cpp 区块链模拟示例(三)新基本原形工程的建立

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作 者: itdef 
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本章节相比前两节课程，增加了交易等处理，而在工作量证明，挖矿，创建区块，以及区块链的操作也细致了不少。

工程的具体建立可以参考前两章节内容，这里不再赘述。

区块Block

我们在工程中首先创建Block.h和Block.cpp，用来实现block区块的功能

我们不会实现一个如同比特币技术中使用的区块链，那太复杂。我们实现一个简化版的区块链基本原形，它仅包含了一些创建时间，区块描述以及本身的哈希数值，以及上一个区块的哈希数值。

class Block {
public:
    string    _hash;                //当前区块的哈希
    string    _data;                //区块描述字符
    string    _prevHash;            //记录上个块的哈希值
    Block(const string&    prevHash, const string& dataIn);    //构造函数
    void SetHash();                //设置本区块的哈希
private:
    int64_t _nNonce;            //区块随机数 用于哈希值的产生
    time_t    _tTime;                //创建时间
    
};

SetHash()函数就是根据区块的这些属性计算出区块的哈希值。计算出符合标准的区块哈希值应该是一个复杂困难的过程，即使在高速电脑中，也会人为的提升阀值，让区块的产生不那么快速。这个在随后的章节会介绍，这里只是使用最基本的计算方法。
根据结构体中的区块描述字符，创建时间以及上个区块的哈希值等元素计算出哈希值。 区块描述字符和创建时间是让哈希的计算有随机性，而添加上个区块的哈希值是让所有区块都具有关联性，用来提升篡改区块信息的难度。
代码中使用的sha256函数来自来自Zedwood的C++ sha256函数，具体介绍可以查看前面两个章节

void Block::SetHash() {
    stringstream ss;
    ss << _tTime << _data << _prevHash;
    _hash = sha256(ss.str());
}

区块类的创建函数很简单就是填写各类信息，计算该区块的哈希值

Block::Block( const string& dataIn, const string&    prevHash) {
    _tTime = time(nullptr);
    _nNonce = -1;
    _data = dataIn;    
    _prevHash = prevHash;
    SetHash();
}

区块链Blockchain

区块链就是一个个区块的集合。使用vector<Block*> blocks 来存储区块的指针. 

与go语言不同的是 所有的内存分配，我们需要自行在退出前归还内存。所以在析构函数中依次遍历容器内的指针并且进行删除内存。结构体如下

class Blockchain {
public:
    Blockchain(Block* p);
    vector<Block*>    blocks;
    void AddBlock(string datain);
    ~Blockchain() {
        for (int i = 0; i < blocks.size(); i++) {
            if (blocks[i] != NULL) {
                delete blocks[i];
                blocks[i] = NULL;
            }
        }
    }
private:

};

区块链创建时候会添加一个Genesis Block创世区块。 这个区块与其他区块的区别在于该区块没有上一个区块信息，它是第一个区块。

        static Block* NewGenesisBlock() {
        return NewBlock("Genesis Block", "");
    }

    static Blockchain* NewBlockchain() {
        //创建一个创世块 创世块没有prevhash 它是第一个块
        Block* pblock = NewGenesisBlock();
        Blockchain* p = new Blockchain(pblock);
        return  p;
    }
    static Block* NewBlock(string datain, string prevBlockHash) {
        Block* p = new Block( datain, prevBlockHash);
        return p;
    }    

Blockchain::Blockchain(Block* p) {
    blocks.clear();
    blocks.push_back(p);
}

下面开始在main函数检测我们的函数是否工作正常

#include "Blockchain.h"
#include "util.h"
#include <vector>
#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    Blockchain* bc = TOOLS::NewBlockchain();

    bc->AddBlock("Send 1 BTC to Ivan");
    bc->AddBlock("Send 2 more BTC to Ivan");

    for (int i = 0; i < bc->blocks.size(); i++) {
        std::cout << "Prev hash = " << bc->blocks[i]->_prevHash << std::endl;
        std::cout << "data  = " << bc->blocks[i]->_data << std::endl;
        std::cout << "hash  = " << bc->blocks[i]->_hash << std::endl << std::endl;

    }

    //退出之前 删除
    delete bc;

    return 0;
}

运行结果

下一个章节介绍工作量证明
本章节代码存储在QQ群文件中 文件名 MyBlockChainCppSample_part1

参考博文：

https://blog.csdn.net/simple_the_best/article/details/78073844

https://jeiwan.cc/posts/building-blockchain-in-go-part-1/