[prog.c++11] Решение md5_bruteforce на SObjectizer-5.5.4. Слишком много кода

Недавно в блоге ув.тов.asfikon-а промелькнула очередная интересная заметка. На этот раз про реализацию на языке Go простой программы для подбора MD5-хэша методом грубой силы (решение от Владимира Солонина). Реализовал ту же задачу средствами SObjectizer-5.5.4. Кода получилось в два раза больше, чем в программе на Go. Можно сравнить на pastbin: вот Go-ный вариант Владимира, вот мой C++ный (с минимумом комментариев).

Причем кода много, но он простой. Но много. И что с этим делать, пока ума не приложу. В частности, не очень понимаю, где здесь проблемы C++, а где мои собственные (т.е. недостатки SObjectizer-а).

Под катом, для тех кому интересно, тот же код, но разбавленный комментариями, поясняющими, что к чему и почему.

На мой взгляд, в реализации нет ничего сложного. Самый важный момент в том, что рабочий агент, который выполняет перебор паролей, всего один (а не N, как в решении на Go). Просто за счет того, что операция подбора пароля stateless, этот агент получает возможность работать одновременно на нескольких нитях.

#include <iostream> #include <chrono> #include <array> #include <iterator> #include <so_5/all.hpp> #include <md5_cpp11/all.hpp> using namespace std; using namespace std::chrono; // Искомый пароль представляет из себя последовательность из пяти символов. // Использовать для работы с такой короткой последовательностью вещи вроде // std::string или std::vector неэффективно. А у простых C-шных векторов  // нет, например, операторов сравнения. // Зато стандартный контейнер array, который не что иное, как очень тонкая, // но удобная обертка над C-шным вектором, как раз то, что нужно. // // Для удобства обозначения необходимого нам типа вводится псевдоним. using password = array< char, 5 >; // Нам нужно будет печать найденный пароль в std::cout. Но т.к. у array // нет готового оператора сдвига, то придется его определить самостоятельно. ostream & operator<<( ostream & to, const password & pw ) {    copy( begin(pw), end(pw), ostream_iterator< password::value_type >(to) );    return to; } // Функции next_byte и next_pass практически 1-в-1 взяты из решения на Go. // Совместно они обеспечивают перебор вариантов при соблюдении условия, // что пароль состоит из ограниченного количества символов. password::value_type next_byte( password::value_type b ) {    switch( b )    {       case 'z' : return '0';       case '9' : return 'a';       default : return b + 1;    } } void next_pass( password & p ) {    for( auto e = p.rbegin(); e != p.rend(); ++e )    {       *e = next_byte( *e );       if( '0' != *e )          break;    } } // // Здесь начинается то, что относится к SObjectizer-у. // // Для решения задачи потребуется три сообщения. // // Первое сообщение отсылается генератором диапазонов рабочему агенту. // В этом сообщении содержится диапазон, который рабочий агент должен // обработать. Диапазон, как это принято в C++, задается в виде [start,end). // // Второе сообщение -- это найденный пароль. Это сообщение отсылается // рабочим агентом при обнаружении пароля с искомым MD5-хэшем. При получении // такого сообщения работа приложения завершается. // // Третье сообщение -- это запрос очередного диапазона для обработки. // Это сообщение отсылается рабочим агентом, когда он завершает обработку // своего текущего диапазона и готов перейти к обработке следующего. // // Сообщения в SObjectizer различаются по своему C++ному типу. Поэтому для // каждого сообщения нужно описать свой собственный C++ный тип. // Сообщение для обработки очередного диапазона рабочим агентом. struct process_range : public so_5::rt::message_t {    const password m_start;    const password m_end;    process_range( const password & start, const password & end )       :  m_start( start )       ,  m_end( end )    {} }; // Сообщение об успешно найденном пароле. struct found : public so_5::rt::message_t {    const password m_result;    found( const password & result ) : m_result( result ) {} }; // Запрос очередного диапазона. // Запрос не переносит никаких данных внутри, поэтому он оформляется // как сигнал (аналог atom-а в Erlang-е). struct get_next_range : public so_5::rt::signal_t {}; // // Детали реализации агентов. // // Основная работа генератора: сформировать новый диапазон и отослать // его в виде сообщения в указанный канал. void generate_next_range(    password & last,    const so_5::rt::mbox_t & channel ) {    // Механизм почти 1-в-1 взят из кода на Go.    // Из значения '00000' формирует пару '00000','10000'.    // Затем из значения '10000' пару '10000','20000' и т.д.    auto start = last;    last[ 0 ] = next_byte( last[ 0 ] );    // Полученный диапазон отсылается в канал в виде сообщения process_range.    so_5::send< process_range >( channel, start, last ); } // Основная функция рабочего агента: пробежаться по всему диапазону и // проверить все значения на совпадение с MD5-хэшем. Если пароль не найден // (т.е. вышли за правую границу диапазона), то запросить новый диапазон. // Если же пароль найден, то отослать его в канал посредством специального // сообщения. void worker(    const so_5::rt::mbox_t & channel,    const md5_cpp11::digest & etalon,    const process_range & evt ) {    auto pw = evt.m_start;    // Бежим по диапазону и ищем совпадения...    while( pw != evt.m_end && md5_cpp11::make_digest( pw ) != etalon )       next_pass( pw );    if( pw == evt.m_end )       // Вышли за правую границу, значит пароль не найден,       // значит нужно просить следующий диапазон.       so_5::send< get_next_range >( channel );    else       // Пароль найден. Отправляем его в канал.       