MD5 计算 (加密辅助类, Win32, C++)_windows的c++中md5-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Flame_Cyclone/article/details/137138397

文章介绍了CCryptHelper类，一个在Windows系统上使用的加密辅助类，支持多种哈希算法，如MD5、SHA1等。并通过示例展示了如何计算文件和数据的哈希值，以及性能测试对比CCNGHelper的MD5哈希功能。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

CCryptHelper.h

#pragma once
#include <string>
#include <tchar.h>
#include <windows.h>

#ifdef _UNICODE
using _tstring = std::wstring;
#else
using _tstring = std::string;
#endif

// 加密辅助类
// 客户端: Windows XP 及以上系统可用
// 服务器: Windows Server 2003 及以上系统可用
class CCryptHelper
{
public:
	CCryptHelper();
	~CCryptHelper();

    //
    // @brief: 初始化
    // @param: strAlgorithm     哈希算法名字符串, 可选类型如下:
    //                          常见可选 CALG_MD5, CALG_SHA1, CALG_SHA_256, CALG_SHA_384, CALG_SHA_512
    // 
    //                          全部支持可选如下:
    //                              CALG_MD2, CALG_MD4, CALG_MD5, CALG_SHA, CALG_SHA1, CALG_RSA_SIGN, CALG_DSS_SIGN
    //                          Windows XP及以上: CALG_NO_SIGN, CALG_RSA_KEYX, CALG_DES, CALG_3DES_112, CALG_3DES, 
    //                              CALG_DESX, CALG_RC2, CALG_RC4, CALG_SEAL, CALG_DH_SF, CALG_DH_EPHEM, 
    //                              CALG_AGREEDKEY_ANY, CALG_KEA_KEYX, CALG_HUGHES_MD5, CALG_SKIPJACK, CALG_TEK, 
    //                              CALG_CYLINK_MEK, CALG_SSL3_SHAMD5, CALG_SSL3_MASTER, CALG_SCHANNEL_MASTER_HASH, 
    //                              CALG_SCHANNEL_MAC_KEY, CALG_SCHANNEL_ENC_KEY, CALG_PCT1_MASTER, CALG_SSL2_MASTER, 
    //                              CALG_TLS1_MASTER, CALG_RC5, CALG_HMAC, CALG_TLS1PRF
    //                          Windows XP及以上: CALG_HASH_REPLACE_OWF, CALG_AES_128, CALG_AES_192, CALG_AES_256, CALG_AES
    //                          Windows SP2以上: CALG_SHA_256, CALG_SHA_384, CALG_SHA_512
    //                          Windows Vista及以上: CALG_ECDH, CALG_ECDH_EPHEM, CALG_ECMQV, CALG_ECDSA, CALG_NULLCIPHER
    //                          Windows 10 1607及以上: CALG_THIRDPARTY_KEY_EXCHANGE, CALG_THIRDPARTY_SIGNATURE
    //                              CALG_THIRDPARTY_CIPHER, CALG_THIRDPARTY_HASH
    // 
    // @ret: bool               操作是否成功
	bool Initialize(
        DWORD dwAlgorithm = CALG_MD5
    );

    //
    // @brief: 反初始化
    // @ret: 无
	void Uninitialize();

    //
    // @brief: 重置
    // @ret: 无
    void Reset();

    //
    // @brief: 计算哈希值
    // @param: pData            数据
    // @param: ulSize           数据长度
    // @ret: bool               操作是否成功
    bool HashData(
        const void* pData, 
        unsigned long long ullSize
    );

    //
    // @brief: 获取累积的哈希值结果
    // @param: bUpper           是否大写
    // @ret: _tstring           哈希值字符串
    _tstring FinishHash(
        bool bUpper = true
    );

    //
    // @brief: 获取文件的哈希值结果
    // @param: strPath          文件路径
    // @param: bUpper           是否大写
    // @ret: _tstring           哈希值结果字符串
    _tstring GetFileHash(
        const _tstring& strPath, 
        bool bUpper = true
    );

    //
    // @brief: 获取数据的哈希值结果
    // @param: pData            数据指针
    // @param: ulSize           数据长度
    // @param: bUpper           是否大写
    // @ret: _tstring           哈希值结果字符串
    _tstring GetDataHash(
        const void* pData, 
        unsigned long long ullSize, 
        bool bUpper = true
    );

private:

