How do I base64 encode ( decode ) in C?

在 C 语言中实现 Base64 编码和解码涉及到对数据进行特定的转换。Base64 编码主要用于在需要将二进制数据转换为可打印字符的场景中，例如在电子邮件协议中发送图片。下面我将详细解释如何在 C 语言中实现这一功能。

Base64 编码原理

Base64 编码使用一组共64个字符（A-Z, a-z, 0-9, +, /），每6个比特为一个单元，转换成一个可打印的字符。编码过程中，每3个字节被处理为一组，这24个比特被分为4个6比特的单元。如果最后一组不足3个字节，则使用等号（=）作为填充。

实现步骤

1. 准备编码表：创建一个字符数组，包含所有 Base64 字符。
2. 分组处理数据：按每3个字节一组来处理原始数据。
3. 转换为6比特单元：将3个字节（24位）转换成4个6位的数。
4. 查表得到编码结果：使用上一步得到的数值作为索引，在编码表中找到对应的字符。
5. 添加填充字符：如果数据字节数不是3的倍数，最后需要添加一个或两个'='来填充。

示例代码

下面是一个简单的 Base64 编码的 C 语言实现例子：

c
#include <stdio.h>
#include <string.h>

static const char encoding_table[] = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";
static char decoding_table[256];
static int mod_table[] = {0, 2, 1};

void base64_encode(const unsigned char *data, size_t input_length, char *encoded_data) {
    size_t output_length = 4 * ((input_length + 2) / 3);

    for (int i = 0, j = 0; i < input_length;) {
        uint32_t octet_a = i < input_length ? data[i++] : 0;
        uint32_t octet_b = i < input_length ? data[i++] : 0;
        uint32_t octet_c = i < input_length ? data[i++] : 0;

        uint32_t triple = (octet_a << 16) + (octet_b << 8) + octet_c;

        encoded_data[j++] = encoding_table[(triple >> 18) & 0x3F];
        encoded_data[j++] = encoding_table[(triple >> 12) & 0x3F];
        encoded_data[j++] = encoding_table[(triple >> 6) & 0x3F];
        encoded_data[j++] = encoding_table[triple & 0x3F];
    }

    for (int i = 0; i < mod_table[input_length % 3]; i++)
        encoded_data[output_length - 1 - i] = '=';
    encoded_data[output_length] = '\0';
}

int main() {
    const unsigned char data[] = "Hello, World!";
    size_t input_length = sizeof(data) - 1;
    char encoded_data[20];

    base64_encode(data, input_length, encoded_data);
    printf("Base64 Encoded: %s\n", encoded_data);

    return 0;
}

这段代码展示了如何将字符串 "Hello, World!" 进行 Base64 编码。编码函数 base64_encode 接受原始数据和长度作为输入，输出编码后的字符串。上述实现简单地展示了编码过程，但没有包含解码过程。如果需要实现解码，可以按照类似的方式通过查表将每个字符转换回原始的6比特单元，再组合成原始的字节。