一个OJ系统的诞生（六）Service层中——ProblemService题目管理

1：本篇的板块

project-cpp-oj-vibecoding/ ├── src/ │ ├── main.cc │ ├── server/ │ ├── handler/ │ ├── service/ ← 今天的主角 │ │ ├── auth_service.cc ← （已讲） │ │ ├── problem_service.hpp ← 头文件（38 行） │ │ ├── problem_service.cc ← 实现（291 行） │ │ └── executor_service.cc ← （下期讲） │ ├── model/ │ ├── db/ │ └── utils/

1：ProblemService负责什么

它管 9 个方法，分为题目操作和测试用例操作两组：

题目操作（Problem CRUD）：

get_problem_list() → 获取所有题目列表（含通过率）

get_problem_detail(id) → 获取单道题详情（含示例用例）

create_problem(...) → 创建新题目

update_problem(...) → 更新题目

delete_problem(id) → 删除题目

problem_exists(id) → 检查题目是否存在

测试用例操作（Testcase CRUD）：

get_testcases(id, hidden) → 获取题目的测试用例

add_testcase(...) → 添加一个测试用例

delete_testcase(id) → 删除一个测试用例

2：数据流

用户访问首页 → GET /api/problems │ ▼ Handler 层调用 ProblemService::get_problem_list() │ ▼ ProblemService 从连接池拿连接 │ ▼ 执行 SQL：problems 表 LEFT JOIN submissions 表 同时查出题目信息和提交统计数据 │ ▼ 把每一行数据装进 Problem 结构体 │ ▼ 返回 vector<Problem>（装好的一堆题目） │ ▼ Handler 层把 vector<Problem> 转成 JSON 数组 │ ▼ 返回给浏览器 → 用户看到题目列表

2：problem_service.hpp

// ============================================================ // 文件名: problem_service.hpp // 作用: 定义 ProblemService 题目管理服务 // 这个类很简单——全都是"查数据库 → 装模型 → 返回" // ============================================================ #pragma once #include <string> #include <vector> // 前向声明（告诉编译器：这俩结构体在其他文件定义） // 因为头文件只需要声明"返回值类型"，不需要完整的结构体定义 struct Problem; struct TestCase; class ProblemService { public: // 单例模式 static ProblemService& instance(); // init() 其实没做啥，为了和其他 Service 保持一致的接口 bool init(); // ──── 题目操作（6 个方法） ──── // 获取所有题目的列表（含通过率统计） std::vector<Problem> get_problem_list(); // 获取单道题的详情（含示例用例） Problem get_problem_detail(int problem_id); // 检查题目是否存在 bool problem_exists(int problem_id); // 创建题目 int create_problem(const std::string& title, const std::string& description, const std::string& input_desc, const std::string& output_desc, const std::string& difficulty, int time_limit, int memory_limit); // 更新题目 bool update_problem(int problem_id, const std::string& title, const std::string& description, const std::string& input_desc, const std::string& output_desc, const std::string& difficulty, int time_limit, int memory_limit); // 删除题目 bool delete_problem(int problem_id); // ──── 测试用例操作（3 个方法） ──── // 获取题目的测试用例 // include_hidden = false → 只返回示例用例（展示给用户） // include_hidden = true → 返回全部（管理员用） std::vector<TestCase> get_testcases(int problem_id, bool include_hidden = false); // 添加一个测试用例 int add_testcase(int problem_id, const std::string& input, const std::string& expected, bool is_sample, int sort_order); // 删除一个测试用例 bool delete_testcase(int tc_id); private: ProblemService() = default; ~ProblemService() = default; ProblemService(const ProblemService&) = delete; ProblemService& operator=(const ProblemService&) = delete; };

3：辅助函数SQL注入防护

// ============================================================ // 辅助函数：转义 SQL 字符串，防止 SQL 注入 // // 为什么要有这个函数？ // 在 AuthService 中，我们每次都要写： // std::vector<char> buf(str.size() * 2 + 1); // mysql_real_escape_string(conn, buf.data(), str.data(), str.size()); // std::string escaped(buf.data()); // // 太啰嗦了！封装成一个函数，一行搞定 // ============================================================ static std::string escape(const std::string& str, MYSQL* conn) { if (str.empty()) return str; // 空字符串不用转义 std::vector<char> buf(str.length() * 2 + 1); // 转义后最多变成 2 倍长 mysql_real_escape_string(conn, buf.data(), str.data(), str.length()); // mysql_real_escape_string() 会处理：' " \ 等特殊字符 // 比如 "It's OK" → "It\'s OK" return std::string(buf.data()); }