    //
    // @brief: 计算哈希
    // @param: pData            数据指针
    // @param: ulSize           数据长度
    // @ret: 无
    bool _HashData(
        const void* pData,
        unsigned long ulSize
    );

    //
    // @brief: 字节内容转字符串
    // @param: pData            数据指针
    // @param: nSize            数据长度
    // @param: bUpper           是否大写
    // @ret: _tstring           转换后的字符串
    _tstring _BytesToString(
        const void* pData,
        size_t nSize,
        bool bUpper = true
    );

    //
    // @brief: 字符串转大小
    // @param: str              字符串
    // @ret: _tstring           转换后的字符串
    _tstring _ToUpper(
        const _tstring& str
    );

    //
    // @brief: 多字符字符串转宽字符串
    // @param: CodePage         代码页
    // @param: str              字符串
    // @ret: std::wstring       转换后的宽字符串
    std::wstring _MultiStrToWStr(
        UINT CodePage,
        const std::string& str
    );

    //
    // @brief: 字符串转宽字符串
    // @param: str              字符串
    // @ret: std::wstring       转换后的宽字符串
    std::wstring _TStrToWStr(
        const _tstring& str
    );

private:
	HCRYPTPROV              m_hProv = NULL;             // CSP 句柄
	HCRYPTHASH              m_hHash = NULL;             // 哈希对象
    DWORD                   m_dwAlgorithm = 0;          // 算法类型
    std::string             m_dataBuf;                  // 数据缓冲(用于文件读取)
};

CCryptHelper.cpp

#include "CCryptHelper.h"

#define FILE_HASH_BLOCK_SIZE        (1024 * 1024 * 4)

CCryptHelper::CCryptHelper()
    :
    m_hProv(NULL),
    m_hHash(NULL),
    m_dwAlgorithm(0)
{

}

CCryptHelper::~CCryptHelper()
{
    Uninitialize();
}


bool CCryptHelper::Initialize(
    DWORD dwAlgorithm/* = CALG_MD5*/
)
{
    bool bSuccess = false;

    if (m_dwAlgorithm == dwAlgorithm)
    {
        return true;
    }

    Uninitialize();

    do
    {
        // 获取加密服务提供程序句柄
        // https://learn.microsoft.com/zh-cn/windows/win32/api/wincrypt/nf-wincrypt-cryptacquirecontextw
        if (!CryptAcquireContext(
            &m_hProv,//指向 CSP 句柄的指针
            NULL,//密钥容器名称
            NULL,//要使用的 CSP 的名称
            PROV_RSA_FULL,//要获取的提供程序的类型
            CRYPT_VERIFYCONTEXT//标记值。 此参数通常设置为零
        ))
        {
            break;
        }

        bSuccess = true;

    } while (false);

    if (bSuccess)
    {
        m_dwAlgorithm = dwAlgorithm;
    }

    return bSuccess;
}

void CCryptHelper::Uninitialize()
{
    if (m_hHash)
    {
        ::CryptDestroyHash(m_hHash);
        m_hHash = NULL;
    }

    if (m_hProv)
    {
        ::CryptReleaseContext(m_hProv, 0);
        m_hProv = NULL;
    }

    m_dwAlgorithm = 0;
}

void CCryptHelper::Reset()
{
    if (m_hHash)
    {
        ::CryptDestroyHash(m_hHash);
        m_hHash = NULL;
    }
}

bool CCryptHelper::HashData(
    const void* pData, 
    unsigned long long ullSize
)
{
    const char* pDataBegin = (const char*)pData;
    const unsigned long ulMaxBlockSize = UINT32_MAX;
    bool bSuccess = false;

    if (0 == m_dwAlgorithm)
    {
        return false;
    }

    // 小于32位最大值则直接计算哈希值
    if (ullSize <= ulMaxBlockSize)
    {
        return _HashData(pDataBegin, (unsigned long)ullSize);
    }

