分享一个md5类

Posted 2020-07-03 xiaojack

这个md5干嘛用的，大家比我清楚就不说了，这里不是讲md5的原理。要讲md5的原理，网上一大堆，我也不是什么算法很厉害的人，我只是算法搬运工。咱是一般程序员，有时候能完成业务需要就可以，那些伟大算法的发明留个那些伟大的数学家，在此致敬！！！

又是可恶的150字....................................................................................................................凑字分界线

废话不多上码：

#include "md5.hpp"

int main()
{
    MD5 md5("12fdsfsdfsdfds");
    cout << md5.toString() << endl; // 16字节md5码的16进制表示字符串，方便人阅读
    cout << md5.get() << endl; // 16字节点的md5码，输出基本都是乱码
    return 0;
}

类的源码两个文件：

//md5.hpp

#ifndef __MD5_HPP__
#define __MD5_HPP__

#include <string>
#include "md5_helper.hpp"

/* MD5 context. */ 
typedef struct _MD5_CTX{

    /* state (ABCD) */   
    /*四个32bits数，用于存放最终计算得到的消息摘要。当消息长度〉512bits时，也用于存放每个512bits的中间结果*/ 
    uint32 state[4];  

    /* number of bits, modulo 2^64 (lsb first) */    
    /*存储原始信息的bits数长度,不包括填充的bits，最长为 2^64 bits，因为2^64是一个64位数的最大值*/
    uint32 count[2];

    /* input buffer */ 
    /*存放输入的信息的缓冲区，512bits*/
    uint8 buffer[64];

} MD5_CTX;

class MD5
{
public:
    MD5();

    MD5(int8* input);

    MD5(const MD5& md5);

    bool operator == (const MD5& md5);

    MD5& operator = (const MD5& md5);

    std::string toString();

    const uint8* get()const;

protected:

    void encrypt(uint8* input);

    // 初始化
    void _init();

    void _update(uint8* input,uint8 inputLen);

    void _final();
private:

    MD5_CTX m_ctx;
    
    uint8 m_digest[17]; 
};


MD5::MD5()
{
    R_memset((uint8*)m_digest,0,sizeof(m_digest));
    m_digest[16]=‘\0‘;
}

MD5::MD5(int8* input)
{
    encrypt((uint8*)input);
}

MD5::MD5(const MD5& md5)
{
    *this=md5;
}

bool MD5::operator==(const MD5& md5)
{
    return (R_memcmp(m_digest,md5.m_digest,sizeof(m_digest))==0);
}

MD5& MD5::operator=(const MD5& md5)
{
    R_memcpy(m_digest,md5.m_digest,sizeof(m_digest));
    return *this;
}

std::string MD5::toString()
{
    std::string str;
    for (int i=0; i<(sizeof(m_digest)/sizeof(int8))-1; ++i)
    {
        int f = m_digest[i] / 16;
        int s = m_digest[i] % 16;
        str.push_back((f>=0 && f<=9) ? f+48 : (f-10)+97);
        str.push_back((s>=0 && s<=9) ? s+48 : (s-10)+97);
    }
    return str;
}

const uint8* MD5::get()const
{
    return m_digest;
}

void MD5::encrypt(uint8* input)
{
    R_memset((uint8*)m_digest,0,sizeof(m_digest));
    m_digest[16]=‘\0‘;

    _init();

    _update(input,R_strlen((char*)input));

    _final();
}

void MD5::_init()
{
    /*将当前的有效信息的长度设成0,这个很简单,还没有有效信息,长度当然是0了*/
    m_ctx.count[0] = m_ctx.count[1] = 0;

    /* Load magic initialization constants.*/
    /*初始化链接变量，算法要求这样，这个没法解释了*/
    m_ctx.state[0] = 0x67452301;
    m_ctx.state[1] = 0xefcdab89;
    m_ctx.state[2] = 0x98badcfe;
    m_ctx.state[3] = 0x10325476;
}

void MD5::_update(uint8* input,uint8 inputLen)
{
    unsigned int i, index, partLen;

    /* Compute number of bytes mod 64 */
    /*计算已有信息的bits长度的字节数的模64, 64bytes=512bits。
    用于判断已有信息加上当前传过来的信息的总长度能不能达到512bits，
    如果能够达到则对凑够的512bits进行一次处理*/
    index = (unsigned int)((m_ctx.count[0] >> 3) & 0x3F);

