base64编码算法与c语言实现

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

参考

base64编码算法与c语言实现