MD5算法的c++实现

需要注意的几点：

（1）md5存取的数据长度仅为64位，位于数据的最前端，大于令其自然溢出。

（2）update函数和final函数处理得很繁琐，需要仔细分析。

（3）16位md5码取32位md5码的中间16位。

1、Md5.hpp

#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#include<cstdlib>
#include<iostream>
#include<cmath>
typedef struct{
    unsigned int count[];
    unsigned int state[];
    unsigned char buffer[];
}MD5_CTX;

#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))
#define ROTATE_LEFT(x,n) ((x<<n)|(x>>(32-n)))
#define FF(a,b,c,d,x,s,ac) { a+=F(b,c,d)+x+ac; a=ROTATE_LEFT(a,s); a+=b;}
#define GG(a,b,c,d,x,s,ac) { a+=G(b,c,d)+x+ac; a=ROTATE_LEFT(a,s); a+=b;}
#define HH(a,b,c,d,x,s,ac) { a+=H(b,c,d)+x+ac; a=ROTATE_LEFT(a,s); a+=b;}
#define II(a,b,c,d,x,s,ac) { a+=I(b,c,d)+x+ac; a=ROTATE_LEFT(a,s); a+=b;}

void MD5Init(MD5_CTX *context);
void MD5Update(MD5_CTX *context, unsigned char *input, unsigned int inputlen);
void MD5Final(MD5_CTX *context, unsigned char digest[]);
void MD5Transform(unsigned int state[], unsigned char block[]);
void MD5Encode(unsigned char *output, unsigned int *input, unsigned int len);
void MD5Decode(unsigned int *output, unsigned char *input, unsigned int len);

2、Md5.cpp

#include "Md5.hpp"
unsigned char PADDING[] = {
    0x80, , , , , , , , , , , , , , , ,
    , , , , , , , , , , , , , , , ,
    , , , , , , , , , , , , , , , ,
    , , , , , , , , , , , , , , ,  };
void MD5Init(MD5_CTX *context){
    context->count[]=;
    context->count[]=;
    context->state[]=0x67452301;//链接变量，注意与大端字节序的区别，内存中是小端字节序
    context->state[]=0xEFCDAB89;
    context->state[]=0x98BADCFE;
    context->state[]=0x10325476;
}

void MD5Update(MD5_CTX *context, unsigned char *input, unsigned int inputlen){
    unsigned int i=,index=,partlen=;
    index=(context->count[]>>)&0x3F;//模64字节的余数，第一次调用为0
    partlen=-index;//第一次partlen为64
    //预留最前面的64位存放数据长度
    context->count[]+=inputlen<<;//文本总的位数,低32位
    if(context->count[]<(inputlen<<)) context->count[]++;
    context->count[]+=inputlen>>;//先左移3,求出位数,再右移32位，求出左32位

    if(inputlen>=partlen){
        memcpy(&context->buffer[index], input, partlen);
        MD5Transform(context->state, context->buffer);
        //512位为1组
        for(i=partlen;i+<=inputlen;i+=) MD5Transform(context->state,&input[i]);
        index=;
    }
    else i=;
    memcpy(&context->buffer[index], &input[i], inputlen-i);//最后剩下的一部分
}

//32位md5
void MD5Final(MD5_CTX *context, unsigned char digest[]){
    unsigned int index=,padlen=;
    unsigned char bits[];
    index=(context->count[]>>)&0x3F;//模64字节的余数
    padlen=(index<)?(-index):(-index);//需要填充的长度，注意长度占8字节
    MD5Encode(bits,context->count,);
    MD5Update(context,PADDING,padlen);
    MD5Update(context,bits,);//这里调用时,index=0
    MD5Encode(digest,context->state,);
}

void MD5Encode(unsigned char *output, unsigned int *input, unsigned int len){
    unsigned int i = , j = ;//len是char的长度
    while (j<len){
        output[j]=input[i] & 0xFF;
        output[j+]=(input[i]>>)&0xFF;
        output[j+]=(input[i]>>)&0xFF;
        output[j+]=(input[i]>>)&0xFF;
        i++;
        j += ;
    }
}

void MD5Decode(unsigned int *output, unsigned char *input, unsigned int len){
    unsigned int i = , j = ;
    while (j < len){
        output[i] = (input[j]) |
        (input[j + ] << ) |
        (input[j + ] << ) |
        (input[j + ] << );
        i++;
        j += ;
    }
}

void MD5Transform(unsigned int state[], unsigned char block[]){
    unsigned int a = state[];
    unsigned int b = state[];
    unsigned int c = state[];
    unsigned int d = state[];
    unsigned int x[];