对比AuthService的写法

// 在 AuthService 中，每次都要写 3 行： std::vector<char> esc_buf(username.size() * 2 + 1); unsigned long esc_len = mysql_real_escape_string(conn, esc_buf.data(), username.c_str(), username.size()); std::string esc_username(esc_buf.data(), esc_len); // 在 ProblemService 中，封装后只需要写 1 行： std::string esc_title = escape(title, conn);

4：get_problem_list()——获取题目列表

这是最复杂的一个查询，因为它涉及多表关联（JOIN）和聚合统计（COUNT、SUM）。

// ============================================================ // 获取所有题目的列表 // // 核心 SQL：LEFT JOIN + GROUP BY // 把 problems 表 LEFT JOIN submissions 表 // 统计每道题的总提交数和通过数 // // LEFT JOIN 的意思是： // 即使某道题没人提交过（submissions 表里没有记录） // 也要显示出来（总提交数 = 0，通过率 = 0%） // ============================================================ std::vector<Problem> ProblemService::get_problem_list() { std::vector<Problem> problems; // 准备一个空数组，用来装结果 auto& pool = ConnectionPool::instance(); auto* conn = pool.get(); // 拿连接 if (!conn) return problems; // 没拿到连接 → 返回空数组 // ★ 核心 SQL：这是一个 LEFT JOIN 查询 // 把 problems 表（p）和 submissions 表（s）关联起来 // LEFT JOIN 保证：即使某道题没有提交记录，也会出现在结果中 std::string q = R"( SELECT p.id, p.title, p.difficulty, COUNT(s.id) AS total_sub, SUM(CASE WHEN s.status = 'AC' THEN 1 ELSE 0 END) AS ac_count FROM problems p LEFT JOIN submissions s ON p.id = s.problem_id GROUP BY p.id ORDER BY p.id )"; // 执行查询 if (mysql_query(conn, q.c_str()) != 0) { Logger::instance().error("get_problem_list query failed: " + std::string(mysql_error(conn))); pool.release(conn); return problems; } auto* result = mysql_store_result(conn); if (!result) { pool.release(conn); return problems; } // 逐行处理查询结果 → 装进 Problem 结构体 while (auto* row = mysql_fetch_row(result)) { Problem p; // 创建 Problem 结构体 p.id = std::stoi(row[0]); // 第 0 列：p.id p.title = row[1] ? row[1] : ""; // 第 1 列：p.title p.difficulty = row[2] ? row[2] : "easy"; // 第 2 列：p.difficulty p.total_submissions = row[3] ? std::stoi(row[3]) : 0; // 第 3 列：总提交数 p.accepted = row[4] ? std::stoi(row[4]) : 0; // 第 4 列：通过数 // ★ 计算通过率 // 注意：这里是百分比（如 65.5 表示 65.5%） // Problem 结构体中 pass_rate 是 double 类型 p.pass_rate = p.total_submissions > 0 ? (100.0 * p.accepted / p.total_submissions) : 0.0; problems.push_back(std::move(p)); // 把装好的结构体放进数组 } mysql_free_result(result); // 释放查询结果 pool.release(conn); // 归还连接 return problems; // 返回题目列表 }

这个SQL做的事情

假设数据库里有这些数据： ``` problems 表： ┌────┬──────────┬────────────┬────────────────────────┐ │ id │ title │ difficulty │ ...其他字段 │ ├────┼──────────┼────────────┼────────────────────────┤ │ 1 │ 两数相加 │ easy │ │ │ 2 │ 反转链表 │ medium │ │ │ 3 │ 红黑树 │ hard │ │ └────┴──────────┴────────────┴────────────────────────┘ submissions 表： ┌────┬────────────┬──────────┬────────┐ │ id │ problem_id │ user_id │ status │ ├────┼────────────┼──────────┼────────┤ │ 1 │ 1 │ 1 │ AC │ │ 2 │ 1 │ 2 │ WA │ │ 3 │ 1 │ 1 │ AC │ │ 4 │ 2 │ 1 │ AC │ └────┴────────────┴──────────┴────────┘ ``` LEFT JOIN + GROUP BY 后的结果： ``` ┌────┬──────────┬────────────┬───────────┬──────────┐ │ id │ title │ difficulty │ total_sub │ ac_count │ ├────┼──────────┼────────────┼───────────┼──────────┤ │ 1 │ 两数相加 │ easy │ 3 │ 2 │ ← 3 次提交，2 次通过，通过率 66.7% │ 2 │ 反转链表 │ medium │ 1 │ 1 │ ← 1 次提交，1 次通过，通过率 100% │ 3 │ 红黑树 │ hard │ 0 │ 0 │ ← 没人提交，通过率 0% └────┴──────────┴────────────┴───────────┴──────────┘ ```

