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base64編碼、解碼的C語言實現


2021-10-03 17:35:55 (3884)



 base64是一種基於64個可打印字符來表示二進製數據的表示方法。由於26=64,所以每6位為一個單位,對應某個可打印字符。三個字節共24位,對應於4base64單位,即3個字節需要用4個可打印字符來表示。它常用來作為電子郵件的傳輸編碼。在base64中的可打印字符包括大寫英文字母A-Z,小寫英文字母a-z、阿拉伯數字0-9,這樣共有62個字符,此外兩個可打印符號在不同的係統中而不同,通常用加號(+)和正斜杠(/)。外加“補全符號”,通常用等號(=)。

  完整的base64定義可見RFC 1421RFC 2045。編碼後的數據比原始數據略長,為原來的4/3。在電子郵件中,根據RFC 822的規定,每76個字符,還需要加上回車符和換行符。可以估算編碼後數據長度大約為原長的135.1%

  base64編碼的時候,將三個自己的數據,先後放入一個24位的緩衝區中,先來的自己占高位。數據不足3個字節的話,在緩衝區中剩下的位用0補足。然後,每次取出6(因為26=64)位,按照其值選擇 ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/ 中的字符作為編碼後的輸出。不斷進行,直到全部輸入數據轉換完成。如果最後剩下兩個輸入數據,在編碼結果後加1個“=”;如果最後剩下一個輸入數據,編碼結果後加2個“=”;如果沒有剩下任何數據,就什麼都不要加。這樣才可以保證資料還原的正確性。

  C語言源代碼如下:

複製代碼

/**
 *  base64編碼、解碼實現
 *       C語言源代碼
 *
 *   注意:請使用gcc編譯
 *
 *             葉劍飛
 *
 * 
 *
 *  使用說明:
 *      命令行參數說明:若有“-d”參數,則為base64解碼,否則為base64編碼。
 *                      若有“-o”參數,後接文件名,則輸出到標準輸出文件。
 *      輸入來自標準輸入stdin,輸出為標準輸出stdout。可重定向輸入輸出流。
 *
 *        base64編碼:輸入任意二進製流,讀取到文件讀完了為止(鍵盤輸入則遇到文件結尾符為止)。
 *                    輸出純文本的base64編碼。
 *
 *        base64解碼:輸入純文本的base64編碼,讀取到文件讀完了為止(鍵盤輸入則遇到文件結尾符為止)。
 *                    輸出原來的二進製流。
 * */#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <unistd.h>#include <io.h>#include <fcntl.h>#include <stdbool.h>#ifndef MAX_PATH#define MAX_PATH 256#endifconst char * base64char = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";char * base64_encode( const unsigned char * bindata, char * base64, int binlength )
{    int i, j;
    unsigned char current;    for ( i = 0, j = 0 ; i < binlength ; i += 3 )
    {
        current = (bindata[i] >> 2) ;
        current &= (unsigned char)0x3F;
        base64[j++] = base64char[(int)current];

        current = ( (unsigned char)(bindata[i] << 4 ) ) & ( (unsigned char)0x30 ) ;        if ( i + 1 >= binlength )
        {
            base64[j++] = base64char[(int)current];
            base64[j++] = '=';
            base64[j++] = '=';            break;
        }
        current |= ( (unsigned char)(bindata[i+1] >> 4) ) & ( (unsigned char) 0x0F );
        base64[j++] = base64char[(int)current];

        current = ( (unsigned char)(bindata[i+1] << 2) ) & ( (unsigned char)0x3C ) ;        if ( i + 2 >= binlength )
        {
            base64[j++] = base64char[(int)current];
            base64[j++] = '=';            break;
        }
        current |= ( (unsigned char)(bindata[i+2] >> 6) ) & ( (unsigned char) 0x03 );
        base64[j++] = base64char[(int)current];

        current = ( (unsigned char)bindata[i+2] ) & ( (unsigned char)0x3F ) ;
        base64[j++] = base64char[(int)current];
    }
    base64[j] = '\0';    return base64;
}int base64_decode( const char * base64, unsigned char * bindata )
{    int i, j;
    unsigned char k;
    unsigned char temp[4];    for ( i = 0, j = 0; base64[i] != '\0' ; i += 4 )
    {
        memset( temp, 0xFF, sizeof(temp) );        for ( k = 0 ; k < 64 ; k ++ )
        {            if ( base64char[k] == base64[i] )
                temp[0]= k;
        }        for ( k = 0 ; k < 64 ; k ++ )
        {            if ( base64char[k] == base64[i+1] )
                temp[1]= k;
        }        for ( k = 0 ; k < 64 ; k ++ )
        {            if ( base64char[k] == base64[i+2] )
                temp[2]= k;
        }        for ( k = 0 ; k < 64 ; k ++ )
        {            if ( base64char[k] == base64[i+3] )
                temp[3]= k;
        }

