base64编码算法与c语言实现

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32位linux可用

base64是一种以64个可打印字符对二进制数据进行编码的编码算法。base64在对数据进行编码时以三个8位字符型数据为一组，取这三个字符型数据的ASCII码，然后以6位为一组组成4个新的数据，这4个新的数据有6位，所以它的最大值为2^6=64。我们以4个6位数据的十进制数从base64表中得到最终编码后的字符。


Base64 编码表
Value Char Value CharValueChar ValueChar
0 A 16Q32 g 48 w
1 B 17R33 h 49 x
2 C 18S34 i 50 y
3 D 19T35 j 51 z
4 E 20U36 k 52 0
5 F 21V37 l 53 1
6 G 22W38 m 54 2
7 H 23X39 n 55 3
8 I 24Y40 o 56 4
9 J 25Z41 p 57 5
10 K 26a42 q 58 6
11 L 27b43 r 59 7
12 M 28c44 s 60 8
13 N 29d45 t 61 9
14 O 30e46 u 62 +
15 P 31f47 v 63 /


由于base64编码是以3个字节为一组，再以每6位为一小组分成4个组，所以经过base64编码后的字符串长度是4的倍数.但往往我们进行编码的数据长度并不是3的倍数，这就造成了“编码”后的位数不为4的倍数，比如Brisk共5×8=40字节，以6位为一组可以分为7组，这样“编码”后就有7个字符，但base64编码后的字符长度应该是4的倍数，显然这里就出问题了，那么怎么办呢？前面的不可以抛弃掉，所以就只有“追加”了，所以Brisk经过base64编码后的长度应该是8个字符，而第8个编码后的字符是'='，再比如对单个字符a进行base64编码，由于它的长度不是3的倍数，以3个字节为一组它只能分一组，再以6位为一位它只能分两组，所以经过“编码”后它的长度是2，但base64编码后的个数应该是4的倍数，所以它的长度应该是4，所以在后面补上两个‘=’,由于一个数求余3后有三个不同的结果，0、1、2，所以在对一个数据进行base64进行编码后它的长度为
当进行编码的数据长度是3的倍数时
len=strlen(str)/3*4;
当进行编码的数据长度不是3的倍数时
len=(strlen(str)/3+1)*4;


我们以Brisk这个例子来说明一下base64编码的过程
首先我们以3个字符为一组将Brisk进行分组，此时分为两组Bri sk
然后我们取出这两个分组中每个字节的ASCII码
B:66 r:114 i:105 s:115 k:107
它们对应的二进制数为
B:01000010 r:01110010 i:01101001 s:01110011 k:01101011
我们以6位为一组对每一个3字节分组进行再分组就变成了
010000 100111 001001 101001
所对应的十进制数是
16 39 9 41
对应base64表中的结果是
Q n J p


第二组
011100 110110 101100(不够补0)
所以对就的十进制数是
28 54 44
对应base64表中的结果是
c 2 s


最终结果为QnJpc2s=（因为第二组“编码”后只有三个字节）


解码的过程是一个逆过程，我们将经过编码后的字符按4个字符为一组，然后对照base64表得到相应的十进制数，再将其通过拆分和组合，组成3个8位数据，这个数据就是解码后的数据，下面给一个c语言实现编码和解码的代码


/*base64.h*/
#ifndef _BASE64_H
#define _BASE64_H


#include <stdlib.h>
#include <string.h>


unsigned char *base64_encode(unsigned char *str);


unsigned char *bae64_decode(unsigned char *code);


#endif


/*base64.c*/
#include "base64.h"


unsigned char *base64_encode(unsigned char *str)
{
    long len;
    long str_len;
    unsigned char *res;
    int i,j;
//定义base64编码表
    unsigned char *base64_table="ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";


//计算经过base64编码后的字符串长度
    str_len=strlen(str);
    if(str_len % 3 == 0)
        len=str_len/3*4;
    else
        len=(str_len/3+1)*4;


    res=malloc(sizeof(unsigned char)*len+1);
    res[len]='\0';


//以3个8位字符为一组进行编码
    for(i=0,j=0;i<len-2;j+=3,i+=4)
    {
        res[i]=base64_table[str[j]>>2]; //取出第一个字符的前6位并找出对应的结果字符
        res[i+1]=base64_table[(str[j]&0x3)<<4 | (str[j+1]>>4)]; //将第一个字符的后位与第二个字符的前4位进行组合并找到对应的结果字符
        res[i+2]=base64_table[(str[j+1]&0xf)<<2 | (str[j+2]>>6)]; //将第二个字符的后4位与第三个字符的前2位组合并找出对应的结果字符
        res[i+3]=base64_table[str[j+2]&0x3f]; //取出第三个字符的后6位并找出结果字符
    }


    switch(str_len % 3)
    {
        case 1:
            res[i-2]='=';
            res[i-1]='=';
            break;
        case 2:
            res[i-1]='=';
            break;
    }


    return res;
}


unsigned char *base64_decode(unsigned char *code)
{
//根据base64表，以字符找到对应的十进制数据
    int table[]={0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,62,0,0,0,63,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,0,0,0,0,0,0,0,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,0,0,0,0,0,0,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51};
    long len;
    long str_len;
    unsigned char *res;
    int i,j;


//计算解码后的字符串长度
    len=strlen(code);
//判断编码后的字符串后是否有=
    if(strstr(code,"=="))
        str_len=len/4*3-2;
    else if(strstr(code,"="))
        str_len=len/4*3-1;
    else
        str_len=len/4;


    res=malloc(sizeof(unsigned char)*str_len+1);
    res[str_len]='\0';


//以4个字符为一位进行解码
    for(i=0,j=0;i < len-2;j+=3,i+=4)
    {
        res[j]=((unsigned char)table[code[i]])<<2 | (((unsigned char)table[code[i+1]])>>4); //取出第一个字符对应base64表的十进制数的前6位与第二个字符对应base64表的十进制数的后2位进行组合
        res[j+1]=(((unsigned char)table[code[i+1]])<<4) | (((unsigned char)table[code[i+2]])>>2); //取出第二个字符对应base64表的十进制数的后4位与第三个字符对应bas464表的十进制数的后4位进行组合
        res[j+2]=(((unsigned char)table[code[i+2]])<<6) | ((unsigned char)table[code[i+3]]); //取出第三个字符对应base64表的十进制数的后2位与第4个字符进行组合
    }


    return res;


}


/*一个测试程序*/
#include "base64.h"
#include <stdio.h>


int main(int argc,char **argv)
{
    if(strcmp(argv[1],"-d") == 0)
        printf("%s\n",base64_decode(argv[2]));
    else
        printf("%s\n",base64_encode(argv[1]));


    return 0;
}


编译
gcc -o test test.c base64.c


./test Brisk
QnJpc2s=
./test -d QnJpc2s=
Brisk