天气查询小程序项目报告
天气查询小程序项目报告
一、项目背景
在日常生活中，天气状况对人们的出行、穿衣、活动安排等诸多方面都有着重要影响。为了方便用户快速、准确地获取所需城市的天气信息，我们开发了这款天气查询小程序。该程序基于 C 语言开发，借助第三方天气 API 实现数据获取，通过模块化设计确保各功能高效协同，为用户提供实时天气和未来天气预报查询服务。
二、项目概述
本项目是一款基于 C 语言开发的天气查询小程序，核心功能是通过调用第三方天气 API（api.k780.com），实现城市实时天气和未来天气预报的查询。程序采用 TCP 网络通信方式与 API 服务器进行数据交互，获取 JSON 格式的天气数据后，利用 cJSON 库对数据进行解析，最终以清晰、友好的界面将天气信息展示给用户。
三、项目结构与模块说明
项目整体采用模块化设计，各文件分工明确，共同完成天气查询的全流程操作。具体文件及其核心功能如下表所示：
| 文件名称 | 核心功能 |
|---|---|
main.c | 作为程序入口，负责协调 UI 展示模块与用户输入处理模块的工作，把控程序整体流程 |
show.c | 专注于用户交互界面的展示，通过固定格式的提示信息，引导用户完成操作 |
print.c | 承担用户输入处理任务，获取用户输入的城市名和查询类型，并根据用户选择将请求分发到对应的天气查询函数 |
weather.c | 核心功能模块，整合了网络通信、数据处理与解析等关键功能，是实现天气查询的核心 |
cJSON.c | 提供 JSON 解析库支持，实现 JSON 字符串的解析、字段提取以及内存释放等操作 |
url_encoder.c | 提供字节转十六进制的工具函数，预留 URL 编码支持，为解决城市名含特殊字符的问题做准备 |
四、核心模块实现思路
1. 界面展示模块（show.c）
功能定位
该模块的主要功能是向用户展示程序的交互界面，清晰告知用户操作步骤，降低用户使用难度，提升用户体验。
关键代码
void showUI() {  printf("---------------------------------------------\n");  printf("|| 天氣查詢小程序 ||\n");  printf("|| 第一步：請輸入你想要查詢的城市名 ||\n");  printf("|| 第二步：請選擇一下查詢類型編號 ||\n");  printf("|| 輸入 1 :查詢該城市當前實時天氣 ||\n");  printf("|| 輸入 2 :查詢該城市未來幾天的天氣預報 ||\n");  printf("---------------------------------------------\n");}
实现思路
通过printf函数直接打印固定格式的交互提示信息，界面设计简洁明了。提示内容明确划分了操作步骤，先让用户输入查询城市名，再选择查询类型（实时天气或天气预报），使用户能快速理解并掌握操作方法，顺利开启天气查询流程。
2. 用户输入处理模块（print.c）
功能定位
负责获取用户输入的关键信息（城市名和查询类型），对输入信息进行有效性判断，并根据用户的查询类型选择，将请求分发到对应的天气查询函数，是连接用户与核心查询功能的桥梁。
关键代码
int print() {  char cityname\[1024];   // 读取用户输入的城市名  if (fgets(cityname, sizeof(cityname), stdin) == NULL) {  printf("输入错误!\n");  return -1;  }  cityname\[strcspn(cityname, "\n")] = '\0'; // 去除换行符  // 读取用户选择的查询类型  char input\[32]={0};  scanf("%s",input);  // 根据选择调用对应函数  if(strcmp(input,"1")==0) {  Real\_time\_weather(cityname); // 调用实时天气查询函数  } else if(strcmp(input,"2")==0) {  weather\_forecast(cityname); // 调用天气预报查询函数  } else {  printf("無效命令，請重新輸入\n");  print(); // 递归处理无效输入，重新获取用户输入  }  return 0;}
实现思路
该模块分两步获取用户输入：首先使用fgets函数读取用户输入的城市名，fgets函数支持读取包含空格的字符串，能满足用户输入各类城市名的需求，同时通过strcspn函数去除输入字符串中的换行符，保证城市名的准确性；接着使用scanf函数读取用户选择的查询类型。
在获取用户输入的查询类型后，通过字符串比较函数strcmp判断用户选择。若用户输入 “1”，则调用实时天气查询函数Real_time_weather；若输入 “2”，则调用天气预报查询函数weather_forecast；若输入其他无效内容，会提示用户输入错误，并通过递归调用自身，重新获取用户输入，确保程序能正常响应用户的有效请求，保证操作流程的连续性。
3. 网络通信模块（weather.c）
功能定位
该模块是程序与第三方天气 API 服务器进行数据交互的核心，主要实现 TCP 连接建立、HTTP 请求发送以及服务器响应接收等功能，为获取天气数据提供网络支持。
（1）TCP 连接建立
关键代码
