Cでbase64エンコード（デコード）するにはどうすればよいですか？

unsigned char変数にバイナリデータがあります。cでそれらをPEM base64に変換する必要があります。opensslライブラリを調べましたが、関数が見つかりませんでした。体は何か考えを持っていますか？

これが私が使っているものです：

#include <stdint.h>
#include <stdlib.h>


static char encoding_table[] = {'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H',
                                'I', 'J', 'K', 'L', 'M', 'N', 'O', 'P',
                                'Q', 'R', 'S', 'T', 'U', 'V', 'W', 'X',
                                'Y', 'Z', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f',
                                'g', 'h', 'i', 'j', 'k', 'l', 'm', 'n',
                                'o', 'p', 'q', 'r', 's', 't', 'u', 'v',
                                'w', 'x', 'y', 'z', '0', '1', '2', '3',
                                '4', '5', '6', '7', '8', '9', '+', '/'};
static char *decoding_table = NULL;
static int mod_table[] = {0, 2, 1};


char *base64_encode(const unsigned char *data,
                    size_t input_length,
                    size_t *output_length) {

    *output_length = 4 * ((input_length + 2) / 3);

    char *encoded_data = malloc(*output_length);
    if (encoded_data == NULL) return NULL;

    for (int i = 0, j = 0; i < input_length;) {

        uint32_t octet_a = i < input_length ? (unsigned char)data[i++] : 0;
        uint32_t octet_b = i < input_length ? (unsigned char)data[i++] : 0;
        uint32_t octet_c = i < input_length ? (unsigned char)data[i++] : 0;

        uint32_t triple = (octet_a << 0x10) + (octet_b << 0x08) + octet_c;

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

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

    return encoded_data;
}


unsigned char *base64_decode(const char *data,
                             size_t input_length,
                             size_t *output_length) {

    if (decoding_table == NULL) build_decoding_table();

    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 (int i = 0, j = 0; i < input_length;) {

        uint32_t sextet_a = data[i] == '=' ? 0 & i++ : decoding_table[data[i++]];
        uint32_t sextet_b = data[i] == '=' ? 0 & i++ : decoding_table[data[i++]];
        uint32_t sextet_c = data[i] == '=' ? 0 & i++ : decoding_table[data[i++]];
        uint32_t sextet_d = data[i] == '=' ? 0 & i++ : decoding_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;
}


void build_decoding_table() {

    decoding_table = malloc(256);

    for (int i = 0; i < 64; i++)
        decoding_table[(unsigned char) encoding_table[i]] = i;
}


void base64_cleanup() {
    free(decoding_table);
}

これは、デコード時にエラーチェックを行わないことに注意してください。Base64でエンコードされていないデータは処理されます。

私はこの質問がかなり古いことを知っていますが、提供されたソリューションの量に戸惑っていました-それぞれがより速くより良いと主張しています。base64エンコーダーとデコーダーを比較するプロジェクトをgithubにまとめました：https : //github.com/gaspardpetit/base64/

この時点では、私はCアルゴリズムに限定していません。1つの実装がC ++で適切に動作する場合、簡単にCにバックポートできます。また、テストはVisual Studio 2015を使用して行われました。誰かがclang /の結果でこの回答を更新したい場合gcc、私のゲストになります。

最速のエンコーダー：私が見つけた2つの最速のエンコーダー実装は、http： //web.mit.edu/freebsd/head/contrib/wpa/src/utils/base64.cのJouni Malinen とhttps://opensource.appleのApacheでした。 .com / source / QuickTimeStreamingServer / QuickTimeStreamingServer-452 / CommonUtilitiesLib / base64.c。

以下は、これまでにテストしたさまざまなアルゴリズムを使用して32Kのデータをエンコードする時間（マイクロ秒）です。

jounimalinen                25.1544
apache                      25.5309
NibbleAndAHalf              38.4165
internetsoftwareconsortium  48.2879
polfosol                    48.7955
wikibooks_org_c             51.9659
gnome                       74.8188
elegantdice                 118.899
libb64                      120.601
manuelmartinez              120.801
arduino                     126.262
daedalusalpha               126.473
CppCodec                    151.866
wikibooks_org_cpp           343.2
adp_gmbh                    381.523
LihO                        406.693
libcurl                     3246.39
user152949                  4828.21

