C++小白实习日记——Pollnet，Efvi，UDP，数据类型转换（上）

上周主要是熟悉了一下公司内部一些自定义结构体对应的数据类型，要求：读取文件，将文件中数据转化为定义的结构体中的数据类型，按照时间进行排序，用UDP发送数据；在另一台服务器上接收数据，按照定义好的数据结构存储传输过来的UDP包

一，发送端设计

1，读取文件并转换成指定数据结构

包括但不限于，读取文件，获取表头，打印表头，之前的同事留下的代码将表头标签用列表存储，我做了一个字段到索引的映射，就是读取第一行作为表头

    const std::string _csvPath = "文件.csv";// 检查文件是否存在if (!fileExists(_csvPath)) {std::cerr << "CSV file does not exist: " << _csvPath << std::endl;return false;}// 初始化 CsvReaderCsvReader reader;try {reader.load_from_file(_csvPath.c_str());} catch (const std::exception& e) {std::cerr << "Error loading CSV file: " << e.what() << std::endl;return false;}// 获取表头信息std::vector<std::string> header;if (!reader.next_row(header)) {std::cerr << "CSV file is empty or cannot read the header row." << std::endl;return false;}// 打印表头内容std::cout << "Table Header: ";for (const auto& field : header) {std::cout << field << " ";}std::cout << std::endl;// 存储字段的有序顺序和映射std::vector<std::string> orderedFields;std::unordered_map<std::string, int> fieldMap;// 构建字段映射for (size_t i = 0; i < header.size(); ++i) {orderedFields.push_back(header[i]);fieldMap[header[i]] = static_cast<int>(i);}// 打印映射结果printFieldMap(orderedFields, fieldMap);

其中读取文件以及读表用了一个封装了的类CSVReader

// CSV 文件解析类
class CsvReader {
public:CsvReader() = default;void load_from_file(const char* filepath) {file_.open(filepath);if (!file_.is_open()) {throw std::runtime_error("Failed to open CSV file.");}}bool next_row(std::vector<std::string>& row) {row.clear();std::string line;if (std::getline(file_, line)) {std::stringstream line_stream(line);std::string cell;while (std::getline(line_stream, cell, ',')) {row.push_back(cell);}return true;}return false;}private:std::ifstream file_;
};

这个类依赖于 std::ifstream。std::ifstream是 C++ 标准库中的一个输入流类，用于从文件读取数据。std::getline是标准中的函数。

  • next_row 方法每次被调用时会从文件中读取一行数据（std::getline(file_, line)）。如果成功读取到一行数据，函数会继续处理这行数据。

  • 使用 std::stringstream 来解析这一行数据，通过 std::getline(line_stream, cell, ',') 按照逗号（,) 将行数据分割成单独的单元（单元格），然后将每个单元（cell）加入到 row 向量中。

字段映射主要是用std::vector<std::string> orderedFields; std::unordered_map<std::string, int> fieldMap;

  • orderedFields.push_back(header[i]) 将每个字段名称按顺序存储到 orderedFields 中，这样 orderedFields 就是一个字段名的有序集合。

  • fieldMap[header[i]] = static_cast<int>(i) 将每个字段名称与其索引（即列的位置）存储到 fieldMap 映射中，这样 fieldMap 就是一个字段名到索引值的映射。

其中fieldMap是无序的，但是他里面的键值对有序号。

打印键值对：

// 打印字段映射
void printFieldMap(const std::vector<std::string>& orderedFields, const std::unordered_map<std::string, int>& fieldMap) {std::cout << "Field Map (Ordered):" << std::endl;for (const auto& field : orderedFields) {std::cout << "  " << field << " -> " << fieldMap.at(field) << std::endl;}
}

at(field) 是 std::unordered_map 类的成员函数，它的作用是 根据键（field）查找并返回对应的值，如果找不到该键，它会抛出一个 std::out_of_range 异常。

2，转换数据类型

std::vector<PSILEV2API::PSILev2MarketDataField> marketDataList; // 用于存储所有行的 MarketData// 解析数据行PSILEV2API::PSILev2MarketDataField marketData{};// 读取数据行std::vector<std::string> row;while (reader.next_row(row)) {std::cout << "Row: ";for (const auto &value: row) {std::cout << value << " ";}std::cout << std::endl;for (const auto &field: orderedFields) {auto it = fieldMap.find(field);if (it == fieldMap.end() || it->second >= static_cast<int>(row.size())) {continue;}std::string Field = field;Field.erase(std::remove(Field.begin(), Field.end(), '\"'), Field.end()); // 去掉引号Field.erase(0, Field.find_first_not_of(" \t\n\r"));Field.erase(Field.find_last_not_of(" \t\n\r") + 1);if (Field == "datetime") {std::string datetime = row[it->second];marketData.DataTimeStamp = convertToTimeStamp(datetime);std::cout << "DataTimeStamp: " << marketData.DataTimeStamp << std::endl;} }marketDataList.push_back(marketData); // 将每一行的 MarketData 对象存入列表}

