2019-04-01

base64

base64算法学习
原理

编码

base64将每3个字节扩充为4个字节，就是把3个字节分为4份，然后每份前面用00填充。

10101010 10101010 10101010==>00101010 00101010 00101010 00101010

那么，得到的字节范围在0~63 ,根据规范给出的Base64索引表，将0~63 这64个数字转换成ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/中的一个。

若是原字节数不是3的倍数，那么空缺的地方用00补，少一个字节（源字符串）加一个=，少两个字节加两个.

10101112 10121314==>00101011 00121012 00131400+=

解码

解码是编码的反向过程，每次取出4个字节，然后将每个字节的字符转换成原始Base64索引表对应的索引数字。然后使用位操作将每字节前2位去掉，重新转换成3字节。需要注意的是最后对于结尾“=”的处理

代码实现

ENCODE

static char base64_index[64] = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";   
  
char *base64_encode(const char *input, const size_t length, char *output)  
{  
    *output = '\0';  
    if (input == NULL || length < 1) return output;  
  
    char *p = (char*)input;  
    char *p_dst = (char*)output;;  
    char *p_end = (char*)input + length;  
    int  loop_count = 0;  
  
    // 0x30 -> 00110000  
    // 0x3C -> 00111100  
    // 0x3F -> 00111111  
    while (p_end - p >= 3) {  
        *p_dst++ = base64_index[( p[0] >> 2 )];  
        *p_dst++ = base64_index[( (p[0] << 4) & 0x30 ) | ( p[1] >> 4 )];  
        *p_dst++ = base64_index[( (p[1] << 2) & 0x3C ) | ( p[2] >> 6 )];  
        *p_dst++ = base64_index[p[2] & 0x3F];  
        p += 3;  
    }  
  
    if (p_end - p > 0) {  
        *p_dst++ = base64_index[(p[0] >> 2)];  
        if (p_end - p == 2) {  
            *p_dst++ = base64_index[( (p[0] << 4) & 0x30 ) | ( p[1] >> 4 )];  
            *p_dst++ = base64_index[(p[1] << 2) & 0x3C];   
            *p_dst++ = '=';  
        } else if (p_end - p == 1) {  
            *p_dst++ = base64_index[(p[0] << 4) & 0x30];  
            *p_dst++ = '=';  
            *p_dst++ = '=';  
        }  
    }  
  
    *p_dst = '\0';  
    return output;  
}

DECODE

// 16 * 16  
static int base64_decode_map[256] = {  
    -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, // 0   - 15  
    -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, // 16  - 31  
    -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, 62, -1, -1, -1, 63, // 32  - 47  
    52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, -1, -1, -1, -1, -1, -1, // 48  - 63  
    -1,  0,  1,  2,  3,  4,  5,  6,  7,  8,  9, 10, 11, 12, 13, 14, // 64  - 79  
    15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, -1, -1, -1, -1, -1, // 80  - 95  
    -1, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, // 96  - 111  
    41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, -1, -1, -1, -1, -1, // 112 - 127  
    -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, // 128 - 143  
    -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, // 144 - 159   
    -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, // 160 - 175  
    -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, // 176 - 191  
    -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, // 192 - 207  
    -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, // 208 - 223  
    -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, // 224 - 239  
    -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, // 240 - 255  
};  
  
char *base64_decode(const char* input, char *output)  
{  
    output[0] = '\0';  
    if (input == NULL || output == NULL)   
        return output;  
  
    int input_len = strlen(input);  
    if (input_len < 4 || input_len % 4 != 0)   
        return output;  
  
    // 0xFC -> 11111100  
    // 0x03 -> 00000011  
    // 0xF0 -> 11110000  
    // 0x0F -> 00001111  
    // 0xC0 -> 11000000  
    char *p = (char*)input;  
    char *p_out = output;  
    char *p_end = (char*)input + input_len;  
    for (; p < p_end; p += 4) {  
        *p_out++ = ((base64_decode_map[p[0]] << 2) & 0xFC) | ((base64_decode_map[p[1]] >> 4) & 0x03);  
        *p_out++ = ((base64_decode_map[p[1]] << 4) & 0xF0) | ((base64_decode_map[p[2]] >> 2) & 0x0F);  
        *p_out++ = ((base64_decode_map[p[2]] << 6) & 0xC0) | (base64_decode_map[p[3]]);   
    }  
  
    if (*(input + input_len - 2) == '=') {  
        *(p_out - 2) = '\0';  
    } else if (*(input + input_len - 1) == '=') {  
        *(p_out - 1) = '\0';  
    }  
  
    return output;  
}