0. 前言

本文包括如下几个内容：

• 异或算法
• 异或加密
• 两个整数交换问题

1. 异或算法

异或是数字逻辑中的基本概念，也是每种编程语言都支持的基本运算。基本原理就是，对于数字1和0有如下的运算公式：

1 ^ 1 = 0
0 ^ 0 = 0
1 ^ 0 = 1
0 ^ 1 = 1

很自然地，这个运算可以扩展到一长串码流上。

更常见的是字节一级或整数的异或运算，可以参考相应的编程语言的相关介绍。

2. 异或加密

异或加密是最简单的一种加密方法，简单来讲，假定有一串码流A，然后可以用key进行加密，把加密后的数据保存或发送出去。而在读取加密数据之后，再用key进行解密。

直接用代码更容易理解，如下示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

static void xor_encrypt(char *data, char *key, int len)
{
    int i = 0;
    for (i = 0; i < len; i++) {
        data[i] ^= key[i];
    }
}

static void dumphex(const unsigned char *data, int len)
{
    int i;
    for (i = 0; i < len; i++) {
        printf("%02X", data[i]);
    }
    printf("\n");
}

static unsigned char* get_random_key(int len)
{
    int i = 0;
    unsigned char* buffer = (unsigned char*)malloc(len);
    for (i = 0; i < len; i++) {
        buffer[i] = rand() % 10 + '0';
    }

    return buffer;
}

int main()
{
    unsigned char data[] = "hello, xor!";
    int len = sizeof(data);

    unsigned char *key;

    key = get_random_key(len);
    printf("original data: %s\n", data);
    printf("original data (hex): ");
    dumphex(data, len);

    xor_encrypt(data, key, len);
    printf("encrypted data: %s\n", data);
    printf("encrypted data (hex): ");
    dumphex(data, len);

    xor_encrypt(data, key, len);
    printf("original data: %s\n", data);
    printf("original data (hex): ");
    dumphex(data, len);

    free(key);

    return 0;
}

运行结果：

original data: hello, xor!
original data (hex): 68656C6C6F2C20786F722100
encrypted data: [S[Y\JVC7
encrypted data (hex): 5B535B595C19164A56431337
original data: hello, xor!
original data (hex): 68656C6C6F2C20786F722100

3. 交换两个整数

有些TX在面试的时候，可能会遇到这个问题，即：

有两个整数a和b，如何在不引入第三个变量的情况下，交换两个整数的值？

在了解了前面介绍的异或的概念之后，这个问题就迎刃而解。直接给出代码：

#include <stdio.h>

void swap(int &x, int &y)
{
    x ^= y;
    y ^= x;
    x ^= y;
}

int main()
{
    int x = 55555;
    int y = 33333;

    printf("first, x = %d, y = %d\n", x, y);
    swap(x, y);
    printf("and now, x = %d, y = %d\n", x, y);

    return 0;
}

执行结果：

[email protected]:~/docs/The_Road_to_Cpp/src$ g++ swap_ints.cc
[email protected]:~/docs/The_Road_to_Cpp/src$ ./a.out
first, x = 55555, y = 33333
and now, x = 33333, y = 55555
[email protected]:~/docs/The_Road_to_Cpp/src$

4. 再谈key

前面谈到异或加密的时候，提到的密钥key。如果是远程通信，发送方是把加密后的数据发出去的，那么接收方势必要用原始的密钥key才能解密。那么接收方如何才能拿到这个密钥呢？有关这方面，可以参考《Core Java》卷二关于加密一章的讨论。——老外的书总是深入浅出，通过一个个例子&故事，引出一系列高深的专题。推荐TXs能够好好阅读几遍。

这里再给出一种简单的数据&密钥发送发生，也是很多项目采用的方法。即：

• 假定有原始数据data，长度为len；
• 生成长度为len的一串密钥key（比如前面示例给出的随机数）；
• 发送数据规定为2*len长度，前面len部分是data^key，后面len部分是key；
• 接收方收到数据之后，就用后面len部分异或到前面len部分，最后的结果就是原始数据。

当然了，可能这个也比较简单。那么可以在此基础上进一步引入其他的算法，比如：

• 增加一个字节，引入奇偶校验码；——参考《IMSI编码规则与奇偶校验算法》
• 将码流顺序按照一定的规律打乱，比如相邻的两个字节交换；
• 等等

5. 参考资料

维基百科的异或加密介绍：http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%BC%82%E6%88%96%E5%8A%A0%E5%AF%86

谈谈异或加密,布布扣,bubuko.com