    // 分段计算哈希值
    while (ullSize > 0)
    {
        unsigned long ulReadSize = (ullSize > ulMaxBlockSize) ? ulMaxBlockSize : (unsigned long)ullSize;
        if (!_HashData(pDataBegin, ulReadSize))
        {
            break;
        }

        pDataBegin += ulReadSize;
        ullSize -= ulReadSize;
    }

    return bSuccess;
}

_tstring CCryptHelper::FinishHash(
    bool bUpper/* = true*/
)
{
    _tstring strResult;
    BYTE byteHash[MAX_PATH] = { 0 };
    DWORD cbHash = sizeof(byteHash);

    if (0 == m_dwAlgorithm)
    {
        return strResult;
    }

    if (NULL == m_hHash)
    {
        // 创建哈希处理对象
        // https://learn.microsoft.com/zh-cn/windows/win32/api/wincrypt/nf-wincrypt-cryptcreatehash
        ::CryptCreateHash(
            m_hProv, //通过调用 CryptAcquireContext 创建的 CSP 的句柄
            m_dwAlgorithm, //标识要使用的哈希算法 的ALG_ID 值, 此参数的有效值因使用的 CSP 而异
            0, //如果哈希算法的类型是键控哈希, 则哈希的密钥在此参数中传递
            0, //标志值
            &m_hHash//输出哈希对象的地址
        );
    }

    if (NULL == m_hHash)
    {
        return strResult;
    }

    // 检索控制哈希对象操作的数据, 获取实际哈希值
    // https://learn.microsoft.com/zh-cn/windows/win32/api/wincrypt/nf-wincrypt-cryptgethashparam
    if (::CryptGetHashParam(
        m_hHash, //要查询的哈希对象的句柄
        HP_HASHVAL, //查询类型
        byteHash, //指向接收指定值数据的缓冲区的指针
        &cbHash, //指向指定 pbData 缓冲区大小
        0 //保留供将来使用，必须为零
    ))
    {
        strResult = _BytesToString(byteHash, cbHash, bUpper);
    }

    // 销毁哈希对象
    if (m_hHash)
    {
        ::CryptDestroyHash(m_hHash);
        m_hHash = NULL;
    }

    return strResult;
}

_tstring CCryptHelper::GetFileHash(
    const _tstring& strPath, 
    bool bUpper/* = true*/
)
{
    HANDLE hFile = INVALID_HANDLE_VALUE;
    DWORD dwBlockSize = FILE_HASH_BLOCK_SIZE;
    DWORD dwBytesRead = 0;

    if (0 == m_dwAlgorithm)
    {
        return _tstring(_T(""));
    }

    do
    {
        // 打开文件
        // https://learn.microsoft.com/zh-cn/windows/win32/api/fileapi/nf-fileapi-createfilew
        hFile = CreateFile(strPath.c_str(),
            GENERIC_READ,
            FILE_SHARE_READ,
            NULL,
            OPEN_EXISTING,
            FILE_FLAG_SEQUENTIAL_SCAN,
            NULL);

        if (INVALID_HANDLE_VALUE == hFile)
        {
            break;
        }

        if (m_dataBuf.empty())
        {
            m_dataBuf.resize(dwBlockSize);
        }

        // 读取文件数据
        // https://learn.microsoft.com/zh-cn/windows/win32/api/fileapi/nf-fileapi-readfile
        while (::ReadFile(hFile, &m_dataBuf[0], dwBlockSize, &dwBytesRead, NULL))
        {
            if (0 == dwBytesRead)
            {
                break;
            }

            if (!_HashData(&m_dataBuf[0], dwBytesRead))
            {
                break;
            }
        }

    } while (false);

    if (INVALID_HANDLE_VALUE != hFile)
    {
        ::CloseHandle(hFile);
    }

    return FinishHash(bUpper);
}

_tstring CCryptHelper::GetDataHash(
    const void* pData, 
    unsigned long long ullSize,
    bool bUpper/* = true*/
)
{
    _tstring strResult;
    if (0 == m_dwAlgorithm)
    {
        return strResult;
    }

    if (HashData(pData, ullSize))
    {
        strResult = FinishHash(bUpper);
    }

    return strResult;
}

bool CCryptHelper::_HashData(
    const void* pData, 
    unsigned long ulSize
)
{
    bool bSuccess = false;

    if (NULL == m_hHash)
    {
        // 创建哈希处理对象
        // https://learn.microsoft.com/zh-cn/windows/win32/api/wincrypt/nf-wincrypt-cryptcreatehash
        ::CryptCreateHash(
            m_hProv, //通过调用 CryptAcquireContext 创建的 CSP 的句柄
            m_dwAlgorithm, //标识要使用的哈希算法 的ALG_ID 值, 此参数的有效值因使用的 CSP 而异
            0, //如果哈希算法的类型是键控哈希, 则哈希的密钥在此参数中传递
            0, //标志值
            &m_hHash//输出哈希对象的地址
        );
    }

    if (NULL == m_hHash)
    {
        return false;
    }

    // 将数据添加到指定的哈希对象
    bSuccess = ::CryptHashData(
        m_hHash,
        (const BYTE*)pData,
        ulSize,
        0
    );
    return bSuccess;
}