so_5::send< found >( channel, pw ); } // Основная функция по запуску всех необходимых для решения задачи агентов. void do_brute_force( so_5::rt::environment_t & env ) {    // Этот хэш будем использовать для поиска пароля.    const auto hash = md5_cpp11::from_hex_string(          "95ebc3c7b3b9f1d2c40fec14415d3cb8" ); // "zzzzz"    // Просто для того, чтобы не писать длинных конструкций.    using namespace so_5::disp::adv_thread_pool;    // Определяем, сколько нитей можно запустить в параллель.    auto workers = thread::hardware_concurrency();    // Все агенты должны быть включены в состав кооперации агентов.    // Создаем эту кооперацию.    // Имя для нее будет выбрано автоматически.    // Все входящие в нее агенты должны будут работать на пуле рабочих    // потоков. Размер этого пула мы определили только что -- значение workers.    auto coop = env.create_coop( so_5::autoname,          // Обеспечивать рабочий контекст агентам будет приватный          // adv_thread_pool-диспетчер.          create_private_disp( env, workers )->binder(                // Для того, чтобы входящие в кооперацию агенты могли                // работать независимо друг от друга, необходимо задать                // для них параметр "индивидуальный FIFO".                params_t{}.fifo( fifo_t::individual ) ) );    // Для взаимодействия всех агентов потребуется всего лишь один    // почтовый ящик (он будет играть роль канала).    // Это безопасно, т.к. каждый подписчик подписывается на разные    // типы сообщений и можно не боятся того, что кто-то получит не    // предназначенное для него сообщение.    const auto channel = env.create_local_mbox();    // Генератор диапазонов будет вызываться при поступлении к нему    // сигналов get_next_range. Между этими вызовами генератор должен    // где-то хранить свое состояние (т.е. правую границу последнего    // сгенерированного диапазона). Заботимся об этом создавая объект last    // в динамической памяти.    auto last = make_shared< password >();    // std::array не инициализируются по-умолчанию, поэтому нужно сделать    // это явным образом.    last->fill( '0' );    // Генератор диапазонов.    //    // В его работе есть один фокус: при старте он должен отослать себе    // столько запросов get_next_range, сколько будет рабочих потоков.    // Тем самым инициируется раздача диапазонов для обработки.    //    // Т.к. рабочий агент всего один, то при своем старте он сможет    // отослать всего один запрос. Нам же нужно, чтобы запросов было    // столько, сколько рабочих нитей.    coop->define_agent()       .on_start( [channel, workers] {             // Рассылка стартовых запросов самому себе.             for( size_t i = 0; i != workers; ++i )                so_5::send< get_next_range >( channel );          } )       // Это обработка запроса get_next_range из почтового ящика channel.       // Просто дергаем соответствующую функцию, передавая в нее сохраненное       // в лямбде состояние.       // Фокус здесь лишь в том, что last захватывается по значению.       // А т.к. last -- это shared_ptr, то last останется валидным до тех       // пор, пока агент жив и работает.       .event< get_next_range >( channel,          [last, channel] {             generate_next_range( *last, channel );          } );    // Рабочий агент.    //     // Рабочий агент всего один. Но за счет того, что его событие    // является stateless (т.е. не модифицирует никакого состояния агента),    // у нас есть возможность запускать несколько обрабтчиков события    // параллельно.    // Эта возможность указывается явным образом посредством значения    // so_5::thread_safe. Если этого не сделать, то SObjectizer будет    // считать, что обработчик события stateful и для обеспечения thread    // safety не позволит агенту работать сразу на нескольких нитях.    coop->define_agent().event( channel,          [channel, hash]( const process_range & evt ) {             worker( channel, hash, evt );          },          // Именно благодаря этому указанию агент сможет работать          // одновременно на нескольких рабочих нитях.          so_5::thread_safe );    // Вспомогательный агент, который нужен только для того, чтобы    // получить результат и завершить работу программы.    // Эти действия можно было бы поручить и генератору, то тогда    // генератору пришлось бы отвечать за не связанные друг с другом    // задачи.    coop->define_agent().event( channel,          [&env]( const found & evt ) {             cout << "password: " << evt.m_result << endl;             env.stop();          } );    // Теперь кооперация полностью оформлена и может быть запущена.    env.register_coop( move( coop ) ); } // Просто вспомогательная функция для определения того, сколько // секунд (с дробной частью) было затрачено. double time_spent( const steady_clock::time_point s ) {    const auto e = steady_clock::now();    return duration_cast< milliseconds >( e - s ).count() / 1000.0; } int main() {    // try-catch нужен т.к. об ошибках сообщается посредством исключений.    try    {       // Засекаем, когда начали.       const auto started_at = steady_clock::now();       // Запускаем SObjectizer и агентов внутри него.       // Выход произойдет только когда пароль будет найден.       // Если не будет найден, то зависнем, что и должно быть       // по условиям исходной задачи.       so_5::launch( do_brute_force );       // Осталось сообщить, сколько времени нам потребовалось.       cout << "time: " << time_spent( started_at ) << "s" << endl;       return 0;    }    catch( const exception & x )    {       cerr << "Exception: " << x.what() << endl;    }    return 2; }

В общем, кода много. Что с этим делать сходу не понятно. Буду думать. Хотя, конечно, parallel computing -- это не та область, для которой SObjectizer предназначался...