现代C++新手求助：如何将AES加解密代码拆分到头文件与cpp文件

1. 头文件（aes.h）编写 #

头文件负责声明类结构、成员函数原型和静态常量，必须添加头文件保护避免重复包含：

#pragma once
#include <vector>
#include <string>

class AES {
public:
    enum AESMode {
        AES_128,
        AES_192,
        AES_256
    };

    explicit AES(AESMode mode = AES_128);
    ~AES() = default;

    void setKey(const std::vector<uint8_t>& key);
    std::vector<uint8_t> encrypt(const std::vector<uint8_t>& plaintext);
    std::vector<uint8_t> decrypt(const std::vector<uint8_t>& ciphertext);

    std::string encryptString(const std::string& plaintext);
    std::string decryptString(const std::string& ciphertext);

private:
    void expandKey();
    void addRoundKey(uint8_t round);
    void subBytes();
    void shiftRows();
    void mixColumns();
    void invSubBytes();
    void invShiftRows();
    void invMixColumns();

    AESMode m_mode;
    std::vector<uint8_t> m_key;
    std::vector<uint8_t> m_state;
    size_t m_numRounds;
    std::vector<uint8_t> m_expandedKey;

    static const uint8_t sbox[256];
    static const uint8_t invSbox[256];
    static const uint8_t rcon[10];
};

2. 实现文件（aes.cpp）编写 #

cpp文件负责实现头文件中声明的所有成员函数，以及定义类的静态常量：

#include "aes.h"
#include <cstring>

// 定义静态常量（复制原代码中对应的数组内容）
const uint8_t AES::sbox[256] = {
    0x63, 0x7C, 0x77, 0x7B, 0xF2, 0x6B, 0x6F, 0xC5,
    // 剩余sbox内容省略，直接用原代码完整数组
};

const uint8_t AES::invSbox[256] = {
    0x52, 0x09, 0x6A, 0xD5, 0x30, 0x36, 0xA5, 0x38,
    // 剩余invSbox内容省略，直接用原代码完整数组
};

const uint8_t AES::rcon[10] = {
    0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80, 0x1B, 0x36
};

// 构造函数实现
AES::AES(AESMode mode) : m_mode(mode) {
    switch(mode) {
        case AES_128: m_numRounds = 10; break;
        case AES_192: m_numRounds = 12; break;
        case AES_256: m_numRounds = 14; break;
    }
}

// setKey函数实现
void AES::setKey(const std::vector<uint8_t>& key) {
    m_key = key;
    expandKey();
}

// encrypt函数实现（直接复制原代码中encrypt函数的逻辑）
std::vector<uint8_t> AES::encrypt(const std::vector<uint8_t>& plaintext) {
    // 原代码中encrypt的完整逻辑
}

// decrypt函数实现（直接复制原代码中decrypt函数的逻辑）
std::vector<uint8_t> AES::decrypt(const std::vector<uint8_t>& ciphertext) {
    // 原代码中decrypt的完整逻辑
}

// 剩余成员函数（expandKey、addRoundKey等）依次复制原代码中的实现逻辑

3. 关键注意事项 #

• 头文件保护：必须添加#pragma once或#ifndef AES_H #define AES_H ... #endif，避免重复包含导致编译错误。
• 静态成员变量：类中声明的静态常量（如sbox、invSbox）必须在cpp文件中定义，不能仅在头文件声明。
• 依赖头文件：确保cpp文件包含所有必要的依赖头文件（如<cstring>），原代码中用到的工具函数也需放在cpp文件中或封装到类内。
• 编译链接：编译时需同时包含aes.h和aes.cpp，比如使用g++ main.cpp aes.cpp -o aes_demo命令。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Conkel Conkel