使用c++编写一个非对称加密的解密与加密程序

非对称加密是一种公开密钥加密方式，它使用两个密钥，一个是公开密钥，另一个是私有密钥。公开密钥可以公开给任何人，私有密钥只有密钥持有者才能拥有。使用公开密钥加密的消息只能使用相应的私有密钥进行解密。这种加密方式在安全性上相对对称加密更高，但是由于加密和解密的计算量比较大，因此通常不用于加密大量数据。

下面是一个使用RSA算法实现非对称加密和解密的C语言程序：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <time.h>
#include <openssl/rsa.h>
#include <openssl/pem.h>
#include <openssl/err.h>

#define KEY_LENGTH  2048
#define PUB_KEY_FILE "public_key.pem"
#define PRI_KEY_FILE "private_key.pem"

int generate_key_pair()
{
    RSA *rsa = NULL;
    FILE *fp = NULL;
    int ret = 0;

    // 生成RSA密钥对
    rsa = RSA_new();
    if (rsa == NULL)
    {
        printf("RSA_new failed.\n");
        return -1;
    }

    BIGNUM *bne = BN_new();
    ret = BN_set_word(bne, RSA_F4);
    if (ret != 1)
    {
        printf("BN_set_word failed.\n");
        RSA_free(rsa);
        return -1;
    }

    ret = RSA_generate_key_ex(rsa, KEY_LENGTH, bne, NULL);
    if (ret != 1)
    {
        printf("RSA_generate_key_ex failed.\n");
        RSA_free(rsa);
        return -1;
    }

    // 保存公钥
    fp = fopen(PUB_KEY_FILE, "w");
    if (fp == NULL)
    {
        printf("open %s failed.\n", PUB_KEY_FILE);
        RSA_free(rsa);
        return -1;
    }

    ret = PEM_write_RSAPublicKey(fp, rsa);
    fclose(fp);
    if (ret != 1)
    {
        printf("PEM_write_RSAPublicKey failed.\n");
        RSA_free(rsa);
        return -1;
    }

    // 保存私钥
    fp = fopen(PRI_KEY_FILE, "w");
    if (fp == NULL)
    {
        printf("open %s failed.\n", PRI_KEY_FILE);
        RSA_free(rsa);
        return -1;
    }

    ret = PEM_write_RSAPrivateKey(fp, rsa, NULL, NULL, 0, NULL, NULL);
    fclose(fp);
    if (ret != 1)
    {
        printf("PEM_write_RSAPrivateKey failed.\n");
        RSA_free(rsa);
        return -1;
    }

    RSA_free(rsa);
    return 0;
}

int encrypt_data(const char *plain_data, size_t data_len, char *encrypted_data, size_t *encrypted_len)
{
    RSA *rsa = NULL;
    FILE *fp = NULL;
    int ret = 0;

    // 加载公钥
    fp = fopen(PUB_KEY_FILE, "r");
    if (fp == NULL)
    {
        printf("open %s failed.\n", PUB_KEY_FILE);
        return -1;
    }

    rsa = PEM_read_RSAPublicKey(fp, NULL, NULL, NULL);
    fclose(fp);
    if (rsa == NULL)
    {
        printf("PEM_read_RSAPublicKey failed.\n");
        return -1;
    }

    // 加密数据
    *encrypted_len = RSA_size(rsa);
    ret = RSA_public_encrypt(data_len, (unsigned char *)plain_data, (unsigned char *)encrypted_data, rsa, RSA_PKCS1_PADDING);
    RSA_free(rsa);
    if (ret <= 0)
    {
        printf("RSA_public_encrypt failed.\n");
        return -1;
    }

    return 0;
}

int decrypt_data(const char *encrypted_data, size_t encrypted_len, char *decrypted_data, size_t *decrypted_len)
{
    RSA *rsa = NULL;
    FILE *fp = NULL;
    int ret = 0;

    // 加载私钥
    fp = fopen(PRI_KEY_FILE, "r");
    if (fp == NULL)
    {
        printf("open %s failed.\n", PRI_KEY_FILE);
        return -1;
    }

    rsa = PEM_read_RSAPrivateKey(fp, NULL, NULL, NULL);
    fclose(fp);
    if (rsa == NULL)
    {
        printf("PEM_read_RSAPrivateKey failed.\n");
        return -1;
    }

    // 解密数据
    *decrypted_len = RSA_size(rsa);
    ret = RSA_private_decrypt(encrypted_len, (unsigned char *)encrypted_data, (unsigned char *)decrypted_data, rsa, RSA_PKCS1_PADDING);
    RSA_free(rsa);
    if (ret <= 0)
    {
        printf("RSA_private_decrypt failed.\n");
        return -1;
    }

    return 0;
}

int main()
{
    int ret = 0;
    char plain_data[] = "Hello World!";
    size_t data_len = strlen(plain_data);
    char encrypted_data[KEY_LENGTH / 8] = { 0 };
    size_t encrypted_len = 0;
    char decrypted_data[KEY_LENGTH / 8] = { 0 };
    size_t decrypted_len = 0;

    // 生成RSA密钥对
    ret = generate_key_pair();
    if (ret != 0)
    {
        printf("generate_key_pair failed.\n");
        return -1;
    }

    // 加密数据
    ret = encrypt_data(plain_data, data_len, encrypted_data, &encrypted_len);
    if (ret != 0)
    {
        printf("encrypt_data failed.\n");
        return -1;
    }

    // 解密数据
    ret = decrypt_data(encrypted_data, encrypted_len, decrypted_data, &decrypted_len);
    if (ret != 0)
    {
        printf("decrypt_data failed.\n");
        return -1;
    }

    // 打印结果
    printf("plain_data: %s\n", plain_data);
    printf("encrypted_data: ");
    for (size_t i = 0; i < encrypted_len; i++)
    {
        printf("%02X ", encrypted_data[i]);
    }
    printf("\n");
    printf("decrypted_data: %s\n", decrypted_data);

    return 0;
}

这个程序的主要流程如下：

1. 使用RSA_generate_key_ex函数生成RSA密钥对，并将公钥和私钥保存到文件中；
2. 加载公钥并使用RSA_public_encrypt函数加密数据；
3. 加载私钥并使用RSA_private_decrypt函数解密数据。

在编译时需要链接OpenSSL库，使用命令`gcc -o rsa_test rsa_test.c -lssl -lcrypto`即可。注意，程序每次运行都会生成新的RSA密钥对，因此不要在生产环境中使用这个程序，应该使用事先生成好的密钥对。