base64

c语言版base64编解码算法实现

Base64 编码说明

Base64 是一种基于 64 个可打印字符来表示二进制数据的表示方法，由于 2^6=64，所以每 6 个比特为一个单元，对应某个可打印字符。

Base64 常用于在通常处理文本数据的场合，表示、传输、存储一些二进制数据，包括 MIME 的电子邮件及 XML 的一些复杂数据。

Base64 编码要求把 3 个 8 位字节（3*8=24）转化为 4 个 6 位的字节（4*6=24），之后在 6 位的前面补两个 0，形成 8 位一个字节的形式。如果剩下的字符不足 3 个字节，则用 0 填充，输出字符使用 =，因此编码后输出的文本末尾可能会出现 1 或 2 个 =。

为了保证所输出的编码位可读字符，Base64 制定了一个编码表，以便进行统一转换。编码表的大小为 2^6=64，这也是 Base64 名称的由来。

在 Base64 中的可打印字符包括字母 A-Z、a-z、数字 0-9，这样共有 62 个字符，此外两个可打印符号在不同的系统中而不同。

以下是 Base64 编码的基本步骤：

将数据划分为 3 个字节一组（24位）。
将每个字节转换为 8 位二进制形式。
将 24 位数据按照 6 位一组进行划分，得到 4 个 6 位的组。
将每个 6 位的组转换为对应的 Base64 字符。
如果数据不足 3 字节，进行填充。
将所有转换后的 Base64 字符连接起来，形成最终的编码结果。
解码 Base64 编码的过程与编码相反，将每个 Base64 字符转换为对应的6位二进制值，然后将这些 6 位值组合成原始的二进制数据。

Base64 编码具有以下特点：

编码后的数据长度总是比原始数据长约 1/3。
编码后的数据可以包含 A-Z、a-z、0-9 和两个额外字符的任意组合。
Base64 编码是一种可逆的编码方式，可以通过解码还原原始数据。

Base64编码表

码值	字符	码值	字符	码值	字符	码值	字符
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	/

举例

来举例说，一段引用自托马斯·霍布斯《利维坦》的文本：

Man is distinguished, not only by his reason, but by this singular passion from other animals, which is a lust of the mind, that by a perseverance of delight in the continued and indefatigable generation of knowledge, exceeds the short vehemence of any carnal pleasure.

使用 Base64 编码之后变成：

TWFuIGlzIGRpc3Rpbmd1aXNoZWQsIG5vdCBvbmx5IGJ5IGhpcyByZWFzb24sIGJ1dCBieSB0aGlzIHNpbmd1bGFyIHBhc3Npb24gZnJvbSBvdGhlciBhbmltYWxzLCB3aGljaCBpcyBhIGx1c3Qgb2YgdGhlIG1pbmQsIHRoYXQgYnkgYSBwZXJzZXZlcmFuY2Ugb2YgZGVsaWdodCBpbiB0aGUgY29udGludWVkIGFuZCBpbmRlZmF0aWdhYmxlIGdlbmVyYXRpb24gb2Yga25vd2xlZGdlLCBleGNlZWRzIHRoZSBzaG9ydCB2ZWhlbWVuY2Ugb2YgYW55IGNhcm5hbCBwbGVhc3VyZS4=

转换过程示例

编码 “Man” 的结果为 TWFu，转换过程如下：

文本	M	a	n
ASCII 编码	77	97	110
二进制位	01001101	01100001	01101110
二进制位(重组)	010011	010110	000101	101110
索引	19	22	5	46
Base64 编码	T	W	F	u

示例程序运行结果展示

$ ./base64


file base64 encode/decode test:
  encode(./input.jpg) success
  decode(encode(./input.jpg)) => ./output.jpg
check md5:
4b2c00b91c9a38d4f85036f6149fc1ff  input.jpg
4b2c00b91c9a38d4f85036f6149fc1ff  output.jpg


string base64 encode/decode test:
  encode("a") => YQ==
  decode("YQ==") => a
  encode("ab") => YWI=
  decode("YWI=") => ab
  encode("abc") => YWJj
  decode("YWJj") => abc
  encode("abcd") => YWJjZA==
  decode("YWJjZA==") => abcd
  encode("abcde") => YWJjZGU=
  decode("YWJjZGU=") => abcde
  encode("abcdef") => YWJjZGVm
  decode("YWJjZGVm") => abcdef
  encode("abcdefg") => YWJjZGVmZw==
  decode("YWJjZGVmZw==") => abcdefg
  encode("abcdefgh") => YWJjZGVmZ2g=
  decode("YWJjZGVmZ2g=") => abcdefgh
  encode("abcdefghi") => YWJjZGVmZ2hp
  decode("YWJjZGVmZ2hp") => abcdefghi


Binary buffer base64 encode/decode test:
  encode(0xff 0xd8 0xff 0xe0 0 0x10 0x4a 0x46 0x49 0x46 0 0x1 0x1 0x1 0 0x7d ) => /9j/4AAQSkZJRgABAQEAfQ==
  decode("/9j/4AAQSkZJRgABAQEAfQ==") => 0xff 0xd8 0xff 0xe0 0 0x10 0x4a 0x46 0x49 0x46 0 0x1 0x1 0x1 0 0x7d

内存泄漏检测

    ==60836== Memcheck, a memory error detector
    ==60836== Copyright (C) 2002-2017, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.
    ==60836== Using Valgrind-3.13.0 and LibVEX; rerun with -h for copyright info
    ==60836== Command: ./base64
    ==60836==
    ==60836==
    ==60836== HEAP SUMMARY:
    ==60836==     in use at exit: 0 bytes in 0 blocks
    ==60836==   total heap usage: 14,628 allocs, 14,628 frees, 213,915 bytes allocated
    ==60836==
    ==60836== All heap blocks were freed -- no leaks are possible
    ==60836==
    ==60836== For counts of detected and suppressed errors, rerun with: -v
    ==60836== ERROR SUMMARY: 0 errors from 0 contexts (suppressed: 0 from 0)

参考资料

https://c.runoob.com/front-end/693/

Alex / base64

base64

Base64 编码说明

Base64编码表

举例

转换过程示例

示例程序运行结果展示

内存泄漏检测

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码值	字符	码值	字符	码值	字符	码值	字符
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	/

码值	字符	码值	字符	码值	字符	码值	字符
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	/

Alex / base64 .gitee-modal { width: 500px !important; }

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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
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13	N	29	d	45	t	61	9
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