base64编码原理和函数
目录
base64编码
什么是base64编码
Base64编码是将字符串以每3个8比特(bit)的字节子序列拆分成4个6比特(bit)的字节(6比特有效字节，最左边两个永远为0，其实也是8比特的字节)子序列，再将得到的子序列查找Base64的编码索引表，得到对应的字符拼接成新的字符串的一种编码方式。
Base64的编码原理
Base64的原理比较简单，每当我们使用Base64时都会先定义一个类似这样的数组：
['A', 'B', 'C', ... 'a', 'b', 'c', ... '0', '1', ... '+', '/']
上面就是Base64的索引表，字符选用了"A-Z、a-z、0-9、+、/" 64个可打印字符，这是标准的Base64协议规定。在日常使用中我们还会看到“=”或“==”号出现在Base64的编码结果中，“=”在此是作为填充字符出现，后面会讲到。
具体转换步骤
第一步，将待转换的字符串每三个字节分为一组，每个字节占8bit，那么共有24个二进制位。
第二步，将上面的24个二进制位每6个一组，共分为4组。
第三步，在每组前面添加两个0，每组由6个变为8个二进制位，总共32个二进制位，即四个字节。
第四步，根据Base64编码对照表
0 A 17 R 34 i 51 z
1 B 18 S 35 j 52 0
2 C 19 T 36 k 53 1
3 D 20 U 37 l 54 2
4 E 21 V 38 m 55 3
5 F 22 W 39 n 56 4
6 G 23 X 40 o 57 5
7 H 24 Y 41 p 58 6
8 I 25 Z 42 q 59 7
9 J 26 a 43 r 60 8
10 K 27 b 44 s 61 9
11 L 28 c 45 t 62 +
12 M 29 d 46 u 63 /
13 N 30 e 47 v
14 O 31 f 48 w
15 P 32 g 49 x
16 Q 33 h 50 y
从上面的步骤我们发现：
Base64字符表中的字符原本用6个bit就可以表示，现在前面添加2个0，变为8个bit，会造成一定的浪费。因此，Base64编码之后的文本，要比原文大约三分之一。
为什么使用3个字节一组呢？因为6和8的最小公倍数为24，三个字节正好24个二进制位，每6个bit位一组，恰好能够分为4组。
两个字节：两个字节共16个二进制位，依旧按照规则进行分组。此时总共16个二进制位，每6个一组，则第三组缺少2位，用0补齐，得到三个Base64编码，第四组完全没有数据则用“=”补上。因此，上图中“BC”转换之后为“QKM=”；
一个字节：一个字节共8个二进制位，依旧按照规则进行分组。此时共8个二进制位，每6个一组，则第二组缺少4位，用0补齐，得到两个Base64编码，而后面两组没有对应数据，都用“=”补上。因此，上图中“A”转换之后为“QQ==”；
注意事项
大多数编码都是由字符串转化成二进制的过程，而Base64的编码则是从二进制转换为字符串。与常规恰恰相反，
Base64编码主要用在传输、存储、表示二进制领域，不能算得上加密，只是无法直接看到明文。也可以通过打乱Base64编码来进行加密。
中文有多种编码（比如：utf-8、gb2312、gbk等），不同编码对应Base64编码结果都不一样。
延伸
上面我们已经看到了Base64就是用6位（2的6次幂就是64）表示字符，因此成为Base64。同理，Base32就是用5位，Base16就是用4位。可以按照上面的步骤进行演化一下。
base编码函数例子
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#include <string.h>
static const char base64_table[] = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/"; // base64中的64位排序，按照以上内容进行编码
/********************************************************************
*
* name : base64_encode
* function : base64编码机制将3个字节转换成4个部分，按6位比特进行拆分
* argument :
* @data :需要进行编码的字符串
* @input_length :字符串的字节大小
* retval : 调用成功返回生成文件后的结果
* author : 17666589210@163.com
* date : 2024/06/11
* note : none
*
* *****************************************************************/
char *base64_encode(const unsigned char *data, size_t input_length)
{
size_t output_length = 4 * ((input_length + 2) / 3);//将三个字节24位转换为4个字节32位
char *encoded_data = malloc(output_length + 1);
if (encoded_data == NULL)
return NULL;
for (size_t i = 0, j = 0; i < input_length;)
{
uint32_t octet_a = i < input_length ? data[i++] : 0;
uint32_t octet_b = i < input_length ? data[i++] : 0;
uint32_t octet_c = i < input_length ? data[i++] : 0;
uint32_t triple = (octet_a << 0x10) + (octet_b << 0x08) + octet_c;
encoded_data[j++] = base64_table[(triple >> 3 * 6) & 0x3F];
encoded_data[j++] = base64_table[(triple >> 2 * 6) & 0x3F];
encoded_data[j++] = base64_table[(triple >> 1 * 6) & 0x3F];
encoded_data[j++] = base64_table[(triple >> 0 * 6) & 0x3F];
}
for (size_t i = 0; i < (3 - input_length % 3) % 3; i++)
{
encoded_data[output_length - 1 - i] = '=';
}
encoded_data[output_length] = '\0';
return encoded_data;
}
主函数
int main()
{
const char *input_string = "Hello, this is a test for Base64 encoding.";
char *encoded_string = base64_encode((const unsigned char *)input_string, strlen(input_string));
if (encoded_string)
{
printf("Encoded string: %s\n", encoded_string);
free(encoded_string);
}
else
{
printf("Error encoding the string.\n");
}
return 0;
}