int create\_tcp\_connect() {  int sockfd=socket(AF\_INET,SOCK\_STREAM,0); // 创建TCP套接字  if(sockfd<0) { perror("socket error"); return -1; }  struct sockaddr\_in seraddr;  seraddr.sin\_family=AF\_INET;  seraddr.sin\_port=htons(SER\_PORT); // 服务器端口（需提前定义，如80）  seraddr.sin\_addr.s\_addr=inet\_addr(SER\_IP); // 服务器IP（api.k780.com的IP地址）  int ret=connect(sockfd,(struct sockaddr \*)\&seraddr,sizeof(seraddr)); // 与服务器建立连接  if(ret<0) { perror("connect error"); return -1; }  return sockfd;}
实现思路
首先调用socket函数创建 TCP 套接字，socket函数的参数AF_INET指定使用 IPv4 地址族，SOCK_STREAM表示创建面向连接的 TCP 套接字，0表示使用默认的协议。若套接字创建失败，通过perror函数输出错误信息并返回 - 1。
接着定义struct sockaddr_in类型的结构体seraddr，用于存储服务器的地址信息。其中sin_family设置为AF_INET，与套接字的地址族保持一致；sin_port通过htons函数将主机字节序的端口号转换为网络字节序；sin_addr.s_addr通过inet_addr函数将点分十进制的 IP 地址转换为二进制整数形式的网络字节序 IP 地址。
最后调用connect函数，将创建的套接字与服务器的地址信息进行绑定，实现与天气 API 服务器的 TCP 连接。若连接失败，同样输出错误信息并返回 - 1；连接成功则返回创建的套接字文件描述符，为后续的 HTTP 请求发送做好准备。
（2）HTTP 请求发送
实时天气查询和天气预报查询分别对应两个不同的 HTTP 请求发送函数，即RLsend_http_request和FTsend_http_request，以下以实时天气查询的 HTTP 请求发送函数为例进行说明。
关键代码
int RLsend\_http\_request(int sockfd,char \*cityname) {  // 构造HTTP GET请求的前缀部分，包含API的基础路径和部分固定参数  const char \*prefix = "GET /?app=weather.today\&cityNm=";  // 构造HTTP GET请求的后缀部分，包含API的appkey、签名、数据格式以及HTTP请求头信息  const char \*suffix = "\&appkey=77271\&sign=xxx\&format=json HTTP/1.1\r\n"  "Host: api.k780.com\r\n"  "User-Agent: Mozilla/5.0\r\n"  "Connection: close\r\n\r\n";  // 计算完整HTTP请求的长度  size\_t total\_len = strlen(prefix) + strlen(cityname) + strlen(suffix) + 1;  // 动态分配内存存储完整的HTTP请求  char \*preq = (char \*)malloc(total\_len);  // 拼接前缀、城市名和后缀，生成完整的HTTP请求  snprintf(preq, total\_len, "%s%s%s", prefix, cityname, suffix);  // 发送HTTP请求到服务器  send(sockfd, preq, strlen(preq), 0);  // 释放动态分配的内存，避免内存泄漏  free(preq);  return 0;}
实现思路
HTTP 请求采用 GET 方法，按照 HTTP 协议的规范构造请求内容。请求内容分为前缀、城市名和后缀三部分：前缀包含 API 的基础访问路径和表示实时天气查询的参数app=weather.today以及城市名参数的键cityNm；后缀包含 API 所需的appkey（用于身份验证）、sign（签名信息，确保请求的合法性）、数据格式参数format=json（指定返回数据为 JSON 格式），同时还包含 HTTP 请求头信息，如Host（指定服务器域名）、User-Agent（模拟浏览器发送请求）、Connection: close（表示请求完成后关闭连接）。
通过strlen函数分别计算前缀、城市名和后缀的长度，进而确定完整 HTTP 请求的总长度。然后使用malloc函数动态分配内存，存储完整的 HTTP 请求。利用snprintf函数将前缀、城市名和后缀拼接起来，生成符合要求的完整 HTTP 请求字符串。最后调用send函数，将构造好的 HTTP 请求通过之前建立的 TCP 套接字发送到天气 API 服务器，完成天气数据查询请求的提交。请求发送完成后，及时使用free函数释放动态分配的内存，避免出现内存泄漏问题。
（3）响应接收与处理
关键代码
