实现Base64编码与解码 c++

以下是一个简单的Base64编码和解码实现的C程序：

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

const char BASE64_TABLE[] = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";

char* base64_encode(const unsigned char* data, size_t input_length) {
    size_t output_length = 4 * ((input_length + 2) / 3);
    char* encoded_data = malloc(output_length + 1);
    if (encoded_data == NULL) return NULL;

    for (size_t 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 << 0x10) + (octet_b << 0x08) + octet_c;

        encoded_data[j++] = BASE64_TABLE[(triple >> 3 * 6) & 0x3F];
        encoded_data[j++] = BASE64_TABLE[(triple >> 2 * 6) & 0x3F];
        encoded_data[j++] = BASE64_TABLE[(triple >> 1 * 6) & 0x3F];
        encoded_data[j++] = BASE64_TABLE[(triple >> 0 * 6) & 0x3F];
    }

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

    encoded_data[output_length] = '\0';

    return encoded_data;
}

unsigned char* base64_decode(const char* data, size_t input_length, size_t* output_length) {
    if (input_length % 4 != 0) return NULL;

    *output_length = input_length / 4 * 3;
    if (data[input_length - 1] == '=') (*output_length)--;
    if (data[input_length - 2] == '=') (*output_length)--;

    unsigned char* decoded_data = malloc(*output_length);
    if (decoded_data == NULL) return NULL;

    for (size_t i = 0, j = 0; i < input_length;) {
        uint32_t sextet_a = data[i] == '=' ? 0 & i++ : BASE64_TABLE[data[i++]];
        uint32_t sextet_b = data[i] == '=' ? 0 & i++ : BASE64_TABLE[data[i++]];
        uint32_t sextet_c = data[i] == '=' ? 0 & i++ : BASE64_TABLE[data[i++]];
        uint32_t sextet_d = data[i] == '=' ? 0 & i++ : BASE64_TABLE[data[i++]];

        uint32_t triple = (sextet_a << 3 * 6)
                        + (sextet_b << 2 * 6)
                        + (sextet_c << 1 * 6)
                        + (sextet_d << 0 * 6);

        if (j < *output_length) decoded_data[j++] = (triple >> 2 * 8) & 0xFF;
        if (j < *output_length) decoded_data[j++] = (triple >> 1 * 8) & 0xFF;
        if (j < *output_length) decoded_data[j++] = (triple >> 0 * 8) & 0xFF;
    }

    return decoded_data;
}

int main() {
    const char* input = "Hello, world!";
    size_t input_length = strlen(input);

    char* encoded_data = base64_encode((const unsigned char*)input, input_length);
    printf("Encoded data: %s\n", encoded_data);

    size_t output_length;
    unsigned char* decoded_data = base64_decode(encoded_data, strlen(encoded_data), &output_length);
    printf("Decoded data: %s\n", decoded_data);

    free(encoded_data);
    free(decoded_data);

    return 0;
}

程序首先定义了一个Base64字符表，包含了所有可能的Base64字符。然后实现了两个函数，分别是Base64编码和解码函数。

Base64编码函数将输入数据按照每3个字节一组进行处理，将每组字节转换成4个Base64字符。如果输入数据不是3的倍数，则在末尾加上相应数量的0字节，以使其能够被3整除。最后，函数将转换后的字符串末尾补上相应数量的=字符。

Base64解码函数将输入数据按照每4个字符一组进行处理，将每组字符转换成3个字节。如果末尾有=字符，则说明输入数据被填充了，需要在解码后去掉填充的0字节。

在程序中，我们将一个字符串进行Base64编码，然后再将编码后的字符串解码回原始字符串，最后输出结果。在输出解码后的数据时，我们将其当作一个字符串输出，可能会出现乱码，这是因为转换后的数据可能包含了0字节，而字符串输出函数会在遇到0字节时停止输出。如果需要输出二进制数据，应该使用fwrite函数来输出。