一、前言

Base64是网络上最常见的用于传输8Bit字节码的编码方式之一，Base64就是一种基于64个可打印字符来表示二进制数据的方法。可查看RFC2045～RFC2049，上面有MIME的详细规范。
Base64要求把每三个8Bit的字节转换为四个6Bit的字节（3 * 8 = 4 * 6 = 24），然后把6Bit再添加两位高位0，组成四个8Bit的字节，也就是说，转换后的字符串理论上将要比原来的长1/3。
Base64的编码转换表。

下面简单介绍一下编码的原理：

转换前：
字符串 - hello
二进制 - 01101000，01100101，01101100，01101100，01101111
转换后：
二进制 - 00011010，00000110，00010101，00101100，00011011，00000110，00111100
对应码表中的值 - a，G，V，s，b，G，8
编码后的字符串 - aGVsbG8=
注意：
8Bit字节转换为6Bit字节，如果剩余的不足6Bit，则在低位补0，直到满足6Bit，最后才在高位补两个0。

Base64编码都是以3个字节作为基本单位进行转换，编码转换后的数据都是4的倍数，如果源数据大小不是3的倍数，则会在编码转换后的数据末尾增加一个或两个“=”（最多两个），保证编码输出的数据大小为4的倍数。

二、代码实现

头文件 base64.h

/************************************************************************ File name    : base64.h* Function     : base64 encoding and decoding of data or file.* Created time : 2020-08-04**********************************************************************/#ifndef BASE64_H
#define BASE64_H//base64编码
int base64_encode(const char *indata, int inlen, char *outdata, int *outlen);
//base64解码
int base64_decode(const char *indata, int inlen, char *outdata, int *outlen);
//base64编码文件
int base64_encode_file(const char *src, const char *dst);
//base64解码文件
int base64_decode_file(const char *src, const char *dst);#endif // BASE64_H