（RenéNyffeneggerのソリューションは、この質問に対する別の回答でクレジットされていますが、ここではadp_gmbhとしてリストされています）。

以下は、std :: stringを返すように少し変更したJouni Malinenからのものです。

/*
* Base64 encoding/decoding (RFC1341)
* Copyright (c) 2005-2011, Jouni Malinen <j@w1.fi>
*
* This software may be distributed under the terms of the BSD license.
* See README for more details.
*/

// 2016-12-12 - Gaspard Petit : Slightly modified to return a std::string 
// instead of a buffer allocated with malloc.

#include <string>

static const unsigned char base64_table[65] =
    "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";

/**
* base64_encode - Base64 encode
* @src: Data to be encoded
* @len: Length of the data to be encoded
* @out_len: Pointer to output length variable, or %NULL if not used
* Returns: Allocated buffer of out_len bytes of encoded data,
* or empty string on failure
*/
std::string base64_encode(const unsigned char *src, size_t len)
{
    unsigned char *out, *pos;
    const unsigned char *end, *in;

    size_t olen;

    olen = 4*((len + 2) / 3); /* 3-byte blocks to 4-byte */

    if (olen < len)
        return std::string(); /* integer overflow */

    std::string outStr;
    outStr.resize(olen);
    out = (unsigned char*)&outStr[0];

    end = src + len;
    in = src;
    pos = out;
    while (end - in >= 3) {
        *pos++ = base64_table[in[0] >> 2];
        *pos++ = base64_table[((in[0] & 0x03) << 4) | (in[1] >> 4)];
        *pos++ = base64_table[((in[1] & 0x0f) << 2) | (in[2] >> 6)];
        *pos++ = base64_table[in[2] & 0x3f];
        in += 3;
    }

    if (end - in) {
        *pos++ = base64_table[in[0] >> 2];
        if (end - in == 1) {
            *pos++ = base64_table[(in[0] & 0x03) << 4];
            *pos++ = '=';
        }
        else {
            *pos++ = base64_table[((in[0] & 0x03) << 4) |
                (in[1] >> 4)];
            *pos++ = base64_table[(in[1] & 0x0f) << 2];
        }
        *pos++ = '=';
    }

    return outStr;
}

最速のデコーダ：デコード結果は次のとおりです。少し驚いたことを認めなければなりません。

polfosol                    45.2335
wikibooks_org_c             74.7347
apache                      77.1438
libb64                      100.332
gnome                       114.511
manuelmartinez              126.579
elegantdice                 138.514
daedalusalpha               151.561
jounimalinen                206.163
arduino                     335.95
wikibooks_org_cpp           350.437
CppCodec                    526.187
internetsoftwareconsortium  862.833
libcurl                     1280.27
LihO                        1852.4
adp_gmbh                    1934.43
user152949                  5332.87

C ++のbase64デコードスニペットからのPolfosolのスニペットは、ほぼ2倍の速さで最速です。

以下に、完全を期すためのコードを示します。

static const int B64index[256] = { 0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 62, 63, 62, 62, 63, 52, 53, 54, 55,
56, 57, 58, 59, 60, 61,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  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,  0,
0,  0,  0, 63,  0, 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 };

std::string b64decode(const void* data, const size_t len)
{
    unsigned char* p = (unsigned char*)data;
    int pad = len > 0 && (len % 4 || p[len - 1] == '=');
    const size_t L = ((len + 3) / 4 - pad) * 4;
    std::string str(L / 4 * 3 + pad, '\0');

    for (size_t i = 0, j = 0; i < L; i += 4)
    {
        int n = B64index[p[i]] << 18 | B64index[p[i + 1]] << 12 | B64index[p[i + 2]] << 6 | B64index[p[i + 3]];
        str[j++] = n >> 16;
        str[j++] = n >> 8 & 0xFF;
        str[j++] = n & 0xFF;
    }
    if (pad)
    {
        int n = B64index[p[L]] << 18 | B64index[p[L + 1]] << 12;
        str[str.size() - 1] = n >> 16;

        if (len > L + 2 && p[L + 2] != '=')
        {
            n |= B64index[p[L + 2]] << 6;
            str.push_back(n >> 8 & 0xFF);
        }
    }
    return str;
}

