Base64：最坏的空间使用增加是多少？

Question

如果服务器接收到一个base64字符串并想要在转换之前检查其长度，比如说它希望始终允许最终的字节数组为16KB。当将一个16KB的字节数组转换为Base64字符串时，这个字节数组可能会有多大（假设每个字符占用一个字节）？

- 700 Software

Answer 1

Base64将每个三个字节的数据编码为四个字节输出，并且输出总是被填充为四的倍数。

这意味着一个长度为n的字符串经过base-64编码后的大小为：

ceil(n / 3) * 4

因此，对于一个16KB的数组，它的base-64表示将会是 ceil(16*1024/3)*4 = 21848 字节长，大约21.8KB。

一个粗略的估算是数据大小增加到原始大小的4/3。

- R. Martinho Fernandes

---

我们需要将长度加2吗？ - vIceBerg

@vIceBerg，这取决于您是否在使用float数字与ceil或仅使用int数字（且没有ceil）。 - 700 Software

我猜这个更简单的表达方式是你需要增加原始大小的1/3。 - mvmn

在你提出的例子中，按照相同的度量顺序显示结果会稍微提高答案的质量（21.3 KB 而不是 21848 字节）。 - Ivan De Paz Centeno

在使用单位时要小心，kB（1000 B）和KiB（1024 B）是不同的，所以ceil(16*1000/3)*4字节，详见https://en.wikipedia.org/wiki/Binary_prefix。 - undefined

Answer 2

来自维基百科

请注意，对于n个字节的输入， 输出将是(n + 2 - ((n + 2) % 3)) / 3 * 4个字节长，因此 每个输入字节的输出字节数 收敛到4/3或1.33333，适用于 大n。

所以16kb * 4 / 3大约为21.8 kb，或者准确地说是21,848个字节。

希望这可以帮助您。

- Binary Worrier

---

准确来说，它将是约21.3千字节（21,848 / 1024）。 - undefined

@AlexMisiulia kB是指千字节，即1000字节。而1024字节则是基比字节或KiB。 - undefined

@mack我从来没有在科学论文之外看到过kibibyte或KiB这样的用法，通常人们普遍认为一千兆字节等于1024字节，即使这种理解在技术上是不正确的。 - undefined

Answer 3

16kb等于131,072位。Base64将24位缓冲区打包成每组四个6位字符，因此您将获得5,462 * 4 = 21,848字节。

- Chris Heald

---

16kB是128,000个比特，而不是131,072个比特（或者16 kiB，参见https://en.wikipedia.org/wiki/Binary_prefix）。 - undefined

Answer 4

由于问题涉及最坏的可能增加情况，因此我必须补充说明：通常在每80个字符左右会有一个换行符。这意味着，如果您将base64编码数据保存到Windows文本文件中，它将为每行添加2个字节，在Linux上为1个字节。

以上已经描述了实际编码的增加情况。

- Zsolt Sky

---

一个字节变成四个base64字节的极端情况，是不是增加了4倍？更长的源材料可以获得更好的比率，直到接近1.333的渐进值，就像其他人所说的那样。 - Olie

Answer 5

这是我的参考资料。由于问题涉及到“最坏情况”，因此我们应该考虑换行符。RFC 1421规定最大行长为64个字符，而RFC 2045（MIME）则规定一行中最多有76个字符。

后者是C#库所实现的。因此，在换行符为2个字符(\r\n)的Windows环境中，我们得到以下公式：Length = Floor(Ceiling(N/3) * 4 * 78 / 76) 注意：这里使用了Floor函数，因为在我的测试中发现，如果最后一行恰好包含76个字符，则不会有换行符。

我可以通过运行以下代码来证明它:

byte[] bytes = new byte[16 * 1024];
Console.WriteLine(Convert.ToBase64String(bytes, Base64FormattingOptions.InsertLineBreaks).Length);

将16 kBytes编码为base64，每行76个字符的答案是：22422个字符。

在Linux中，假设长度为 Length = Floor(Ceiling(N/3) * 4 * 77 / 76) ，但我还没有测试过它在我的.NET Core上是否可行。

- Lionet Chen

Answer 6

另外，这还要取决于实际的字符编码方式。例如，如果我们将其编码为UTF-32字符串，则每个base64字符将消耗3个额外字节（每个字符4个字节）。

- OwnageIsMagic