打造高效短網址|Base62編碼工程實戰案例

一、為什麼需要短網址?

在現代社會，short url已不僅僅是保存空間和排版考慮的問題，更是一種需要在多個媒介傳播的新聞、信息、產品宣傳、宣傳語的一種需求。

而常規的短網址轉換基本都是通過跳轉的方式實現，雖然看起來簡單，但是每一個鏈接都要跳轉一次，跳轉次數多了還會給用戶帶來額外的時間成本，對於大流量網站而言，跳轉次數多了會對伺服器帶來極大的負擔，而且有時候並不是用戶希望得到的目標頁面，這時候就需要一種更有效的方式來實現短網址跳轉。

此時就需要有一種更加高效和可靠的實現方式，比如 Base62 編碼就是一種非常好的選擇。

二、什麼是Base62編碼?

Base62編碼是一種62進位的編碼方式，使用數字、大小寫字母來表示一個數字。

簡單來說，就是將10進位的數字通過轉換，用短字元串來表示該數字。可用於生成短網址、生成UID等場景。

Base62編碼的值域為0-9a-zA-Z，共計62個字元，由於62的6次方比16的8次方大，所以base62在相同長度情況下能夠表示的數字比base16要多得多，而且它的字元串相對長度也要短得多。

三、如何使用Base62編碼實現短網址?

首先，我們需要將原始url轉換為短碼，以便在跳轉時使用。一個有效的短網址方案應該包括以下兩個環節。

第一步：生成短碼：將原始長鏈接轉換為短碼。我們可以根據原始URL生成MD5值，然後通過Base62編碼生成短碼。

// 使用md5可以得到一個128位的哈希值，但使用Base62編碼後只需要6位
unsigned char result[16];
md5(input, strlen(input), result);

// 計算生成的短碼（使用 Base62 編碼），即將 10 進位轉換為 62 進位
std::string urlcode = hex2dec(result, sizeof(result));
std::string short_code = encode_base62((int)strtol(urlcode.c_str(), NULL, 16));

第二步：解析短碼：請求縮短的短碼，解析並有效的301定向到原始的長鏈接，這是一個經典的請求轉發模式。

// 解析 Base62 編碼得到 10 進位
unsigned long long count = decode_base62(shortCode);
std::stringstream ss;
ss << std::hex << count;
std::string s = ss.str();

// 補齊位數
std::string md5result(32 - s.length(), '0');
md5result = md5result + s;

// 將 16 進位字元串轉換成 unsigned char[]
unsigned char result[16];
for (int i = 0; i < 16; i++)
{
    std::string sub = md5result.substr(i * 2, 2);
    result[i] = (unsigned char)strtol(sub.c_str(), NULL, 16);
}

// 通過 MD5 解析得到原始 URL
std::string url = md5_to_url(result);

通過以上兩個步驟，我們就可以方便地將長鏈接轉換為短鏈接，從而提高跳轉效率。

四、完整代碼示例

下面為完整的代碼示例，包括了使用MD5生成哈希值以及Base62編碼的實現。

#include <iostream>
#include <string>
#include <cstring>
#include <climits>
#include <cmath>
#include <algorithm>
#include <sstream>

const std::string base62_chars = "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz";

// Base62 編碼
std::string encode_base62(unsigned long long number)
{
    std::string base62_str;
    do
    {
        base62_str.push_back(base62_chars[number % 62]);
        number /= 62;
    } while (number);

    std::reverse(base62_str.begin(), base62_str.end());
    return base62_str;
}

// Base62 解碼
unsigned long long decode_base62(std::string const& str)
{
    unsigned long long number = 0;
    for (int i = 0; i = '0' && h1 = 'A' && h1 <= 'F'))
            *ptr = (h1 <= '9') ? (h1 - '0') : (h1 - 'A' + 10);
        else
            break;

        *ptr <= '0' && h2 = 'A' && h2 <= 'F'))
            *ptr |= (h2 <= '9') ? (h2 - '0') : (h2 - 'A' + 10);
        else
            break;

        ptr++;
    }

    return dest;
}

// 使用md5計算哈希值
void md5(const char* str, size_t len, unsigned char* result)
{
    EVP_MD_CTX* ctx = EVP_MD_CTX_new();
    EVP_DigestInit_ex(ctx, EVP_md5(), NULL);
    EVP_DigestUpdate(ctx, str, len);
    EVP_DigestFinal_ex(ctx, result, NULL);
    EVP_MD_CTX_free(ctx);
}

// 將 md5 值轉換成 URL
std::string md5_to_url(unsigned char* result)
{
    std::stringstream ss;
    for (int i = 0; i < 16; i++)
        ss << std::hex << (int)result[i];

    std::string url = ss.str();
    return url.substr(0, 8) + "-" + url.substr(8, 4) + "-" + url.substr(12, 4) + "-" + url.substr(16, 4) + "-" + url.substr(20);
}

int main()
{
    // 待轉換的 URL
    std::string input = "https://www.google.com/";

    // 使用 md5 可以得到一個128位的哈希值，但使用 Base62 編碼後只需要6位
    unsigned char result[16];
    md5(input.c_str(), input.length(), result);

    // 計算生成的短碼（使用 Base62 編碼），即將 10 進位轉換為 62 進位
    std::string urlcode = hex2dec(result, sizeof(result));
    std::string short_code = encode_base62((int)strtol(urlcode.c_str(), NULL, 16));

    std::cout << "Short URL: " << short_code << std::endl;

    // 解析 Base62 編碼得到 10 進位
    unsigned long long count = decode_base62(short_code);
    std::stringstream ss;
    ss << std::hex << count;
    std::string s = ss.str();

    // 補齊位數
    std::string md5result(32 - s.length(), '0');
    md5result = md5result + s;

    // 將 16 進位字元串轉換成 unsigned char[]
    unsigned char result2[16];
    for (int i = 0; i < 16; i++)
    {
        std::string sub = md5result.substr(i * 2, 2);
        result2[i] = (unsigned char)strtol(sub.c_str(), NULL, 16);
    }

    // 通過 MD5 解析得到原始 URL
    std::string url = md5_to_url(result2);
    std::cout << "Original URL: " << url << std::endl;

    return 0;
}