如何在 C++ 中计算对象的哈希/校验和/指纹？

Question

如何在 C++ 中计算对象的哈希/校验和/指纹？

要求：

函数必须是'内射'(*)。换句话说，不应该有两个不同的输入对象，它们返回相同的哈希/校验和/指纹。

背景：

我试图提出一个简单的模式来检查实体对象自构建以来是否已更改。（为了知道数据库中哪些对象需要更新）。

请注意，我特别不想在我的 setter 或其他任何地方将对象标记为已更改。

我正在考虑以下模式：简而言之，每个应该持久化的实体对象都有一个成员函数“bool is_changed()”。在此上下文中，已更改意味着自调用对象的构造函数以来已更改。

注意：我做这一切的动机是避免将对象标记为干净/脏或进行成员与成员比较的样板代码。换句话说，降低人为错误的风险。

（警告：前面的 psudo c++ 代码。我还没有尝试编译它）。

class Foo {
private:

    std::string my_string;

    // Assume the "fingerprint" is of type long.
    long original_fingerprint;

    long current_fingerprint()
    {
        // *** Suggestions on which algorithm to use here? ***
    }
public:
    Foo(const std::string& my_string) :
        my_string(my_string)
    {
        original_fingerprint = current_fingerprint();
    }

    bool is_changed() const 
    {
        // If new calculation of fingerprint is different from the one
        // calculated in the constructor, then the object has  
        // been changed in some way.

        return current_fingerprint() != original_fingerprint;
    }

    void set_my_string(const std::string& new_string)
    {
        my_string = new_string;
    }
}


void client_code()
{
    auto foo = Foo("Initial string");

    // should now return **false** because 
    // the object has not yet been changed:
    foo.is_changed();

    foo.set_my_string("Changed string");

    // should now return **true** because
    // the object has been changed:
    foo.is_changed();
}

(*) 在实践中，不一定在理论上（就像 uuid 在理论上不是唯一的）。

Answer 1

您可以使用Boost 的 CRC32 算法。将您想要校验和的数据的内存位置提供给它。您可以为此使用散列，但散列是旨在防止故意数据损坏的加密函数，并且速度较慢。CRC 性能更好。

对于此示例，我添加了另一个数据成员Foo：

int my_integer;

这就是对 和 进行校验的my_string方法my_integer：

#include <boost/crc.hpp>
// ...

long current_fingerprint()
{
    boost::crc_32_type crc32;
    crc32.process_bytes(my_string.data(), my_string.length());
    crc32.process_bytes(&my_integer, sizeof(my_integer));
    return crc32.checksum();
}

然而，现在我们剩下的问题是，如果my_string和my_integer相等，则两个对象具有相同的指纹。为了解决这个问题，我们应该在 CRC 中包含对象的地址，因为 C++ 保证不同的对象将具有不同的地址。

人们会认为我们可以使用：

process_bytes(&this, sizeof(this));

这样做，但我们不能，因为this是一个右值，因此我们无法获取它的地址。所以我们需要将地址存储在变量中：

long current_fingerprint()
{
    boost::crc_32_type crc32;
    void* this_ptr = this;
    crc32.process_bytes(&this_ptr, sizeof(this_ptr));
    crc32.process_bytes(my_string.data(), my_string.length());
    crc32.process_bytes(&my_integer, sizeof(my_integer));
    return crc32.checksum();
}