        bindata[j++] = ((unsigned char)(((unsigned char)(temp[0] << 2))&0xFC)) |
                ((unsigned char)((unsigned char)(temp[1]>>4)&0x03));        if ( base64[i+2] == '=' )            break;

        bindata[j++] = ((unsigned char)(((unsigned char)(temp[1] << 4))&0xF0)) |
                ((unsigned char)((unsigned char)(temp[2]>>2)&0x0F));        if ( base64[i+3] == '=' )            break;

        bindata[j++] = ((unsigned char)(((unsigned char)(temp[2] << 6))&0xF0)) |
                ((unsigned char)(temp[3]&0x3F));
    }    return j;
}void encode(FILE * fp_in, FILE * fp_out)
{
    unsigned char bindata[2050];    char base64[4096];
    size_t bytes;    while ( !feof( fp_in ) )
    {
        bytes = fread( bindata, 1, 2049, fp_in );
        base64_encode( bindata, base64, bytes );
        fprintf( fp_out, "%s", base64 );
    }
}void decode(FILE * fp_in, FILE * fp_out)
{    int i;
    unsigned char bindata[2050];    char base64[4096];
    size_t bytes;    while ( !feof( fp_in ) )
    {        for ( i = 0 ; i < 2048 ; i ++ )
        {
            base64[i] = fgetc(fp_in);            if ( base64[i] == EOF )                break;            else if ( base64[i] == '\n' || base64[i] == '\r' )
                i --;
        }
        bytes = base64_decode( base64, bindata );
        fwrite( bindata, bytes, 1, fp_out );
    }
}void help(const char * filepath)
{
    fprintf( stderr, "Usage: %s [-d] [input_filename] [-o output_filepath]\n", filepath );
    fprintf( stderr, "\t-d\tdecode data\n" );
    fprintf( stderr, "\t-o\toutput filepath\n\n" );
}int main(int argc, char * argv[])
{
    FILE * fp_input = NULL;
    FILE * fp_output = NULL;    bool isencode = true;    bool needHelp = false;    int opt = 0;    char input_filename[MAX_PATH] = "";    char output_filename[MAX_PATH] = "";

    opterr = 0;    while ( (opt = getopt(argc, argv, "hdo:")) != -1 )
    {        switch(opt)
        {        case 'd':
            isencode = false;            break;        case 'o':
            strncpy(output_filename, optarg, sizeof(output_filename));
            output_filename[sizeof(output_filename)-1] = '\0';            break;        case 'h':
            needHelp = true;            break;        default:
            fprintf(stderr, "%s: invalid option -- %c\n", argv[0], optopt);
            needHelp = true;            break;
        }
    }    if ( optind < argc )
    {
        strncpy(input_filename, argv[optind], sizeof(input_filename));
        input_filename[sizeof(input_filename)-1] = '\0';
    }    if (needHelp)
    {
        help(argv[0]);        return EXIT_FAILURE;
    }    if ( !strcmp(input_filename, "") )
    {
        fp_input = stdin;        if (isencode)
            _setmode( _fileno(stdin), _O_BINARY );
    }    else
    {        if (isencode)
            fp_input = fopen(input_filename, "rb");        else
            fp_input = fopen(input_filename, "r");
    }    if ( fp_input == NULL )
    {
        fprintf(stderr, "Input file open error\n");        return EXIT_FAILURE;
    }    if ( !strcmp(output_filename, "") )
    {
        fp_output = stdout;        if (!isencode)
            _setmode( _fileno(stdout), _O_BINARY );
    }    else
    {        if (isencode)
            fp_output = fopen(output_filename, "w");        else
            fp_output = fopen(output_filename, "wb");
    }    if ( fp_output == NULL )
    {
        fclose(fp_input);
        fp_input = NULL;
        fprintf(stderr, "Output file open error\n");        return EXIT_FAILURE;
    }    if (isencode)
        encode(fp_input, fp_output);    else
        decode(fp_input, fp_output);
    fclose(fp_input);
    fclose(fp_output);
    fp_input = fp_output = NULL;    return EXIT_SUCCESS;
}


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