sm3加密（32位哈希，64位十六进制数据）_sm3在线加密

https://blog.csdn.net/nicai_hualuo/article/details/121555000 中介绍了sm3的算法并给出了可用代码，我只是将其拷贝过来，测试、去掉多余的输出，并进行了简单封装，以方便项目中使用。
修正了十六进制转字符串和十进制的方法支持小写的十六进制字符串。
用法见main函数。

#include <iostream>
#include <string>
#include <cmath>
using namespace std;

namespace sm3
{
	// 二进制转换为十六进制函数实现
	string BinToHex(string str)
	{
		string hex = ""; // 用来存储最后生成的十六进制数
		int temp = 0;	 // 用来存储每次四位二进制数的十进制值
		while (str.size() % 4 != 0)
		{					 // 因为每四位二进制数就能够成为一个十六进制数，所以将二进制数长度转换为4的倍数
			str = "0" + str; // 最高位添0直到长度为4的倍数即可
		}
		for (int i = 0; i < str.size(); i += 4)
		{
			temp = (str[i] - '0') * 8 + (str[i + 1] - '0') * 4 + (str[i + 2] - '0') * 2 + (str[i + 3] - '0') * 1; // 判断出4位二进制数的十进制大小为多少
			if (temp < 10)
			{ // 当得到的值小于10时，可以直接用0-9来代替
				hex += to_string(temp);
			}
			else
			{ // 当得到的值大于10时，需要进行A-F的转换
				hex += 'A' + (temp - 10);
			}
		}
		return hex;
	}

	// 十六进制转换为二进制函数实现
	string HexToBin(string str)
	{
		string bin = "";
		string table[16] = {"0000", "0001", "0010", "0011", "0100", "0101", "0110", "0111", "1000", "1001", "1010", "1011", "1100", "1101", "1110", "1111"};
		for (int i = 0; i < str.size(); i++)
		{
			if (str[i] >= 'A' && str[i] <= 'F')
			{
				bin += table[str[i] - 'A' + 10];
			}
			else if (str[i] >= 'a' && str[i] <= 'f')
			{
				bin += table[str[i] - 'a' + 10];
			}
			else
			{
				bin += table[str[i] - '0'];
			}
		}
		return bin;
	}

	// 二进制转换为十进制的函数实现
	int BinToDec(string str)
	{
		int dec = 0;
		for (int i = 0; i < str.size(); i++)
		{
			dec += (str[i] - '0') * pow(2, str.size() - i - 1);
		}
		return dec;
	}

	// 十进制转换为二进制的函数实现
	string DecToBin(int str)
	{
		string bin = "";
		while (str >= 1)
		{
			bin = to_string(str % 2) + bin;
			str = str / 2;
		}
		return bin;
	}

	// 十六进制转换为十进制的函数实现
	int HexToDec(string str)
	{
		int dec = 0;
		for (int i = 0; i < str.size(); i++)
		{
			if (str[i] >= 'A' && str[i] <= 'F')
			{
				dec += (str[i] - 'A' + 10) * pow(16, str.size() - i - 1);
			}
			else if (str[i] >= 'a' && str[i] <= 'f')
			{
				dec += (str[i] - 'a' + 10) * pow(16, str.size() - i - 1);
			}
			else
			{
				dec += (str[i] - '0') * pow(16, str.size() - i - 1);
			}
		}
		return dec;
	}

	// 十进制转换为十六进制的函数实现
	string DecToHex(int str)
	{
		string hex = "";
		int temp = 0;
		while (str >= 1)
		{
			temp = str % 16;
			if (temp < 10 && temp >= 0)
			{
				hex = to_string(temp) + hex;
			}
			else
			{
				hex += ('A' + (temp - 10));
			}
			str = str / 16;
		}
		return hex;
	}

	string padding(string str)
	{ // 对数据进行填充
		string res = "";
		for (int i = 0; i < str.size(); i++)
		{ // 首先将输入值转换为16进制字符串
			res += DecToHex((int)str[i]);
		}
		// cout << "输入字符串的ASCII码表示为：" << endl;
		/*
		   for (int i = 0; i < res.size(); i++) {
		   cout << res[i];
		   if ((i + 1) % 8 == 0) {
		   cout << "  ";
		   }
		   if ((i + 1) % 64 == 0 || (i + 1) == res.size()) {
		   cout << endl;
		   }
		   }
		   cout << endl;
		   */
		int res_length = res.size() * 4; // 记录的长度为2进制下的长度
		res += "8";						 // 在获得的数据后面添1，在16进制下相当于是添加8
		while (res.size() % 128 != 112)
		{
			res += "0"; // “0”数据填充
		}
		string res_len = DecToHex(res_length); // 用于记录数据长度的字符串
		while (res_len.size() != 16)
		{
			res_len = "0" + res_len;
		}
		res += res_len;
		return res;
	}

