不依赖第三方库，原生C代码进行BASE64编码解码

用C语言代码进行BASE64的编码和解码，可以使用第三方库OpenSSL的相关函数，但在编译后的程序运行时依赖 LIBEAY32.DLL 或者 libcrypto-3-x64.dll 文件，缺点显而易见：编译后的程序在缺乏这些.DLL文件的系统里无法正常运行。要么使用静态编译，在编译的参数里增加：-static -lssl -lcrypto -lz -lpthread -lgdi32，使得生成的exe程序具备可移植性，能在别人的Windows系统里正常运行，但程序的体积增加不少。

我在寻求不依赖第三方库，仅使用C语言自带库的来进行BASE64编码解码的原生代码。于是在网上找到这个：

Base64 Encode and Decode in C

作者：John，发表日期：2017年11月18日

该代码用 gcc 或 clang 均可成功编译，运行起来看起来没问题。

但作者只是示范了对英文字符进行编码解码，当我尝试对中文编码解码时，发现编码没问题，倒是解码出了问题，多出一个不可识别的字符：

而且解码字符串末尾多出来的字符随着每次运行都不一样。

于是怀疑是解码字符串在分配内存环节上有问题。

作者在代码里对声明 out_len 变量一行作了注释：+1是为了留多一个字节的空间来加上“\0”终止符。

	// +1 for the NULL terminator.
	out_len = b64_decoded_size(enc)+1;

我尝试一下把这一行代码末尾的“+1”去掉，变成：out_len = b64_decoded_size(enc);

这样一来，解码后的字符串在分配内存上就刚刚好，没有多余的空间，解码后的字符串末尾就不会有奇怪的字符了。

完整的代码如下：

#include 
#include 
#include 
#include 
 
const char b64chars[] = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";
int b64invs[] = { 62, -1, -1, -1, 63, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58,
	59, 60, 61, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5,
	6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20,
	21, 22, 23, 24, 25, -1, -1, -1, -1, -1, -1, 26, 27, 28,
	29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42,
	43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51 };
 
 
size_t b64_encoded_size(size_t inlen) {
	size_t ret;
 
	ret = inlen;
	if (inlen % 3 != 0)
		ret += 3 - (inlen % 3);
	ret /= 3;
	ret *= 4;
	return ret;
}
 
char *b64_encode(const unsigned char *in, size_t len) {
	char   *out;
	size_t  elen;
	size_t  i;
	size_t  j;
	size_t  v;
 
	if (in == NULL || len == 0)
		return NULL;
 
	elen = b64_encoded_size(len);
	out  = malloc(elen+1);
	out[elen] = '\0';
 
	for (i=0, j=0; i3, j+=4) {
		v = in[i];
		v = i+1 < len ? v << 8 | in[i+1] : v << 8;
		v = i+2 < len ? v << 8 | in[i+2] : v << 8;
 
		out[j]   = b64chars[(v >> 18) & 0x3F];
		out[j+1] = b64chars[(v >> 12) & 0x3F];
		if (i+1 < len) {
			out[j+2] = b64chars[(v >> 6) & 0x3F];
		} else {
			out[j+2] = '=';
		}
		if (i+2 < len) {
			out[j+3] = b64chars[v & 0x3F];
		} else {
			out[j+3] = '=';
		}
	}
	return out;
}
 
size_t b64_decoded_size(const char *in) {
	size_t len;
	size_t ret;
	size_t i;
 
	if (in == NULL)
		return 0;
 
	len = strlen(in);
	ret = len / 4 * 3;
 
	for (i=len; i-->0; ) {
		if (in[i] == '=') {
			ret--;
		} else {
			break;
		}
	}
	return ret;
}
 
void b64_generate_decode_table(){
	int    inv[80];
	size_t i;
 
	memset(inv, -1, sizeof(inv));
	for (i=0; i<sizeof(b64chars)-1; i++) {
		inv[b64chars[i]-43] = i;
	}
}
 
int b64_isvalidchar(char c){
	if (c >= '0' && c <= '9')
		return 1;
	if (c >= 'A' && c <= 'Z')
		return 1;
	if (c >= 'a' && c <= 'z')
		return 1;
	if (c == '+' || c == '/' || c == '=')
		return 1;
	return 0;
}
 
int b64_decode(const char *in, unsigned char *out, size_t outlen) {
	size_t len;
	size_t i;
	size_t j;
	int    v;
 
	if (in == NULL || out == NULL)
		return 0;
 
	len = strlen(in);
	if (outlen < b64_decoded_size(in) || len % 4 != 0)
		return 0;
 
	for (i=0; i
		if (!b64_isvalidchar(in[i])) {
			return 0;
		}
	}
 
	for (i=0, j=0; i4, j+=3) {
		v = b64invs[in[i]-43];
		v = (v << 6) | b64invs[in[i+1]-43];
		v = in[i+2]=='=' ? v << 6 : (v << 6) | b64invs[in[i+2]-43];
		v = in[i+3]=='=' ? v << 6 : (v << 6) | b64invs[in[i+3]-43];
 
