应用——HTTP天气查询

HTTP天气查询客户端 - 详细解析

完整代码（带详细注释）

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#include <arpa/inet.h>     // 网络地址转换
#include <netinet/in.h>    // 网络地址结构
#include <netinet/ip.h>    // IP协议相关
#include <stdio.h>         // 标准输入输出
#include <stdlib.h>        // 标准库函数
#include <string.h>        // 字符串处理
#include <sys/socket.h>    // Socket编程
#include <sys/types.h>     // 数据类型
#include <time.h>          // 时间函数
#include <unistd.h>        // Unix标准函数

// 简化类型定义，方便使用
typedef struct sockaddr *(SA);

int main(int argc, char **argv)
{
    /* ==================== 第一部分：建立TCP连接 ==================== */
    
    // 1. 创建TCP套接字（相当于买手机）
    // AF_INET: IPv4地址族
    // SOCK_STREAM: TCP协议（流式套接字）
    // 0: 自动选择合适的协议
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (-1 == sockfd)
    {
        perror("socket");  // 输出错误信息：socket: 错误描述
        return 1;          // 程序异常退出
    }
    
    // 2. 设置服务器地址信息（知道打给谁）
    struct sockaddr_in ser;        // IPv4地址结构
    bzero(&ser, sizeof(ser));      // 清空内存，防止随机值干扰
    ser.sin_family = AF_INET;      // 地址族：IPv4
    ser.sin_port = htons(80);      // 端口号80（HTTP默认端口），htons转换字节序
    ser.sin_addr.s_addr = inet_addr("8.129.233.227");  // API服务器IP地址
    
    // 3. 连接服务器（相当于拨打电话）
    int ret = connect(sockfd, (SA)&ser, sizeof(ser));
    if (-1 == ret)
    {
        perror("connect");  // 连接失败
        return 1;
    }
    
    /* ==================== 第二部分：构造HTTP请求 ==================== */
    
    // 创建HTTP请求头部数组
    char *http_cmd[7] = {NULL};  // 7个请求头字段
    
    // 请求行：GET方法 + API路径 + HTTP版本
    http_cmd[0] =
        "GET "  // HTTP方法：获取数据
        "/?app=weather.today&cityNm=%E8%A5%BF%E5%AE%89&appkey=36397&sign="
        "41451f2bb7b779f8366f4312f18dfdab&format=json HTTP/1.1\r\n";
    // 说明：
    // /?app=weather.today        → API功能：查询今日天气
    // &cityNm=%E8%A5%BF%E5%AE%89  → 城市名称："西安"的URL编码
    // &appkey=36397              → API密钥
    // &sign=41451f2bb...         → 签名（验证身份）
    // &format=json               → 返回格式：JSON
    // HTTP/1.1                   → HTTP协议版本
    // \r\n                       → 换行符（HTTP标准要求）
    
    // Host：指定服务器域名
    http_cmd[1] = "Host: api.k780.com\r\n";
    // 作用：告诉服务器要访问哪个网站（虚拟主机）
    
    // Connection：连接控制
    http_cmd[2] = "Connection: keep-alive\r\n";
    // keep-alive：保持TCP连接，可以发送多个请求
    
    // User-Agent：客户端信息
    http_cmd[3] =
        "User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) "
        "AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/142.0.0.0 "
        "Safari/537.36\r\n";
    // 伪装成Chrome浏览器，避免被服务器拒绝
    
    // Accept：可接受的内容类型
    http_cmd[4] =
        "Accept: "
        "text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/"
        "avif,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/"
        "signed-exchange;v=b3;q=0.7\r\n";
    // q=0.9表示权重，数字越大优先级越高
    
    // Accept-Encoding：可接受的压缩方式
    http_cmd[5] = "Accept-Encoding: gzip, deflate\r\n";
    // 告诉服务器可以用gzip压缩数据，减少传输量
    
    // Accept-Language：可接受的语言
    http_cmd[6] = "Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9\r\n\r\n";
    // 优先接收简体中文，其次是中文
    // \r\n\r\n：两个换行，表示HTTP头部结束
    
    /* ==================== 第三部分：发送HTTP请求 ==================== */
    
    // 循环发送7个HTTP头部字段
    int i = 0;
    for (i = 0; i < 7; i++)
    {
        // send函数：发送数据
        // sockfd: socket描述符
        // http_cmd[i]: 要发送的数据
        // strlen(http_cmd[i]): 数据长度
        // 0: 发送标志（正常发送）
        send(sockfd, http_cmd[i], strlen(http_cmd[i]), 0);
    }
    