    /* Update number of bits *//*更新已有信息的bits长度*/
    if((m_ctx.count[0] += ((uint32)inputLen << 3)) < ((uint32)inputLen << 3))
        m_ctx.count[1]++;
    m_ctx.count[1] += ((uint32)inputLen >> 29);

    /*计算已有的字节数长度还差多少字节可以 凑成64的整倍数*/
    partLen = 64 - index;

    /* Transform as many times as possible.
    */
    /*如果当前输入的字节数 大于 已有字节数长度补足64字节整倍数所差的字节数*/
    if(inputLen >= partLen) 
    {
        /*用当前输入的内容把context->buffer的内容补足512bits*/
        R_memcpy((POINTER)&m_ctx.buffer[index], (POINTER)input, partLen);
        /*用基本函数对填充满的512bits（已经保存到context->buffer中） 做一次转换，转换结果保存到context->state中*/
        MD5Helper::MD5Transform(m_ctx.state,m_ctx.buffer);
        /*
        对当前输入的剩余字节做转换（如果剩余的字节<在输入的input缓冲区中>大于512bits的话 ），
        转换结果保存到context->state中
        */
        for(i = partLen; i + 63 < inputLen; i += 64 )/*把i+63<inputlen改为i+64<=inputlen更容易理解*/
            MD5Helper::MD5Transform(m_ctx.state, &input[i]);

        index = 0;
    }
    else
        i = 0;

    /* Buffer remaining input */
    /*将输入缓冲区中的不足填充满512bits的剩余内容填充到context->buffer中，留待以后再作处理*/
    R_memcpy((POINTER)&m_ctx.buffer[index], (POINTER)&input[i], inputLen-i);
}

void MD5::_final()
{
    uint8 bits[8];
    uint32 index, padLen;

    /* Save number of bits */
    /*将要被转换的信息(所有的)的bits长度拷贝到bits中*/
    MD5Helper::Encode(bits,m_ctx.count,8);

    /* Pad out to 56 mod 64. */
    /* 计算所有的bits长度的字节数的模64, 64bytes=512bits*/
    index = (uint32)((m_ctx.count[0] >> 3) & 0x3f);
    
    /*计算需要填充的字节数，padLen的取值范围在1-64之间*/
    padLen = (index < 56) ? (56 - index) : (120 - index);
    
    /*这一次函数调用绝对不会再导致MD5Transform的被调用，因为这一次不会填满512bits*/
    _update(MD5Helper::PADDING,padLen);
    
    /* Append length (before padding) */
    /*补上原始信息的bits长度（bits长度固定的用64bits表示），这一次能够恰巧凑够512bits，不会多也不会少*/
    _update(bits, 8);
    
    /* Store state in digest */
    /*将最终的结果保存到digest中。ok，终于大功告成了*/
    MD5Helper::Encode(m_digest, m_ctx.state,16);

    /* Zeroize sensitive information. */
    R_memset((void*)(&m_ctx), 0, sizeof(MD5_CTX));
}

#endif

//md5_helper.hpp

/**************************
@brief md5的辅助文件
/**************************/
#ifndef __MD5_HELPER_HPP__
#define __MD5_HELPER_HPP__

#include <stdint.h> //  for data type

typedef unsigned char uint8; // 8位数据类型
typedef uint32_t uint32;
typedef uint8* POINTER;
typedef char int8;


#define R_memset(x, y, z) memset(x, y, z)
#define R_memcpy(x, y, z) memcpy(x, y, z)
#define R_memcmp(x, y, z) memcmp(x, y, z)
#define R_strlen(s) strlen(s)
/* Constants for MD5Transform routine. */
/*md5转换用到的常量，算法本身规定的*/
#define S11 7
#define S12 12
#define S13 17
#define S14 22
#define S21 5
#define S22 9
#define S23 14
#define S24 20
#define S31 4
#define S32 11
#define S33 16
#define S34 23
#define S41 6
#define S42 10
#define S43 15
#define S44 21

/*
接下来的这几个宏定义是md5算法规定的，就是对信息进行md5加密都要做的运算。
据说有经验的高手跟踪程序时根据这几个特殊的操作就可以断定是不是用的md5
*/
/* F, G, H and I are basic MD5 functions.
 */
#define F(x, y, z) (((x) & (y)) | ((~x) & (z)))
#define G(x, y, z) (((x) & (z)) | ((y) & (~z)))
#define H(x, y, z) ((x) ^ (y) ^ (z))
#define I(x, y, z) ((y) ^ ((x) | (~z)))

