#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
void H_getMD5(const unsigned long Message[16]);
static unsigned long State[4]; /* MD5值是由4个32bit的数组成的，也就是4个4Byte长的无符号整型 */
static unsigned long Count[2]; /* MD5算法除了要对原字符串按bit填充1和0之外，还需要在末尾附上64bit
的值，值是用字符串的bit长度 mod 2^64，这两整型是8byte，共64bit */
static unsigned char buffer[64]; /* MD5按每 512bit 一组来处理，这用来存放每组的 512bit */
/* Left_Shift表示，对x进行循环左移 n 位 */
#define Left_Shift(x,n) (((x)<<(n))|((x)>>(32-(n))))
/* F、G、H、I 4个函数是MD5的4个基本的非线性函数 */
#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)))
/* MD5主轮函数一共64次，每一次分别使用对应的位数来进行循环左移 */
const int shift_bit[64] = { 7 ,12,17,22, 7 ,12,17,22, 7 ,12,17,22, 7 ,12,17,22,
5 ,9 ,14,20, 5 ,9 ,14,20, 5 ,9 ,14,20, 5 ,9 ,14,20,
4 ,11,16,23, 4 ,11,16,23, 4 ,11,16,23, 4 ,11,16,23,
6 ,10,15,21, 6 ,10,15,21, 6 ,10,15,21, 6 ,10,15,21 };
/*
** K_Sin数组里存的是sin(i)*2^32的整数部分的绝对值，
** 提前打表，提高运行效率。
*/
const unsigned long K_Sin[64] = {
0xd76aa478l, 0xe8c7b756l, 0x242070dbl, 0xc1bdceeel,
0xf57c0fafl, 0x4787c62al, 0xa8304613l, 0xfd469501l,
0x698098d8l, 0x8b44f7afl, 0xffff5bb1l, 0x895cd7bel,
0x6b901122l, 0xfd987193l, 0xa679438el, 0x49b40821l,
0xf61e2562l, 0xc040b340l, 0x265e5a51l, 0xe9b6c7aal,
0xd62f105dl, 0x02441453l, 0xd8a1e681l, 0xe7d3fbc8l,
0x21e1cde6l, 0xc33707d6l, 0xf4d50d87l, 0x455a14edl,
0xa9e3e905l, 0xfcefa3f8l, 0x676f02d9l, 0x8d2a4c8al,
0xfffa3942l, 0x8771f681l, 0x6d9d6122l, 0xfde5380cl,
0xa4beea44l, 0x4bdecfa9l, 0xf6bb4b60l, 0xbebfbc70l,
0x289b7ec6l, 0xeaa127fal, 0xd4ef3085l, 0x04881d05l,
0xd9d4d039l, 0xe6db99e5l, 0x1fa27cf8l, 0xc4ac5665l,
0xf4292244l, 0x432aff97l, 0xab9423a7l, 0xfc93a039l,
0x655b59c3l, 0x8f0ccc92l, 0xffeff47dl, 0x85845dd1l,
0x6fa87e4fl, 0xfe2ce6e0l, 0xa3014314l, 0x4e0811a1l,
0xf7537e82l, 0xbd3af235l, 0x2ad7d2bbl, 0xeb86d391l,
};
/*
** 要对字符串按bit位填充一个1，然后紧接着若干个0，
** 使得它的bit长度 % 512 == 448，最多需要拼接512bit，
** 也就是 64 字节
*/
const unsigned char 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 Encode(unsigned char* str_out, const unsigned long* ulong_in, int char_len)
{
/**************************************************
@brief : 因为X86体系结构是小端模式，所以需要对输入的unsigned long数组进行字节序调整，
以满足可以按unsigned long为单位（按4字节为单位)读取。
@param[out] : 无
@param[in] : const unsigned long* ulong_in 需要调整字节序的unsigned long数组
@param[in] : unsigned char* str_out 已调整完字节序的字符数组
@param[in] : int char_len 以字符位单位的数组的长度
**************************************************/
//因为输入的字符串是4的倍数，所以肯定能被4整除
// circle_time是循环的次数，也就是
int circle_time = char_len / 4;
for (int i = 0; i < circle_time; i++)
{
//取unsigned long的最低位的1字节
str_out[i*4] = (unsigned char)(ulong_in[i] & 0xff);
//取unsigned long的次低位的1字节
str_out[i * 4 + 1] = (unsigned char)((ulong_in[i] >> 8) & 0xff);
//取unsigned long的次高位的1字节
str_out[i * 4 + 2] = (unsigned char)((ulong_in[i] >> 16) & 0xff);
//取unsigned long的最高位的1字节
str_out[i * 4 + 3] = (unsigned char)((ulong_in[i] >> 24) & 0xff);
}
}
void Decode(unsigned long* ulong_out, const unsigned char* str_in, int char_len)
{
/**************************************************
@brief : 因为X86体系结构是小端模式，所以需要对输入的unsigned char数组进行字节序调整，
以满足可以按unsigned long为单位（按4字节为单位)读取。
@param[out] : 无
@param[in] : const unsigned char* str_in 需要调整字节序的unsigned char数组
