這個代碼大家都蠻感興趣，我在git開源了一個用於收集天氣信息的系統，基於python語言的，請大家參考：
https://github.com/BerlinSun/WeatherForecast
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最近申請到SmartWeatherAPI天氣預報接口的使用權限，開始着手我的實時天氣預報系統的開發，主要開發的版本使用的是Python腳本，成果將於近期以系列文章與大家見面。今天在這里我和大家探討一下SmartWeatherAPI中key的計算方法，並提供C++程序源碼供大家參考。
開發環境： Ubuntu + GCC4.7
零、 SmartWeather API的申請
SmartWeatherAPI（簡稱“SWA接口”）是中國氣象局面向網絡媒體、手機廠商、第三方氣象服務機構等用戶，通過web方式提供數據氣象服務的官方載體。是國內首個面向個人網站、開發愛好者和服務機構的氣象服務API數據開發接口（申請地址戳着里）。申請過程需要填寫一個表格，發送到官方郵箱，人工審核通過后會回復郵件，隨信提供appid和private_key等信息。
回復郵件部分內容如下（appid和private_key為私密信息，故用紅色橫線代替）：
您好： 恭喜您的申請已通過審核，以下是為您分配的鑒權信息： appid：-------------- private_key：------------------------ 接口使用說明請參考《SmartWeatherAPI_Lite_WebAPI 版產品使用說明書》，區域列表:請見附件areaid_list.xlsx。 該鑒權信息僅限您個人或本公司使用，如有泄露我們將撤銷您的使用權限，必要時將追究相關責任。 最后，非常感謝您的參與。
一、 WebAPI接口說明書
接口說明說在上面所提到的API接口申請的網站可以下載到，下面就起說明書中幾個要點做以下說明：
1. 接口說明
請求方式： http get
接口組成： 由固定 URL 加 5 個不同的參數組成,完整URL需客戶端經過固定方式加密后使用。
數據返回： json
完整URL： http://webapi.weather.com.cn/data/?areaid=""&type=""&date=""&appid=""&key=".urlencode($key)
輸入參數：
areaid： 區域id，審核通過后郵件中有個附件，提供的就是現有的所有區域的id號。
type： 數據類型（實況： observe， 指數： index， 常規預報： forecast3d）。
date： 客戶端日期，按照格式yyyyMMddHHmm獲取客戶端當前時間。
appid： 固定分配的型號標識，審核通過后郵件告知（傳遞參數時:截取 appid 的前 6 位； 生成公鑰時:取完整的 appid）。
key： 令牌，有公鑰（public_key）和私鑰（private_key）通過固定算法加密生成。
2. 加密方式
加密算法是今天博客的基礎，大家仔細閱讀。加密算法中涉及到的三個要素分別為：
- private_key： 審核通過后，郵件中會提供。private_key僅負責與 public_key 共同合成 key 傳參,私鑰不可見,客戶端與服務端各存儲一份;
- public_key： 不包含key在內的完整URL的其他部分（此處appid為完整appid）；
- key的算法： 說明書中提供的是php中的算法代碼，如下
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1 key = base64_encode(hash_hmac('sha1', $public_key, $private_key, TRUE));
key加密后，通過 urlencode 對其編碼后傳參。
舉例說明，除去key部分的URL如下：
http://webapi.weather.com.cn/data/?areaid=101010100&type=index&date=201211281030&appid=cf2d61521456sads
私鑰private_key假設為： private_key
我們使用上述算法首先計算出加密后的key，得到key之后使用urlencode方法處理我們加密得到的key，結果為：
A%2Fp2QJ4R%2FD3FFCr6XwUCyNP56Y0%3D
則我們最后的輸入URL為：
http://webapi.weather.com.cn/data/?areaid=101010100&type=index&date=201211281030&appid=cf2d61&key=A%2Fp2QJ4R%2FD3FFCr6XwUCyNP56Y0%3D
3. 返回數據
輸出實例：
1 { 2 "l" : 3 { 4 "l1" : "14", 5 "l2" : "46", 6 "l3" : "2", 7 "l4" : "6", 8 "l7" : "12:00" 9 } 10 }
其中：
l1： 表示當前溫度（攝氏度）；
l2： 表示當前濕度（%）；
l3： 表示當前風力（級）；
l4: 表示當前風向編號（主頁有文獻可以查到具體的風向）；
l7： 表示實況發布時間。
當前不同的type請求結果是大相徑庭的，具體的其他2類的我在這里不一一說明，需要了解的童鞋可以參考官方的文檔，這里順便列舉一個type=forecast3d的返回結果：
1 { 2 "c" : 3 { 4 "c1" : "101270101", 5 "c10" : "1", 6 "c11" : "028", 7 "c12" : "610000", 8 "c13" : "104.071", 9 "c14" : "30.67", 10 "c15" : "507", 11 "c16" : "AZ9280", 12 "c17" : "+8", 13 "c2" : "chengdu", 14 "c3" : "成都", 15 "c4" : "chengdu", 16 "c5" : "成都", 17 "c6" : "sichuan", 18 "c7" : "四川", 19 "c8" : "china", 20 "c9" : "中國" 21 }, 22 "f" : 23 { 24 "f0" : "201401241100", 25 "f1" : 26 [ 27 28 { 29 "fa" : "01", 30 "fb" : "01", 31 "fc" : "16", 32 "fd" : "2", 33 "fe" : "4", 34 "ff" : "4", 35 "fg" : "0", 36 "fh" : "0", 37 "fi" : "07:59|18:32" 38 }, 39 40 { 41 "fa" : "01", 42 "fb" : "01", 43 "fc" : "16", 44 "fd" : "2", 45 "fe" : "4", 46 "ff" : "4", 47 "fg" : "0", 48 "fh" : "0", 49 "fi" : "07:58|18:33" 50 }, 51 52 { 53 "fa" : "01", 54 "fb" : "02", 55 "fc" : "14", 56 "fd" : "4", 57 "fe" : "4", 58 "ff" : "4", 59 "fg" : "0", 60 "fh" : "0", 61 "fi" : "07:58|18:34" 62 } 63 ] 64 } 65 }
