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前言

Base64编码，是我们程序开发中经常使用到的编码方法。它是一种基于用64个可打印字符来表示二进制数据的表示方法。

为什么会有Base64编码呢？因为有些网络传送渠道并不支持所有的字节，例如传统的邮件只支持可见字符的传送，像ASCII码的控制字符就 不能通过邮件传送。这样用途就受到了很大的限制，比如图片二进制流的每个字节不可能全部是可见字符，所以就传送不了。

Base64编码原理

看一下Base64的索引表，字符选用了”A-Z、a-z、0-9、+、/“ 64个可打印字符。数值代表字符的索引，这个是标准Base64协议规定的，不能更改。64个字符用6个bit位就可以全部表示，一个字节有8个bit 位，剩下两个bit就浪费掉了，这样就不得不牺牲一部分空间了。这里需要弄明白的就是一个Base64字符是8个bit，但是有效部分只有右边的6个 bit，左边两个永远是0。

转换的时候，将三个byte的数据，先后放入一个24bit的缓冲区中，先来的byte占高位。数据不足3byte的话，于缓冲区中剩下的bit用0补足。然后，每次取出6个bit，按照其值选择ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/ 中的字符作为编码后的输出。不断进行，直到全部输入数据转换完成。所以加密后的数据量是原来的4/3

这样说，仔细思考一下，你会很快发现，一个问题，就是每次转换的字节数不一定就是24的整数倍，会出现有多余不足六位的情况，在base64中处理的方法是加零凑够六位，但是这样一来在解码的时候就会出现多余的位 这该怎么办呢？ 不用担心，base64想到了一个很好的解决办法。

这个办法就是在 base64凑零的同时，还要满足凑出来的位数是8的倍数，不然就加一个或者两个特殊的六位 = 符号。为什么是一个或者两个=符号呢？ 因为多个8位转为6位 只会出现 剩余 2位，4位的情况，剩余2位 只需要一个 表示六位的 = 便可变为8的整数

而剩余4位 需要两个表示6位的 = 便可以变成16 是8的整数。然后在解密的时候不解析 =即可。

之所以位的总数需要凑成8的倍数，是因为base64主要用于加密后的数据传送，而在传送机制中都认为传送的最小单位是按照字节算的，所以不能出现不是位总数不是8的倍数的情况，在接收到数据后，按顺序将6位的base64直接按照顺序解密成字节就完成解密了。

这是字节的位总数不是6的倍数的情况，当剩下4位时，我们需要补2个 = 凑齐8的倍数；当剩下的是2位时，我们需要补齐1个 = 凑齐8的倍数!

这是恰好三个字节转为base64

Base64的编码图解：

源码实现

/*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
    {
        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*3;
    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> 
#include<string.h>   
int main(int argc,char **argv)  
{  
    unsigned char *buf =NULL;
    if(strcmp(argv[1],"-d") == 0) 
    { 
    buf = base64_decode(argv[2]);

        printf("%s\n",buf);  
    }
    else  
    {
    buf = base64_encode(argv[1]);

        printf("%s\n",buf);   
    }
    free(buf);
    return 0;  
} 

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