Citadel的VisualEncrypt和VisualDecrypt

Question

出于无聊，我浏览了一下本论文。在第5页和第6页，本文展示了Citadel用来混淆数据的简单加密/解密方案。该算法基本上是XOR下一个字符与前一个字符。代码大致如下(我知道，很难看)：

{ for (无符号I= 1；i< size；++i) {(无符号字符*)缓冲区) 我 ^= ((无符号字符*)缓冲区) 一-一；}} VisualDecrypt (空白*缓冲区，无符号大小){ if (! size ) {返回；} for (无符号I=大小- 1；i> 0；--i) {(无符号字符*)缓冲区) 我 ^= ((无符号字符*)缓冲区) 一-一；}

我决定对这段代码做一个更通用的版本，以便它可以在不同的容器和值上工作：

template <class InputIterator, class OutputIterator>
OutputIterator VisualEncrypt (InputIterator begin, InputIterator end, OutputIterator destination)
{
    if (begin == end) {
        return destination ;
    }

    auto value = *begin ;
    *destination++ = value ;

    while (++begin != end) {
        value ^= *begin ;
        *destination++ = value ; 
    }

    return destination ;
}

template <class InputIterator, class OutputIterator>
OutputIterator VisualDecrypt (InputIterator begin, InputIterator end, OutputIterator destination)
{
    if (begin == end) {
        return destination ;
    }

    auto value = *begin ;
    *destination++ = value ;

    while (++begin != end) {
        auto temp = *begin ;
        *destination++ = value ^ temp ;
        value = temp ;
    }

    return destination ;
}

template <class Iterator>
Iterator VisualEncrypt (Iterator begin, Iterator end)
{
    return VisualEncrypt (begin, end, begin) ;
}

template <class Iterator>
Iterator VisualDecrypt (Iterator begin, Iterator end)
{
    return VisualDecrypt (begin, end, begin) ;
}

下面是使用它的两个示例：

#include <iterator>
#include <string>
#include <vector>

int main ()
{
    // Test char
    std::string plaintext = "Please encrypt me!" ;

    std::vector <unsigned char> cyphertext ;
    VisualEncrypt (plaintext.cbegin (), plaintext.cend (), std::back_inserter (cyphertext)) ;

    std::string decrypttext ;
    VisualDecrypt (cyphertext.cbegin (), cyphertext.cend (), std::back_inserter (decrypttext)) ;

    // Test long
    long arr [] = {1, 2, 3, 4, 5} ;
    const auto size = sizeof (arr) / sizeof (arr [0]) ;
    VisualEncrypt (arr, arr + size) ;
    VisualDecrypt (arr, arr + size) ;

    return 0 ;
}

代码似乎很好用。我想确保我没有误用迭代器和调用未定义的行为。我找不到一种干净的方法来用<algorithm>库来简化这一切。任何关于这方面的建议也会很棒。

Answer 1

将第一个元素作为特例处理的方式非常麻烦:您基本上是在展开循环的第一次迭代。您只需初始化value = 0，以便第一个XOR只将输入复制到输出。

template <class InputIterator, class OutputIterator>
OutputIterator VisualEncrypt (InputIterator begin, InputIterator end, OutputIterator destination)
{
    typedef typename std::iterator_traits<InputIterator>::value_type T;
    T value = 0;
    while (begin != end) {
        value ^= *begin++;
        *destination++ = value ;
    }

    return destination ;
}

template <class InputIterator, class OutputIterator>
OutputIterator VisualDecrypt (InputIterator begin, InputIterator end, OutputIterator destination)
{
    typedef typename std::iterator_traits<InputIterator>::value_type T;
    T value = 0;

    while (begin != end) {
        T temp = *begin++;
        *destination++ = value ^ temp ;
        value = temp ;
    }

    return destination ;
}

或者，使用for-循环，这会使代码稍微紧凑一些，并消除讨厌的副作用++操作符。

template <class InputIterator, class OutputIterator>
OutputIterator VisualEncrypt(InputIterator begin, InputIterator end, OutputIterator destination)
{
    typedef typename std::iterator_traits<InputIterator>::value_type T;
    for (T value = 0; begin != end; ++begin, ++destination) {
        *destination = (value ^= *begin);    // <-- Probably controversial one-liner
    }

    return destination;
}

template <class InputIterator, class OutputIterator>
OutputIterator VisualDecrypt(InputIterator begin, InputIterator end, OutputIterator destination)
{
    typedef typename std::iterator_traits<InputIterator>::value_type T;
    for (T value = 0; begin != end; ++begin, ++destination) {
        T temp = *begin;
        *destination = value ^ temp;
        value = temp;
    }

    return destination;
}

Answer 2

根据@vnp的建议使用std::transform和@200_success的简化，我们可以创建两个函数对象。

加密程序：

template <typename T>
struct Encrypt
{
    typedef T value_type ;

    value_type value ; 

    Encrypt () : value (0)
    {
    }

    value_type operator () (const value_type &input) {
        value ^= input ;
        return value ;
    }
};

以及解密程序：

template <typename T>
struct Decrypt
{
    typedef T value_type ;

    value_type value ; 

    Decrypt () : value (0)
    {
    }

    value_type operator () (const value_type &input) {
        value_type temp = value ;
        value = input ; 
        return temp ^ input ;
    }
};

然后，VisualEncrypt()和VisualDecrypt()函数变成了普通的两行程序：

template <class InputIterator, class OutputIterator>
OutputIterator VisualEncrypt(InputIterator begin, InputIterator end, OutputIterator destination)
{
    typedef typename std::iterator_traits<InputIterator>::value_type value_type ;
    return std::transform (begin, end, destination, Encrypt <value_type> ()) ;
}

template <class InputIterator, class OutputIterator>
OutputIterator VisualDecrypt(InputIterator begin, InputIterator end, OutputIterator destination)
{
    typedef typename std::iterator_traits<InputIterator>::value_type value_type ;
    return std::transform (begin, end, destination, Decrypt <value_type> ()) ;
}

这些加密和解密函数签名可以扩展为接受任何加密/解密函数对象：

template <class InputIterator, class OutputIterator, class EncryptOp>
OutputIterator VisualEncrypt(InputIterator begin, InputIterator end, OutputIterator destination, EncryptOp encrypt_op)
{
    return std::transform (begin, end, destination, encrypt_op) ;
}

template <class InputIterator, class OutputIterator, class DecryptOp>
OutputIterator VisualDecrypt(InputIterator begin, InputIterator end, OutputIterator destination, DecryptOp decrypt_op)
{
    return std::transform (begin, end, destination, decrypt_op) ;
}

但是，如果您这样做，您可能还不如单独使用std::transform()。