しかし、opensslでそれを行うこともできます（openssl encコマンドがそれを行う...）。BIO_f_base64()関数を見てください。

これがOpenSSLを使用した私のソリューションです。

/* A BASE-64 ENCODER AND DECODER USING OPENSSL */
#include <openssl/pem.h>
#include <string.h> //Only needed for strlen().

char *base64encode (const void *b64_encode_this, int encode_this_many_bytes){
    BIO *b64_bio, *mem_bio;      //Declares two OpenSSL BIOs: a base64 filter and a memory BIO.
    BUF_MEM *mem_bio_mem_ptr;    //Pointer to a "memory BIO" structure holding our base64 data.
    b64_bio = BIO_new(BIO_f_base64());                      //Initialize our base64 filter BIO.
    mem_bio = BIO_new(BIO_s_mem());                           //Initialize our memory sink BIO.
    BIO_push(b64_bio, mem_bio);            //Link the BIOs by creating a filter-sink BIO chain.
    BIO_set_flags(b64_bio, BIO_FLAGS_BASE64_NO_NL);  //No newlines every 64 characters or less.
    BIO_write(b64_bio, b64_encode_this, encode_this_many_bytes); //Records base64 encoded data.
    BIO_flush(b64_bio);   //Flush data.  Necessary for b64 encoding, because of pad characters.
    BIO_get_mem_ptr(mem_bio, &mem_bio_mem_ptr);  //Store address of mem_bio's memory structure.
    BIO_set_close(mem_bio, BIO_NOCLOSE);   //Permit access to mem_ptr after BIOs are destroyed.
    BIO_free_all(b64_bio);  //Destroys all BIOs in chain, starting with b64 (i.e. the 1st one).
    BUF_MEM_grow(mem_bio_mem_ptr, (*mem_bio_mem_ptr).length + 1);   //Makes space for end null.
    (*mem_bio_mem_ptr).data[(*mem_bio_mem_ptr).length] = '\0';  //Adds null-terminator to tail.
    return (*mem_bio_mem_ptr).data; //Returns base-64 encoded data. (See: "buf_mem_st" struct).
}

char *base64decode (const void *b64_decode_this, int decode_this_many_bytes){
    BIO *b64_bio, *mem_bio;      //Declares two OpenSSL BIOs: a base64 filter and a memory BIO.
    char *base64_decoded = calloc( (decode_this_many_bytes*3)/4+1, sizeof(char) ); //+1 = null.
    b64_bio = BIO_new(BIO_f_base64());                      //Initialize our base64 filter BIO.
    mem_bio = BIO_new(BIO_s_mem());                         //Initialize our memory source BIO.
    BIO_write(mem_bio, b64_decode_this, decode_this_many_bytes); //Base64 data saved in source.
    BIO_push(b64_bio, mem_bio);          //Link the BIOs by creating a filter-source BIO chain.
    BIO_set_flags(b64_bio, BIO_FLAGS_BASE64_NO_NL);          //Don't require trailing newlines.
    int decoded_byte_index = 0;   //Index where the next base64_decoded byte should be written.
    while ( 0 < BIO_read(b64_bio, base64_decoded+decoded_byte_index, 1) ){ //Read byte-by-byte.
        decoded_byte_index++; //Increment the index until read of BIO decoded data is complete.
    } //Once we're done reading decoded data, BIO_read returns -1 even though there's no error.
    BIO_free_all(b64_bio);  //Destroys all BIOs in chain, starting with b64 (i.e. the 1st one).
    return base64_decoded;        //Returns base-64 decoded data with trailing null terminator.
}