    MD5Decode(x, block, );
    FF(a, b, c, d, x[], , 0xd76aa478);//32位运算
    FF(d, a, b, c, x[], , 0xe8c7b756);
    FF(c, d, a, b, x[], , 0x242070db);
    FF(b, c, d, a, x[], , 0xc1bdceee);
    FF(a, b, c, d, x[], , 0xf57c0faf);
    FF(d, a, b, c, x[], , 0x4787c62a);
    FF(c, d, a, b, x[], , 0xa8304613);
    FF(b, c, d, a, x[], , 0xfd469501);
    FF(a, b, c, d, x[], , 0x698098d8);
    FF(d, a, b, c, x[], , 0x8b44f7af);
    FF(c, d, a, b, x[], , 0xffff5bb1);
    FF(b, c, d, a, x[], , 0x895cd7be);
    FF(a, b, c, d, x[], , 0x6b901122);
    FF(d, a, b, c, x[], , 0xfd987193);
    FF(c, d, a, b, x[], , 0xa679438e);
    FF(b, c, d, a, x[], , 0x49b40821);

    GG(a, b, c, d, x[], , 0xf61e2562);
    GG(d, a, b, c, x[], , 0xc040b340);
    GG(c, d, a, b, x[], , 0x265e5a51);
    GG(b, c, d, a, x[], , 0xe9b6c7aa);
    GG(a, b, c, d, x[], , 0xd62f105d);
    GG(d, a, b, c, x[], , 0x2441453);
    GG(c, d, a, b, x[], , 0xd8a1e681);
    GG(b, c, d, a, x[], , 0xe7d3fbc8);
    GG(a, b, c, d, x[], , 0x21e1cde6);
    GG(d, a, b, c, x[], , 0xc33707d6);
    GG(c, d, a, b, x[], , 0xf4d50d87);
    GG(b, c, d, a, x[], , 0x455a14ed);
    GG(a, b, c, d, x[], , 0xa9e3e905);
    GG(d, a, b, c, x[], , 0xfcefa3f8);
    GG(c, d, a, b, x[], , 0x676f02d9);
    GG(b, c, d, a, x[], , 0x8d2a4c8a);

    HH(a, b, c, d, x[], , 0xfffa3942);
    HH(d, a, b, c, x[], , 0x8771f681);
    HH(c, d, a, b, x[], , 0x6d9d6122);
    HH(b, c, d, a, x[], , 0xfde5380c);
    HH(a, b, c, d, x[], , 0xa4beea44);
    HH(d, a, b, c, x[], , 0x4bdecfa9);
    HH(c, d, a, b, x[], , 0xf6bb4b60);
    HH(b, c, d, a, x[], , 0xbebfbc70);
    HH(a, b, c, d, x[], , 0x289b7ec6);
    HH(d, a, b, c, x[], , 0xeaa127fa);
    HH(c, d, a, b, x[], , 0xd4ef3085);
    HH(b, c, d, a, x[], , 0x4881d05);
    HH(a, b, c, d, x[], , 0xd9d4d039);
    HH(d, a, b, c, x[], , 0xe6db99e5);
    HH(c, d, a, b, x[], , 0x1fa27cf8);
    HH(b, c, d, a, x[], , 0xc4ac5665);

    II(a, b, c, d, x[], , 0xf4292244);
    II(d, a, b, c, x[], , 0x432aff97);
    II(c, d, a, b, x[], , 0xab9423a7);
    II(b, c, d, a, x[], , 0xfc93a039);
    II(a, b, c, d, x[], , 0x655b59c3);
    II(d, a, b, c, x[], , 0x8f0ccc92);
    II(c, d, a, b, x[], , 0xffeff47d);
    II(b, c, d, a, x[], , 0x85845dd1);
    II(a, b, c, d, x[], , 0x6fa87e4f);
    II(d, a, b, c, x[], , 0xfe2ce6e0);
    II(c, d, a, b, x[], , 0xa3014314);
    II(b, c, d, a, x[], , 0x4e0811a1);
    II(a, b, c, d, x[], , 0xf7537e82);
    II(d, a, b, c, x[], , 0xbd3af235);
    II(c, d, a, b, x[], , 0x2ad7d2bb);
    II(b, c, d, a, x[], , 0xeb86d391);
    state[] += a;
    state[] += b;
    state[] += c;
    state[] += d;
}

3、Test.cpp

#include "Md5.hpp"
using namespace std;
int main(){

    int i;
    unsigned char encrypt[] = "admin";//"admin";//21232f297a57a5a743894a0e4a801fc3
    unsigned char decrypt[];

    MD5_CTX md5;

    MD5Init(&md5);
    MD5Update(&md5, encrypt, (int)strlen((char *)encrypt));//只是个中间步骤
    MD5Final(&md5, decrypt);//32位

    printf("加密前:%s\n加密后16位:",encrypt);
    for (i = ; i<; i++){
        printf("%02x", decrypt[i]);
    }

    printf("\n加密前:%s\n加密后32位:",encrypt);
    for (i = ; i<; i++){
        printf("%02x", decrypt[i]);
    }

    return ;
}