，但不要作為加密行為。

本節重要知識點

會使用 base64 進行編解碼。

清楚 base64 使用的場景。

作業

我們在 IO 程式設計中知道，因為圖片資料有大量不可見字元，如果要把圖片資料儲存到磁碟上，需要用 "wb" 的方式寫檔案。如果我們把圖片資料用 base64 編碼成可見字元，我們用 "w" 的形式儲存到磁碟上，讀的時候在用 bases64 解碼還原，這樣也是可以的，請編碼完成這個試驗。

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