/*Here's one way to base64 encode/decode using the base64encode() and base64decode functions.*/
int main(void){
    char data_to_encode[] = "Base64 encode this string!";  //The string we will base-64 encode.

    int bytes_to_encode = strlen(data_to_encode); //Number of bytes in string to base64 encode.
    char *base64_encoded = base64encode(data_to_encode, bytes_to_encode);   //Base-64 encoding.

    int bytes_to_decode = strlen(base64_encoded); //Number of bytes in string to base64 decode.
    char *base64_decoded = base64decode(base64_encoded, bytes_to_decode);   //Base-64 decoding.

    printf("Original character string is: %s\n", data_to_encode);  //Prints our initial string.
    printf("Base-64 encoded string is: %s\n", base64_encoded);  //Prints base64 encoded string.
    printf("Base-64 decoded string is: %s\n", base64_decoded);  //Prints base64 decoded string.

    free(base64_encoded);                //Frees up the memory holding our base64 encoded data.
    free(base64_decoded);                //Frees up the memory holding our base64 decoded data.
}

glibにはbase64エンコード用の関数があります：https : //developer.gnome.org/glib/stable/glib-Base64-Encoding.html

libb64には、CおよびC ++ APIの両方があります。それは軽量で、おそらく最も高速に公開されている実装です。これは専用のスタンドアロンbase64エンコーディングライブラリでもあり、OpenSSLやglibなどのより大きなライブラリを使用することで得られる他のすべてのものが必要ない場合に便利です。

GNU coreutilsはlib / base64にそれを持っています。少し肥大化していますが、EBCDICなどを扱っています。自分で遊ぶこともできます。

char base64_digit (n) unsigned n; {
  if (n < 10) return n - '0';
  else if (n < 10 + 26) return n - 'a';
  else if (n < 10 + 26 + 26) return n - 'A';
  else assert(0);
  return 0;
}

unsigned char base64_decode_digit(char c) {
  switch (c) {
    case '=' : return 62;
    case '.' : return 63;
    default  :
      if (isdigit(c)) return c - '0';
      else if (islower(c)) return c - 'a' + 10;
      else if (isupper(c)) return c - 'A' + 10 + 26;
      else assert(0);
  }
  return 0xff;
}

unsigned base64_decode(char *s) {
  char *p;
  unsigned n = 0;

  for (p = s; *p; p++)
    n = 64 * n + base64_decode_digit(*p);

  return n;
}

これらのプレゼントによって、「自分で遊ぶ」と「標準の実装」を混同しないように、すべての人を知ってください。イェッシュ。

std :: stringで動作するC ++実装が必要でした。答えはどれも私のニーズを満たしていませんでした。エンコードとデコードのための単純な2関数ソリューションが必要でしたが、自分のコードを書くのが面倒だったので、これを見つけました。

http://www.adp-gmbh.ch/cpp/common/base64.html

コードのクレジットはRenéNyffeneggerに送られます。

サイトがダウンした場合に備えて、以下のコードを配置します。

base64.cpp

/* 
   base64.cpp and base64.h

   Copyright (C) 2004-2008 René Nyffenegger

   This source code is provided 'as-is', without any express or implied
   warranty. In no event will the author be held liable for any damages
   arising from the use of this software.

   Permission is granted to anyone to use this software for any purpose,
   including commercial applications, and to alter it and redistribute it
   freely, subject to the following restrictions:

   1. The origin of this source code must not be misrepresented; you must not
      claim that you wrote the original source code. If you use this source code
      in a product, an acknowledgment in the product documentation would be
      appreciated but is not required.

   2. Altered source versions must be plainly marked as such, and must not be
      misrepresented as being the original source code.

