Base64编码、解码的实现

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什么是Base64？

按照RFC2045的定义， Base64被定义为：Base64内容传送编码被设计用来把任意序列的8位字节描述为一种不易被人直接识别的形式。（The Base64 Content-Transfer-Encoding is designed to represent arbitrary sequences of octets in a form that need not be humanly readable.）

图标base64编码在线转换器 :
http://www.motobit.com/util/base64-decoder-encoder.asp

Base64是网络上最常见的用于传输8Bit字节代码的编码方式之一，在发送电子邮件时，服务器认证的用户名和密码需要用Base64编码，附件也需要用Base64编码。
下面简单介绍Base64算法的原理，由于代码太长就不在此贴出
Base64是网络上最常见的用于传输8Bit字节代码的编码方式之一，大家可以查看RFC2045～RFC2049，上面有MIME的详细规范。

Base64要求把每三个8Bit的字节转换为四个6Bit的字节（3*8 = 4*6 = 24），然后把6Bit再添两位高位0，组成四个8Bit的字节，也就是说，转换后的字符串理论上将要比原来的长1/3。

这样说会不会太抽象了？不怕，我们来看一个例子：

转换前 aaaaaabb ccccdddd eeffffff
转换后 00aaaaaa 00bbcccc 00ddddee 00ffffff

应该很清楚了吧？上面的三个字节是原文，下面的四个字节是转换后的Base64编码，其前两位均为0。

转换后，我们用一个码表来得到我们想要的字符串（也就是最终的Base64编码），这个表是这样的：（摘自RFC2045）
Table 1: The Base64 Alphabet

Value Encoding Value Encoding Value Encoding Value Encoding
0 A 17 R 34 i 51 z
1 B 18 S 35 j 52 0
2 C 19 T 36 k 53 1
3 D 20 U 37 l 54 2
4 E 21 V 38 m 55 3
5 F 22 W 39 n 56 4
6 G 23 X 40 o 57 5
7 H 24 Y 41 p 58 6
8 I 25 Z 42 q 59 7
9 J 26 a 43 r 60 8
10 K 27 b 44 s 61 9
11 L 28 c 45 t 62 +
12 M 29 d 46 u 63 /
13 N 30 e 47 v
14 O 31 f 48 w (pad) =
15 P 32 g 49 x
16 Q 33 h 50 y
让我们再来看一个实际的例子，加深印象！

转换前 10101101 10111010 01110110
转换后 00101011 00011011 00101001 00110110
十进制 43 27 41 54
对应码表中的值 r b p 2

所以上面的24位编码，编码后的Base64值为 rbp2
解码同理，把 rbq2 的二进制位连接上再重组得到三个8位值，得出原码。
（解码只是编码的逆过程，在此我就不多说了，另外有关MIME的RFC还是有很多的，如果需要详细情况请自行查找。）

用更接近于编程的思维来说，编码的过程是这样的：

第一个字符通过右移2位获得第一个目标字符的Base64表位置，根据这个数值取到表上相应的字符，就是第一个目标字符。
然后将第一个字符左移4位加上第二个字符右移4位，即获得第二个目标字符。
再将第二个字符左移2位加上第三个字符右移6位，获得第三个目标字符。
最后取第三个字符的右6位即获得第四个目标字符。

在以上的每一个步骤之后，再把结果与 0x3F 进行 AND 位操作，就可以得到编码后的字符了。

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以下是Base64编码、解码的C语言实现：（VC 6.0下编译通过）

