使用 openssl 进行 base64 编解码。文章末尾的示例代码在 openssl1.1.1k 版本上验证通过。
BASE64编码介绍
BASE64编码是一种常用的将十六进制数据转换为可见字符的编码。与ASCII码相比，它占用的空间较小。
BASE64编解码原理
将数据编码成BASE64编码时，以3字节数据为一组，转换为24bit的二进制数，将24bit的二进制数分成四组，每组6bit。对于每一组，得到一个数字：0-63。然后根据这个数字查表即得到结果。表如下：
比如有数据：0x30 0x82 0x02
编码过程如下：
1）得到16进制数据： 30 82 02
2）得到二进制数据： 00110000 10000010 00000010
3）每6bit分组： 001100 001000 001000 000010
4）得到数字： 12 8 8 2
5）根据查表得到结果 ： M I I C
BASE64填充：在不够的情况下在右边加0。
有三种情况：
1) 输入数据比特数是24的整数倍（输入字节为3字节整数倍），则无填充；
2) 输入数据最后编码的是1个字节(输入数据字节数除3余1)，即8比特，则需要填充2个"=="，因为要补齐6比特，需要加2个00；
3）输入数据最后编码是2个字节(输入数据字节数除3余2)，则需要填充1个"="，因为补齐6比特，需要加一个00。
举例如下：
对0x30编码：
1) 0x30的二进制为：00110000
2) 分组为：001100 00
3) 填充2个00：001100 000000
4) 得到数字：12 0
5) 查表得到的编码为MA，另外加上两个==
所以最终编码为：MA==
base64解码是其编码过程的逆过程。解码时，将base64编码根据表展开，根据有几个等号去掉结尾的几个00，然后每8比特恢复即可。
主要函数
Openssl中用于base64编解码的函数主要有：
数据结构
EVP_ENCODE_CTX 编解码都需要用该结构。
定义方式：
EVP_ENCODE_CTX *EVP_ENCODE_CTX_new(void);
编码函数
/*初始化数据结构*/void EVP_EncodeInit(EVP_ENCODE_CTX *ctx);
/*进行 base64 编码该函数每次编码 48 字节的源数据，得到 64 字节的加密数据，并在加密数据末尾加上换行符。out: 加密数据存储区，使用者应该确保该区域有足够的空间存放加密数据outl: 加密数据的长度，大小不会超过 65.in: 源数据inl: 源数据长度该函数可以多次调用*/int EVP_EncodeUpdate(EVP_ENCODE_CTX *ctx, unsigned char *out, int *outl,const unsigned char *in, int inl);
/*调用该函数之前必须先调用 EVP_EncodeUpdate 函数。EVP_EncodeUpdate 处理后剩余的数据才由该函数处理out: 加密数据缓冲区。应该传入调用 EVP_EncodeUpdate 后缓冲区剩余的部分的起始地址outl: 会返回剩余源数据加密后的长度*/void EVP_EncodeFinal(EVP_ENCODE_CTX *ctx, unsigned char *out, int *outl);
/*base64 编码函数该函数可以直接对源数据编码，得到未格式化的解码数据。PS：经过 EVP_EncodeUpdate 和 EVP_EncodeFinal 编码的数据是有格式的（每 64 字节会有一个换行符）。经过 EVP_EncodeBlock 编码的数据没有换行符，便于日常使用。一般使用该函数进行 base64 编码 */int EVP_EncodeBlock(unsigned char *t, const unsigned char *f, int n);
解码函数
/*初始化数据结构*/void EVP_DecodeInit(EVP_ENCODE_CTX *ctx);
/*解码函数。与 EVP_EncodeUpdate 类似。解码带格式的源数据*/int EVP_DecodeUpdate(EVP_ENCODE_CTX *ctx, unsigned char *out, int *outl,const unsigned char *in, int inl);
/*解码函数。与 EVP_EncodeFinal 类似。必须在 EVP_DecodeUpdate 后调用。解码带格式的源数据*/int EVP_DecodeFinal(EVP_ENCODE_CTX *ctx, unsigned char *out, int *outl);
/*解码函数可以解码带格式的源数据，也可以解码不带格式的源数据。*/int EVP_DecodeBlock(unsigned char *t, const unsigned char *f, int n);
示例代码
编码示例
/*** @brief base64 编码，输出格式化的数据** @param inData 源数据** @return编码后的数据*/char *base64_encode(char *inData){if (NULL == inData){return NULL;}int inl, outl, total, blocksize;// 计算输入数据的长度inl = strlen(inData);/** 计算输出缓冲区大小* Base64要求把每三个8Bit的字节转换为四个6Bit的字节（3*8 = 4*6 = 24）* 然后把6Bit再添两位高位0，组成四个8Bit的字节，也就是说，转换后的字符串理论上将要比原来的长1/3。* */blocksize = inl * 8 / 6 + 3;char buffer[blocksize];memset(buffer, 0, blocksize);// 创建数据结构EVP_ENCODE_CTX *e_ctx = EVP_ENCODE_CTX_new();// 初始化数据结构EVP_EncodeInit(e_ctx);// 编码outl = 0;total = 0;if (0 == EVP_EncodeUpdate(e_ctx, buffer, &outl, inData, inl)){goto err;}total += outl;// 必须在编码操作结束时调用。它将处理ctx对象中剩余的任何部分数据块。EVP_EncodeFinal(e_ctx, buffer + total, &outl);total += outl;EVP_ENCODE_CTX_free(e_ctx);return strdup(buffer);err:EVP_ENCODE_CTX_free(e_ctx);return NULL;}
/*** @brief base64 编码，输出非格式化的数据** @param inData 源数据** @return编码后的数据*/char *base64_encode_block(char *inData){if (NULL == inData){return NULL;}int len, inl, blocksize;inl = strlen(inData);blocksize = inl * 8 / 6 + 3;char buffer[blocksize];memset(buffer, 0, blocksize);len = EVP_EncodeBlock(buffer, inData, inl);return strdup(buffer);}
解码示例
/*** @brief base64 解码。源数据是带格式的（每 64 字节有个换行符）** @param inData 源数据** @return解码后的数据*/char *base64_decode(char *inData){if (NULL == inData){return NULL;}int inl, outl, total, blocksize;// 计算输入数据的长度inl = strlen(inData);// base64 密文至少 4 字节if (inl < 4){return NULL;}outl = 0;total = 0;blocksize = inl * 6 / 8;char buffer[blocksize];memset(buffer, 0, blocksize);// 创建数据结构EVP_ENCODE_CTX *d_ctx = EVP_ENCODE_CTX_new();// 初始化数据结构EVP_DecodeInit(d_ctx);// 出错时返回 -1，成功时返回 0 或 1。如果返回 0，则不需要更多的非填充 base 64 字符if (-1 == EVP_DecodeUpdate(d_ctx, buffer, &outl, inData, inl)){goto err;}total += outl;if (-1 == EVP_DecodeFinal(d_ctx, buffer, &outl)){goto err;}EVP_ENCODE_CTX_free(d_ctx);return strdup(buffer);err:EVP_ENCODE_CTX_free(d_ctx);return NULL;}
/*** @brief base64 解码。带不带格式都可以解码。建议使用这个解码，简单。** @param inData 源数据** @return解码后的数据*/char *base64_decode_block(char *inData){if (NULL == inData){return NULL;}int inl, outl, blocksize;inl = strlen(inData);blocksize = inl * 6 / 8;char buffer[blocksize];memset(buffer, 0, blocksize);outl = EVP_DecodeBlock(buffer, inData, inl);return strdup(buffer);}