_tstring CCryptHelper::_BytesToString(
    const void* pData, 
    size_t nSize, 
    bool bUpper/* = true*/
)
{
    const TCHAR rgbDigitsUpper[] = _T("0123456789ABCDEF");
    const TCHAR rgbDigitsLower[] = _T("0123456789abcdef");
    _tstring strResult(nSize * 2, 0);
    LPCBYTE lpBytes = (LPCBYTE)pData;

    if (bUpper)
    {
        for (DWORD i = 0; i < nSize; i++)
        {
            strResult[i * 2] = rgbDigitsUpper[lpBytes[i] >> 4];
            strResult[i * 2 + 1] = rgbDigitsUpper[lpBytes[i] & 0x0F];
        }
    }
    else
    {
        for (DWORD i = 0; i < nSize; i++)
        {
            strResult[i * 2] = rgbDigitsLower[lpBytes[i] >> 4];
            strResult[i * 2 + 1] = rgbDigitsLower[lpBytes[i] & 0x0F];
        }
    }

    return strResult;
}

_tstring CCryptHelper::_ToUpper(
    const _tstring& str
)
{
    _tstring strResult = str;
    for (auto& item : strResult)
    {
        if (item >= _T('a') && item <= _T('z'))
        {
            item -= 0x20;
        }
    }

    return strResult;
}

std::wstring CCryptHelper::_MultiStrToWStr(
    UINT CodePage, 
    const std::string& str
)
{
    // 计算缓冲区所需的字符长度
    // https://learn.microsoft.com/zh-cn/windows/win32/api/stringapiset/nf-stringapiset-multibytetowidechar
    int cchWideChar = ::MultiByteToWideChar(CodePage, 0, str.c_str(), -1, NULL, NULL);
    std::wstring strResult(cchWideChar, 0);

    //成功则返回写入到指示的缓冲区的字符数
    size_t nConverted = ::MultiByteToWideChar(CodePage, 0, str.c_str(), (int)str.size(), &strResult[0], (int)strResult.size());

    //调整内容长度
    strResult.resize(nConverted);
    return strResult;
}

std::wstring CCryptHelper::_TStrToWStr(
    const _tstring& str
)
{
#ifdef _UNICODE
    return str;
#else
    return _MultiStrToWStr(CP_ACP, str);
#endif
}

main.cpp

#include <locale.h>
#include <tchar.h>
#include "Win32Utils/CTimeUtils.h"
#include "Win32Utils/CPathUtils.h"
#include "Win32Utils/CCNGHelper.h"
#include "Win32Utils/CCryptHelper.h"

int _tmain(int argc, LPCTSTR argv[])
{
    UNREFERENCED_PARAMETER(argc);
    UNREFERENCED_PARAMETER(argv);

    ::setlocale(LC_ALL, "");

    unsigned long long ullStartTime;
    unsigned long long ullEndTime;

    CCNGHelper cngObj;
    cngObj.Initialize(_T("md5"));
    CCryptHelper cryptObj;
    cryptObj.Initialize(CALG_MD5);

    _tstring strCngHash;
    _tstring strCryptHash;

    system("pause");

    int nCount = 1000;
    while (true)
    {
        ullStartTime = CTimeUtils::GetCurrentTickCount();
        for (int i = 0; i < nCount; i++)
        {
            strCngHash = cngObj.GetFileHash(CPathUtils::GetCurrentModulePath(), true);
        }
        ullEndTime = CTimeUtils::GetCurrentTickCount();

        _tprintf(
            _T("CCNGHelper MD5: %s Count: %d Cost time: %lld ms\n"), 
            strCngHash.c_str(), 
            nCount, 
            ullEndTime - ullStartTime
        );

        ullStartTime = CTimeUtils::GetCurrentTickCount();
        for (int i = 0; i < nCount; i++)
        {
            strCryptHash = cryptObj.GetFileHash(CPathUtils::GetCurrentModulePath(), true);
        }
        ullEndTime = CTimeUtils::GetCurrentTickCount();

        _tprintf(
            _T("CCryptHelper MD5: %s Count: %d Cost time: %lld ms\n"), 
            strCryptHash.c_str(), 
            nCount, 
            ullEndTime - ullStartTime
        );

        system("pause");
    }

    return 0;
}