实现c++轻量级别websocket协议客户端

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了实现c++轻量级别websocket协议客户端。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

1 websocket 轻量客户端

因以前发过这个代码,但是一直没有整理,这次整理了一下,持续修改,主要是要使用在arm的linux上,发送接收的数据压缩成图片发送出去。

要达到轻量websocket 使用,必须要达到几个方面才能足够简单,
1、不用加入其他的库
2、只需要使用头文件包含就可以
3、跨平台
如果正常应用,可以使用websocketpp等库,问题就是比较麻烦,要使用boost或者asio库,当然asio也是足够简单,头文件包含,编译通过要设置参数,问题不大,不过不够简单

2 应用场景

1 windows 使用
2 linux使用
3 linux arm 板子上使用
在arm上编译的时候,就不用编译那么多的库文件了

3 原理

使用select模型 和原始操作系统的socket来直接编写代码,select模型比较简单,非长时间阻塞模式,以下是webscoket协议字节示意图
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本文函数根据上图实现了websocket协议。定义的主要数据结构如下所示,websocket协议里面包含两种数据,一种是二进制,一种是文本,是可以指定的

	struct wsheader_type {
		unsigned header_size;
		bool fin;
		bool mask;
		enum opcode_type {
			CONTINUATION = 0x0,
			TEXT_FRAME = 0x1,
			BINARY_FRAME = 0x2,
			CLOSE = 8,
			PING = 9,
			PONG = 0xa,
		} opcode;
		int N0;
		uint64_t N;
		uint8_t masking_key[4];
	};

websocket链接

websocket链接使用的是http协议,所不同的是必须做upgrade

static const char* desthttp = "GET /%s HTTP/1.1\r\n"
			"Host: %s:%d\r\n"
			"Upgrade: websocket\r\n"
			"Connection: Upgrade\r\n"
			"Origin: %s\r\n"
			"Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw==\r\n"
			"Sec-WebSocket-Version: 13\r\n\r\n";

上面把http协议升级为websocket协议的内容写出,把客户端的内容填充过去发送到服务端就行,从下面代码可以看出我们需要哪些内容

char line[256];
int status;
int i;
sprintf(line, desthttp, path, host, port, origin.c_str());
::send(sockfd, line, (int)strlen(line), 0);

发送和接收

使用select来做异步的模式,发送的时候指定参数
很简单,就如下所示

	fd_set wfds;
	timeval tv = { timeout / 1000, (timeout % 1000) * 1000 };
	FD_ZERO(&wfds);
	if (txbuf.size()) { FD_SET(sockfd, &wfds); }
	select((int)(sockfd + 1), NULL, &wfds, 0, timeout > 0 ? &tv : 0);

当然,如果要将socket置为非阻塞,开始的时候还是要设置的

#ifdef _WIN32
		u_long on = 1;
		ioctlsocket(sockfd, FIONBIO, &on);
#else
		fcntl(sockfd, F_SETFL, O_NONBLOCK);
#endif

下面是发送的函数,参数为毫秒

//参数是毫秒
void pollSend(int timeout)
	{
		if (v_state == CLOSED) {
			if (timeout > 0) {
				timeval tv = { timeout / 1000, (timeout % 1000) * 1000 };
				select(0, NULL, NULL, NULL, &tv);
			}
			return;
		}
		if (timeout != 0) {
			fd_set wfds;
			timeval tv = { timeout / 1000, (timeout % 1000) * 1000 };
			FD_ZERO(&wfds);

			if (txbuf.size()) { FD_SET(sockfd, &wfds); }
			select((int)(sockfd + 1), NULL, &wfds, 0, timeout > 0 ? &tv : 0);
		}
		while (txbuf.size()) {
			int ret = ::send(sockfd, (char*)&txbuf[0], (int)txbuf.size(), 0);
			if (ret < 0 && (socketerrno == SOCKET_EWOULDBLOCK || socketerrno == SOCKET_EAGAIN_EINPROGRESS)) {
				break;
			}
			else if (ret <= 0) {
				closesocket(sockfd);
				v_state = CLOSED;
				fputs(ret < 0 ? "Connection error!\n" : "Connection closed!\n", stderr);
				break;
			}
			else {
				txbuf.erase(txbuf.begin(), txbuf.begin() + ret);
			}
		}
		if (!txbuf.size() && v_state == CLOSING) {
			closesocket(sockfd);
			v_state = CLOSED;
		}
	}