	string LeftShift(string str, int len)
	{ // 实现循环左移len位功能
		string res = HexToBin(str);
		res = res.substr(len) + res.substr(0, len);
		return BinToHex(res);
	}

	string XOR(string str1, string str2)
	{ // 实现异或操作
		string res1 = HexToBin(str1);
		string res2 = HexToBin(str2);
		string res = "";
		for (int i = 0; i < res1.size(); i++)
		{
			if (res1[i] == res2[i])
			{
				res += "0";
			}
			else
			{
				res += "1";
			}
		}
		return BinToHex(res);
	}

	string AND(string str1, string str2)
	{ // 实现与操作
		string res1 = HexToBin(str1);
		string res2 = HexToBin(str2);
		string res = "";
		for (int i = 0; i < res1.size(); i++)
		{
			if (res1[i] == '1' && res2[i] == '1')
			{
				res += "1";
			}
			else
			{
				res += "0";
			}
		}
		return BinToHex(res);
	}

	string OR(string str1, string str2)
	{ // 实现或操作
		string res1 = HexToBin(str1);
		string res2 = HexToBin(str2);
		string res = "";
		for (int i = 0; i < res1.size(); i++)
		{
			if (res1[i] == '0' && res2[i] == '0')
			{
				res += "0";
			}
			else
			{
				res += "1";
			}
		}
		return BinToHex(res);
	}

	string NOT(string str)
	{ // 实现非操作
		string res1 = HexToBin(str);
		string res = "";
		for (int i = 0; i < res1.size(); i++)
		{
			if (res1[i] == '0')
			{
				res += "1";
			}
			else
			{
				res += "0";
			}
		}
		return BinToHex(res);
	}

	char binXor(char str1, char str2)
	{ // 实现单比特的异或操作
		return str1 == str2 ? '0' : '1';
	}

	char binAnd(char str1, char str2)
	{ // 实现单比特的与操作
		return (str1 == '1' && str2 == '1') ? '1' : '0';
	}

	string ModAdd(string str1, string str2)
	{ // mod 2^32运算的函数实现
		string res1 = HexToBin(str1);
		string res2 = HexToBin(str2);
		char temp = '0';
		string res = "";
		for (int i = res1.size() - 1; i >= 0; i--)
		{
			res = binXor(binXor(res1[i], res2[i]), temp) + res;
			if (binAnd(res1[i], res2[i]) == '1')
			{
				temp = '1';
			}
			else
			{
				if (binXor(res1[i], res2[i]) == '1')
				{
					temp = binAnd('1', temp);
				}
				else
				{
					temp = '0';
				}
			}
		}
		return BinToHex(res);
	}

	string P1(string str)
	{ // 实现置换功能P1（X）
		return XOR(XOR(str, LeftShift(str, 15)), LeftShift(str, 23));
	}

	string P0(string str)
	{ // 实现置换功能P0（X）
		return XOR(XOR(str, LeftShift(str, 9)), LeftShift(str, 17));
	}

	string T(int j)
	{ // 返回Tj常量值的函数实现
		if (0 <= j && j <= 15)
		{
			return "79CC4519";
		}
		else
		{
			return "7A879D8A";
		}
	}

	string FF(string str1, string str2, string str3, int j)
	{ // 实现布尔函数FF功能
		if (0 <= j && j <= 15)
		{
			return XOR(XOR(str1, str2), str3);
		}
		else
		{
			return OR(OR(AND(str1, str2), AND(str1, str3)), AND(str2, str3));
		}
	}