/* ROTATE_LEFT rotates x left n bits.
 */
#define ROTATE_LEFT(x, n) (((x) << (n)) | ((x) >> (32-(n))))

/* FF, GG, HH, and II transformations for rounds 1, 2, 3, and 4.
  Rotation is separate from addition to prevent recomputation.
 */
#define FF(a, b, c, d, x, s, ac) { \
  (a) += F ((b), (c), (d)) + (x) + (uint32)(ac);   (a) = ROTATE_LEFT ((a), (s));   (a) += (b);  }

#define GG(a, b, c, d, x, s, ac) { \
  (a) += G ((b), (c), (d)) + (x) + (uint32)(ac);   (a) = ROTATE_LEFT ((a), (s));   (a) += (b);  }

#define HH(a, b, c, d, x, s, ac) { \
  (a) += H ((b), (c), (d)) + (x) + (uint32)(ac);   (a) = ROTATE_LEFT ((a), (s));   (a) += (b);  }

#define II(a, b, c, d, x, s, ac) { \
  (a) += I ((b), (c), (d)) + (x) + (uint32)(ac);   (a) = ROTATE_LEFT ((a), (s));   (a) += (b);  }


class MD5Helper
{
public:

    static void MD5Transform(uint32 [4], uint8 [64]);

    static void Encode(uint8*,uint32 *,uint32);

    static void Decode(uint32*,uint8 *,uint8);

    static uint8 PADDING[64];
};

uint8 MD5Helper::PADDING[64] =  {
    0x80, 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, 0,
    0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0
};

void MD5Helper::MD5Transform(uint32 state[4], uint8 block[64])
{
    uint32 a = state[0], b = state[1], c = state[2], d = state[3], x[16];

    Decode(x, block, 64);

    /* Round 1 */
    FF(a, b, c, d, x[ 0], S11, 0xd76aa478); /* 1 */
    FF(d, a, b, c, x[ 1], S12, 0xe8c7b756); /* 2 */
    FF(c, d, a, b, x[ 2], S13, 0x242070db); /* 3 */
    FF(b, c, d, a, x[ 3], S14, 0xc1bdceee); /* 4 */
    FF(a, b, c, d, x[ 4], S11, 0xf57c0faf); /* 5 */
    FF(d, a, b, c, x[ 5], S12, 0x4787c62a); /* 6 */
    FF(c, d, a, b, x[ 6], S13, 0xa8304613); /* 7 */
    FF(b, c, d, a, x[ 7], S14, 0xfd469501); /* 8 */
    FF(a, b, c, d, x[ 8], S11, 0x698098d8); /* 9 */
    FF(d, a, b, c, x[ 9], S12, 0x8b44f7af); /* 10 */
    FF(c, d, a, b, x[10], S13, 0xffff5bb1); /* 11 */
    FF(b, c, d, a, x[11], S14, 0x895cd7be); /* 12 */
    FF(a, b, c, d, x[12], S11, 0x6b901122); /* 13 */
    FF(d, a, b, c, x[13], S12, 0xfd987193); /* 14 */
    FF(c, d, a, b, x[14], S13, 0xa679438e); /* 15 */
    FF(b, c, d, a, x[15], S14, 0x49b40821); /* 16 */

    /* Round 2 */ 
    GG(a, b, c, d, x[ 1], S21, 0xf61e2562); /* 17 */
    GG(d, a, b, c, x[ 6], S22, 0xc040b340); /* 18 */
    GG(c, d, a, b, x[11], S23, 0x265e5a51); /* 19 */
    GG(b, c, d, a, x[ 0], S24, 0xe9b6c7aa); /* 20 */
    GG(a, b, c, d, x[ 5], S21, 0xd62f105d); /* 21 */
    GG(d, a, b, c, x[10], S22,  0x2441453); /* 22 */
    GG(c, d, a, b, x[15], S23, 0xd8a1e681); /* 23 */
    GG(b, c, d, a, x[ 4], S24, 0xe7d3fbc8); /* 24 */
    GG(a, b, c, d, x[ 9], S21, 0x21e1cde6); /* 25 */
    GG(d, a, b, c, x[14], S22, 0xc33707d6); /* 26 */
    GG(c, d, a, b, x[ 3], S23, 0xf4d50d87); /* 27 */
    GG(b, c, d, a, x[ 8], S24, 0x455a14ed); /* 28 */
    GG(a, b, c, d, x[13], S21, 0xa9e3e905); /* 29 */
    GG(d, a, b, c, x[ 2], S22, 0xfcefa3f8); /* 30 */
    GG(c, d, a, b, x[ 7], S23, 0x676f02d9); /* 31 */
    GG(b, c, d, a, x[12], S24, 0x8d2a4c8a); /* 32 */

