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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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