C语言编程实战：Base64编解码算法从理论到实现(附完整代码)

C语言编程实战：Base64编解码算法从理论到实现(附完整代码)_字符串

1. 概述

Base64算法是一种基于64个字符的编码算法，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。该算法使用可打印字符集来表示二进制数据，使得数据可以在文本格式中安全地传输和存储。

2. 原理

为了保证所输出的编码为可读字符，Base64制定了一个由特定ASCII码组成的编码表，以便进行统一编码转换。编码表的大小为2^6=64，这就是Base64名称的由来。

如下所示，Base64编码表包括A-Z、a-z、0-9、+/共64个可打印字符。

2.1 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 /

2.2 Base64编码步骤

  1. 将源数据划分为每3个字节一组，一组组的进行运算。
  2. 将每一组的3个字节转换为二进制，得到24位的数据(如果最后一组源数据不足3字节，不足的部分补0，如M补成M00,Ma补成Ma0)。
  3. 将24位数据按照每6位一组进行重新划分，得到4组长度为6位的新数据。
  4. 将每组6位长度的新数据(高2位补0)转换为10进制数，得到一个范围为[0, 63)之间的数字。4组新数据共得到4个10进制数字。
  5. 拿上一步计算出的4个10进制数字分别去查Base64编码表，得到4个ASCII符号，将其连起来，得到一个4字节长度的字符串，这就是这一组3字节源数据计算得到的base64值了。
  6. 重复步骤2-5，直到计算完成。把每一组3字节源数据计算得到的base64值连接起来。
  7. 如果源数据长度刚好是3的整数倍，那么上一步计算完就得到最终的base64编码了。如果源数据最后一组不足3字节，可能只有1个或2个字节，这时存在2个或者1个填充标记(0)，此时需要将上一步计算出的base64编码结尾1到2个字符替换为=，有几个填充标记就就替换为几个=。以标示实际数据只占原来编码的一部分，解码时需要把这部分数据排除掉。

理论总是抽象的，下面我们直接看例子。

  • 举例子

  1. 假设需要编码的文本字符串是Man(在ASCII中，M=77, a=97, n=110)。