base64

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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：

['A', 'B', 'C', ... 'a', 'b', 'c', ... '0', '1', ... '+', '/']

然后，对二进制数据进行处理，每 3 个字节一组，一共是3x8=24bit，划为 4 组，每组正好 6 个 bit：

┌───────────────┬───────────────┬───────────────┐
│      b1       │      b2       │      b3       │
├─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┼─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┼─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┤
│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
├─┴─┴─┴─┴─┴─┼─┴─┴─┴─┴─┴─┼─┴─┴─┴─┴─┴─┼─┴─┴─┴─┴─┴─┤
│    n1     │    n2     │    n3     │    n4     │
└───────────┴───────────┴───────────┴───────────┘

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：

>>> import base64
>>> base64.b64encode(b'binary\x00string')
b'YmluYXJ5AHN0cmluZw=='
>>> base64.b64decode(b'YmluYXJ5AHN0cmluZw==')
b'binary\x00string'

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_：

>>> 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'

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：

# 标准 Base64:
'abcd' -> 'YWJjZA=='
# 自动去掉 =:
'abcd' -> 'YWJjZA'

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。

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。

请写一个能处理去掉 = 的 base64 解码函数：

import base64

def safe_base64_decode(s):
    pass

# 测试:
assert b'abcd' == safe_base64_decode('YWJjZA=='), safe_base64_decode('YWJjZA==')
assert b'abcd' == safe_base64_decode('YWJjZA'), safe_base64_decode('YWJjZA')
print('ok')