通过编辑数组元素的最后一位编码数字

Question

我正在尝试用 C 编写一个简单的编码程序，但我的按位运算肯定有问题，因此我尝试编写一个简化版本来修复该错误 - 到目前为止它仍然无法正常工作。我有一种编码和解码方法，在给定“密钥”的情况下，我通过将一个数字的位隐藏在一大堆无符号整数中来编码一个数字。

我通过使用 srand(key) 隐藏它（这样我可以使用相同的键生成相同的数字）选择数组元素，然后取一位数字（遍历所有）并交换数组的最低有效位来自数字的位的元素。

在解码方法中，我尝试反转步骤，从数组元素中取回所有位并将它们粘合在一起以取回原始数字。

这是我目前的代码：

    unsigned int * encode(unsigned int * original_array, char * message, unsigned int mSize, unsigned int secret) {//disregard message, that's the later part, for now just encoding mSize - size of message

    int size = MAX; //amount of elementas in array, max defined at top
    int i, j, tmp;
    unsigned int *array;


    srand(secret); //seed rand with the given key

    array = (unsigned int *)malloc(MAX*sizeof(unsigned int));
    //copy to array from im
    for (i=0; i<MAX; i++){
        array[i] = original_array[i];
    }

    //encode message length first. it's a unsigned int therefore it's size is 4 bytes - 32 bits.

    for (i=0; i<32; i++){
        tmp = rand() % size;
        if (((mSize >> i) & 1)==1) //check if the bit is 1
            array[tmp] = (1 << 0) | array[tmp]; // then write 1 as last bit 
        else //else bit is 0
            array[tmp] = array[tmp] & (~(1 << 0)); //write 0 as last bit 

    }

    return array;
}

unsigned int decode(unsigned int * im, unsigned int secret) {
    char * message;
    int i, tmp;
    unsigned int result = 2;
    int size = MAX;


    srand(secret);
    for (i=0; i<32; i++){
        tmp = rand() % size;
        if (((im[tmp] << 0) & 1)==1)
            result = (1 >> i) | result;
        else
            result = result & (~(1 >> i));
        }//last 

    return result;
}

但是运行它并尝试打印解码结果会给我 2，这是我在 decode() 中给出的虚拟值 - 因此我知道至少我恢复更改位的方法显然不起作用。不幸的是，由于解码不起作用，我不知道编码是否真的有效，我似乎无法查明错误。

我试图了解隐藏这些位的工作原理，因为最终我想将整个消息隐藏在一个比数组稍微复杂一点的结构中，但首先我想让它在更简单的级别上工作，因为我有使用按位运算符时遇到问题。

编辑：通过一些调试，我认为编码功能可以正常工作 - 或者至少有时似乎确实将数组元素更改了一个，这表明如果满足条件则翻转一位。 解码似乎根本不会影响 result 变量 - 它不会改变所有的按位运算，我不知道为什么。

Answer 1

encode 函数的主要部分如下，这与你原来的相同，只是通过删除不必要的 0 移位和括号来稍微整理一下：

//encode message length first. it's a unsigned int therefore it's size is 4 bytes - 32 bits.
for (i=0; i<32; i++){
    tmp = rand() % size;
    if (((mSize >> i) & 1)==1) //check if the bit is 1
        array[tmp] |= 1; // then write 1 as last bit 
    else //else bit is 0
        array[tmp] &= ~1; //write 0 as last bit 
}

您遇到的问题是，当您将最后一位设置为 1 或 0 时，您实际上会丢失信息。没有办法知道原来的最后一点是什么。所以你将无法解码或反转它。

简而言之，解码功能永远不会起作用。因为encode函数是不可逆的。

编辑

从您的评论开始。关于解码功能我想说以下（再次整理一下应该和原来的一样）：

unsigned int decode(unsigned int * im, unsigned int secret) {
    char * message;
    int i, tmp;
    unsigned int result = 2;
    int size = MAX;


    srand(secret);
    for (i=0; i<32; i++){
        tmp = rand() % size;
        if ((im[tmp] & 1)==1)
            result |= 1 >> i;
        else
            result &= ~(1 >> i);
        }//last 

    return result;
}

这里要注意的是，对于 i > 0 的所有值，以下将适用：

1 >> 我

与

相同

0

这意味着对于您的大部分循环，代码将执行以下操作

if ((im[tmp] & 1)==1)
    result |= 0;
else
    result &= ~0;

因为 2 = 2 | 0 和 2 = 2 & ~0 那么无论执行 if 的哪个分支，结果都将始终为 2。这对于任何偶数都是相同的。

当 i = 0 时，情况如下：

if ((im[tmp] & 1)==1)
    result |= 1;
else
    result &= ~1;

所以从 2 | 1 = 3 and 2 & ~1 = 2 您的解码函数只会返回 2 或偶尔返回 3。