int recv\_http\_response(int sockfd) {  // 创建临时文件，用于存储服务器返回的HTTP响应  int fd=open("./temporaryfile.txt",O\_RDWR|O\_CREAT|O\_TRUNC,0664);  char buff\[10240] = {0};  while (1) {  // 接收服务器返回的响应数据  ssize\_t cnt = recv(sockfd, buff, sizeof(buff), 0);  // 若接收数据长度小于等于0，说明数据接收完成或出现错误，退出循环  if (cnt <= 0) break;  // 将接收的数据写入临时文件  write(fd, buff, cnt);  }  // 关闭临时文件  close(fd);  return 0;}
实现思路
首先调用open函数创建一个临时文件./temporaryfile.txt，open函数的参数O_RDWR表示以读写方式打开文件，O_CREAT表示若文件不存在则创建，O_TRUNC表示若文件已存在则清空文件内容，0664表示设置文件的权限为所有者可读可写，组用户和其他用户可读。
然后定义一个大小为 10240 字节的缓冲区buff，用于临时存储接收的服务器响应数据。通过while循环不断调用recv函数从 TCP 套接字中接收服务器返回的响应数据，每次接收的数据存储到缓冲区buff中。若recv函数返回的接收数据长度cnt小于等于 0，说明服务器响应数据已接收完成或接收过程中出现错误，此时退出循环。
在每次成功接收数据后，调用write函数将缓冲区buff中的数据写入到创建的临时文件中。待数据接收完成后，调用close函数关闭临时文件，完成服务器响应数据的接收与存储，为后续从响应数据中提取 JSON 格式的天气数据做好准备。
4. 数据处理模块（weather.c）
功能定位
从服务器返回的 HTTP 响应中提取出纯 JSON 格式的天气数据，去除 HTTP 响应头信息等无关内容，为后续的 JSON 数据解析提供干净、规范的数据来源。
关键代码
int filemodify() {  // 打开存储原始HTTP响应的临时文件  FILE \*op = fopen("./temporaryfile.txt", "r");  // 创建新文件，用于存储提取出的纯JSON数据  FILE \*cg = fopen("./file.txt", "w+");  int c;  int found = 0; // 标记是否找到JSON数据的起始位置（第一个'{'）  int brace\_count = 0; // 跟踪JSON数据中花括号的嵌套层级，确保提取完整的JSON数据  while ((c = fgetc(op)) != EOF) {  if (found) {  // 若已找到JSON起始位置，将当前字符写入新文件  fputc(c, cg);  // 统计花括号的数量，用于判断JSON数据的结束位置  if (c == '{') brace\_count++;  else if (c == '}') brace\_count--;  // 当花括号嵌套层级为0时，说明已找到JSON数据的结束位置，退出循环  if (brace\_count == 0) break;  } else if (c == '{') {  // 找到JSON数据的起始位置，标记并开始写入  found = 1;  fputc(c, cg);  brace\_count = 1;  }  }  // 关闭文件  fclose(op);  fclose(cg);  return 0;}
实现思路
首先调用fopen函数分别打开存储原始 HTTP 响应的临时文件./temporaryfile.txt（只读模式）和用于存储纯 JSON 数据的新文件./file.txt（读写模式，若文件不存在则创建）。
定义变量c用于存储从文件中读取的单个字符，found作为标记变量，初始值为 0，用于标识是否找到 JSON 数据的起始位置（即第一个 ‘{’），brace_count用于跟踪 JSON 数据中花括号的嵌套层级，确保能准确提取出完整的 JSON 数据。
通过while循环调用fgetc函数从原始 HTTP 响应文件中逐个读取字符，直到读取到文件结束符（EOF）。在循环过程中，若found为 0（尚未找到 JSON 起始位置），则判断当前读取的字符是否为 ‘{’，若为 ‘{’，则将found设为 1，标记已找到 JSON 起始位置，将该字符写入新文件，并将brace_count设为 1（表示当前处于一层花括号嵌套中）。
若found为 1（已找到 JSON 起始位置），则将当前读取的字符写入新文件，并根据字符是否为 ‘{’ 或 ‘}’ 来更新brace_count：遇到 ‘{’ 则brace_count加 1，遇到 ‘}’ 则brace_count减 1。当brace_count减至 0 时，说明已读取到 JSON 数据的最后一个 ‘}’，即 JSON 数据提取完成，此时退出循环。
最后调用fclose函数关闭两个文件，完成从 HTTP 响应中提取纯 JSON 数据的操作，生成的./file.txt文件中仅包含 JSON 格式的天气数据，可直接用于后续的解析处理。
5. JSON 解析模块（weather.c + cJSON.c）
功能定位
利用 cJSON 库提供的功能，对提取出的纯 JSON 格式天气数据进行解析，提取出用户所需的天气信息（如城市名、日期、温度、天气状况等），并以合适的方式展示给用户。该模块分为实时天气解析和天气预报解析两部分。