这就是 LEFT JOIN 的威力：即使第三道题没人提交过，它仍然出现在列表里（total_sub=0, ac_count=0）。如果不用 LEFT JOIN 而用普通的 JOIN，没人提交过的题就消失了。

5：get_problem_detail()——获取题目详细

1：详细源码

// ============================================================ // 获取单道题的详细信息（含示例测试用例） // // 相比 get_problem_list()，这个更详细： // 返回所有字段（description、input_desc、output_desc 等） // 还返回这道题的示例测试用例（is_sample=true） // ============================================================ Problem ProblemService::get_problem_detail(int problem_id) { Problem p; // 创建一个空的 Problem auto& pool = ConnectionPool::instance(); auto* conn = pool.get(); if (!conn) return p; // 拿不到连接，返回空 // 第 1 步：查 problems 表获取题目基本信息 std::string q = "SELECT id, title, description, input_desc, output_desc, " "difficulty, time_limit, memory_limit, created_at, updated_at " "FROM problems WHERE id = " + std::to_string(problem_id); if (mysql_query(conn, q.c_str()) != 0) { pool.release(conn); return p; } auto* result = mysql_store_result(conn); if (!result || mysql_num_rows(result) == 0) { // 没有找到这道题 → 返回空的 Problem（id=0） mysql_free_result(result); pool.release(conn); return p; } // 把查询结果的每一列填进 Problem 结构体 auto* row = mysql_fetch_row(result); p.id = std::stoi(row[0]); p.title = row[1] ? row[1] : ""; p.description = row[2] ? row[2] : ""; p.input_desc = row[3] ? row[3] : ""; p.output_desc = row[4] ? row[4] : ""; p.difficulty = row[5] ? row[5] : "easy"; p.time_limit = row[6] ? std::stoi(row[6]) : 2; p.memory_limit = row[7] ? std::stoi(row[7]) : 256; p.created_at = row[8] ? row[8] : ""; p.updated_at = row[9] ? row[9] : ""; mysql_free_result(result); // 第 2 步：查这道题的示例测试用例 // ★ 关键：调用本类的 get_testcases() 方法 // 第二个参数 include_hidden = false → 只返回示例用例 p.sample_cases = get_testcases(problem_id, false); pool.release(conn); return p; }

2：Handler层收到problem后

// 在 problem_handler.cc 中（简化版） void handle_get_problem(const Request& req, Response& res) { int problem_id = std::stoi(req.path_params.at("id")); // 调用 Service 层 Problem p = ProblemService::instance().get_problem_detail(problem_id); if (p.id == 0) { res.status = 404; res.set_content("{\"error\":\"Problem not found\"}", "application/json"); return; } // 把 Problem 结构体转成 JSON json j; j["id"] = p.id; j["title"] = p.title; j["description"] = p.description; j["difficulty"] = p.difficulty; j["time_limit"] = p.time_limit; j["memory_limit"] = p.memory_limit; // 把示例用例也转成 JSON 数组 j["sample_cases"] = json::array(); for (const auto& tc : p.sample_cases) { json tc_json; tc_json["input"] = tc.input; tc_json["expected"] = tc.expected; j["sample_cases"].push_back(tc_json); } res.set_content(j.dump(), "application/json"); }

3：用户看到的JSON

{ "id": 1, "title": "两数相加", "description": "给定两个整数 a 和 b，请计算它们的和。", "difficulty": "easy", "time_limit": 2, "memory_limit": 256, "sample_cases": [ {"input": "1 2", "expected": "3"}, {"input": "10 20", "expected": "30"} ] }