	string GG(string str1, string str2, string str3, int j)
	{ // 实现布尔函数GG功能
		if (0 <= j && j <= 15)
		{
			return XOR(XOR(str1, str2), str3);
		}
		else
		{
			return OR(AND(str1, str2), AND(NOT(str1), str3));
		}
	}
	string extension(string str)
	{					  // 消息扩展函数
		string res = str; // 字符串类型存储前68位存储扩展字W值
		for (int i = 16; i < 68; i++)
		{ // 根据公式生成第17位到第68位的W值
			res += XOR(XOR(P1(XOR(XOR(res.substr((i - 16) * 8, 8), res.substr((i - 9) * 8, 8)), LeftShift(res.substr((i - 3) * 8, 8), 15))), LeftShift(res.substr((i - 13) * 8, 8), 7)), res.substr((i - 6) * 8, 8));
		}
		// cout << "扩展后的消息：" << endl;
		// cout << "W0,W1,……,W67的消息：" << endl;
		/*
		   for (int i = 0; i < 8; i++) {
		   for (int j = 0; j < 8; j++) {
		   cout << res.substr(i * 64 + j * 8, 8) << "  ";
		   }
		   cout << endl;
		   }
		   cout << res.substr(512, 8) << "  " << res.substr(520, 8) << "  " << res.substr(528, 8) << "  " << res.substr(536, 8) << endl;
		   cout << endl;
		   */
		for (int i = 0; i < 64; i++)
		{ // 根据公式生成64位W'值
			res += XOR(res.substr(i * 8, 8), res.substr((i + 4) * 8, 8));
		}
		/*
		   cout << "W0',W1',……,W63'的消息：" << endl;
		   for (int i = 0; i < 8; i++) {
		   for (int j = 0; j < 8; j++) {
		   cout << res.substr(544+i * 64 + j * 8, 8) << "  ";
		   }
		   cout << endl;
		   }
		   cout << endl;
		   */
		return res;
	}

	string compress(string str1, string str2)
	{ // 消息压缩函数
		string IV = str2;
		string A = IV.substr(0, 8), B = IV.substr(8, 8), C = IV.substr(16, 8), D = IV.substr(24, 8), E = IV.substr(32, 8), F = IV.substr(40, 8), G = IV.substr(48, 8), H = IV.substr(56, 8);
		string SS1 = "", SS2 = "", TT1 = "", TT2 = "";
		/*
		   cout << "迭代压缩中间值: " << endl;
		   cout << "    A         B         C         D         E         F        G         H " << endl;
		   cout << A << "  " << B << "  " << C << "  " << D << "  " << E << "  " << F << "  " << G << "  " << H << endl;
		   */
		for (int j = 0; j < 64; j++)
		{
			SS1 = LeftShift(ModAdd(ModAdd(LeftShift(A, 12), E), LeftShift(T(j), (j % 32))), 7);
			SS2 = XOR(SS1, LeftShift(A, 12));
			TT1 = ModAdd(ModAdd(ModAdd(FF(A, B, C, j), D), SS2), str1.substr((j + 68) * 8, 8));
			TT2 = ModAdd(ModAdd(ModAdd(GG(E, F, G, j), H), SS1), str1.substr(j * 8, 8));
			D = C;
			C = LeftShift(B, 9);
			B = A;
			A = TT1;
			H = G;
			G = LeftShift(F, 19);
			F = E;
			E = P0(TT2);
			// cout << A << "  " << B << "  " << C << "  " << D << "  " << E << "  " << F << "  " << G << "  " << H << endl;
		}
		string res = (A + B + C + D + E + F + G + H);
		// cout << endl;
		return res;
	}

	string iteration(string str)
	{ // 迭代压缩函数实现
		int num = str.size() / 128;
		// cout << "消息经过填充之后共有 " + to_string(num) + " 个消息分组。" << endl;
		// cout << endl;
		string V = "7380166F4914B2B9172442D7DA8A0600A96F30BC163138AAE38DEE4DB0FB0E4E";
		string B = "", extensionB = "", compressB = "";
		for (int i = 0; i < num; i++)
		{
			// cout << "第 " << to_string(i+1) << " 个消息分组：" << endl;
			// cout << endl;
			B = str.substr(i * 128, 128);
			extensionB = extension(B);
			compressB = compress(extensionB, V);
			V = XOR(V, compressB);
		}
		return V;
	}

	string sm3(const string str)
	{
		string paddingValue = padding(str);
		return iteration(paddingValue);
	}
}

string sm3::sm3(const string str);

int main()
{ // 主函数
	string str = "abc";
	cout << "str:" << str << " sm3: " << sm3::sm3(str) << endl;
}

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