（1）实时天气解析
关键代码
void parse\_weather\_json(const char \*json\_str) {  // 解析JSON字符串，生成JSON对象  cJSON \*root = cJSON\_Parse(json\_str);  if (root == NULL) {  // 若解析失败，输出错误信息  printf("JSON解析失败: %s\n", cJSON\_GetErrorPtr());  return;  }  // 提取success字段，判断API请求是否成功  cJSON \*success = cJSON\_GetObjectItem(root, "success");  if (success && cJSON\_IsString(success)) {  printf("请求结果: %s\n", success->valuestring);  }  // 提取result对象，该对象中包含具体的天气信息  cJSON \*result = cJSON\_GetObjectItem(root, "result");  if (result && cJSON\_IsObject(result)) {  // 提取城市名字段  cJSON \*citynm = cJSON\_GetObjectItem(result, "citynm");  if (citynm && cJSON\_IsString(citynm)) {  printf("城市: %s\n", citynm->valuestring);  }  // 提取日期字段  cJSON \*date = cJSON\_GetObjectItem(result, "date");  if (date && cJSON\_IsString(date)) {  printf("日期: %s\n", date->valuestring);  }  // 提取温度字段  cJSON \*temp = cJSON\_GetObjectItem(result, "temp");  if (temp && cJSON\_IsString(temp)) {  printf("温度: %s\n", temp->valuestring);  }  // 提取天气状况字段（可根据实际API返回字段扩展其他天气信息）  cJSON \*weather = cJSON\_GetObjectItem(result, "weather");  if (weather && cJSON\_IsString(weather)) {  printf("天气状况: %s\n", weather->valuestring);  }  // 省略其他字段（如风力、湿度等）的提取...  }  // 释放JSON对象占用的内存，避免内存泄漏  cJSON\_Delete(root);}
实现思路
首先调用 cJSON 库中的cJSON_Parse函数，将传入的纯 JSON 字符串json_str解析为一个 cJSON 类型的根对象root。若解析失败（root为 NULL），则通过cJSON_GetErrorPtr函数获取解析错误的位置信息，并输出错误提示，随后返回，终止解析过程。
解析成功后，首先提取 JSON 数据中的success字段，该字段用于判断 API 请求是否成功。通过cJSON_GetObjectItem函数从根对象root中获取success字段对应的 cJSON 对象，然后使用cJSON_IsString函数判断该字段的值是否为字符串类型。若字段存在且为字符串类型，则输出请求结果（如 “success” 表示请求成功）。
接着提取result字段，该字段是一个 JSON 对象，包含了具体的天气信息（如城市名、日期、温度等）。同样通过cJSON_GetObjectItem函数获取result对象，并使用cJSON_IsObject函数判断其是否为对象类型。若result对象存在且为对象类型，则进一步从该对象中提取各个具体的天气信息字段，如城市名（citynm）、日期（date）、温度（temp）、天气状况（weather）等。
对于每个具体的天气信息字段，都先通过cJSON_GetObjectItem函数从result对象中获取对应的 cJSON 对象，再判断该对象的值是否为预期的数据类型（如字符串类型），若满足条件，则输出该字段的名称和对应的值，将天气信息展示给用户。
最后，调用cJSON_Delete函数释放根对象root及其下属所有 cJSON 对象占用的内存，避免出现内存泄漏问题，确保程序的内存使用安全。
（2）天气预报解析
关键代码
