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C++实现大文件下载
2023-07-04 00:05:58 深夜i     --     --
C++编程 大文件下载 网络编程 多线程 文件IO

C++是一种可靠的编程语言,常用于实现复杂的计算和数据处理任务。在互联网时代,大文件下载是一项非常重要的任务,可以应用于软件安装、音视频文件下载等多个领域。本文介绍如何使用C++实现大文件下载。

实现原理

大文件下载需要通过网络协议进行数据传输,并且需要实现多线程同时下载。使用C++实现大文件下载的原理如下:

1.使用网络协议进行数据传输

可选择TCP套接字实现HTTP或FTP协议下载,使用套接字连接下载地址服务器,打开网络流,使用recv函数收到数据,循环传输文件数据,直至完成下载。

2.使用多线程同时下载

下载时使用多线程,将文件分成多个部分,每个线程下载一个部分,并将下载的数据写入磁盘中相应的位置。为避免资源竞争问题,每个线程下载时需要拥有各自的缓冲区,同时需要使用信号量控制线程数量。

实现步骤

C++实现大文件下载的步骤如下:

1. 根据下载地址和文件名创建文件,并为每个线程分配相应的缓冲区。

2. 判断下载地址的协议类型(HTTP或FTP),并使用套接字连接下载地址服务器。

3. 请求下载文件,在响应头中获取文件大小并计算下载分段大小。

4. 使用多线程同时下载文件分段,并将数据写入磁盘中相应的位置。

5. 关闭套接字连接,并释放线程和缓冲区。

其中,使用多线程下载时需要注意分段大小的设置,过大的分段可能导致下载速度降低,过小的分段可能导致网络连接失效。

示例代码

下面是一个使用C++实现大文件下载的示例代码:


#include <iostream>

#include <fstream>

#include <cstring>

#include <stdlib.h>

#include <winsock2.h>

#include <ws2tcpip.h>

using namespace std;

#define MAX_THREAD_NUM 10

#define MAX_BUFFER_SIZE 1024

#define TIMEOUT 10

// 获取下载文件大小

long get_file_size(SOCKET sock)

{

  long size = -1;

  char buf[MAX_BUFFER_SIZE];

  string head_str;

  int ret = 0;

  // 发送HTTP头部请求

  string req = "HEAD / HTTP/1.1\r\n\r\n";

  send(sock, req.c_str(), req.length(), 0);

  // 读取HTTP响应头部

  do {

    ret = recv(sock, buf, MAX_BUFFER_SIZE, 0);

    if (ret > 0) {

      head_str.append(buf, ret);

    } else if (ret == 0)

      break;

     else

      cout << "Connectivity failed!" << endl;

      break;

    

  } while (head_str.find("\r\n\r\n") == string::npos);

  // 获取文件大小

  string size_str = head_str.substr(head_str.find("Content-Length: ") + 16, head_str.find("\r\n") - head_str.find("Content-Length: ") - 16);

  size = atol(size_str.c_str());

  return size;

}

// 线程参数

struct ThreadArgs

{

  int id;         // 线程编号

  SOCKET sock;      // 下载套接字

  fstream* file;     // 下载文件

  long start;       // 下载起始位置

  long end;        // 下载结束位置

  char buffer[MAX_BUFFER_SIZE];  // 缓冲区

};

// 线程函数

DWORD WINAPI download_thread(LPVOID arg)

{

  ThreadArgs* args = (ThreadArgs*)arg;

  long offset = args->start;

  long total_len = args->end - args->start + 1;

  int ret = 0;

  // 设置超时时间

  struct timeval timeout = 0 ;

  setsockopt(args->sock, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, (char*)&timeout, sizeof(timeout));

  // 按照分段大小下载文件

  while (offset < args->end) {

    long len = min(MAX_BUFFER_SIZE, args->end - offset + 1);

    // 发送HTTP请求

    string req = "GET / HTTP/1.1\r\nRange: bytes=" + to_string(offset) + "-" + to_string(offset + len - 1) + "\r\n\r\n";

    send(args->sock, req.c_str(), req.length(), 0);

    // 读取网络数据并写入文件

    do {

      ret = recv(args->sock, args->buffer, len, 0);

      if (ret > 0) {

        args->file->seekp(offset);

        args->file->write(args->buffer, ret);

        offset += ret;

        len -= ret;

      } else if (ret == 0)

        break;

       else

        cout << "Download timeout!" << endl;

        break;

      

    } while (len > 0);

  }

  return 0;

}

// 多线程下载文件

void download(string url, string filename)

{

  WSADATA wsaData;

  SOCKET sock;

  struct sockaddr_in servAddr;

  long total_len, part_len;

  // 初始化Windows套接字库

  WSAStartup(0x0202, &wsaData);

  // 创建下载文件并获取下载文件大小

  fstream f;

  f.open(filename, ios::out | ios::binary | ios::trunc);

  sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

  inet_pton(AF_INET, ip.c_str(), &servAddr.sin_addr);

  servAddr.sin_family = AF_INET;

  servAddr.sin_port = htons(80);

  connect(sock, (struct sockaddr*)&servAddr, sizeof(servAddr));

  total_len = get_file_size(sock);

  f.seekp(total_len - 1);

  f.put('\0');

  // 分配线程和缓冲区

  ThreadArgs args[MAX_THREAD_NUM];

  for (int i = 0; i < MAX_THREAD_NUM; i++) {

    long start = i * (total_len / MAX_THREAD_NUM);

    long end = ((i + 1) * (total_len / MAX_THREAD_NUM)) - 1;

    args[i] = start;

  }

  // 创建线程并启动下载任务

  HANDLE hDownloadThread[MAX_THREAD_NUM];

  for (int i = 0; i < MAX_THREAD_NUM; i++) {

    hDownloadThread[i] = CreateThread(NULL, 0, download_thread, &args[i], 0, NULL);

  }

  // 等待线程退出并关闭下载任务

  for (int i = 0; i < MAX_THREAD_NUM; i++) {

    WaitForSingleObject(hDownloadThread[i], INFINITE);

    CloseHandle(hDownloadThread[i]);

  }

  closesocket(sock);

  f.close();

  // 释放Windows套接字库

  WSACleanup();

}

// 主函数

int main()

{

  download("https://www.example.com/test.mp4", "test.mp4");

  return 0;

}

以上是一个简单的C++实现大文件下载的示例代码。在实际应用中,可根据需要进行优化和改进。

  
  

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