6：create_problem()——创建题目

// ============================================================ // 创建新题目 // 参数：标题、描述、输入格式、输出格式、难度、时间限制、内存限制 // 返回值：>0 新题目 ID，-1 失败 // ============================================================ int ProblemService::create_problem( const std::string& title, const std::string& description, const std::string& input_desc, const std::string& output_desc, const std::string& difficulty, int time_limit, int memory_limit) { auto& pool = ConnectionPool::instance(); auto* conn = pool.get(); if (!conn) return -1; // 构造 INSERT 语句 // 注意：所有字符串字段都用 escape() 转义，防止 SQL 注入 // 数字字段（time_limit, memory_limit）用 std::to_string() 转成字符串 std::string q = "INSERT INTO problems " "(title, description, input_desc, output_desc, " "difficulty, time_limit, memory_limit) VALUES ('" + escape(title, conn) + "', '" + escape(description, conn) + "', '" + escape(input_desc, conn) + "', '" + escape(output_desc, conn) + "', '" + escape(difficulty, conn) + "', " + std::to_string(time_limit) + ", " + std::to_string(memory_limit) + ")"; if (mysql_query(conn, q.c_str()) != 0) { Logger::instance().error("create_problem failed: " + std::string(mysql_error(conn))); pool.release(conn); return -1; } int id = mysql_insert_id(conn); // 获取自动生成的 ID pool.release(conn); Logger::instance().info("Problem created: id=" + std::to_string(id)); return id; }

更新题目和删除题目

// 更新题目（UPDATE） bool ProblemService::update_problem( int problem_id, const std::string& title, ...) { // ... std::string q = "UPDATE problems SET title='" + escape(title, conn) + "', description='" + escape(description, conn) + "', ..." + " WHERE id=" + std::to_string(problem_id); // ... } // 删除题目（DELETE） bool ProblemService::delete_problem(int problem_id) { // ... std::string q = "DELETE FROM problems WHERE id=" + std::to_string(problem_id); // ... // ★ ON DELETE CASCADE 会自动删除这道题的所有测试用例 }

注意delete_problem的级联删除

在数据库设计时，`testcases` 表的外键设置了 `ON DELETE CASCADE`。
所以当你删除一道题时，MySQL **自动**删除这道题的所有测试用例。
一行 `DELETE FROM problems` 就够了，不用手动删测试用例。

7：测试用例操作

1：get_testcases()——获取测试用例

// ============================================================ // 获取指定题目的测试用例 // // 参数 include_hidden： // false → 只返回示例用例（is_sample=1），给普通用户看 // true → 返回全部，给管理员看 // // 场景： // 用户看题目详情 → include_hidden=false → 只看到示例 // 管理员管理后台 → include_hidden=true → 看到所有 // ============================================================ std::vector<TestCase> ProblemService::get_testcases( int problem_id, bool include_hidden) { std::vector<TestCase> cases; auto& pool = ConnectionPool::instance(); auto* conn = pool.get(); if (!conn) return cases; // 基础查询：查这道题的所有测试用例 std::string q = "SELECT id, problem_id, input, expected, is_sample, sort_order " "FROM testcases WHERE problem_id=" + std::to_string(problem_id); // ★ 如果不是管理员，只返回示例用例 if (!include_hidden) { q += " AND is_sample=1"; } q += " ORDER BY sort_order, id"; // 按 sort_order 排序 // 执行查询... while (auto* row = mysql_fetch_row(result)) { TestCase tc; tc.id = std::stoi(row[0]); tc.problem_id = std::stoi(row[1]); tc.input = row[2] ? row[2] : ""; tc.expected = row[3] ? row[3] : ""; tc.is_sample = row[4] && std::string(row[4]) == "1"; tc.sort_order = row[5] ? std::stoi(row[5]) : 0; cases.push_back(std::move(tc)); } // ... return cases; }

2：add_testcase()/delete_testcase()

// 添加测试用例（INSERT INTO testcases） int ProblemService::add_testcase( int problem_id, const std::string& input, const std::string& expected, bool is_sample, int sort_order) { // ... std::string q = "INSERT INTO testcases " "(problem_id, input, expected, is_sample, sort_order) VALUES (" + std::to_string(problem_id) + ", '" + escape(input, conn) + "', '" + escape(expected, conn) + "', " + (is_sample ? "1" : "0") + ", " + std::to_string(sort_order) + ")"; // ... int id = mysql_insert_id(conn); return id; } // 删除测试用例（DELETE FROM testcases WHERE id=...） bool ProblemService::delete_testcase(int tc_id) { // ... std::string q = "DELETE FROM testcases WHERE id=" + std::to_string(tc_id); // ... }

8：接口文档

ProblemService 的 9 个方法，每个方法对应的 SQL：

9：ProblemService和AuthService的对比

10：总结