@param[in] : unsigned long* ulong_out 已调整完字节序的unsigned long数组
@param[in] : int char_len 以字符位单位的数组的长度
**************************************************/
//因为输入的字符串也肯定是4的倍数，所以肯定能被4整除
// circle_time是循环的次数，也就是
int circle_time = char_len / 4;
for (int i = 0; i < circle_time; i++)
{
ulong_out[i] = ((unsigned long)str_in[i * 4]) |
(((unsigned long)str_in[i * 4 + 1]) << 8) |
(((unsigned long)str_in[i * 4 + 2]) << 16) |
(((unsigned long)str_in[i * 4 + 3]) << 24);
}
}
void Transform_64(const unsigned char block[64])
{
/**************************************************
@brief : 将512bit转换成可以（在小端模式下）按照64bit为单位正确读取的字节序
@param[out] : 无
@param[in] : const unsigned char block[64] 输入是以字节为单位排序的512bit
**************************************************/
//新建一个512bit的数组用以保存调整好的字节序
unsigned long Message[16];
//进行调整
Decode(Message, block, 64);
//对调整完的字节序进行主轮函数（每一主轮函数共有64次运算）
H_getMD5(Message);
}
void H_getMD5(const unsigned long Message[16])
{
/**************************************************
@brief : 输入一组512bit的数据，进行64次运算，更新State[0]~State[3]
@param[out] : 无
@param[in] : unsigned long Message[16]，4字节*16=64字节，等于512bit
**************************************************/
unsigned long A = State[0], B = State[1], C = State[2], D = State[3];
unsigned long Func;
int g;
for (int i = 0; i < 64; i++) {
//64次运算，每轮16次
if (i < 16) {
//第一轮
Func = F(B, C, D);
g = i;
}
else if (i < 32) {
//第二轮
Func = G(B, C, D);
g = (5 * i + 1) % 16;
}
else if (i < 48) {
//第三轮
Func = H(B, C, D);
g = (3 * i + 5) % 16;
}
else {
//第四轮
Func = I(B, C, D);
g = (7 * i) % 16;
}
unsigned long temp = D;
D = C;
C = B;
B = B + Left_Shift(A + Func + K_Sin[i] + Message[g], shift_bit[i]);
A = temp;
}
State[0] += A;
State[1] += B;
State[2] += C;
State[3] += D;
}
void Init_State()
/**************************************************
@brief : 初始化MD5的State[0]、State[1]、State[2]、State[3]，和Count[0]、Count[1]
@param[out] : 无
@param[in] : 无
**************************************************/
{
Count[0] = 0;
Count[1] = 0;
/* 初始化State[]为各自对应的4个幻数 */
State[0] = 0x67452301lL;
State[1] = 0xefcdab89lL;
State[2] = 0x98badcfelL;
State[3] = 0x10325476lL;
}
void Update(const unsigned char* input, int inputLen)
/**************************************************
@brief : 最后一次的512bit运算，要对字符串追加100...00比特流和64bit长度，
再继续运算即可求得MD5值
@param[out] : 无
@param[in] : const unsigned char* input 表示要填充进buffer[64]数组里的字符串
@param[in] : int inputLen 表示要填充进buffer[64]数组里的字符串的长度
**************************************************/
{
int i,index, partLen;
/* 用 index 保存未更新前的Count[0]里记录的字节数 */
index = (unsigned int)((Count[0] >> 3) & 0xFF);
/*
* 更新Count[0],因为要拼接上inputLen长度的字节
*/
Count[0] += ((unsigned long)inputLen << 3);
if (Count[0] < ((unsigned long)inputLen << 3))
{
//如果小于，说明Count[0]溢出了，所以Count[1]需要加1
Count[1]++;
}
/*
* Count[1]和Count[0]都是4字节32bit长的，把它们放在一起看，就是一个64bit的长度，
* Count[1] 增1，表示字符串的bit长度要增加 1*2^32次方，inputLen是要在字符串后面
* 增加的字符串字节长度，inputLen先<<3，再>>32，就是Count[1]要增加的数目了
*/
Count[1] += ((unsigned long)inputLen >> 29);
// partLen表示还缺多少个字节，才够512bit（一组）
partLen = 64 - index;
/* Transform as many times as possible. */
if (inputLen >= partLen)
