HashLib4Pascal：一个强大、全面的 Pascal 哈希算法库

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HashLib4Pascal：一个强大、全面的 Pascal 哈希算法库

在软件开发中，哈希算法是不可或缺的基础工具，广泛应用于数据完整性校验、密码学、数字签名、数据结构（如哈希表）以及区块链等领域。对于 Pascal（尤其是 Delphi 和 Free Pascal）开发者而言，一个功能完整、性能优异且易于使用的哈希库至关重要。HashLib4Pascal 正是为此而生的优秀开源解决方案。

项目概览

HashLib4Pascal 是一个用 Pascal 语言编写的综合性哈希算法库。它最初是 .NET 平台上著名库 HashLib 的一个移植，但经过长期发展，已经成为一个功能强大、独立且高度优化的 Pascal 原生库。

核心特点：

1. 算法全面：支持超过 60 种 哈希与校验和算法，堪称“全家桶”。

• 密码学哈希：MD5, SHA-1, SHA-2 家族（SHA-224, SHA-256, SHA-384, SHA-512, SHA-⁵¹²⁄₂₂₄, SHA-512/256），SHA-3（Keccak）及其变种，RIPEMD, Tiger, Whirlpool 等。

• 非密码学哈希：CRC 系列（CRC32, CRC64）， Adler32， Jenkins 系列（JOAAT, lookup2, lookup3）， MurmurHash， xxHash， FNV 等。这些算法在哈希表、布隆过滤器中非常高效。

• 消息认证码：支持基于 HMAC 和 KMAC 的 MAC 计算。

2. 跨平台兼容：完美支持 Delphi 和 Free Pascal Compiler，可在 Windows, Linux, macOS 等多个操作系统上运行。

3. 接口友好：提供了统一、简洁的接口。无论是简单的字符串哈希，还是处理大型文件或数据流，都能通过相似的、直观的 API 完成。

4. 高性能：库中的许多核心算法都经过了高度优化，甚至使用了内联汇编或平台特定的优化代码，以确保执行效率。

5. 纯 Pascal 实现：核心代码不依赖外部 DLL 或特定操作系统的 API，保证了可移植性和易集成性。

6. 活跃维护：项目作者 Xor-el 维护积极，定期修复问题并更新算法。

核心架构与使用模式

HashLib4Pascal 的 API 设计遵循清晰的工厂模式。你不需要直接实例化特定的哈希类，而是通过一个统一的 THashFactory 类来获取你需要的算法计算器实例。

基本使用流程如下： 1.  获取算法实例：通过 THashFactory.TCrypto.CreateSHA2_256() 或 THashFactory.TChecksum.CreateCRC32() 这样的工厂方法。 2.  计算哈希：调用实例的 ComputeString, ComputeBytes, ComputeStream 等方法。 3.  获取结果：计算结果通常以 TBytes（字节数组）或十六进制字符串的形式返回。

实例演示

下面通过几个具体例子来展示其用法。

示例 1：计算字符串的 SHA-256 哈希值（最常见场景）

uses
  HlpHashFactory; // 主要单元

procedure HashAString;
var
  LHash: IHash;
  LHashResult: String;
begin
  // 1. 从工厂获取 SHA-256 计算器
  LHash := THashFactory.TCrypto.CreateSHA2_256();

  // 2. 计算字符串 'Hello, HashLib4Pascal!' 的哈希
  LHashResult := LHash.ComputeString('Hello, HashLib4Pascal!', TEncoding.UTF8).ToString();

  // 3. 输出结果（十六进制字符串）
  Writeln('SHA-256: ' + LHashResult);
  // 输出类似： SHA-256: 7A1F8D5E2B...
end;

示例 2：计算文件的 CRC32 校验和（用于文件完整性验证）

uses
  System.Classes, // 用于 TFileStream
  HlpHashFactory;

procedure HashAFile;
var
  LHash: IHash;
  LFileStream: TFileStream;
  LChecksum: String;
begin
  // 1. 获取 CRC32 计算器
  LHash := THashFactory.TChecksum.CreateCRC32();

  // 2. 创建文件流
  LFileStream := TFileStream.Create('path/to/your/large_file.iso', fmOpenRead);
  try
    // 3. 计算整个文件流的哈希
    LChecksum := LHash.ComputeStream(LFileStream).ToString();
  finally
    LFileStream.Free;
  end;

  // 4. 输出校验和
  Writeln('File CRC32: ' + LChecksum);
end;

示例 3：使用 HMAC-SHA256 进行消息认证

uses
  HlpHashFactory,
  HlpIHash; // 用于 IHMAC 接口

procedure ComputeHMAC;
var
  LKey, LMessage: TBytes;
  LHMAC: IHMAC;
  LTag: String;
begin
  // 准备密钥和消息（这里用字符串演示，实际可能是二进制数据）
  LKey := TEncoding.UTF8.GetBytes('MySecretKey');
  LMessage := TEncoding.UTF8.GetBytes('Important message to authenticate');

  // 1. 获取 HMAC-SHA256 计算器
  LHMAC := THashFactory.THMAC.CreateHMAC(THashFactory.TCrypto.CreateSHA2_256());

  // 2. 设置密钥
  LHMAC.Key := LKey;

  // 3. 计算并获取认证标签
  LTag := LHMAC.ComputeBytes(LMessage).ToString();

  Writeln('HMAC-SHA256 Tag: ' + LTag);
  // 接收方用相同的密钥和消息计算 HMAC，对比此 Tag 即可验证消息的真实性和完整性。
end;

示例 4：增量式哈希计算（适用于流式或分块数据）

uses
  HlpHashFactory;

procedure IncrementalHash;
var
  LHash: IHash;
  LChunk1, LChunk2: TBytes;
begin
  LHash := THashFactory.TCrypto.CreateSHA2_512();

  // 初始化
  LHash.Initialize;

  // 处理第一块数据
  LChunk1 := TEncoding.UTF8.GetBytes('First part of data ');
  LHash.TransformBytes(LChunk1);

  // 处理第二块数据
  LChunk2 := TEncoding.UTF8.GetBytes('Second part of data.');
  LHash.TransformBytes(LChunk2);

  // 处理完毕，获取最终哈希值
  // 注意：TransformFinal 会调用 Initialize 重置状态，所以后续可以继续使用
  Writeln('Incremental SHA-512: ' + LHash.TransformFinal().ToString());
end;

如何集成到你的项目

1. 获取源码：从 GitHub 仓库（https://github.com/Xor-el/HashLib4Pascal）克隆或下载项目。

2. 添加路径：将库的 Source 目录添加到你的 Delphi 或 Lazarus 项目的搜索路径中。

3. 引用单元：在你的单元文件中 uses 所需的单元，通常是 HlpHashFactory。

4. 开始编码：参照上面的示例开始使用。

总结

HashLib4Pascal 以其全面性、高性能和优雅的设计，成为了 Pascal 生态中哈希计算的事实标准库之一。无论你是需要为网络传输数据添加一个简单的 CRC 校验，还是为安全系统实现复杂的 SHA-3 或 HMAC 算法，亦或是为高性能数据结构选择一个非加密哈希（如 xxHash），HashLib4Pascal 都能提供一站式的、可靠的解决方案。对于任何严肃的 Pascal 开发者来说，将这个库纳入工具箱都是一个明智的选择。