#include <stdio.h>#include <string.h>typedef unsigned char BYTE;/*==================================================================== Base64编码函数 btSrc指向被编码的数据缓冲区 iSrcLen被编码的数据的大小（字节） btRet指向存放Base64编码的数据缓冲区 piRetLen指向存放Base64编码的数据缓冲区的长度 若btRet为NULL函数返回0，piRetLen传回btSrc的Base64编码所需缓冲区的大小 若btRet指向的缓冲区太小，函数返回-1 否则函数返回实际btSrc的Base64编码所需缓冲区的大小=====================================================================*/int EncodeBase64(BYTE *btSrc, int iSrcLen, BYTE *btRet, int *piRetLen) //Base64编码{int i = 0, j = 0, k = 0 ;BYTE EncodeBase64Map[] = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";i = (iSrcLen+2) / 3 * 4 ; //获取btSrc的Base64编码所需缓冲区的大小if(btRet != NULL){if(*piRetLen < i) //Base64编码所需缓冲区偏小return -1 ;*piRetLen = i ; //*piRetLen返回btSrc的Base64编码的缓冲区大小}else{*piRetLen = i ;return 0 ;}k = iSrcLen - iSrcLen % 3 ;for(i=j=0; i<k; i+=3) //编码{btRet[j++] = EncodeBase64Map[(btSrc[i]>>2)&0x3F] ;btRet[j++] = EncodeBase64Map[((btSrc[i]<<4) + (btSrc[i+1]>>4))&0x3F] ;btRet[j++] = EncodeBase64Map[((btSrc[i+1]<<2) + (btSrc[i+2]>>6))&0x3F] ;btRet[j++] = EncodeBase64Map[btSrc[i+2]&0x3F] ;}k = iSrcLen - k ;if(1 == k){btRet[j++] = EncodeBase64Map[(btSrc[i]>>2)&0x3F] ;btRet[j++] = EncodeBase64Map[(btSrc[i]<<4)&0x3F] ;btRet[j++] = '=' ;btRet[j ] = '=' ;}else if(2 == k){btRet[j++] = EncodeBase64Map[(btSrc[i]>>2)&0x3F] ;btRet[j++] = EncodeBase64Map[((btSrc[i]<<4) + (btSrc[i+1]>>4))&0x3F] ;btRet[j++] = EncodeBase64Map[(btSrc[i+1]<<2)&0x3F] ;btRet[j] = '=' ;}return ++j ;}/*==================================================================== Base64解码函数 btSrc指向被解码的数据缓冲区 iSrcLen被解码的数据的大小（字节） btRet指向存放Base64解码的数据缓冲区 piRetLen指向存放Base64解码的数据缓冲区的长度 若btRet为NULL函数返回0，piRetLen传回btSrc的Base64解码所需缓冲区的大小 若btRet指向的缓冲区太小，函数返回-1 否则函数返回btSrc的Base64解码所需缓冲区的大小=====================================================================*/int DecodeBase64(BYTE *btSrc, int iSrcLen, BYTE *btRet, int *piRetLen) //Base64解码{int i = 0, j = 0 ;BYTE EncodeBase64Map[] = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";BYTE DecodeBase64Map[256] = {0} ;for(j = iSrcLen; j>0 && '='==btSrc[j-1]; --j) ; //忽略=号i = (j/4)*3+(j%4+1)/2; //计算解码后 字符串的长度if(btRet != NULL){if(*piRetLen < i) //Base64解码所需缓冲区偏小return -1 ;*piRetLen = i ; //*piRetLen返回btSrc的Base64解码的缓冲区大小}else{*piRetLen = i ;return 0 ;}j = sizeof(EncodeBase64Map) ;for(i=0; i<j; ++i)DecodeBase64Map[ EncodeBase64Map[i] ] = i ;for(i=j=0; i<iSrcLen; i+=4){btRet[j++] = DecodeBase64Map[btSrc[i ]] << 2 | DecodeBase64Map[btSrc[i+1]] >> 4 ;btRet[j++] = DecodeBase64Map[btSrc[i+1]] << 4 | DecodeBase64Map[btSrc[i+2]] >> 2 ;btRet[j++] = DecodeBase64Map[btSrc[i+2]] << 6 | DecodeBase64Map[btSrc[i+3]] ;}return *piRetLen ;}int main(void){char str[128]={0} ;char szTemp[128] = {0} ;int iRetLen, i ;printf("Base64编码：/n") ;scanf("%s", str) ;iRetLen = sizeof(szTemp) ;EncodeBase64(str, strlen(str), szTemp, &iRetLen) ;szTemp[iRetLen] = '/0' ;printf("%s/n", szTemp) ;printf("Base64解码：/n") ;iRetLen = sizeof(szTemp) ;scanf("%s", szTemp) ;DecodeBase64(szTemp, strlen(szTemp), str, &iRetLen) ;str[iRetLen] = '/0' ;printf("%s/n", str) ;for(i=0; i<iRetLen; ++i)printf("%0x ", (unsigned char)(str[i])) ;return 0 ;}