    /* Round 3 */ 
    HH(a, b, c, d, x[ 5], S31, 0xfffa3942); /* 33 */
    HH(d, a, b, c, x[ 8], S32, 0x8771f681); /* 34 */
    HH(c, d, a, b, x[11], S33, 0x6d9d6122); /* 35 */
    HH(b, c, d, a, x[14], S34, 0xfde5380c); /* 36 */
    HH(a, b, c, d, x[ 1], S31, 0xa4beea44); /* 37 */
    HH(d, a, b, c, x[ 4], S32, 0x4bdecfa9); /* 38 */
    HH(c, d, a, b, x[ 7], S33, 0xf6bb4b60); /* 39 */
    HH(b, c, d, a, x[10], S34, 0xbebfbc70); /* 40 */
    HH(a, b, c, d, x[13], S31, 0x289b7ec6); /* 41 */
    HH(d, a, b, c, x[ 0], S32, 0xeaa127fa); /* 42 */
    HH(c, d, a, b, x[ 3], S33, 0xd4ef3085); /* 43 */
    HH(b, c, d, a, x[ 6], S34,  0x4881d05); /* 44 */
    HH(a, b, c, d, x[ 9], S31, 0xd9d4d039); /* 45 */
    HH(d, a, b, c, x[12], S32, 0xe6db99e5); /* 46 */
    HH(c, d, a, b, x[15], S33, 0x1fa27cf8); /* 47 */
    HH(b, c, d, a, x[ 2], S34, 0xc4ac5665); /* 48 */

    /* Round 4 */
    II(a, b, c, d, x[ 0], S41, 0xf4292244); /* 49 */
    II(d, a, b, c, x[ 7], S42, 0x432aff97); /* 50 */
    II(c, d, a, b, x[14], S43, 0xab9423a7); /* 51 */
    II(b, c, d, a, x[ 5], S44, 0xfc93a039); /* 52 */
    II(a, b, c, d, x[12], S41, 0x655b59c3); /* 53 */
    II(d, a, b, c, x[ 3], S42, 0x8f0ccc92); /* 54 */
    II(c, d, a, b, x[10], S43, 0xffeff47d); /* 55 */
    II(b, c, d, a, x[ 1], S44, 0x85845dd1); /* 56 */
    II(a, b, c, d, x[ 8], S41, 0x6fa87e4f); /* 57 */
    II(d, a, b, c, x[15], S42, 0xfe2ce6e0); /* 58 */
    II(c, d, a, b, x[ 6], S43, 0xa3014314); /* 59 */
    II(b, c, d, a, x[13], S44, 0x4e0811a1); /* 60 */
    II(a, b, c, d, x[ 4], S41, 0xf7537e82); /* 61 */
    II(d, a, b, c, x[11], S42, 0xbd3af235); /* 62 */
    II(c, d, a, b, x[ 2], S43, 0x2ad7d2bb); /* 63 */
    II(b, c, d, a, x[ 9], S44, 0xeb86d391); /* 64 */

    state[0] += a;
    state[1] += b;
    state[2] += c;
    state[3] += d;

    /* Zeroize sensitive information. */
    R_memset((POINTER)x, 0, sizeof(x));
}

void MD5Helper::Encode(uint8*output,uint32*input,uint32 len)
{
    unsigned int i, j;

    for(i = 0, j = 0; j < len; i++, j += 4) {
        output[j] = (uint8)(input[i] & 0xff);
        output[j+1] = (uint8)((input[i] >> 8) & 0xff);
        output[j+2] = (uint8)((input[i] >> 16) & 0xff);
        output[j+3] = (uint8)((input[i] >> 24) & 0xff);
    }
}

void MD5Helper::Decode(uint32*output,uint8*input,uint8 len)
{
    unsigned int i, j;

    for(i = 0, j = 0; j < len; i++, j += 4)
        output[i] = ((uint32)input[j]) | (((uint32)input[j+1]) << 8) |
        (((uint32)input[j+2]) << 16) | (((uint32)input[j+3]) << 24);
}

#endif