    /* ==================== 第四部分：接收HTTP响应 ==================== */
    
    char buf[1024] = {0};  // 接收缓冲区，初始化为0
    
    // recv函数：接收服务器响应
    // sockfd: socket描述符
    // buf: 接收缓冲区
    // sizeof(buf): 缓冲区大小
    // 0: 接收标志
    recv(sockfd, buf, sizeof(buf), 0);
    
    // 打印原始HTTP响应
    printf("%s", buf);
    fflush(stdout);  // 立即刷新输出缓冲区
    
    /* ==================== 第五部分：解析JSON数据 ==================== */
    
    // 定义指针，用于提取天气信息
    char *days = NULL;   // 日期
    char *week = NULL;   // 星期
    char *name = NULL;   // 城市名称
    char *temp = NULL;   // 温度
    char *wea = NULL;    // 天气状况
    char *end = NULL;    // 结束位置
    
    // 使用strstr查找JSON字段
    // strstr(源字符串, 要查找的子串) → 返回子串第一次出现的位置
    
    days = strstr(buf, "days");      // 查找"days"字段
    week = strstr(days, "week");     // 从days位置继续查找"week"
    name = strstr(week, "citynm");   // 查找"citynm"（城市名）
    temp = strstr(week, "temperature");  // 查找"temperature"（温度）
    wea = strstr(temp, "weather");   // 查找"weather"（天气）
    
    /* JSON响应格式示例：
    {
        "success": "1",
        "result": {
            "days": "2025-12-25",
            "week": "星期四",
            "citynm": "西安",
            "temperature": "3℃/-5℃",
            "weather": "晴"
        }
    }
    */
    
    /* 提取日期字段 */
    days += 7;                // 跳过"days": "这7个字符
    end = strchr(days, '"');  // 找到下一个双引号（字段结束）
    *end = '\0';              // 替换为字符串结束符
    
    /* 提取星期字段 */
    week += 7;                // 跳过"week": "
    end = strchr(week, '"');  // 找到结束引号
    *end = '\0';              // 替换为结束符
    
    /* 提取城市名字段 */
    name += 9;                // 跳过"citynm": "
    end = strchr(name, '"');  // 找到结束引号
    *end = '\0';              // 替换为结束符
    
    /* 提取温度字段 */
    temp += 14;               // 跳过"temperature": "
    end = strchr(temp, '"');  // 找到结束引号
    *end = '\0';              // 替换为结束符
    
    /* 提取天气字段 */
    wea += 10;                // 跳过"weather": "
    end = strchr(wea, '"');   // 找到结束引号
    *end = '\0';              // 替换为结束符
    
    /* ==================== 第六部分：输出结果 ==================== */
    
    // 格式化输出天气信息
    printf("%s %s %s %s %s\n", days, week, name, temp, wea);
    // 示例输出：2025-12-25 星期四 西安 3℃/-5℃ 晴
    
    /* ==================== 第七部分：清理资源 ==================== */
    
    // 关闭socket连接（相当于挂电话）
    close(sockfd);
    
    return 0;  // 程序正常退出
}

核心知识点详解

1. Socket编程基本概念

Socket是什么？

比喻： Socket就像打电话

socket() = 买手机
connect() = 拨号
send() = 说话
recv() = 听话
close() = 挂电话

TCP vs UDP

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// TCP：可靠连接，像打电话
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

// UDP：不可靠无连接，像发短信  
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

2. HTTP协议详解

HTTP请求结构

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GET /path?参数 HTTP/1.1\r\n      ← 请求行
Header1: Value1\r\n               ← 请求头开始
Header2: Value2\r\n
...
\r\n                             ← 空行表示头部结束
[请求正文]                        ← GET通常没有

本程序中的HTTP头解析

请求头	作用	示例
Host	指定虚拟主机	`Host: api.k780.com`
User-Agent	客户端信息	伪装成Chrome浏览器
Accept	可接受格式	优先HTML，其次XML
Accept-Encoding	压缩方式	支持gzip压缩
Accept-Language	语言偏好	优先中文
Connection	连接控制	keep-alive保持连接

3. 网络地址处理

字节序转换

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// 网络字节序（大端） vs 主机字节序（小端）
ser.sin_port = htons(80);   // 主机→网络（Host TO Network Short）
ser.sin_port = ntohs(80);   // 网络→主机（Network TO Host Short）

// IP地址转换
ser.sin_addr.s_addr = inet_addr("8.129.233.227");  // 字符串→网络字节序
char* ip_str = inet_ntoa(ser.sin_addr);            // 网络字节序→字符串