// 定义结构体，用于存储每天的天气预报信息typedef struct {  char days\[20]; // 日期  char week\[10]; // 星期  char citynm\[20]; // 城市名称  char weather\[20]; // 天气状况  int temp\_high; // 最高温度  int temp\_low; // 最低温度  // 可根据实际API返回字段扩展其他信息，如风力、湿度等} WeatherInfo;// 解析多天天气预报的JSON数据，返回存储天气信息的结构体数组WeatherInfo\* parse\_weather\_jsonFT(const char\* json\_str, int\* count) {  // 解析JSON字符串，生成根对象  cJSON\* root = cJSON\_Parse(json\_str);  if (!root) {  printf("JSON解析失败: %s\n", cJSON\_GetErrorPtr());  return NULL;  }  // 提取result数组，该数组包含多天的天气预报信息  cJSON\* result = cJSON\_GetObjectItem(root, "result");  if (!result || !cJSON\_IsArray(result)) {  // 若result字段不存在或不是数组类型，释放内存并返回NULL  cJSON\_Delete(root);  return NULL;  }  // 获取天气预报的天数（数组长度）  \*count = cJSON\_GetArraySize(result);  // 动态分配内存，存储多天的天气预报信息  WeatherInfo\* weather\_data = malloc(\*count \* sizeof(WeatherInfo));  if (!weather\_data) {  printf("内存分配失败\n");  cJSON\_Delete(root);  return NULL;  }  // 遍历result数组，提取每天的天气预报信息  for (int i = 0; i < \*count; i++) {  // 获取数组中的第i个元素（每天的天气信息对象）  cJSON\* item = cJSON\_GetArrayItem(result, i);  if (!item || !cJSON\_IsObject(item)) {  continue; // 若当前元素无效，跳过继续处理下一个  }  // 提取日期字段，并存储到结构体中  cJSON\* days = cJSON\_GetObjectItem(item, "days");  if (days && cJSON\_IsString(days)) {  strncpy(weather\_data\[i].days, days->valuestring, sizeof(weather\_data\[i].days)-1);  }  // 提取星期字段  cJSON\* week = cJSON\_GetObjectItem(item, "week");  if (week && cJSON\_IsString(week)) {  strncpy(weather\_data\[i].week, week->valuestring, sizeof(weather\_data\[i].week)-1);  }  // 提取城市名字段  cJSON\* citynm = cJSON\_GetObjectItem(item, "citynm");  if (citynm && cJSON\_IsString(citynm)) {  strncpy(weather\_data\[i].citynm, citynm->valuestring, sizeof(weather\_data\[i].citynm)-1);  }  // 提取天气状况字段  cJSON\* weather = cJSON\_GetObjectItem(item, "weather");  if (weather && cJSON\_IsString(weather)) {  strncpy(weather\_data\[i].weather, weather->valuestring, sizeof(weather\_data\[i].weather)-1);  }  // 提取最高温度字段（假设为数值类型）  cJSON\* temp\_high = cJSON\_GetObjectItem(item, "temp\_high");  if (temp\_high && cJSON\_IsNumber(temp\_high)) {  weather\_data\[i].temp\_high = temp\_high->valueint;  }  // 提取最低温度字段（假设为数值类型）  cJSON\* temp\_low = cJSON\_GetObjectItem(item, "temp\_low");  if (temp\_low && cJSON\_IsNumber(temp\_low)) {  weather\_data\[i].temp\_low = temp\_low->valueint;  }  // 省略其他字段（如风力、湿度等）的提取...  }  // 释放根对象内存  cJSON\_Delete(root);  // 返回存储天气预报信息的结构体数组  return weather\_data;}
实现思路
首先定义WeatherInfo结构体，用于存储每天的天气预报信息，结构体中的字段根据 API 返回的天气预报数据内容进行定义，包括日期（days）、星期（week）、城市名（citynm）、天气状况（weather）、最高温度（temp_high）、最低温度（temp_low）等，可根据实际需求扩展其他字段。