   3. This notice may not be removed or altered from any source distribution.

   René Nyffenegger rene.nyffenegger@adp-gmbh.ch

*/

#include "base64.h"
#include <iostream>

static const std::string base64_chars = 
             "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"
             "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"
             "0123456789+/";


static inline bool is_base64(unsigned char c) {
  return (isalnum(c) || (c == '+') || (c == '/'));
}

std::string base64_encode(unsigned char const* bytes_to_encode, unsigned int in_len) {
  std::string ret;
  int i = 0;
  int j = 0;
  unsigned char char_array_3[3];
  unsigned char char_array_4[4];

  while (in_len--) {
    char_array_3[i++] = *(bytes_to_encode++);
    if (i == 3) {
      char_array_4[0] = (char_array_3[0] & 0xfc) >> 2;
      char_array_4[1] = ((char_array_3[0] & 0x03) << 4) + ((char_array_3[1] & 0xf0) >> 4);
      char_array_4[2] = ((char_array_3[1] & 0x0f) << 2) + ((char_array_3[2] & 0xc0) >> 6);
      char_array_4[3] = char_array_3[2] & 0x3f;

      for(i = 0; (i <4) ; i++)
        ret += base64_chars[char_array_4[i]];
      i = 0;
    }
  }

  if (i)
  {
    for(j = i; j < 3; j++)
      char_array_3[j] = '\0';

    char_array_4[0] = (char_array_3[0] & 0xfc) >> 2;
    char_array_4[1] = ((char_array_3[0] & 0x03) << 4) + ((char_array_3[1] & 0xf0) >> 4);
    char_array_4[2] = ((char_array_3[1] & 0x0f) << 2) + ((char_array_3[2] & 0xc0) >> 6);
    char_array_4[3] = char_array_3[2] & 0x3f;

    for (j = 0; (j < i + 1); j++)
      ret += base64_chars[char_array_4[j]];

    while((i++ < 3))
      ret += '=';

  }

  return ret;

}

std::string base64_decode(std::string const& encoded_string) {
  int in_len = encoded_string.size();
  int i = 0;
  int j = 0;
  int in_ = 0;
  unsigned char char_array_4[4], char_array_3[3];
  std::string ret;

  while (in_len-- && ( encoded_string[in_] != '=') && is_base64(encoded_string[in_])) {
    char_array_4[i++] = encoded_string[in_]; in_++;
    if (i ==4) {
      for (i = 0; i <4; i++)
        char_array_4[i] = base64_chars.find(char_array_4[i]);

      char_array_3[0] = (char_array_4[0] << 2) + ((char_array_4[1] & 0x30) >> 4);
      char_array_3[1] = ((char_array_4[1] & 0xf) << 4) + ((char_array_4[2] & 0x3c) >> 2);
      char_array_3[2] = ((char_array_4[2] & 0x3) << 6) + char_array_4[3];

      for (i = 0; (i < 3); i++)
        ret += char_array_3[i];
      i = 0;
    }
  }

  if (i) {
    for (j = i; j <4; j++)
      char_array_4[j] = 0;

    for (j = 0; j <4; j++)
      char_array_4[j] = base64_chars.find(char_array_4[j]);

    char_array_3[0] = (char_array_4[0] << 2) + ((char_array_4[1] & 0x30) >> 4);
    char_array_3[1] = ((char_array_4[1] & 0xf) << 4) + ((char_array_4[2] & 0x3c) >> 2);
    char_array_3[2] = ((char_array_4[2] & 0x3) << 6) + char_array_4[3];

    for (j = 0; (j < i - 1); j++) ret += char_array_3[j];
  }

  return ret;
}

base64.h

#include <string>

std::string base64_encode(unsigned char const* , unsigned int len);
std::string base64_decode(std::string const& s);

使用法

const std::string s = "test";
std::string encoded = base64_encode(reinterpret_cast<const unsigned char*>(s.c_str()), s.length());
  std::string decoded = base64_decode(encoded);

これが私が長年使ってきたデコーダです...

    static const char  table[] = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";
    static const int   BASE64_INPUT_SIZE = 57;

