base64编码

简介

base64编码可以将任意二进制数据编码为只包含由定义的64个ascⅡ字符构成的字符串，方便通过某些不支持二进制数据的协议传递二进制文件。

编码方式

因为base64编码的编码表只有64个字符，每一个字符只能对应6位二进制数($2^6=64$)，因此需要把6bit的原始数据编码成一个字符(8bit)，但这样会留下2bit无法编码，所以我们需要把3byte(46bit)的原始数据作为一个编码单元编码为4byte(48bit)的字符串。当然这样仍然可能余下1byte或者2byte数据不够一个编码单元，我们需要根据以下规则编码最后一个不足3byte的单元：

1. 若余下1byte(8bit)数据，将其填充0到3byte(24bit)，按照正常方式编码这3byte(24bit)中的前12bit得到2个base64字符，余下12bit编码为2个等号("=")

   例如

   原始数据最后余下10101010(8bit)
   将其填充为10101010 00000000 00000000(24bit)
   取前6位101010，编码为字符q
   取接下来6位100000，编码为字符g
   之后12个0编码为两个等号"=="
   即10101010(8bit)编码结果为qg==(4byte)
   

   ​

2. 若余下2byte(16bit)数据，将其填充0到3byte(24bit)，按照正常方式编码这3byte(24bit)中的前18bit得到3个base64字符，余下6bit编码为1个等号("=")

原始数据最后余下10101010 10101010(16bit)
将其填充为10101010 10101010 00000000(24bit)
取前6位101010，编码为字符q
取接下来6位101010，编码为字符q
再取接下来6位101000，编码为字符o(小写字母o)
之后6个0编码为一个等号"="
即10101010 10101010(16bit)编码结果为qqo=(4byte)

解码就是编码的逆变换，在处理最后一个单元时可以先把“=”码值视为0正常解码的到3byte数据，然后再根据“=”的个数决定最后一个单元解码结果的有效长度。

编程实现

base64编码算法的核心是移位操作，通过移位操作提取出原始数据中的高6bit，低6bit，高4bit，低4bit，高2bit，低2bit然后拼接起来得到6bit，以一个编码单位为例，以下为编码的核心部分：

编码：

char base64_encode_table[64]="ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";
unsigned char origin_data[3];
unsigned char encode_data[4];
unsigned char tmp1,tmp2;
/*取前6bit,原始数据第一个byte右移2位得到码值，根据base64编码表得到字符*/
encode_data[0] = base64_encode_table[orgin_data[0]>>2]
/*取接下来6bit，包括第一个byte的低2bit和第二个byte的高4bit*/
tmp1 = orgin_data[0]<<6;
tmp1 = tmp1>>2;          //6bit拼起来放到一个字节的低6bit
tmp2 = origin_data[1]>>4;
encode_data[1] = base64_encode_table[tmp1+tmp2];
/*取接下来6bit，包括第二个byte的低4bit和第三个byte的高2bit*/
tmp1 = orgin_data[1]<<4;
tmp1 = tmp1>>2           //6bit拼起来放到一个字节的低6bit
tmp2 = origin_data[2]>>6;
encode_data[2] = base64_encode_table[tmp1+tmp2];
/*取最后6bit*/
tmp1 = origin_data[2]<<2;
tmp1 = tmp1>>2;
encode_data[3] = base64_encode_table[tmp1];

解码：

首先查base64编码表把编码字符恢复成码值
unsigned char encode_data[4];
unsigned char origin_data[3];
unsigned char tmp1,tmp2;
/*恢复第一个byte，包括encode_data第一个byte的低6bit和第二个byte的第3，4个bit*/
tmp1 = encode_data[0]<<2;
tmp2 = encode_data[1]>>4;
tmp2 = tmp2 <<6;
orgin_data[0] = tmp1+tpm2;
/*恢复第二个byte，包括encode_data第二个byte的低4bit和第三个byte的第3，4，5，6个bit*/
tmp1 = encode_data[1]<<4;
tmp2 = encode_data[2]>>2;
orgin_data[1] = tmp1+tpm2;
/*恢复第二个byte，包括encode_data第三个byte的低2bit和第四个byte的低6bit*/
tmp1 = encode_data[2]<<6;
tmp2 = encode_data[3];
orgin_data[2] = tmp1+tpm2;

完整的源代码在https://github.com/Janaury/c-encode.git，查看c-encode.h中的说明和c-encode.c中的源代码，此外还有一些其他编码哦