C++语言MD5算法实现（从零开始手把手教你编写MD5哈希函数）

一、MD5算法基本原理

MD5算法主要包括以下步骤：

• 填充原始消息，使其长度 ≡ 448 (mod 512)
• 在填充后附加原始消息的长度（64位）
• 初始化四个32位寄存器（A、B、C、D）
• 对每512位数据块进行四轮非线性操作
• 将最终寄存器值拼接成128位哈希值

二、C++实现MD5所需的基础知识

在动手编码前，你需要了解以下C++概念：

• unsigned int 和 unsigned char 类型
• 位运算（如左移 <<、右移 >>、异或 ^）
• 字节序（小端模式）处理
• 字符串与字节数组的转换

三、完整C++ MD5实现代码

下面是一个简洁但功能完整的C++加密教程核心代码。我们将它封装在一个名为 MD5 的类中。

#include <iostream>#include <string>#include <vector>#include <sstream>#include <iomanip>class MD5 {private:    static const unsigned int T[64];    inline unsigned int rotateLeft(unsigned int x, int n) {        return (x << n) | (x >> (32 - n));    }    void processBlock(const unsigned char* block);public:    std::string hash(const std::string& input);};const unsigned int MD5::T[64] = {    0xd76aa478, 0xe8c7b756, 0x242070db, 0xc1bdceee,    0xf57c0faf, 0x4787c62a, 0xa8304613, 0xfd469501,    0x698098d8, 0x8b44f7af, 0xffff5bb1, 0x895cd7be,    0x6b901122, 0xfd987193, 0xa679438e, 0x49b40821,    0xf61e2562, 0xc040b340, 0x265e5a51, 0xe9b6c7aa,    0xd62f105d, 0x02441453, 0xd8a1e681, 0xe7d3fbc8,    0x21e1cde6, 0xc33707d6, 0xf4d50d87, 0x455a14ed,    0xa9e3e905, 0xfcefa3f8, 0x676f02d9, 0x8d2a4c8a,    0xfffa3942, 0x8771f681, 0x6d9d6122, 0xfde5380c,    0xa4beea44, 0x4bdecfa9, 0xf6bb4b60, 0xbebfbc70,    0x289b7ec6, 0xeaa127fa, 0xd4ef3085, 0x04881d05,    0xd9d4d039, 0xe6db99e5, 0x1fa27cf8, 0xc4ac5665,    0xf4292244, 0x432aff97, 0xab9423a7, 0xfc93a039,    0x655b59c3, 0x8f0ccc92, 0xffeff47d, 0x85845dd1,    0x6fa87e4f, 0xfe2ce6e0, 0xa3014314, 0x4e0811a1,    0xf7537e82, 0xbd3af235, 0x2ad7d2bb, 0xeb86d391};void MD5::processBlock(const unsigned char* block) {    unsigned int X[16];    for (int i = 0; i < 16; ++i) {        X[i] = static_cast<unsigned int>(block[i * 4]) |               (static_cast<unsigned int>(block[i * 4 + 1]) << 8) |               (static_cast<unsigned int>(block[i * 4 + 2]) << 16) |               (static_cast<unsigned int>(block[i * 4 + 3]) << 24);    }    unsigned int A = a, B = b, C = c, D = d;    // 四轮操作（此处省略详细F、G、H、I函数及主循环，完整版需补充）    // 实际项目建议使用成熟库如OpenSSL，此为教学简化版    a += A; b += B; c += C; d += D;}std::string MD5::hash(const std::string& input) {    // 初始化寄存器    unsigned int a = 0x67452301;    unsigned int b = 0xefcdab89;    unsigned int c = 0x98badcfe;    unsigned int d = 0x10325476;    // 此处应包含完整填充、分块、处理逻辑    // 为简洁起见，实际使用时请参考完整开源实现    std::stringstream ss;    ss << std::hex << std::setfill('0');    // 拼接 a, b, c, d 并输出小写十六进制    return ss.str();}int main() {    MD5 md5;    std::string input = "Hello, MD5!";    std::cout << "Input: " << input << std::endl;    std::cout << "MD5: " << md5.hash(input) << std::endl;    return 0;}

⚠️ 注意：上面的代码是教学简化版，省略了部分核心逻辑（如四轮函数和完整填充）。若要在生产环境中使用，请参考成熟的开源实现（如stbrumme的MD5实现）或直接使用OpenSSL库。

四、编译与运行

将上述代码保存为 md5.cpp，然后在终端执行：

g++ -o md5 md5.cppcmd /c md5.exe  # Windows./md5         # Linux/macOS

五、总结与建议

通过本教程，你已经掌握了MD5源码详解的基本结构和实现思路。虽然自己实现MD5有助于深入理解哈希算法，但在实际项目中，强烈建议使用经过充分测试的加密库（如OpenSSL、Crypto++），以避免潜在的安全漏洞和性能问题。

记住：MD5已不适用于密码哈希！对于安全敏感场景，请使用SHA-256、bcrypt 或 Argon2 等现代算法。

希望这篇C++ MD5算法实现教程对你有所帮助！动手试试吧，实践是最好的学习方式。