逐行读取数据，将数据中的field与想要的标签做对比，符合要求后将其转化为需要的结构体中的数据，添加到结构体中，然后将转化后的结构体逐行push_back到marketData的列表中。

主要分为三部分：1）检查表头字段是不是在无序索引filedMap中

for (const auto &field: orderedFields)

这一行是一个范围基 for 循环，用来遍历 orderedFields 中的每一个 field（字段名称）。orderedFields 是一个存储字段名称（如 "datetime", "price" 等）的 std::vector<std::string>。

auto it = fieldMap.find(field)

这一行在 fieldMap 中查找当前字段（field）的索引。

  • fieldMap 是一个 std::unordered_map<std::string, int>，用来存储字段名称到索引的映射关系。

  • fieldMap.find(field) 会返回一个迭代器 it，指向字段名称 field 在 fieldMap 中的元素。如果找到了该字段名，它会返回对应的键值对的迭代器；如果没有找到，它会返回 fieldMap.end()。

if (it == fieldMap.end() || it->second >= static_cast<int>(row.size())) { continue; }

这部分是一个条件判断，用来检查是否可以有效地从 row 中提取数据。

  • it == fieldMap.end()：表示在 fieldMap 中找不到当前字段名称 field。如果找不到字段名，则跳过当前字段的处理。

  • it->second >= static_cast<int>(row.size())：it->second 是 fieldMap 中该字段对应的索引（字段的位置）。row.size() 是当前行的列数。如果该索引超出了当前行的列数（即字段位置无效），则跳过当前字段的处理。

  • continue：如果满足以上任一条件，continue 会跳过当前循环的剩余部分，继续处理下一个字段。

2）将表头字段的前后空格，斜杠等去掉

Field.erase(std::remove(Field.begin(), Field.end(), '\"'), Field.end());

  • std::remove 是一个标准库算法，它会在范围 [Field.begin(), Field.end()) 内删除所有的字符 '\"'，即所有的双引号字符（" "）。但是，它并不会真正从容器中删除元素，而是将这些元素“移动”到容器的末尾，返回一个新的迭代器，指向新容器的有效元素区域的末尾。

    例如，给定字符串 "\"example\""，std::remove 会将所有的双引号字符移到字符串的末尾，并返回一个新的“有效范围”。

  • Field.erase 将这个新的范围以外的部分（即所有的双引号）实际删除，最后得到的字符串将不再包含双引号。

    例如，输入 "\"example\""，经过这行代码后，Field 会变成 "example"。

Field.erase(0, Field.find_first_not_of(" \t\n\r"));

  • Field.find_first_not_of(" \t\n\r")：这个函数查找字符串中第一个不是空格、制表符（Tab）、换行符（\n）、回车符（\r）的字符的位置。

    • 如果 Field 开头有空格、Tab、换行符或回车符，它会返回第一个非空白字符的位置。

    • 如果没有找到空白字符（即字符串没有前导空格），则返回字符串的起始位置（0）。

  • Field.erase(0, ...)：这一行的作用是删除 Field 字符串中的前导空白字符。它会从位置 0 开始删除，删除的长度是从 0 到 find_first_not_of 找到的位置，实际上就是删除了所有前导的空格、制表符等。

    例如，如果 Field 是 " example", 则 Field.find_first_not_of(" \t\n\r") 返回 3，表示第一个非空白字符的位置是 'e'。然后，erase 会删除前面的 3 个空格，Field 变成 "example"。

 Field.erase(Field.find_last_not_of(" \t\n\r") + 1);

  • Field.find_last_not_of(" \t\n\r")：这个函数查找字符串中最后一个不是空格、制表符、换行符或回车符的字符的位置。

    • 如果 Field 末尾有空白字符，它会返回最后一个非空白字符的位置。

    • 如果没有找到空白字符（即字符串没有尾随空格），则返回字符串的最后一个字符的位置。

  • Field.erase(... + 1)：这行代码的作用是删除 Field 字符串末尾的空白字符。通过 find_last_not_of 找到最后一个非空白字符的位置，并删除从该位置到字符串末尾的所有字符，实际上就是去掉尾部的空白字符。

    例如，如果 Field 是 "example ", 则 Field.find_last_not_of(" \t\n\r") 返回 7，表示最后一个非空白字符的位置是 'e'。然后，erase 会删除从位置 8 开始到字符串末尾的空格，Field 变成 "example"。