    BOOL isbase64(char c)
    {
       return c && strchr(table, c) != NULL;
    }

    inline char value(char c)
    {
       const char *p = strchr(table, c);
       if(p) {
          return p-table;
       } else {
          return 0;
       }
    }

    int UnBase64(unsigned char *dest, const unsigned char *src, int srclen)
    {
       *dest = 0;
       if(*src == 0) 
       {
          return 0;
       }
       unsigned char *p = dest;
       do
       {

          char a = value(src[0]);
          char b = value(src[1]);
          char c = value(src[2]);
          char d = value(src[3]);
          *p++ = (a << 2) | (b >> 4);
          *p++ = (b << 4) | (c >> 2);
          *p++ = (c << 6) | d;
          if(!isbase64(src[1])) 
          {
             p -= 2;
             break;
          } 
          else if(!isbase64(src[2])) 
          {
             p -= 2;
             break;
          } 
          else if(!isbase64(src[3])) 
          {
             p--;
             break;
          }
          src += 4;
          while(*src && (*src == 13 || *src == 10)) src++;
       }
       while(srclen-= 4);
       *p = 0;
       return p-dest;
    }

人々がc ++ソリューションを必要とする場合、私はこのOpenSSLソリューションを（エンコードとデコードの両方のために）まとめました。「crypto」ライブラリ（OpenSSL）とリンクする必要があります。これは、valgrindを使用してリークがチェックされています（エラーチェックコードを追加して少し良くすることもできますが、少なくとも書き込み関数が戻り値をチェックする必要があることはわかっています）。

#include <openssl/bio.h>
#include <openssl/evp.h>
#include <stdlib.h>

string base64_encode( const string &str ){

    BIO *base64_filter = BIO_new( BIO_f_base64() );
    BIO_set_flags( base64_filter, BIO_FLAGS_BASE64_NO_NL );

    BIO *bio = BIO_new( BIO_s_mem() );
    BIO_set_flags( bio, BIO_FLAGS_BASE64_NO_NL );

    bio = BIO_push( base64_filter, bio );

    BIO_write( bio, str.c_str(), str.length() );

    BIO_flush( bio );

    char *new_data;

    long bytes_written = BIO_get_mem_data( bio, &new_data );

    string result( new_data, bytes_written );
    BIO_free_all( bio );

    return result;

}



string base64_decode( const string &str ){

    BIO *bio, *base64_filter, *bio_out;
    char inbuf[512];
    int inlen;
    base64_filter = BIO_new( BIO_f_base64() );
    BIO_set_flags( base64_filter, BIO_FLAGS_BASE64_NO_NL );

    bio = BIO_new_mem_buf( (void*)str.c_str(), str.length() );

    bio = BIO_push( base64_filter, bio );

    bio_out = BIO_new( BIO_s_mem() );

    while( (inlen = BIO_read(bio, inbuf, 512)) > 0 ){
        BIO_write( bio_out, inbuf, inlen );
    }

    BIO_flush( bio_out );

    char *new_data;
    long bytes_written = BIO_get_mem_data( bio_out, &new_data );

    string result( new_data, bytes_written );

    BIO_free_all( bio );
    BIO_free_all( bio_out );

    return result;

}

私はC ++で使用するために1つ作成しました。これは非常に高速で、ストリーム、フリー、オープンソースで動作します。

https://tmplusplus.svn.sourceforge.net/svnroot/tmplusplus/trunk/src/

用途に合わせてお気軽にご利用ください。

編集：リクエストによりインラインでコードを追加しました。

パフォーマンスの向上は、エンコードとデコードにルックアップテーブルを使用することによって実現されます。_UINT8あるunsigned charほとんどのOSの上で。

/** Static Base64 character encoding lookup table */
const char CBase64::encodeCharacterTable[65] = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";

/** Static Base64 character decoding lookup table */
const char CBase64::decodeCharacterTable[256] = {
    -1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1
    ,-1,62,-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,-1,-1,-1,-1,-1,
    -1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,
    -1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1
    ,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,
    -1,-1,-1}; 