4. 字符串处理函数

strstr() - 查找子串

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// 在buf中查找"days"出现的位置
char *pos = strstr(buf, "days");
if (pos != NULL) {
    printf("找到了！位置：%p\n", pos);
}

// 工作方式：
// buf: "..."days":"2025-12-25"..."
// ↑返回这个位置

strchr() - 查找字符

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// 从days位置开始查找双引号
char *end = strchr(days, '"');
// days: "2025-12-25"..."
// ↑找到这个位置

*end = '\0';  // 截断字符串
// 现在days = "2025-12-25"（以\0结尾）

代码执行流程

图表

调试与改进建议

1. 常见问题及解决

问题1：连接失败

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// 可能原因：
// 1. IP地址错误
// 2. 端口错误
// 3. 服务器关闭
// 4. 防火墙阻挡

// 解决方案：
// 1. 使用ping测试连通性
// 2. 检查端口是否开放
// 3. 使用telnet测试
//    telnet 8.129.233.227 80

问题2：接收数据不全

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// 原因：recv可能一次收不完所有数据
char buf[4096];  // 增大缓冲区
int total = 0;

// 循环接收直到收完
while ((n = recv(sockfd, buf + total, sizeof(buf) - total - 1, 0)) > 0) {
    total += n;
}
buf[total] = '\0';

2. 代码改进建议

改进版：更健壮的接收

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// 改进点1：检查send返回值
for (i = 0; i < 7; i++) {
    int sent = send(sockfd, http_cmd[i], strlen(http_cmd[i]), 0);
    if (sent < 0) {
        perror("send failed");
        close(sockfd);
        return 1;
    }
}

// 改进点2：解析JSON使用专门库
#include <jansson.h>  // JSON解析库
json_t *root;
json_error_t error;

root = json_loads(buf, 0, &error);
if (root) {
    json_t *result = json_object_get(root, "result");
    const char *days = json_string_value(json_object_get(result, "days"));
    // ... 更安全！
}

学习要点总结

必须掌握的概念：

Socket编程三部曲：创建→连接→通信
HTTP协议结构：请求行、请求头、空行
字节序转换：htons/ntohs, inet_addr/inet_ntoa
字符串处理：strstr查找，strchr截断

扩展知识：

HTTP状态码：
- 200：成功
- 404：未找到
- 500：服务器错误
JSON解析：考虑使用jansson或cJSON库
HTTPS支持：需要SSL/TLS加密
多线程/异步：同时查询多个城市

实战练习

练习1：修改城市

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// 将西安改为北京
// 北京 = %E5%8C%97%E4%BA%AC
http_cmd[0] =
    "GET "
    "/?app=weather.today&cityNm=%E5%8C%97%E4%BA%AC&appkey=36397&sign="
    "41451f2bb7b779f8366f4312f18dfdab&format=json HTTP/1.1\r\n";

练习2：添加更多天气信息

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// 查找并解析更多字段
char *humidity = strstr(wea, "humidity");    // 湿度
char *wind = strstr(humidity, "wind");       // 风向
char *winp = strstr(wind, "winp");           // 风力

// 解析方法同上...

练习3：封装成函数

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// 创建查询天气的函数
char* query_weather(const char* city) {
    // 1. 建立连接
    // 2. 构造请求（动态生成城市参数）
    // 3. 发送接收
    // 4. 解析返回
    // 5. 返回格式化字符串
}

进阶扩展

1. 支持命令行参数

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int main(int argc, char **argv)
{
    if (argc != 2) {
        printf("用法: %s <城市名>\n", argv[0]);
        return 1;
    }
    
    // 将城市名转为URL编码
    // 构造动态HTTP请求
    // ...
}

2. 多城市查询

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char *cities[] = {"北京", "上海", "广州", "深圳"};
for (int i = 0; i < 4; i++) {
    query_weather(cities[i]);
    sleep(1);  // 避免请求太快
}

3. 加入错误处理

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// 检查HTTP响应状态码
char *status = strstr(buf, "HTTP/1.1");
if (status) {
    status += 9;  // 跳过"HTTP/1.1 "
    if (strncmp(status, "200", 3) != 0) {
        printf("请求失败: %.*s\n", 10, status);
        return 1;
    }
}

总结

这个程序展示了：

TCP Socket编程的基础应用
HTTP客户端的实现方法
API调用的基本流程
JSON数据解析的简单技巧

核心价值：

理解网络编程的基本原理
掌握HTTP协议的实际应用
学会如何调用第三方API
实践字符串处理和解析技术