在parse_weather_jsonFT函数中，首先调用cJSON_Parse函数解析传入的 JSON 字符串，生成根对象root。若解析失败，输出错误信息并返回 NULL。接着提取result字段，该字段在天气预报的 JSON 数据中是一个数组类型，包含了多天的天气预报信息。通过cJSON_GetObjectItem函数获取result对象后，使用cJSON_IsArray函数判断其是否为数组类型，若不是数组类型或result对象不存在，则释放根对象内存并返回 NULL。
获取result数组的长度（即天气预报的天数），并通过malloc函数动态分配内存，创建一个WeatherInfo类型的结构体数组weather_data，用于存储多天的天气预报信息。若内存分配失败，输出错误信息，释放根对象内存并返回 NULL。
然后通过for循环遍历result数组，循环次数为数组的长度。在每次循环中，调用cJSON_GetArrayItem函数获取数组中的第i个元素（即当天的天气预报信息对象），并判断该元素是否为有效的对象类型。若元素无效，则跳过当前循环，继续处理下一个元素。
对于有效的当天天气预报信息对象，逐个提取其中的字段（如日期、星期、城市名、天气状况、最高温度、最低温度等），并将提取到的值存储到weather_data结构体数组的对应位置。在提取字段时，先通过cJSON_GetObjectItem函数获取对应的 cJSON 对象，再根据字段的数据类型（如字符串类型、数值类型）使用相应的判断函数（cJSON_IsString、cJSON_IsNumber）进行类型判断，确保数据类型正确后，将值赋给结构体中的对应字段。例如，对于字符串类型的字段（如日期、星期），使用strncpy函数将字符串值复制到结构体的字符数组中；对于数值类型的字段（如最高温度、最低温度），直接获取其数值并赋给结构体中的整型变量。
循环结束后，调用cJSON_Delete函数释放根对象root占用的内存，最后返回存储了多天天气预报信息的结构体数组weather_data。在后续的代码中，可以遍历该结构体数组，将每天的天气预报信息以清晰、直观的方式展示给用户。
6. 工具支持模块（cJSON.c与url_encoder.c）
（1）cJSON.c
功能定位
cJSON 库是一个轻量级的 JSON 解析库，为整个项目的 JSON 数据解析提供核心支持。该库实现了 JSON 数据的解析、生成、字段提取、内存管理等功能，是连接原始 JSON 数据与用户可读天气信息的关键工具。
核心功能与作用
-
JSON 解析：提供
cJSON_Parse函数，能够将 JSON 格式的字符串解析为 cJSON 类型的对象树，方便后续对 JSON 数据的操作和字段提取。 -
字段提取：通过
cJSON_GetObjectItem函数可以从指定的 cJSON 对象中根据字段名提取对应的子对象，支持对嵌套 JSON 对象的字段提取；cJSON_GetArrayItem函数可从 cJSON 数组对象中根据索引提取对应的元素，满足天气预报数组数据的解析需求。 -
数据类型判断：提供一系列数据类型判断函数，如
cJSON_IsString（判断是否为字符串类型）、cJSON_IsNumber（判断是否为数值类型）、cJSON_IsObject（判断是否为对象类型）、cJSON_IsArray（判断是否为数组类型）等，确保在提取字段值时能正确处理不同数据类型的数据，避免类型错误。 -
内存管理：提供
cJSON_Delete函数，用于释放 cJSON 对象及其下属所有对象占用的内存，有效避免内存泄漏问题，保证程序的内存使用安全。
（2）url_encoder.c
功能定位
该模块提供字节转十六进制的工具函数byte_to_hex，主要用于将字符转换为%XX格式的十六进制字符串（即 URL 编码格式），预留支持 URL 编码功能。在实际应用中，用户输入的城市名可能包含空格、中文、特殊符号等字符，这些字符直接拼接到 HTTP 请求 URL 中会导致请求格式错误，服务器无法正确解析请求。通过 URL 编码，可以将这些特殊字符转换为符合 HTTP 协议规范的编码格式，确保 HTTP 请求的合法性和正确性。
关键代码（示例）
// 将单个字节转换为%XX格式的十六进制字符串void byte\_to\_hex(unsigned char byte, char \*hex) {  // 定义十六进制字符集  const char hex\_chars\[] = "0123456789ABCDEF";  // 第一个字符为%  hex\[0] = '%';  // 第二个字符为字节高4位对应的十六进制字符  hex\[1] = hex\_chars\[byte >> 4];  // 第三个字符为字节低4位对应的十六进制字符  hex\[2] = hex\_chars\[byte & 0x0F];  // 添加字符串结束符  hex\[3] = '\0';}
实现思路
byte_to_hex函数接收一个无符号字符类型的字节（byte）和一个字符指针（hex），用于存储转换后的%XX格式字符串。首先定义包含 0-9、A-F 的十六进制字符集hex_chars。然后将hex字符串的第一个字符设为 ‘%’，表示 URL 编码的起始标志。接着，将输入字节byte右移 4 位，得到字节的高 4 位，通过该值作为索引从hex_chars中获取对应的十六进制字符，赋值给hex的第二个字符；再将输入字节byte与 0x0F 进行按位与运算，得到字节的低 4 位，同样通过索引从hex_chars中获取对应的十六进制字符，赋值给hex的第三个字符。最后在hex的第四个位置添加字符串结束符 ‘\0’，完成单个字节到%XX格式十六进制字符串的转换。