源文件 base64.c

/************************************************************************ File name    : base64.cpp / base64.c* Function     : base64 encoding and decoding of data or file.* Created time : 2020-08-04**********************************************************************/#include <stdio.h>
#include <string.h>//base64 编码转换表，共64个
static const char base64_encode_table[] = {'A','B','C','D','E','F','G','H','I','J','K','L','M','N','O','P','Q','R','S','T','U','V','W','X','Y','Z','a','b','c','d','e','f','g','h','i','j','k','l','m','n','o','p','q','r','s','t','u','v','w','x','y','z','0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','+','/'
};//base64 解码表
static const unsigned char base64_decode_table[] = {//每行16个0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,                //1 - 160,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,                //17 - 320,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,62,0,0,0,63,              //33 - 4852,53,54,55,56,57,58,59,60,61,0,0,0,0,0,0,      //49 - 640,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,           //65 - 8015,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,0,0,0,0,0,     //81 - 960,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40, //97 - 11241,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,0,0,0,0,0      //113 - 128
};/*** @brief base64_encode     base64编码* @param indata            需编码的数据* @param inlen             需编码的数据大小* @param outdata           编码后输出的数据* @param outlen            编码后输出的数据大小* @return  int             0：成功    -1：无效参数*/
int base64_encode(const char *indata, int inlen, char *outdata, int *outlen)
{if(indata == NULL || inlen <= 0) {return -1;}
/*//方法一：int i, j;char ch;int add_len = (inlen % 3 == 0 ? 0 : 3 - inlen % 3); //原字符串需补齐的字符个数int in_len = inlen + add_len; //源字符串补齐字符后的长度，为3的倍数if(outdata != NULL) {//编码，长度为调整之后的长度，3字节一组for(i=0, j=0; i<in_len; i+=3, j+=4) {//将indata第一个字符向右移动2bit（丢弃2bit）ch = base64_encode_table[(unsigned char)indata[i] >> 2]; //对应base64转换表的字符outdata[j] = ch; //赋值//处理最后一组（最后3个字节）的数据if(i == in_len - 3 && add_len != 0) {if(add_len == 1) {outdata[j + 1] = base64_encode_table[(((unsigned char)indata[i] & 0x03) << 4) | ((unsigned char)indata[i + 1] >> 4)];outdata[j + 2] = base64_encode_table[((unsigned char)indata[i + 1] & 0x0f) << 2];outdata[j + 3] = '=';}else if(add_len == 2) {outdata[j + 1] = base64_encode_table[((unsigned char)indata[i] & 0x03) << 4];outdata[j + 2] = '=';outdata[j + 3] = '=';}}//处理正常的3字节数据else {outdata[j + 1] = base64_encode_table[(((unsigned char)indata[i] & 0x03) << 4) | ((unsigned char)indata[i + 1] >> 4)];outdata[j + 2] = base64_encode_table[(((unsigned char)indata[i + 1] & 0x0f) << 2) | ((unsigned char)indata[i + 2] >> 6)];outdata[j + 3] = base64_encode_table[(unsigned char)indata[i + 2] & 0x3f];}}}if(outlen != NULL) {*outlen = in_len * 4 / 3; //编码后的长度}
*///方法二：int i, j;unsigned char num = inlen % 3;if(outdata != NULL) {//编码，3个字节一组，若数据总长度不是3的倍数，则跳过最后的 num 个字节数据for(i=0, j=0; i<inlen - num; i+=3, j+=4) {outdata[j] = base64_encode_table[(unsigned char)indata[i] >> 2];outdata[j + 1] = base64_encode_table[(((unsigned char)indata[i] & 0x03) << 4) | ((unsigned char)indata[i + 1] >> 4)];outdata[j + 2] = base64_encode_table[(((unsigned char)indata[i + 1] & 0x0f) << 2) | ((unsigned char)indata[i + 2] >> 6)];outdata[j + 3] = base64_encode_table[(unsigned char)indata[i + 2] & 0x3f];}//继续处理最后的 num 个字节的数据if(num == 1) { //余数为1，需补齐两个字节'='outdata[j] = base64_encode_table[(unsigned char)indata[inlen - 1] >> 2];outdata[j + 1] = base64_encode_table[((unsigned char)indata[inlen - 1] & 0x03) << 4];outdata[j + 2] = '=';outdata[j + 3] = '=';}else if(num == 2) { //余数为2，需补齐一个字节'='outdata[j] = base64_encode_table[(unsigned char)indata[inlen - 2] >> 2];outdata[j + 1] = base64_encode_table[(((unsigned char)indata[inlen - 2] & 0x03) << 4) | ((unsigned char)indata[inlen - 1] >> 4)];outdata[j + 2] = base64_encode_table[((unsigned char)indata[inlen - 1] & 0x0f) << 2];outdata[j + 3] = '=';}}if(outlen != NULL) {*outlen = (inlen + (num == 0 ? 0 : 3 - num)) * 4 / 3; //编码后的长度}return 0;
}/*** @brief base64_decode     base64解码* @param indata            需解码的数据* @param inlen             需解码的数据大小* @param outdata           解码后输出的数据* @param outlen            解码后输出的数据大小* @return  int             0：成功    -1：无效参数* 注意：解码的数据的大小必须大于4，且是4的倍数*/
