Hash算法在C++中的應用場景

哈希算法（Hash Algorithm）在C++中有多種應用場景，主要用于數據結構（如哈希表）、密碼學、數據完整性校驗等領域。以下是一些常見的應用場景：

1. 哈希表（Hash Table）：哈希表是一種使用哈希函數將鍵映射到值的數據結構。在C++中，可以使用unordered_map和unordered_set等標準庫容器實現哈希表。這些容器內部使用哈希算法來計算鍵的哈希值，以便快速查找、插入和刪除操作。

#include <iostream>
#include <unordered_map>

int main() {
    std::unordered_map<std::string, int> age_map;
    age_map["Alice"] = 30;
    age_map["Bob"] = 25;
    age_map["Charlie"] = 35;

    std::cout << "Alice's age: " << age_map["Alice"] << std::endl;
    return 0;
}

2. 密碼存儲：在保存用戶密碼時，通常會對密碼進行哈希處理，然后將哈希值存儲在數據庫中。這樣可以保護用戶的原始密碼，即使數據庫被泄露，攻擊者也無法直接獲取到用戶的原始密碼。常用的哈希算法包括bcrypt、scrypt和Argon2等。

#include <iostream>
#include <string>
#include <openssl/sha.h>

std::string sha256(const std::string& input) {
    unsigned char hash[SHA256_DIGEST_LENGTH];
    SHA256_CTX sha256;
    SHA256_Init(&sha256);
    SHA256_Update(&sha256, input.c_str(), input.size());
    SHA256_Final(hash, &sha256);

    std::stringstream ss;
    for (int i = 0; i < SHA256_DIGEST_LENGTH; ++i) {
        ss << std::hex << std::setw(2) << std::setfill('0') << (int)hash[i];
    }
    return ss.str();
}

int main() {
    std::string password = "my_password";
    std::string hashed_password = sha256(password);
    std::cout << "Hashed password: " << hashed_password << std::endl;
    return 0;
}

3. 數據完整性校驗：哈希算法可以用于計算數據的哈希值，然后將哈希值與原始數據進行比較，以檢查數據是否被篡改。例如，在文件傳輸過程中，可以計算文件的哈希值并與發送方提供的哈希值進行比較，以確保文件在傳輸過程中沒有被篡改。

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
#include <openssl/sha.h>

std::string sha256(const std::string& input) {
    // ... (與上面相同的代碼)
}

bool verify_file_integrity(const std::string& file_path, const std::string& expected_hash) {
    std::ifstream file(file_path, std::ios::binary);
    if (!file) {
        std::cerr << "Error opening file: " << file_path << std::endl;
        return false;
    }

    std::string file_data((std::istreambuf_iterator<char>(file)), std::istreambuf_iterator<char>());
    std::string computed_hash = sha256(file_data);

    return computed_hash == expected_hash;
}

int main() {
    std::string file_path = "example.txt";
    std::string expected_hash = "expected_hash_value";

    if (verify_file_integrity(file_path, expected_hash)) {
        std::cout << "File integrity verified." << std::endl;
    } else {
        std::cout << "File integrity check failed." << std::endl;
    }

    return 0;
}

這些僅僅是哈希算法在C++中的一些應用場景，實際上哈希算法還有很多其他用途，如緩存鍵生成、唯一標識符生成等。