/*!
\brief Encodes binary data to base 64 character data
\param in The data to encode
\param out The encoded data as characters
*/
void CBase64::Encode(std::istream &in, std::ostringstream &out)
{
    char buff1[3];
    char buff2[4];
    _UINT8 i=0, j;
    while(in.readsome(&buff1[i++], 1))
        if (i==3)
        {
            out << encodeCharacterTable[(buff1[0] & 0xfc) >> 2];
            out << encodeCharacterTable[((buff1[0] & 0x03) << 4) + ((buff1[1] & 0xf0) >> 4)];
            out << encodeCharacterTable[((buff1[1] & 0x0f) << 2) + ((buff1[2] & 0xc0) >> 6)];
            out << encodeCharacterTable[buff1[2] & 0x3f];
            i=0;
        }

    if (--i)
    {
        for(j=i;j<3;j++) buff1[j] = '\0';

        buff2[0] = (buff1[0] & 0xfc) >> 2;
        buff2[1] = ((buff1[0] & 0x03) << 4) + ((buff1[1] & 0xf0) >> 4);
        buff2[2] = ((buff1[1] & 0x0f) << 2) + ((buff1[2] & 0xc0) >> 6);
        buff2[3] = buff1[2] & 0x3f;

        for (j=0;j<(i+1);j++) out << encodeCharacterTable[buff2[j]];

        while(i++<3) out << '=';
    }

}

/*!
\brief Decodes base 64 character data to binary data
\param in The character data to decode
\param out The decoded data
*/
void CBase64::Decode(std::istringstream &in, std::ostream &out)
{
    char buff1[4];
    char buff2[4];
    _UINT8 i=0, j;

    while(in.readsome(&buff2[i], 1) && buff2[i] != '=')
    {
        if (++i==4)
        {
            for (i=0;i!=4;i++)
                buff2[i] = decodeCharacterTable[buff2[i]];

            out << (char)((buff2[0] << 2) + ((buff2[1] & 0x30) >> 4));
            out << (char)(((buff2[1] & 0xf) << 4) + ((buff2[2] & 0x3c) >> 2));
            out << (char)(((buff2[2] & 0x3) << 6) + buff2[3]);

            i=0;
        }
    }

    if (i) 
    {
        for (j=i;j<4;j++) buff2[j] = '\0';
        for (j=0;j<4;j++) buff2[j] = decodeCharacterTable[buff2[j]];

        buff1[0] = (buff2[0] << 2) + ((buff2[1] & 0x30) >> 4);
        buff1[1] = ((buff2[1] & 0xf) << 4) + ((buff2[2] & 0x3c) >> 2);
        buff1[2] = ((buff2[2] & 0x3) << 6) + buff2[3];

        for (j=0;j<(i-1); j++) out << (char)buff1[j];
    }
}

ryyst（投票数が最も多かった）のコードの小さな改善点は、動的に割り当てられたデコードテーブルではなく、静的なconst事前計算テーブルを使用することです。これにより、ポインターの使用とテーブルの初期化が不要になり、base64_cleanup（）を使用してデコードテーブルをクリーンアップするのを忘れた場合（つまり、base64_cleanup（）でfree（decoding_table）を呼び出した後）、メモリリークが回避されます。 decode_table = NULL、それ以外の場合、base64_cleanup（）の後に誤ってbase64_decodeを呼び出すと、クラッシュするか、動作が不定になります）。別の解決策はstd :: unique_ptr ...を使用することですが、スタックにconst char [256]を置くだけで十分であり、ポインターをすべて一緒に使用しないようにします-コードはこのようにすっきりと短く見えます。