int base64_decode(const char *indata, int inlen, char *outdata, int *outlen)
{if(indata == NULL || inlen <= 0 || (outdata == NULL && outlen == NULL)) {return -1;}if(inlen < 4 ||inlen % 4 != 0) { //需要解码的数据长度不是4的倍数  //inlen < 4 ||return -1;}int i, j;//计算解码后的字符串长度int len = inlen / 4 * 3;if(indata[inlen - 1] == '=') {len--;}if(indata[inlen - 2] == '=') {len--;}if(outdata != NULL) {for(i=0, j=0; i<inlen; i+=4, j+=3) {outdata[j] = (base64_decode_table[(unsigned char)indata[i]] << 2) | (base64_decode_table[(unsigned char)indata[i + 1]] >> 4);outdata[j + 1] = (base64_decode_table[(unsigned char)indata[i + 1]] << 4) | (base64_decode_table[(unsigned char)indata[i + 2]] >> 2);outdata[j + 2] = (base64_decode_table[(unsigned char)indata[i + 2]] << 6) | (base64_decode_table[(unsigned char)indata[i + 3]]);}}if(outlen != NULL) {*outlen = len;}return 0;
}/*** @brief base64_encode_file    base64编码文件* @param src                   需编码的文件路径* @param dst                   编码后输出的文件路径* @return  int                 0：成功    -1：无效参数     -2：文件操作失败*/
int base64_encode_file(const char *src, const char *dst)
{if(src == NULL || dst == NULL) {return -1;}FILE *src_fp, *dst_fp;char rdata[128*3+3]; //存放读取到的文件数据，+3表示预留3个字节空间存放余下来的数据size_t rmemb; //读文件数据返回值，读取到的块数size_t nmemb = sizeof(rdata) - 3; //每次读取文件数据的块数，最好是3的倍数char encode_data[(nmemb+(nmemb%3==0?0:3-nmemb%3))*4/3+1]; //存放编码后的数据int encode_datalen; //编码后的数据大小unsigned char num = 0, lastnum = 0;src_fp = fopen(src, "rb");if(NULL == src_fp) {perror("open src file failed");return -2;}dst_fp = fopen(dst, "wb");if(NULL == dst_fp) {fclose(src_fp);perror("open dst file failed");return -2;}while(1) {//memset(rdata, 0, sizeof(rdata));//memset(encode_data, 0, sizeof(encode_data));encode_datalen = 0;rmemb = fread(rdata + lastnum, 1, nmemb, src_fp);if((lastnum + rmemb) % 3 == 0 || rmemb < nmemb) { //读取到的数据与上次余下来的数据总大小是3的倍数 或 文件已读完（或出错）base64_encode(rdata, lastnum + rmemb, encode_data, &encode_datalen);fwrite(encode_data, 1, encode_datalen, dst_fp);lastnum = 0;}else {num = (lastnum + rmemb) % 3; //余下来的字节数base64_encode(rdata, lastnum + rmemb - num, encode_data, &encode_datalen);fwrite(encode_data, 1, encode_datalen, dst_fp);//将余下来的数据移动至缓冲区最前面if(num == 1) {rdata[0] = rdata[lastnum + rmemb - 1];}else if(num == 2) {rdata[0] = rdata[lastnum + rmemb - 2];rdata[1] = rdata[lastnum + rmemb - 1];}lastnum = num;}if(rmemb < nmemb) { //文件已读完 或 出错break;}}fclose(src_fp);fclose(dst_fp);return 0;
}/*** @brief base64_decode_file    base64解码文件* @param src                   需解码的文件路径* @param dst                   解码后输出的文件路径* @return  int                 0：成功    -1：无效参数     -2：文件操作失败*/
int base64_decode_file(const char *src, const char *dst)
{if(src == NULL || dst == NULL) {return -1;}FILE *src_fp, *dst_fp;char rdata[128*4]; //存放读取到的文件数据size_t rmemb; //读文件数据返回值，读取到的块数size_t nmemb = sizeof(rdata); //每次读取文件数据的块数，最好是4的倍数char decode_data[nmemb/4*3+1]; //存放解码后的数据，大小计算int decode_datalen; //解码后的数据大小unsigned char num = 0, lastnum = 0;src_fp = fopen(src, "rb");if(NULL == src_fp) {perror("open src file failed");return -2;}dst_fp = fopen(dst, "wb");if(NULL == dst_fp) {fclose(src_fp);perror("open dst file failed");return -2;}while(1) {//memset(rdata, 0, sizeof(rdata));//memset(encode_data, 0, sizeof(encode_data));decode_datalen = 0;rmemb = fread(rdata + lastnum, 1, nmemb, src_fp);if((lastnum + rmemb) % 4 == 0 || rmemb < nmemb) { //读取到的数据与上次余下来的数据总大小是4的倍数 或 文件已读完（或出错）base64_decode(rdata, lastnum + rmemb, decode_data, &decode_datalen);fwrite(decode_data, 1, decode_datalen, dst_fp);lastnum = 0;}else {num = (lastnum + rmemb) % 4; //余下来的字节数base64_decode(rdata, lastnum + rmemb - num, decode_data, &decode_datalen);fwrite(decode_data, 1, decode_datalen, dst_fp);//将余下来的数据移动至缓冲区最前面if(num == 1) {rdata[0] = rdata[lastnum + rmemb - 1];}else if(num == 2) {rdata[0] = rdata[lastnum + rmemb - 2];rdata[1] = rdata[lastnum + rmemb - 1];}else if(num == 3) {rdata[0] = rdata[lastnum + rmemb - 3];rdata[1] = rdata[lastnum + rmemb - 2];rdata[2] = rdata[lastnum + rmemb - 1];}lastnum = num;}if(rmemb < nmemb) { //文件已读完 或 出错break;}}fclose(src_fp);fclose(dst_fp);return 0;
}

附：源代码下载

C语言实现Base64编解码（加密和解密）.zip

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C语言实现Base64编解码（加密和解密）

目录

一、前言

二、代码实现

附：源代码下载

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