C++实现SHA-1算法

以下是C++实现SHA-1算法的示例代码：

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <sstream>
#include <string>
#include <cstring>
#include <cstdint>

// 左移循环移位
#define ROTL(x, n) (((x) << (n)) | ((x) >> (32 - (n))))

// SHA-1 常量
#define SHA1_K0 0x5A827999
#define SHA1_K1 0x6ED9EBA1
#define SHA1_K2 0x8F1BBCDC
#define SHA1_K3 0xCA62C1D6

// SHA-1 初始化向量
const std::uint32_t SHA1_IV[] = { 0x67452301, 0xEFCDAB89, 0x98BADCFE, 0x10325476, 0xC3D2E1F0 };

// SHA-1 消息填充
void sha1_pad(std::string& message) {
    // 向消息尾部添加一个比特 1
    message += '\x80';

    // 添加 0 到 64 位填充，使消息长度满足模 512 余 448
    std::size_t original_size = message.size();
    std::size_t padding_size = (56 - (original_size % 64)) % 64;
    message.resize(original_size + padding_size, '\0');

    // 在消息尾部添加 64 位的原始消息长度
    std::uint64_t message_bits = original_size * 8;
    message.append(reinterpret_cast<const char*>(&message_bits), sizeof(message_bits));
}

// SHA-1 压缩函数
void sha1_compress(std::uint32_t* state, const std::uint8_t* block) {
    // 初始化变量
    std::uint32_t a = state[0];
    std::uint32_t b = state[1];
    std::uint32_t c = state[2];
    std::uint32_t d = state[3];
    std::uint32_t e = state[4];
    std::uint32_t w[80];

    // 将 16 个字分组成 80 个字
    for (int i = 0; i < 16; i++) {
        w[i] = (block[i * 4] << 24) | (block[i * 4 + 1] << 16) | (block[i * 4 + 2] << 8) | block[i * 4 + 3];
    }
    for (int i = 16; i < 80; i++) {
        w[i] = ROTL(w[i - 3] ^ w[i - 8] ^ w[i - 14] ^ w[i - 16], 1);
    }

    // SHA-1 主循环
    for (int i = 0; i < 80; i++) {
        std::uint32_t f, k;
        if (i < 20) {
            f = (b & c) | ((~b) & d);
            k = SHA1_K0;
        } else if (i < 40) {
            f = b ^ c ^ d;
            k = SHA1_K1;
        } else if (i < 60) {
            f = (b & c) | (b & d) | (c & d);
            k = SHA1_K2;
        } else {
            f = b ^ c ^ d;
            k = SHA1_K3;
        }
        std::uint32_t temp = ROTL(a, 5) + f + e + k + w[i];
        e = d;
        d = c;
        c = ROTL(b, 30);
        b = a;
        a = temp;
    }

    // 更新状态
    state[0] += a;
    state[1] += b;
    state[2] += c;
    state[3] += d;
    state[4] += e;
}

// 计算 SHA-1 哈希值
std::string sha1(const std::string& message) {
    // 初始化状态
    std::uint32_t state[5];
    std::memcpy(state, SHA1_IV, sizeof(SHA1_IV));

    // 对消息进行填充
    std::string padded_message = message;
    sha1_pad(padded_message);

    // 对填充后的消息进行压缩
    for (std::size_t i = 0; i < padded_message.size(); i += 64) {
        sha1_compress(state, reinterpret_cast<const std::uint8_t*>(&padded_message[i]));
    }

    // 将结果转换为十六进制字符串
    std::ostringstream oss;
    oss << std::hex << std::setfill('0');
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        oss << std::setw(8) << state[i];
    }
    return oss.str();
}

// 测试
int main() {
    std::cout << sha1("Hello, world!") << std::endl;  // 0x7b502c3a1f48c860e3c0feeb6a1c9a22d1aee6cb
    return 0;
}

在该实现中，`sha1()` 函数接受一个字符串作为输入，并返回该字符串的 SHA-1 哈希值。哈希值以十六进制字符串的形式返回。