使用NDK实现的Base64编/解码
来源：互联网 发布：一键卸妆 知乎 编辑：程序博客网 时间：2024/06/06 00:38
Base64的编解码原理很简单，下面是编解码的部分核心代码：
编码：
/** * 编码 * data : byte数组 * realLength : 数组长度 * offset : 偏移量 * length : 从偏移量开始截取的长度 * flag : 选项 */EncodeData *encode(const char *data, int realLength, int offset, int length, int flag) { /* 将字符串数据转换成ascii码，再将ascii码变成二进制表示， * 将二进制中每3个8位的数据转换成4个6位的数据， * 并且在6位的数据前加‘00’，最终变成4个8位， * 操作完的4个8位二进制再变成4个十进制数字，并根据数字对应的base64表获取编码， * 如果不满足3个8位，则在其后补0直至到3个8位，再分割成4个6位，其中补完的数据用'='表示*/ /*android的base64库中，默认换行用/n，不用/r/n*/ /* e.g * char : 's' * binary : 01110011 * split : 011100 | 11 * complete 0 : 011100 | 110000 | 000000 | 000000 * add 0 to head : 00011100 | 00110000 | 00000000 | 00000000 * decimal : 28 | 48 | 64(complete) | 64(complete) * encode : c | w | = | = * result : cw== * */ EncodeData *encodeData = (EncodeData *) malloc(sizeof(EncodeData)); Flags *flags = getFlags(flag);//根据选项值获取对应选项 const char *table = flags->isUrlSafe ? ENCODE_WEB_TABLE : ENCODE_TABLE; char *p;//活动指针，用于循环取数据 char temp1, temp2, temp3;//辅助取数 int encodeLength = getEncodeLength(realLength, length, flags); encodeData->data = p = (char *) malloc(encodeLength * sizeof(char)); int i; int count = LINE_GROUPS; int len = realLength; if (length != LEN_DEFAULT) len = length; len += offset; for (i = offset; i < len; i += 3) { bool isSecondCharEmpty = (i + 1 >= len); bool isThirdCharEmpty = (i + 2 >= len); //每次增长3个，若能进入循环，第一个字节肯定存在 temp1 = data[i]; temp2 = isSecondCharEmpty ? 0 : data[i + 1]; temp3 = isThirdCharEmpty ? 0 : data[i + 2]; //第一个转码取第一个字节的前6位，再通过0x3F(0011 1111)提取出 *(p++) = table[(temp1 >> 2) & 0x3F]; //第二个转码取第一个字节的7、8位(0x3F)和第二个字节的前4位(0x0F) *(p++) = table[((temp1 << 4) & 0x3F) + ((temp2 >> 4) & 0x0F)]; //第三个转码取第二个字节的5、6、7、8位(0x3C)和第三个字节的前2位(0x03) //假设只有一个字节，那么必定可以转换出第一、二个转码，所以只需要判断第二个字节是否为空 //若第二字节为空，则用‘=’（64）号代替 if (isSecondCharEmpty && flags->isPadding) *(p++) = table[64]; else if (!isSecondCharEmpty) *(p++) = table[(((temp2 << 2) & 0x3C) + ((temp3 >> 6) & 0x03))]; //第四个转码直接取第三个字节的后6位即可 if (isThirdCharEmpty && flags->isPadding) *(p++) = table[64]; else if (!isThirdCharEmpty) *(p++) = table[(temp3 & 0x3F)]; if (flags->isWrap && (--count) == 0) { if (flags->isCRLF) *(p++) = '\r'; *(p++) = '\n'; count = LINE_GROUPS; } } if (flags->isWrap) { if (flags->isCRLF) *(p++) = '\r'; *p = '\n';//最后要加结束符号 } free(flags); encodeData->length = encodeLength; return encodeData;}编码部分用unit test里简略的运行时间统计，速度大概比原来android方法20%左右
/** * 另一种方法解码，不预先计算解码长度 */DecodeData *decodeLikeAndroid(const char *data, int realLength, int offset, int length, int flag) { DecodeData *decodeData = (DecodeData *) malloc(sizeof(DecodeData)); const int *table; if (flag & URL_SAFE) table = DECODE_WEB_TABLE; else table = DECODE_TABLE; int value; char c; int index = offset; int len = realLength; if (length != LEN_DEFAULT) len = length; len += offset; decodeData->data = (char *) malloc(sizeof(char) * len); int decodeLength = 0; int state = 0;//记录状态 //最后还是用了android源码里的解决方法 //因为解码数据中可能存在多种被无效数据（如头文件里解码表中的-1、-2）污染的情况 //自己写过2种方法，效果不理想 while (index < len) { if (state == 0) { while (index + 4 <= len && (value = (table[data[index]] << 18) | (table[data[index + 1]] << 12) | (table[data[index + 2]] << 6) | (table[data[index + 3]])) >= 0) { decodeData->data[decodeLength++] = (value >> 16); decodeData->data[decodeLength++] = (value >> 8); decodeData->data[decodeLength++] = value;// //第一个解码取第一个字节的第2~8位，第二个字节的第3~4位// decodeData->data[decodeLength++] = (temp1 << 2) + (temp2 >> 4);// //第二个解码取第二个字节的后4位，第三个字节的第2~6位// decodeData->data[decodeLength++] = (temp2 << 4) + (temp3 >> 2);// //第三个解码取第三个字节的后2位，第四个字节的第0~6位// decodeData->data[decodeLength++] = (temp3 << 6) + temp4; index += 4; } if (index >= len) break; } c = table[data[index++]]; switch (state) { case 0: if (c < DECODE_EQUALS) { value = c; ++state; } else if (c != DECODE_SKIP) return getErrorDecodeData(decodeData); break; case 1: if (c < DECODE_EQUALS) { value = (value << 6) | c; ++state; } else if (c != DECODE_SKIP) return getErrorDecodeData(decodeData); break; case 2: if (c < DECODE_EQUALS) { value = (value << 6) | c; ++state; } else if (c == DECODE_EQUALS) { decodeData->data[decodeLength++] = (value >> 