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 base64 エンコード

BASE64エンコードというのは主にメールとかで
バイナリファイルのやりとりなどをするのに使うようです。
具体的にはバイナリデータの0-255を64の文字(A-Z,a-z,0-9,+,/)に変換します。
方法としてはデータの先頭から6bitずつ取りだし頭に2bitぶん0を補います。
これで1バイトが持つ値は0-63までになります。
これを各文字で割り当てます。(リストは以下のよう)

char base64list[64] ={
  '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', '+', '/'
};


手順として次の4バイトのデータを例にすると、

00110011 00110011 00110011 00110011

まず6ビットで分けます。

001100 110011 001100 110011 001100 11

先頭2ビットに0を補うと、

00001100 00110011 00001100 00110011 00001100 0011

これをリストをもとに変換すると、

MzMzM 0011

0011が余りますが0で補います。

MzMzM 00110000

0を2つ補うごとに = を1つつけるので、

MzMzMw==

これで変換終了。

下のプログラムはファイル名を1つ与えて実行すると、
ファイルの内容をbase64エンコードしてout.datというファイルに書き出します。
ファイルサイズぶんのメモリを確保する、
・・というようなことをやっていますので使用には注意が必要です。

/*
*   base64エンコード
*/

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

char base64list[65] ={
  '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', '+', '/',
  '='
};

/* 文字数を返す \0は除く */
int length(char *p){
  int count;
  for(count = 0;;count++){
    if(p[count] == '\0'){
      break;
    }
  }
  return count;
}

/* 配列p_beforeをp_afterに領域を確保してbase64encoding */
char *base64_encode(char *p_before, int size){
  int count_before, count_after;
  char *p_after = NULL;
  char buffer[4];

  if(size > 0){
    p_after = (char *)malloc((size / 3 * 4) * sizeof(char) + 10);
  }

  if(p_after == NULL){
    return NULL;
  }

  for(count_before = 0, count_after = 0; count_before < size; count_before += 3, count_after += 4){
    buffer[0] = (p_before[count_before] >> 2) & 0x3F;
    buffer[1] = ((p_before[count_before] << 4) & 0x30) | ((p_before[count_before + 1] >> 4) & 0x0F);
    if((size - count_before) == 1){
      buffer[2] = 64;
    }
    else{
      buffer[2] = ((p_before[count_before + 1] << 2) & 0x3C) | ((p_before[count_before + 2] >> 6) & 0x03);
    }
    if((size - count_before) == 1 || (size - count_before) == 2){
      buffer[3] = 64;
    }
    else{
      buffer[3] = p_before[count_before + 2] & 0x3F;
    }

    p_after[count_after] = base64list[buffer[0]];
    p_after[count_after + 1] = base64list[buffer[1]];
    p_after[count_after + 2] = base64list[buffer[2]];
    p_after[count_after + 3] = base64list[buffer[3]];
  }

  p_after[count_after] = '\0';

  return p_after;
}

/* ファイルの内容をpに領域を確保して読み込み sizeにファイルサイズを入れる */
char *file_read(char *file_name, int *size){
  int count;
  FILE *fp;
  char *p = NULL;

  fp = fopen(file_name, "rb");

  if(fp == NULL){
    return NULL;
  }

  fseek(fp, 0L, SEEK_SET);

  for(count = 0;;count++){
   if(fgetc(fp) == EOF){
     break;
   }
  }

  *size = count;

  fseek(fp, 0L, SEEK_SET);

  if(count > 0){
    p = (char *)malloc(count * sizeof(char));
  }

  if(p == NULL){
    return NULL;
  }

  fread(p, count * sizeof(char), 1, fp);

  fclose(fp);

  return p;
}

/* データ(\0で終わる文字列)をファイルに書き込み */
void file_write(char *file_name, char *data){
  FILE *fp;

  fp = fopen(file_name, "w");

  if(fp == NULL){
    return;
  }

  fwrite(data, length(data), 1, fp);

  fclose(fp);

  return;
}

int main(int argc, char *argv[]){
  int file_size = 0;
  char *p_before = NULL;
  char *p_after = NULL;

  p_before = file_read(argv[1], &file_size);

  if(p_before == NULL){
    printf("file_reading false\n");
    printf("---press any key---\n");
    getchar();
    return 0;
  }

  p_after = base64_encode(p_before, file_size);

  if(p_before != NULL){
    free(p_before);
  }

  file_write("out.dat", p_after);

  if(p_after == NULL){
    printf("base64_encoding false\n");
  }
  else{
    printf("%s\n", p_after);
    printf("base64_encoding succeed\n");
    free(p_after);
  }

  printf("---press any key---\n");
  getchar();

  return 0;
}

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