在后续项目优化中，可以基于该函数扩展实现完整的 URL 编码功能，对用户输入的城市名进行 URL 编码处理后，再拼接到 HTTP 请求 URL 中，解决城市名含特殊字符导致的请求失败问题，提升程序的兼容性和稳定性。
五、整体流程总结
天气查询小程序的整体运行流程清晰，各模块之间协同工作，具体流程如下：
-
程序启动与界面展示：程序从
main.c的main函数开始执行，main函数首先调用show.c中的showUI函数，在控制台展示天气查询小程序的交互界面，清晰告知用户操作步骤（输入城市名→选择查询类型）。 -
用户输入获取与请求分发：
main函数调用print.c中的print函数，该函数先通过fgets获取用户输入的城市名，去除换行符后，再通过scanf获取用户选择的查询类型（1 表示实时天气，2 表示天气预报）。根据用户的查询类型选择，print函数调用weather.c中对应的天气查询函数（Real_time_weather或weather_forecast），将用户输入的城市名作为参数传递给这些函数。 -
TCP 连接建立：在
Real_time_weather或weather_forecast函数中，首先调用weather.c中的create_tcp_connect函数，创建 TCP 套接字并与天气 API 服务器（api.k780.com）建立 TCP 连接。若连接成功，返回套接字文件描述符；若连接失败，输出错误信息并终止当前查询流程。 -
HTTP 请求发送：根据查询类型的不同，分别调用
weather.c中的RLsend_http_request（实时天气）或FTsend_http_request（天气预报）函数，构造包含城市名、API 密钥、数据格式等参数的 HTTP GET 请求。将构造好的 HTTP 请求通过之前建立的 TCP 套接字发送到 API 服务器，请求获取对应的天气数据。 -
服务器响应接收与存储：HTTP 请求发送完成后，调用
weather.c中的recv_http_response函数，通过 TCP 套接字接收服务器返回的 HTTP 响应数据，并将响应数据写入临时文件./temporaryfile.txt中，完成响应数据的接收与存储。 -
JSON 数据提取：调用
weather.c中的filemodify函数，打开临时文件./temporaryfile.txt，读取其中的 HTTP 响应数据，通过识别 JSON 数据的起始标志（‘{’）和结束标志（‘}’），提取出纯 JSON 格式的天气数据，并将其写入新文件./file.txt中，去除 HTTP 响应头信息等无关内容。 -
JSON 数据解析与结果展示：读取
./file.txt中的纯 JSON 数据，根据查询类型调用对应的 JSON 解析函数：
-
若为实时天气查询，调用
parse_weather_json函数，解析 JSON 数据，提取城市名、日期、温度、天气状况等实时天气信息，并在控制台打印展示给用户。 -
若为天气预报查询，调用
parse_weather_jsonFT函数，解析 JSON 数据，将多天的天气预报信息存储到WeatherInfo结构体数组中，然后遍历该数组，在控制台打印每天的日期、星期、城市名、天气状况、最高温度、最低温度等信息，展示给用户。
- 资源释放与程序结束：在 JSON 数据解析完成后，调用
cJSON_Delete函数释放 cJSON 对象占用的内存，关闭相关文件，关闭 TCP 套接字，释放程序运行过程中占用的各类资源。若用户需要继续查询天气，可重新执行上述流程；若用户选择退出程序，则程序正常结束。
六、改进方向
虽然当前天气查询小程序已实现核心的天气查询功能，但在功能完整性、健壮性、用户体验等方面仍有较大的改进空间，具体改进方向如下：
1. 补充 URL 编码功能
当前程序在构造 HTTP 请求时，直接将用户输入的城市名拼接到 URL 中，未进行 URL 编码处理。当用户输入的城市名包含空格（如 “New York”）、中文（如 “北京”）、特殊符号（如 “@”“#” 等）时，会导致 HTTP 请求 URL 格式不合法，服务器无法正确解析请求，从而查询失败。
改进方案：基于url_encoder.c中已有的byte_to_hex函数，扩展实现完整的 URL 编码功能。在获取用户输入的城市名后，先对城市名字符串进行 URL 编码处理，将特殊字符转换为%XX格式的编码字符串，再将编码后的城市名拼接到 HTTP 请求 URL 中。具体实现时，需遍历城市名字符串的每个字符，判断字符是否为 ASCII 可打印字符且不属于特殊字符，若属于特殊字符或非 ASCII 字符（如中文），则将其转换为对应的字节（对于中文需考虑编码格式，如 UTF-8），再调用byte_to_hex函数进行编码，最终生成符合 HTTP 协议规范的 URL 编码城市名。
2. 错误处理优化
当前程序的错误处理机制较为简单，仅在部分关键步骤（如 TCP 连接建立、JSON 解析）中进行了错误提示，缺乏对多种异常情况的全面处理，如网络超时、API 返回错误（如城市不存在、API 密钥过期、请求频率超限等）、文件操作失败（如文件创建失败、文件读写错误等）等，导致程序在遇到这些异常情况时，可能出现崩溃、无响应或输出不明确错误信息等问题，影响用户体验和程序稳定性。
改进方案：
-
网络超时处理：在 TCP 连接建立（