		out[j] = (v >> 16) & 0xFF;
		if (in[i+2] != '=')
			out[j+1] = (v >> 8) & 0xFF;
		if (in[i+3] != '=')
			out[j+2] = v & 0xFF;
	}
	return 1;
}
 
 
int main(int argc, char **argv)
{
    // 自动切换至UTF-8环境输出
    if (GetConsoleOutputCP() != CP_UTF8) SetConsoleOutputCP(CP_UTF8); 
 
	const char *data = "一二三四五六七八九零壹贰叁肆伍陆柒捌玖0123456789";
	char       *enc;
	char       *out;
	size_t      out_len;
 
	printf("Original str:\t%s\n", data);
 
	enc = b64_encode((const unsigned char *)data, strlen(data));
	printf("BASE64 encoded:\t%s\n", enc);
 
	printf("dec size %s data size\n", b64_decoded_size(enc) == strlen(data) ? "==" : "!=");
 
	// +1 for the NULL terminator.
	// out_len = b64_decoded_size(enc)+1;
	out_len = b64_decoded_size(enc);
	out = malloc(out_len);
 
	if (!b64_decode(enc, (unsigned char *)out, out_len)) {
		printf("Decode Failure\n");
		return 1;
	}
	out[out_len] = '\0';
 
	printf("BASE64 decoded:\t%s\n", out);
	printf("data %s dec\n", strcmp(data, out) == 0 ? "==" : "!=");
	free(out);
 
	return 0;
}
 

运行结果：

Original str:	一二三四五六七八九零壹贰叁肆伍陆柒捌玖0123456789
BASE64 encoded:	5LiA5LqM5LiJ5Zub5LqU5YWt5LiD5YWr5Lmd6Zu25aO56LSw5Y+B6IKG5LyN6ZmG5p+S5o2M546WMDEyMzQ1Njc4OQ==
dec size == data size
BASE64 decoded:	一二三四五六七八九零壹贰叁肆伍陆柒捌玖0123456789
data == dec

用 clang 编译后的.exe文件只有23.5KB，不依赖第三方DLL文件。C语言的代码虽然比较冗长，但编译的结果很小很精致。

如果使用 OpenSSL 库来写base64编码解码又如何？

下面是使用OpenSSL库的示范代码：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
 
char* base64_encode(const char* input, size_t input_len)
{
    BIO *bio, *b64;
    FILE* stream;
    int encoded_size;
    b64 = BIO_new(BIO_f_base64());
    bio = BIO_new(BIO_s_mem());
    bio = BIO_push(b64, bio);
    BIO_set_flags(bio, BIO_FLAGS_BASE64_NO_NL);
    BIO_write(bio, input, input_len);
    BIO_flush(bio);
    BIO_get_mem_data(bio, &stream);
    encoded_size = BIO_get_mem_data(bio, &stream);
    char* encoded = (char*)malloc(encoded_size + 1);
    memcpy(encoded, stream, encoded_size);
    encoded[encoded_size] = '\0';
    BIO_free_all(bio);
    return encoded;
}
 
char* base64_decode(const char* input, size_t input_len, size_t* output_len)
{
    BIO *bio, *b64;
    int decoded_size;
     char* decoded = NULL;
    b64 = BIO_new(BIO_f_base64());
    bio = BIO_new_mem_buf(input, input_len);
    bio = BIO_push(b64, bio);
    BIO_set_flags(bio, BIO_FLAGS_BASE64_NO_NL);
    decoded_size = (input_len * 3) / 4;
    decoded = (char*)malloc(decoded_size);
    *output_len = BIO_read(bio, decoded, input_len);
    BIO_free_all(bio);
    return decoded;
}
 
 
int main()
{
    if (GetConsoleOutputCP() != CP_UTF8) SetConsoleOutputCP(CP_UTF8); 
    const char *text1 = "一二三四五六七八九零壹贰叁肆伍陆柒捌玖0123456789";
    char *text2 = base64_encode(text1, strlen(text1));
    printf("Original str:\t%s\nBASE64 encoded:\t%s\n", text1, text2);
 
    size_t output_len=0;
    text2 = base64_decode(text2, strlen(text2), &output_len);
    printf("BASE64 decoded:\t%s\n", text2);
    free(text2);
    return 0;
}

clang编译参数加上：-lcrypto -lz

运行结果：

Original str:   一二三四五六七八九零壹贰叁肆伍陆柒捌玖0123456789
BASE64 encoded: 5LiA5LqM5LiJ5Zub5LqU5YWt5LiD5YWr5Lmd6Zu25aO56LSw5Y+B6IKG5LyN6ZmG5p+S5o2M546WMDEyMzQ1Njc4OQ==
BASE64 decoded: 一二三四五六七八九零壹贰叁肆伍陆柒捌玖0123456789

编译后的可执行文件大约24KB，但这是动态链接编译，我在 Total Commander 按 F3 键查看编译后的可执行文件，点击“DLL依赖”，可见它依赖 LIBEAY32.DLL，而这个.DLL文件并非所有系统都有。

如果采用静态编译的方法，编译参数加上：-static -lcryto -lz，编译后的可执行文件增长到233KB。