BASE64编码规则及C实现

Base64是一种很常见的编码规范，其作用是将二进制序列转换为可读的ASCII字符序列，常用在需用通过文本协议（比如HTTP和SMTP）来传输二进制数据的情况下，具体可以查看RFC2045～RFC2049，上面有MIME的详细规范。

Base64并不是一种用于安全领域的加密解密算法（这类算法有DES等），一般仅用来避免信息被直接识别。

Base64原理很简单：对于待编码数据，以3个字节为单位，依次取6位数据并在前面补上两个0形成新的8位编码，由于3*8=4*6，这样3个字节的输入会变成4个字节的输出，长度上增加了1/3，当剩下的字符数量不足3个字节时，则应使用0进行填充，相应的，输出字符则使用'='占位，因此编码后输出的文本末尾可能会出现1至2个'='

 

一、编码规则
　　 Base64编码的思想是是采用64个基本的ASCII码字符对数据进行重新编码。它将需要编码的数据拆分成字节数组。以3个字节为一组。按顺序排列24位数据，再把这24位数据分成4组，即每组6位。再在每组的的最高位前补两个0凑足一个字节。这样就把一个3字节为一组的数据重新编码成了4个字节。当所要编码的数据的字节数不是3的整倍数，也就是说在分组时最后一组不够3个字节。这时在最后一组填充1到2个0字节。并在最后编码完成后在结尾添加1到2个“=”。
　　 例：将对ABC进行BASE64编码
　　 首先取ABC对应的ASCII码值。A（65）B（66）C（67）。
　　 再取二进制值A（01000001）B（01000010）C（01000011），然后把这三个字节的二进制码接起来（010000010100001001000011），再以6位为单位分成4个数据块并在最高位填充两个0后形成4个字节的编码后的值（00010000）（00010100）（00001001）（00000011）。蓝色部分为真实数据。再把这四个字节数据转化成10进制数得（16）（20）（19）（3）。最后根据BASE64给出的64个基本字符表，查出对应的ASCII码字符（Q）（U）（J）（D）。这里的值实际就是数据在字符表中的索引。
　　注BASE64字符表：ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/

 

/*
*fuction for encode/decode
*/
const char base[] = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/=";

/*
*fuction  encode
*/

char *base64_encode(const char* data, int data_len) 
{ 
    //int data_len = strlen(data); 
    int prepare = 0; 
    int ret_len; 
    int temp = 0; 
    char *ret = NULL; 
    char *f = NULL; 
    int tmp = 0; 
    char changed[4]; 
    int i = 0; 
    ret_len = data_len / 3; 
    temp = data_len % 3; 
    if (temp > 0) 
    { 
        ret_len += 1; 
    } 
    ret_len = ret_len*4 + 1; 
    ret = (char *)malloc(ret_len); 
     
    if ( ret == NULL) 
    { 
        printf("No enough memory.\n"); 
        exit(0); 
    } 
    memset(ret, 0, ret_len); 
    f = ret; 
    while (tmp < data_len) 
    { 
        temp = 0; 
        prepare = 0; 
        memset(changed, '\0', 4); 
        while (temp < 3) 
        { 
            //printf("tmp = %d\n", tmp); 
            if (tmp >= data_len) 
            { 
                break; 
            } 
            prepare = ((prepare << 8) | (data[tmp] & 0xFF)); 
            tmp++; 
            temp++; 
        } 
        prepare = (prepare<<((3-temp)*8)); 
        //printf("before for : temp = %d, prepare = %d\n", temp, prepare); 
        for (i = 0; i < 4 ;i++ ) 
        { 
            if (temp < i) 
            { 
                changed[i] = 0x40; 
            } 
            else 
            { 
                changed[i] = (prepare>>((3-i)*6)) & 0x3F; 
            } 
            *f = base[changed[i]]; 
            //printf("%.2X", changed[i]); 
            f++; 
        } 
    } 
    *f = '\0'; 
     
    return ret; 
     
}

 

/*  */ 
static char find_pos(char ch)  
{ 
    char *ptr = (char*)strrchr(base, ch);//the last position (the only) in base[] 
    return (ptr - base); 
}

/*
*fuction  decode
*/

char *base64_decode(const char *data, int data_len) 
{ 
    int ret_len = (data_len / 4) * 3; 
    int equal_count = 0; 
    char *ret = NULL; 
    char *f = NULL; 
    int tmp = 0; 
    int temp = 0; 
    char need[3]; 
    int prepare = 0; 
    int i = 0; 
    if (*(data + data_len - 1) == '=') 
    { 
        equal_count += 1; 
    } 
    if (*(data + data_len - 2) == '=') 
    { 
        equal_count += 1; 
    } 
    if (*(data + data_len - 3) == '=') 
    {//seems impossible 
        equal_count += 1; 
    } 
    switch (equal_count) 
    { 
    case 0: 
        ret_len += 4;//3 + 1 [1 for NULL] 
        break; 
    case 1: 
        ret_len += 4;//Ceil((6*3)/8)+1 
        break; 
    case 2: 
        ret_len += 3;//Ceil((6*2)/8)+1 
        break; 
    case 3: 
        ret_len += 2;//Ceil((6*1)/8)+1 
        break; 
    } 
    ret = (char *)malloc(ret_len); 
    if (ret == NULL) 
    { 
        printf("No enough memory.\n"); 
        exit(0); 
    } 
    memset(ret, 0, ret_len); 
    f = ret; 
    while (tmp < (data_len - equal_count)) 
    { 
        temp = 0; 
        prepare = 0; 
        memset(need, 0, 4); 
        while (temp < 4) 
        { 
            if (tmp >= (data_len - equal_count)) 
            { 
                break; 
            } 
            prepare = (prepare << 6) | (find_pos(data[tmp])); 
            temp++; 
            tmp++; 
        } 
        prepare = prepare << ((4-temp) * 6); 
        for (i=0; i<3 ;i++ ) 
        { 
            if (i == temp) 
            { 
                break; 
            } 
            *f = (char)((prepare>>((2-i)*8)) & 0xFF); 
            f++; 
        } 
    } 
    *f = '\0'; 
    return ret; 
}