connect函数）和数据接收（recv函数）过程中，设置超时时间。通过setsockopt函数设置套接字的SO_RCVTIMEO（接收超时）和SO_SNDTIMEO（发送超时）选项，当连接或数据传输超时后，及时返回错误信息，并提示用户检查网络连接或稍后重试。 -
API 错误处理：在解析 JSON 数据时，除了判断
success字段外，还需提取 API 返回的错误码（error_code）和错误信息（error_msg）字段（具体字段名需参考 API 文档）。当success字段为 “fail” 或其他表示失败的值时，根据错误码和错误信息输出具体的错误原因，如 “城市不存在，请重新输入”“API 密钥过期，请联系管理员”“请求频率过高，请稍后再试” 等，帮助用户快速定位问题。 -
文件操作错误处理：在文件创建（
open函数）、文件读写（read、write、fread、fwrite等函数）过程中，增加返回值判断。若文件操作失败，通过perror函数输出详细的错误信息（如 “文件创建失败：权限不足”“文件读写错误：设备无空间” 等），并进行相应的错误恢复处理，如释放已分配的资源、提示用户检查文件系统状态等，避免程序因文件操作错误而崩溃。
3. 用户体验提升
当前程序的用户体验较为基础，仅能通过控制台进行简单的交互和结果展示，缺乏一些便捷、人性化的功能，如支持连续查询、天气信息可视化展示、历史查询记录保存等。
改进方案：
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支持连续查询：在当前查询流程结束后，提示用户是否继续查询其他城市的天气或其他类型的天气信息（实时 / 预报）。若用户选择继续查询，则重新调用
showUI函数展示界面，并获取用户新的输入；若用户选择退出，则正常结束程序。避免用户每次查询都需要重新启动程序，提升操作便捷性。 -
天气信息可视化展示：丰富天气信息的展示形式，除了文字描述外，可添加简单的天气图标（如用 “☀️” 表示晴天、“🌧️” 表示雨天、“❄️” 表示雪天等），通过控制台输出对应的图标，使天气状况更加直观易懂。同时，可对输出的天气信息进行格式化排版，如使用分隔线、对齐方式等，提升信息的可读性。
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历史查询记录保存：增加历史查询记录功能，将用户每次查询的城市名、查询类型（实时 / 预报）、查询时间、天气信息等数据保存到本地文件（如
history.txt）中。提供查看历史记录的功能，用户可通过输入指定命令（如 “3” 表示查看历史记录），程序读取历史记录文件并将历史查询信息展示给用户，方便用户回顾之前的查询结果。 -
添加天气提示功能：根据解析出的天气信息，增加相应的生活提示，如温度较低时提示 “天气寒冷，请注意添衣保暖”；有雨时提示 “今日有雨，建议携带雨具”；紫外线较强时提示 “紫外线强烈，请注意防晒” 等，为用户提供更贴心的服务。
4. 功能扩展
除了当前的实时天气和未来天气预报查询功能外，还可以根据用户需求和 API 提供的能力，扩展更多实用的天气相关功能。
改进方案：
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添加生活指数查询：许多天气 API 会提供生活指数相关数据，如紫外线指数、空气质量指数（AQI）、体感温度、降水概率、洗车指数、穿衣指数等。可扩展程序功能，增加生活指数查询选项（如用户输入 “3” 表示查询生活指数），在解析 JSON 数据时提取对应的生活指数字段，并展示给用户，为用户的日常生活提供更全面的参考。
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支持多城市同时查询：允许用户一次性输入多个城市名（如用逗号或空格分隔），程序依次对每个城市进行天气查询，并将每个城市的天气信息分别展示给用户，满足用户同时了解多个城市天气状况的需求。
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定时查询与提醒：增加定时查询功能，用户可设置查询时间（如每天早上 8 点）和查询城市、查询类型，程序在指定时间自动执行天气查询，并将查询结果以弹窗、邮件或短信（需结合相关服务）等方式提醒用户，实现天气信息的主动推送。
七、项目总结
本天气查询小程序基于 C 语言开发，采用模块化设计思想，将程序划分为界面展示、用户输入处理、网络通信、数据处理、JSON 解析、工具支持等多个核心模块，各模块职责明确、协同高效，共同实现了城市实时天气和未来天气预报的查询功能。
在技术实现上，程序通过 TCP 网络通信与第三方天气 API 服务器建立连接，发送 HTTP GET 请求获取 JSON 格式的天气数据；利用 cJSON 库对 JSON 数据进行解析，提取用户所需的天气信息；通过控制台实现用户交互和结果展示，整体技术路线清晰、可行。
然而，程序在当前阶段仍存在一些不足之处，如缺乏 URL 编码支持导致无法处理特殊字符城市名、错误处理机制不完善、用户体验有待提升以及功能较为单一等。通过后续的改进优化，如补充 URL 编码功能、完善错误处理、提升用户体验以及扩展更多实用功能，可进一步增强程序的稳定性、兼容性和实用性，为用户提供更优质的天气查询服务。
总体而言，本项目成功实现了天气查询的核心功能，验证了基于 C 语言进行网络通信、JSON 解析等开发工作的可行性，为后续相关项目的开发积累了宝贵的经验。