之前毕业设计的时候用到了PBC Library，在最后性能评估的时候使用Valgrind检测出了一堆的内存泄漏，原因大多是没有调用element_clear()代码释放元素。另一方面，C语言版本的PBC Library用起来其实比较繁琐，需要多次调用element_init_G1()之类的初始化代码，而且元素的运算也不直观（因为C语言不支持运算符重载），用起来很容易犯错误的。
在这个过程中有想过使用PBC C++ Wrapper，但因为代码改动也需要花费不少精力而作罢。现在毕业设计已经搞定了，还是想体验一下C++封装的PBC使用起来到底怎么样。
一句话总结一下后文：C++封装的PBC Library在代码的可读性上有了不少的提升，而且不用手动调用API释放内存，使用PBC C++ Wrapper能避免不少的弯路。
PBC C++ Wrapper的安装
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安装C++ Wrapper之前需要安装好C语言版的PBC Library。
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使用git下载源码：
git clone git://git-crysp.uwaterloo.ca/pbcwrapper。 -
进入目录pbcwrapper，在终端输入
make编译C++ Wrapper。 -
编译后输入
./Testing执行测试程序看看C++ Wrapper是否正常工作。
在代码中使用PBC C++ Wrapper
在PBC C++ Wrapper的安装中我们已经使用make将代码编译成了一个静态库libPBC.a，为了能让我们的代码调用这个C++ Wrapper，我们将目录pbcwrapper复制到我们代码所在目录上。
如果我们的项目使用cmake构建，在CMakeLists.txt文件上加入以下内容（需要根据自己的情况更改）：
cmake_minimum_required(VERSION 3.15)
project(pbc_test) # 项目名，根据自己情况更改
# gmp和pbc是必须要链接上去的
link_libraries(gmp)
link_libraries(pbc)
# 引入pbcwrapper的头文件和静态库
include_directories(${PROJECT_SOURCE_DIR}/pbcwrapper)
link_directories(${PROJECT_SOURCE_DIR}/pbcwrapper)
set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)
add_executable(pbc_test main.cpp)
# 静态链接，注意pbc_test是前面add_executable指定的，需要根据自己情况修改。
target_link_libraries(pbc_test PBC)这样我们就可以在自己的代码上使用PBC C++ Wrapper了，我们可以用C++重新实现PBC Library官方文档上的示例程序（即BLS签名算法，算法的流程可以见这一篇博文）。
#include "PBC.h" //包含pbcwrapper的头文件PBC.h
int main() {
//初始化配对变量e
char param[1024];
FILE* file = fopen("a.param", "r");
size_t count = fread(param, 1, 1024, file);
fclose(file);
if (!count) pbc_die("input error");
Pairing e(param, count);
G2 g(e);
Zr secret_key(e);
G2 public_key = g ^ secret_key; //指数运算
G1 h(e, (void*)"ABCDEF", 6);
G1 sig = h ^ secret_key;
GT temp1 = e(sig, g); //配对运算
GT temp2 = e(h, public_key);
if (temp1 == temp2) {
printf("signature verifies\n");
} else {
printf("signature does not verify\n");
}
}我们可以使用cmake构建代码看看代码能不能正确执行。如果不想要cmake，可以使用g++命令编译代码：g++ main.cpp -o main -lgmp -lpbc -lPBC -I ./pbcwrapper -L ./pbcwrapper。
从上面的代码可以看到，PBC C++ Wrapper有以下几个优点：
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不用调用
element_init_G1(h, e)等代码来初始化元素，以及使用element_random(e)随机选取元素赋值给e，直接使用G1 h(e)直接完成了元素的定义、初始化、随机选取操作。 -
使用运算符重载等类的机制，使得元素的运算变得直观，比如
G2 public_key = g ^ secret_key，在原来的C版本的PBC库需要写成以下的形式：element_t public_key; element_init_G2(public_key, e); element_pow_zn(public_key, g, secret_key);可见，一行C++代码顶替了三行的C版本代码，使得代码的易读性变强了不少。
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不用手动调用
element_clear()释放变量的内存空间。由于所有的元素都是用使用类封装，一旦对象不再使用，析构函数会负责将元素的内存空间给释放掉，不用头疼内存管理的问题。
常用的API
因为PBC C++ Wrapper对PBC Library中许多API都进行封装，所以调用起来特别简单。
配对的定义和初始化
调用Pairing类的构造器构造即可。
分析源码我们可以看到构造函数有以下几个：
Pairing(const char * buf, size_t len);
Pairing(const char * buf);
Pairing(const string &buf);
Pairing(const FILE * buf);
可以看到，配对的初始化不仅支持使用C语言的字符串，也支持C++的字符串std::string，以及FILE指针变量。
元素的定义和初始化
元素初始化前需要完成配对的初始化。
我们以G1元素为例介绍元素的初始化：
G1元素的定义和初始化也是使用G1类的构造函数即可：
G1(const Pairing &e);
G1(const Pairing &e, bool identity);
G1(const Pairing &e, const unsigned char *data, unsigned short len, bool compressed = false, unsigned short base = 0);
G1(const Pairing &e, const void *data, unsigned short len);
G1(const G1 &h, bool identity=false):G(h,identity){}
在C++ Wrapper中，构造器一步就完成了元素的定义、初始化等操作，比PBC Library的调用要简洁的多。在第二个构造函数中，参数identity如果设置为true，则该元素设置为1，即调用了PBC Library的element_set1()；如果设置为false，则该元素为随机选取，即相当于调用了element_random()。
第三个构造器则类同于C语言版本的element_from_hash()函数。
元素的加减乘除和指数运算
由于使用运算符重载包装了C语言的API，所以我们可以在代码中直接使用运算符+、-、*、/和^。
配对运算
同样很直观，如果我们将配对对象（即类Pairing的对象）的变量名声明为e，则使用诸如e(g, h)的形式即可进行配对运算，相比C语言版本的pairing_apply()函数要直观得多。
元素的比较
元素的比较直接使用运算符==操作即可，特别方便。
总结
相比C版本的PBC Library，C++包装的版本可读性更强、编程方便，也容易维护。如果追求代码的简洁，建议使用C++版本。