3）判断如果当前表头符合转换要求，将数据赋值给std::string，然后转换数据类型

PSILEV2API::TTORATstpTimeStampType convertToTimeStamp(const std::string& datetime) {// 查找时间部分（假设格式为 "YYYY/MM/DD HH:MM:SS"）size_t time_pos = datetime.find(' ');if (time_pos == std::string::npos) {throw std::invalid_argument("Invalid datetime format");}// 提取时间部分std::string time_part = datetime.substr(time_pos + 1);// 分割时、分、秒int hours, minutes, seconds;char delimiter;std::istringstream time_stream(time_part);time_stream >> hours >> delimiter >> minutes >> delimiter >> seconds;if (time_stream.fail()) {throw std::invalid_argument("Invalid time format");}// 转换为毫秒格式的整数：HHMMSS000return (hours * 10000000) + (minutes * 100000) + (seconds * 1000);
}

这里用了std::istringstream是一个标准库中的流类

  • 流的输入：当使用 >> 操作符时，std::istringstream 会逐个字符地读取 time_part 字符串，直到它成功地将数据解析为一个变量的类型。例如，当它试图将 "14" 解析为 hours 时，它成功地解析了数字 14。

  • 分隔符的“消耗”：流会自动跳过空格或其他分隔符（例如冒号）。这些分隔符并不直接存储在变量中，而是被“消耗”掉，用来区分不同的数据段。

  • 多个变量解析：可以通过连续使用 >> 操作符来解析多个值，每个操作符都会从流中提取出下一个数据，直到整个字符串被解析完或者遇到错误。

3，UDP发送

// 创建EfviUdpSender实例并初始化EfviUdpSender udpSender;udpSender.init("enp8s0f1", "10.100.100.162", 12345, "10.100.100.161", 12346);// 遍历 marketDataList，序列化并发送每一行数据for (size_t i = 0; i < marketDataList.size(); ++i) {const auto &marketData = marketDataList[i];// 序列化数据size_t dataSize = sizeof(marketData);std::vector<char> serializedData(dataSize);std::memcpy(serializedData.data(), &marketData, dataSize);// 打印字节流的十六进制表示for (size_t j = 0; j < dataSize; ++j) {printf("%02X ", static_cast<unsigned char>(serializedData[j]));}printf("\n");// 通过 UDP 发送数据包if (!udpSender.write(serializedData.data(), dataSize)) {std::cerr << "Failed to send market data for row " << i << std::endl;continue;}std::cout << "Market data for row " << i << " sent via UDP!" << std::endl;// 控制发送频率（例如每秒发送一次）std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));

 先初始化EfviUdpSender udpSender，其中

  • "enp8s0f1"：网络接口的名称，表示通过该网络接口进行数据发送。enp8s0f1 是一个 Linux 下的网络接口名称。

  • "10.100.100.162", 12345：目标 IP 地址和端口号，表示将数据发送到该地址和端口。

  • "10.100.100.161", 12346：源 IP 地址和端口号，表示从该地址和端口发送数据。

用for循环遍历marketDataList并序列化数据。

1. std::memcpy 函数

std::memcpy 是 C++ 标准库中的一个函数，定义在 <cstring> 头文件中。它用于将内存区域的内容复制到另一个内存区域。函数原型如下：

void* memcpy(void* dest, const void* src, std::size_t count);

  • dest：目标内存地址，即要复制到的位置。

  • src：源内存地址，即要从哪里复制数据。

  • count：要复制的字节数。

在 C++ 中，结构体和类对象的数据通常以二进制格式存储。直接通过 std::memcpy 进行内存拷贝是一种高效的方法，可以避免逐个字段的序列化。尤其是在网络通信中，发送和接收的数据通常是字节流，而不是结构化数据。因此，使用 std::memcpy 将结构体数据转换为字节流，并直接发送是一种常见的做法

2. static_cast强制转换

  • 这里使用 static_cast 将 serializedData[j] 强制转换为 unsigned char 类型。这样做的原因是 printf 格式化输出时，默认处理的 char 类型（尤其是有符号 char）可能会导致负数问题，因为 char 可以是有符号的，取值范围为 -128 到 127。

  • 强制转换为 unsigned char 类型可以确保输出为 0 到 255 的有效字节值

3."%02X "：

  • printf 用于格式化输出，第一个参数 "%02X " 是格式字符串，告诉 printf 如何输出数据：

    • %02X：以十六进制格式打印整数，且每个数字至少占 2 个字符宽度。如果数字是 1 位（比如 0x9），则会在前面补充 0，使其变成 09。

    • X 表示输出大写的十六进制字母（A-F）。

    • 02 表示输出的最小宽度为 2 个字符，如果一个字节的值小于 16（即 0x0 到 0xF），则会在前面补充一个零以满足 2 位宽度。

    • " 用于在输出中打印空格，确保每个字节后面都有一个空格，使输出更加易读。

    所以，如果 serializedData[j] 的值是 255，那么输出将是 FF，如果它是 9，输出将是 09。

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