デコードテーブルは次のように計算されます。

const char encoding_table[] = { 
    'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H',
    'I', 'J', 'K', 'L', 'M', 'N', 'O', 'P',
    'Q', 'R', 'S', 'T', 'U', 'V', 'W', 'X',
    'Y', 'Z', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f',
    'g', 'h', 'i', 'j', 'k', 'l', 'm', 'n',
    'o', 'p', 'q', 'r', 's', 't', 'u', 'v',
    'w', 'x', 'y', 'z', '0', '1', '2', '3',
    '4', '5', '6', '7', '8', '9', '+', '/' };

unsigned char decoding_table[256];

for (int i = 0; i < 256; i++)
    decoding_table[i] = '\0';

for (int i = 0; i < 64; i++)
    decoding_table[(unsigned char)encoding_table[i]] = i;

for (int i = 0; i < 256; i++)
    cout << "0x" << (int(decoding_table[i]) < 16 ? "0" : "") << hex << int(decoding_table[i]) << (i != 255 ? "," : "") << ((i+1) % 16 == 0 ? '\n' : '\0');

cin.ignore();

そして私が使用している変更されたコードは次のとおりです：

        static const char encoding_table[] = { 
            'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H',
            'I', 'J', 'K', 'L', 'M', 'N', 'O', 'P',
            'Q', 'R', 'S', 'T', 'U', 'V', 'W', 'X',
            'Y', 'Z', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f',
            'g', 'h', 'i', 'j', 'k', 'l', 'm', 'n',
            'o', 'p', 'q', 'r', 's', 't', 'u', 'v',
            'w', 'x', 'y', 'z', '0', '1', '2', '3',
            '4', '5', '6', '7', '8', '9', '+', '/' };

        static const unsigned char decoding_table[256] = {
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x3e, 0x00, 0x00, 0x00, 0x3f,
            0x34, 0x35, 0x36, 0x37, 0x38, 0x39, 0x3a, 0x3b, 0x3c, 0x3d, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
            0x00, 0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07, 0x08, 0x09, 0x0a, 0x0b, 0x0c, 0x0d, 0x0e,
            0x0f, 0x10, 0x11, 0x12, 0x13, 0x14, 0x15, 0x16, 0x17, 0x18, 0x19, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
            0x00, 0x1a, 0x1b, 0x1c, 0x1d, 0x1e, 0x1f, 0x20, 0x21, 0x22, 0x23, 0x24, 0x25, 0x26, 0x27, 0x28,
            0x29, 0x2a, 0x2b, 0x2c, 0x2d, 0x2e, 0x2f, 0x30, 0x31, 0x32, 0x33, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
            0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };

        char* base64_encode(const unsigned char *data, size_t input_length, size_t &output_length) {

            const int mod_table[] = { 0, 2, 1 };

            output_length = 4 * ((input_length + 2) / 3);

            char *encoded_data = (char*)malloc(output_length);

            if (encoded_data == nullptr)
                return nullptr;

            for (int i = 0, j = 0; i < input_length;) {

                uint32_t octet_a = i < input_length ? (unsigned char)data[i++] : 0;
                uint32_t octet_b = i < input_length ? (unsigned char)data[i++] : 0;
                uint32_t octet_c = i < input_length ? (unsigned char)data[i++] : 0;

                uint32_t triple = (octet_a << 0x10) + (octet_b << 0x08) + octet_c;

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

            }

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

            return encoded_data;

        };

        unsigned char* base64_decode(const char *data, size_t input_length, size_t &output_length) {        

            if (input_length % 4 != 0)
                return nullptr;

            output_length = input_length / 4 * 3;

            if (data[input_length - 1] == '=') (output_length)--;
            if (data[input_length - 2] == '=') (output_length)--;

            unsigned char* decoded_data = (unsigned char*)malloc(output_length);

            if (decoded_data == nullptr)
                return nullptr;

            for (int i = 0, j = 0; i < input_length;) {

                uint32_t sextet_a = data[i] == '=' ? 0 & i++ : decoding_table[data[i++]];
                uint32_t sextet_b = data[i] == '=' ? 0 & i++ : decoding_table[data[i++]];
                uint32_t sextet_c = data[i] == '=' ? 0 & i++ : decoding_table[data[i++]];
                uint32_t sextet_d = data[i] == '=' ? 0 & i++ : decoding_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;

        };