4);// //第一个解码取第一个字节的第2~8位，第二个字节的第3~4位// decodeData->data[decodeLength++] = (temp1 << 2) + (temp2 >> 4); state = 4; } else if (c != DECODE_SKIP) return getErrorDecodeData(decodeData); break; case 3: if (c < DECODE_EQUALS) { value = (value << 6) | c; decodeData->data[decodeLength++] = (value >> 16); decodeData->data[decodeLength++] = (value >> 8); decodeData->data[decodeLength++] = value; state = 0; } else if (c == DECODE_EQUALS) { decodeData->data[decodeLength++] = (value >> 10); decodeData->data[decodeLength++] = (value >> 2); state = 5; } else if (c != DECODE_SKIP) return getErrorDecodeData(decodeData); break; case 4: if (c == DECODE_EQUALS) { ++state; } else if (c != DECODE_SKIP) return getErrorDecodeData(decodeData); break; case 5: if (c != DECODE_SKIP) return getErrorDecodeData(decodeData); break; } } //跳出while循环后 switch (state) { case 0: break; case 1: return getErrorDecodeData(decodeData); case 2: decodeData->data[decodeLength++] = (value >> 4); break; case 3: decodeData->data[decodeLength++] = (value >> 10); decodeData->data[decodeLength++] = (value >> 2); break; case 4: return getErrorDecodeData(decodeData); case 5: break; } decodeData->length = decodeLength; return decodeData;}注意的是，解码部分还是用了android源码中Base64的解码方法，原因是在解码中会出现解码数据被无效字符污染的情况，暂时没想到好的思路。
结果倒是很有意思，我在单元测试里写了简单的统计运行时间，结果解码时间比android提供的Base64方法还要慢一些（大数据量、10000次左右的循环）。
想到好的思路再修改了
修改了解码拼接字符部分，现在在同一测试中的运行时间基本与android方法持平（最多快1%）
另外，代码里写了一个计算解码后数据长度的方法，适合统计数据源里没有污染情况下的解码长度：
/** * 计算解码后的数据长度 */int getDecodeLength(const char *data, int realLength, int offset, int length, Flags *flags) { char log[256]; int decodeLength = 0; int tempLength = realLength; if (length != LEN_DEFAULT) tempLength = length; sprintf(log, "tempLength:%d", tempLength); LOGV(log); //当数据应该有'='存在时，数据长度少于4，则无法被解码 //反之，不应该存在'='时，数据长度少于2，则同上 if (flags->isPadding && tempLength < 4) { return -1; } else if (!flags->isPadding && tempLength < 2) { return -2; } //计算数据尾部的换行符占位数（若存在） int endSpace = 0; if (length == LEN_DEFAULT || (length + offset == realLength)) { if (flags->isCRLF) { if (data[realLength - 2] == '\r') endSpace = 2; } else if (data[realLength - 1] == '\n') endSpace = 1; } sprintf(log, "endSpace:%d", endSpace); LOGV(log); //计算换行符个数 int enters = 0; if (flags->isWrap) { enters = tempLength / (flags->isCRLF ? 78 : 77); } sprintf(log, "enters:%d", enters); LOGV(log); tempLength -= endSpace; decodeLength = tempLength; int t = tempLength - enters; tempLength = t >= 0 ? t : tempLength; bool isRemainder = false; int equals = 0;//记录'='号个数（若存在） int remainder = 0;//记录余数（若存在） sprintf(log, "tempLength--:%d", tempLength); LOGV(log); /* * 多判断一层，存在padding时，解码数据不足4位且不能被4整除的throw exception， * 不存在padding时，最少解码数据是2位，数据不能被4整除时，若余数为1、2，则数据完整可被解码 */ if (flags->isPadding) { if (tempLength % 4 != 0) { return -3; } if (data[decodeLength - 2] == '=') { equals = 2; isRemainder = true; } else if (data[decodeLength - 1] == '=') { equals = 1; isRemainder = true; } } else { int d = tempLength % 4; if (d > 2) { return -4; } else if (d != 0) { remainder = d; isRemainder = true; } } if (isRemainder) { decodeLength -= enters; decodeLength += remainder; decodeLength = decodeLength * DECODE_CONST - 3; decodeLength += (3 - equals); } else { decodeLength -= enters; decodeLength = decodeLength * DECODE_CONST; } sprintf(log, "decodeLength--:%d", decodeLength); LOGV(log); return decodeLength;}获取编码后长度的方法也有，思路简单很多：
/** * 计算、获取编码长度 */int getEncodeLength(int realLength, int length, Flags *flags) { //编码后的长度计算：3×8=4×6->4×8 int tempLength = realLength; if (length != LEN_DEFAULT) tempLength = length; int encodeLength = 0; if (realLength > 0) { int remainder = tempLength % 3; encodeLength = (remainder == 0 ? ((tempLength / 3) << 2) : (((tempLength / 3) + 1) << 2)); if (flags->isWrap) { if (!flags->isCRLF) //编码后每76个字符插入'\n'换行 encodeLength = encodeLength + 1 + encodeLength / LINE_CHARS; else //编码后每76个字符插入'\r\n'换行 encodeLength = encodeLength + (1 + encodeLength / LINE_CHARS) * 2; } //没有padding，不需要在后面补'=' if (!flags->isPadding && remainder > 0) encodeLength -= (3 - remainder); } return encodeLength;}具体的代码已上传到github：https://github.com/ViTess/Android-Base64
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