二、 加密過程分析
在動手實現加密方法之前，我在想，首先我應該知道正確的加密結果撒，讓我看到正確的返回數據之后再去做這件事情不是更有意義。看官方提供的是php的方法，那我就先用php試一下唄，可我沒有安裝php阿，總不能因為做個小測試還整個php環境吧，麻煩！幸好有php online幫到我http://writecodeonline.com/php/：
上面實例中的結果就是這么來的：
1 echo urlencode(base64_encode(hash_hmac('sha1', "http://webapi.weather.com.cn/data/?areaid=101010100&type=index&date=201211281030&appid=cf2d61521456sads", "private_key", TRUE)));
當然，實例中的URL是不會返回正確數據的，因為我們用的appid和private_key都是假造的，我在測試的過程使用的是我申請到的相關信息。
結果返回成功了，我們開始分析如何使用C++去實現這個加密過程吧！
1. 肢解加密過程
一口吃不成一個胖子，我們一步一步來，從最內層開始，從hash_hmac入手，說白了不就是hash過程了，這時候我想到了openssl，是的，就是他了！首先我們在php環境中求出我們這一步的結果再說：
1 echo hash_hmac('sha1', "http://webapi.weather.com.cn/data/?areaid=101010100&type=index&date=201211281030&appid=cf2d61521456sads", "private_key", TRUE);
結果如下：
1 �v@��=�*�_�����
使用openssl之前，讓我們分析以下php中的hash_hmac函數中的幾個參數，前三個估計一目了然，最后一個是什么意思呢？函數原型如下：
1 string hash_hmac( string $algo , string $data , string $key [, bool $raw_output = false ] )
最后一個參數raw_output解釋為： When set to TRUE, outputs raw binary data. FALSE outputs lowercase hexits.
好了，我們開始用openssl試試，先不着急用C++，先在bash下用command試試：
1 echo -n "http://webapi.weather.com.cn/data/?areaid=101010100&type=index&date=201211281030&appid=cf2d61521456sads" | openssl dgst -sha1 -binary -hmac "private_key"
看到這里的-binary參數沒有，這就是我之前為什么為專門分析hash_hmac最后一個參數的原因，因為我當時就在這里少了-binary參數，導致出來的結果老是對不上。好了，結果表明，和php的結果一致。
繼續肢解，開始第二步，base64_encode函數的分析，同樣， 先在php中來過：
1 echo base64_encode(hash_hmac('sha1', "http://webapi.weather.com.cn/data/?areaid=101010100&type=index&date=201211281030&appid=cf2d61521456sads", "private_key", TRUE));
結果如下：
1 A/p2QJ4R/D3FFCr6XwUCyNP56Y0=
我們來看看base64_encode函數的原型：
1 string base64_encode ( string $data )
這個函數，見名知意，就是對數據進行base64編碼。在linux下有現成的工具，即base64：
1 echo -n "http://webapi.weather.com.cn/data/?areaid=101010100&type=index&date=201211281030&appid=cf2d61521456sads" | openssl dgst -sha1 -binary -hmac "private_key" | base64
測試通過，我們開始最后一步，urlencode函數做什么，這個問題在之前一篇文章：http://www.cnblogs.com/berlin-sun/p/translateonline.html 中提到過，其實就是對url重新進行編碼，Returns a string in which all non-alphanumeric characters except -_. have been replaced with a percent (%) sign followed by two hex digits and spaces encoded as plus (+) signs.
2. 具體實現
hmac過程：
1 #include <openssl/hmac.h> 2 3 unsigned char *digest; 4 digest = HMAC(EVP_sha1(), key, strlen(key), (unsigned char*)weather_api, strlen(weather_api), NULL, NULL);
base64過程：
1 #include <openssl/bio.h> 2 #include <openssl/buffer.h> 3 4 char *base64(const unsigned char* input, int length) 5 { 6 BIO *bmem, *b64; 7 BUF_MEM *bptr; 8 9 b64 = BIO_new(BIO_f_base64()); 10 bmem = BIO_new(BIO_s_mem()); 11 b64 = BIO_push(b64, bmem); 12 BIO_write(b64, input, length); 13 BIO_flush(b64); 14 BIO_get_mem_ptr(b64, &bptr); 15 16 char *buff = (char *)malloc(bptr->length); 17 memcpy(buff, bptr->data, bptr->length-1); 18 19 buff[bptr->length-1] = 0; 20 BIO_free_all(b64); 21 22 return buff; 23 } 24 25 char *base64Digest = base64(digest, strlen((char *)digest));
urlencode過程：
1 #inlcude “curl/curl.h” 2 3 CURL * curl; 4 curl = curl_easy_init(); 5 6 char *encode_key = curl_easy_escape(curl, base64Digest, 0);
目前，C++程序就完成了這些，結果已經成功返回，如下圖：
這就是我昨天晚上6點到7點半做的所有事情，然后得到女朋友的極大吐槽：一天到黑都在整，煩
編程改變世界，我是一個快樂的程序猿，謝謝大家閱讀！