1. 校验和简介
校验和（checksum）是一种简单的数据完整性校验方法，主要用于数据传输时检测数据是否有误，常见于计算机网络、操作系统、文件传输等领域。
校验和的计算过程是将数据按照一定的规则进行运算，得到一个固定长度的结果。这个结果被称为校验和，通常作为数据的附加信息一起传输。接收方在接收到数据后，再次计算校验和，并将计算结果与传输过来的校验和进行比较，如果一致则说明数据没有发生错误。
2. C语言实现校验和
在C语言中实现校验和，主要用到的是位运算和按位异或（XOR）运算。
2.1 计算校验和
计算校验和的过程可以简单描述为：
将待校验数据看成若干个无符号整数（通常是16位或32位）
依次对这些整数进行累加，并将累加结果取反，得到校验和
下面是以16位整数为单位计算校验和的C语言代码：
#include <stdio.h>
unsigned short checksum(unsigned short *ptr, int nbytes) {
register long sum;
unsigned short oddbyte;
register short answer;
// 初始值为0，每16位相加
sum = 0;
while (nbytes > 1) {
sum += *ptr++;
nbytes -= 2;
}
// 如果剩下一个字节，先转为16位再相加
if (nbytes == 1) {
oddbyte = 0;
*((unsigned char *) &oddbyte) = *(unsigned char *) ptr; // 字节序转换
sum += oddbyte;
}
// 将高16位与低16位相加
sum = (sum >> 16) + (sum & 0xffff);
sum += (sum >> 16);
// 取反得到校验和
answer = (short) ~sum;
return answer;
}
int main() {
unsigned short data[] = { 0x1234, 0x5678, 0x9abc, 0xdef0 };
int len = sizeof(data) / sizeof(data[0]);
unsigned short sum = checksum(data, len * 2);
printf("Checksum = %04X \n", sum);
return 0;
}
这段代码中，checksum函数接收两个参数，第一个参数是指向待校验数据的指针，第二个参数是数据的字节数。
函数内部先定义了一些变量，包括：
sum：累加和
oddbyte：用于按位异或的临时变量
answer：最终的校验和
累加和的计算过程如下：
初始值为0，每16位相加
如果剩下一个字节，先转为16位再相加
将高16位与低16位相加
将结果再次相加，直到没有进位
最后将累加和按位取反得到校验和。
2.2 验证校验和
验证校验和的过程与计算校验和相似，也是将数据按照规则计算校验和，然后比较得到的校验和和传输过来的校验和是否一致。
下面是一个简单的验证校验和的例子：
#include <stdio.h>
unsigned short checksum(unsigned short *ptr, int nbytes);
int main() {
unsigned short data[] = { 0x1234, 0x5678, 0x9abc, 0xdef0 };
int len = sizeof(data) / sizeof(data[0]);
// 计算校验和
unsigned short sum = checksum(data, len * 2);
// 修改数据，产生错误
data[1] += 1;
// 再次计算校验和
unsigned short sum2 = checksum(data, len * 2);
// 比较校验和
if(sum == sum2) {
printf("Checksum passed! \n");
} else {
printf("Checksum failed! \n");
}
return 0;
}
这段代码中，data数组是待校验的数据，先计算一次校验和。然后修改数组中的一个元素，再次计算校验和。最后比较两个校验和是否一致。
由于第二次计算校验和时数据被修改，因此校验和应该与第一次计算得到的校验和不同，这样就可以发现数据被修改了。
3. 总结
本文介绍了校验和的基本概念和C语言实现方法。计算校验和的过程主要使用了位运算和按位异或运算，验证校验和则是将数据按照相同的规则重新计算校验和，并比较得到的校验和和传输过来的校验和是否一致。
校验和是一种简单有效的数据完整性校验方法，但并不是万无一失的。如果数据被恶意篡改，即使校验和也无法完全保证数据的安全性。因此在实际应用中，校验和一般会与其他校验方法（如CRC校验）结合使用，以提高数据的安全性。