//如果inputLen（要更新的字节数）大于等于缺的字节数，那也意味目前够512bit（一组）了
{
//分阶段把数据填入buffer里。因为buffer只有512bit，所以要分批
memcpy(&buffer[index], input, partLen);
Transform_64(buffer);
for (i = partLen; i + 63 <= inputLen; i += 64)
{
Transform_64(&(input[i]));
}
index = 0;
}
else
{
i = 0;
}
/*
* 上面的都是按照一整组一整组来处理的，
* 有可能剩下的，不够一整组，需要对剩下的单独处理，
*/
if ((inputLen - i) != 0)
{
memcpy(&buffer[index], &input[i], inputLen - i);
}
}
void Final(unsigned char digest[16])
/**************************************************
@brief : 最后一次的512bit运算，要对字符串追加100...00比特流和64bit长度，
再继续运算即可求得MD5值
@param[out] : 无
@param[in] : unsigned char digest[16] 表示用来存放最终MD5值的字符数组
**************************************************/
{
unsigned char ulong2uchar[8];
int char_len, padLen;
/** 把unsigned long类型的Count数组里的值，转换成在小端模式下，
** 使其以usnigned char为单位，也能正常读取。
**/
Encode(ulong2uchar, Count, 8);
/** 填充100000..000的比特流，使得字符串的bit长度 % 512 == 448
** 也就是字节的长度 % 64 == 56
**/
//Count里存的是字符串的bit长度，>>3的结果是字节长度
char_len = (int)((Count[0] >> 3) & 0x3f);
//padLen表示要填充的字节的长度，如果char_len＜56，只需要补齐到56字节就行
//如果char_len ≥ 56，那么总共的组数就要再多一组（512bit）了，
//要填充的字节数是（64-（char_len - 56）），也就是（120 - char_len）
padLen = (char_len < 56) ? (56 - char_len) : (120 - char_len);
/**
** 给字符串加上要填充的100..000的bit，只是按照字节的形式填充而已，
** padLen是 要填充的bit长度 除以 8，也就是要填充的字节长度
**/
Update(PADDING, padLen);
/**
** 给字符串加上64bit（也就是8字节）的长度，
** 如果长度大于2^64，只取长度的低64位
**/
Update(ulong2uchar, 8);
/*
** 把运算出来的最终的State数组，存放在digest里
** 同时调成在小端模式下，以字节为单位，也能正确读取出来
*/
Encode(digest, State, 16);
}
void Data(const unsigned char* data, int len, unsigned char digest[16])
/**************************************************
@brief : 调度MD5核心算法
@param[out] : 无
@param[in] : const char* data 表示要进行MD5运算的字符串
@param[in] : int len 表示要进行MD5运算的字符串的长度
@param[in] : unsigned char digest[16] 表示用来存放最终MD5值的字符数组
**************************************************/
{
Init_State(); //初始化State数组和Count数组
Update(data, len); //把要进行MD5运算的字符串，填写到buffer[64]数组里
Final(digest); //最后一次主轮函数，要对字符串追加100...00比特流和64bit长度，
//再继续运算即可求得MD5值
}
char* getMD5(const char* data, int len, char* buf)
{
/**************************************************
@brief : 得到字符串的MD5值
@param[out] : char* 返回一个指向32个小写字符的字符指针，每个字符的范围是（0~f）
@param[in] : const char* data 表示要进行MD5运算的字符串
@param[in] : int len 表示要进行MD5运算的字符串的长度
@param[in] : char* buf 表示用来存放最终MD5值的字符指针
**************************************************/
unsigned char digest[16];
Data((const unsigned char*)data, len, digest);
char* p = buf;
for (int i = 0; i < 16; i++) {
*p = "0123456789abcdef"[digest[i] >> 4];
p++;
*p = "0123456789abcdef"[digest[i] & 0x0f];
p++;
}
*p = 0;
return buf;
}
int main()
{
char* out = new char[1000];
const char* str = "0123456789";
cout << getMD5(str, strlen(str), out) << endl;
delete[] out;
return 0;
}
// 运行程序: Ctrl + F5 或调试 >“开始执行(不调试)”菜单
// 调试程序: F5 或调试 >“开始调试”菜单
// 入门使用技巧:
// 1. 使用解决方案资源管理器窗口添加/管理文件
// 2. 使用团队资源管理器窗口连接到源代码管理
// 3. 使用输出窗口查看生成输出和其他消息
// 4. 使用错误列表窗口查看错误
// 5. 转到“项目”>“添加新项”以创建新的代码文件，或转到“项目”>“添加现有项”以将现有代码文件添加到项目
// 6. 将来，若要再次打开此项目，请转到“文件”>“打开”>“项目”并选择 .sln 文件
代码里包含一次测试用例，测试的字符串为“0123456789”，运算结果为“781e5e245d69b566979b86e28d23f2c7”。
和在网上随便找的网站对同一字符串进行MD5消息摘要运算，结果一致。
所以，代码本身逻辑本身大概率是没有问题。
有问题欢迎指出。