下面是接收函数

void pollRecv(int timeout)
	{
		if (v_state == CLOSED) {
			if (timeout > 0) {
				timeval tv = { timeout / 1000, (timeout % 1000) * 1000 };
				select(0, NULL, NULL, NULL, &tv);
			}
			return;
		}
		if (timeout != 0) {
			fd_set rfds;
			//fd_set wfds;
			timeval tv = { timeout / 1000, (timeout % 1000) * 1000 };
			FD_ZERO(&rfds);
			FD_SET(sockfd, &rfds);
		
			select((int)(sockfd + 1), &rfds, NULL, 0, timeout > 0 ? &tv : 0);
			if (!FD_ISSET(sockfd, &rfds))
			{
				printf("out of here ,no data\n");
				return;
			}
		}
		while (true) {
			// FD_ISSET(0, &rfds) will be true
			int N = (int)rxbuf.size();
			ssize_t ret;
			//钱波 64K 一个IP包长
			rxbuf.resize(N + 64000);
			ret = recv(sockfd, (char*)&rxbuf[0] + N, 64000, 0);
			if (ret < 0 && (socketerrno == SOCKET_EWOULDBLOCK || socketerrno == SOCKET_EAGAIN_EINPROGRESS)) {
				rxbuf.resize(N);
				break;
			}
			else if (ret <= 0) {
				rxbuf.resize(N);
				closesocket(sockfd);
				v_state = CLOSED;
				fputs(ret < 0 ? "Connection error!\n" : "Connection closed!\n", stderr);
				break;
			}
			else {//接收到的数据
				rxbuf.resize(N + ret);
			}
		}
	}

可以看出,我们使用select 仅仅是不阻塞,简单使用FD_ISSET宏去判决是否有数据达到,如果我们没有收到数据,我们就直接返回。

为了简单使用程序,我们封装一个class来使用接收和发送

class c_ws_class //:public TThreadRunable
{
	thread v_thread;
	std::mutex v_mutex;
	std::condition_variable v_cond;
	WebSocket v_ws;
	int v_stop = 1;
	string v_url;
	callback_message_recv v_recv = NULL;
	//已经
	//bool v_is_working = false;
public:

	static int InitSock()
	{
#ifdef _WIN32
		INT rc;
		WSADATA wsaData;

		rc = WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);
		if (rc) {
			printf("WSAStartup Failed.\n");
			return -1;
		}
#endif
		return 0;
	}


	static void UnInitSock()
	{
		WSACleanup();
	}


	c_ws_class()
	{}
	~c_ws_class()
	{
		v_ws.close();
	}
	
public:


	void set_url(const char * url)
	{
		v_url = url;
	}
	int connect()
	{
		if (v_url.empty())
			return -1;
		return v_ws.connect(v_url);
	}
	void Start(callback_message_recv recv)
	{
		//because we will connect all over the time, so v_stop is zero
		v_stop = 0;
		v_ws.initSize(0, 0);
		v_recv = recv;
		v_thread = std::thread(std::bind(&c_ws_class::Run, this));
	}

	bool send(const char * str)
	{
		if (str != NULL)
		{
			if (v_ws.getReadyState() != CLOSED)
			{
				v_ws.send(str);
				v_ws.pollSend(10);
				return true;
			}
			return false;
		}
		return false;
	}

	void sendBinary(uint8_t *data, int len)
	{
		if (v_ws.getReadyState() != CLOSED)
		{
			v_ws.sendBinary(data, len);
			v_ws.pollSend(5);
		}
	}
	void Stop()
	{
		v_stop = 1;
	}
	int isStop()
	{
		return v_stop;
	}
	void Join()
	{
		if (v_thread.joinable())
			v_thread.join();
	}
	void Run()
	{
		
		while (v_stop == 0) {
			//WebSocket::pointer wsp = &*ws; // <-- because a unique_ptr cannot be copied into a lambda
			if (v_stop == 1)
				break;
			if (v_ws.getReadyState() == CLOSED)
			{
				//断线重连
				if (connect() != 0)
				{
					for (int i = 0; i < 20; i++)
					{
						std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
						if (v_stop == 1)
							break;
					}
				}
			}
			else
			{
				v_ws.pollRecv(10);
				v_ws.dispatch(v_recv);
			}

		}
		v_ws.close();
		//std::cout << "server exit" << endl;
		v_stop = 1;
	}

	void WaitForSignal()
	{
		std::unique_lock<std::mutex> ul(v_mutex);
		v_cond.wait(ul);
	}
	void Notify()
	{
		v_cond.notify_one();
	}
};

以上为封装的外层线程代码,里面同时也封装了断线重连。

我们常常使用python或者使用nodejs来做测试,这里使用nodejs写一个简单的服务器程序,接收到数据以后发回。

const WebSocket = require('ws');

const wss = new WebSocket.Server({ port: 8000 });

wss.on('connection', function connection(ws) {
  ws.on('message', function incoming(message) {
    console.log('received: %s', message);
    ws.send('recv:'+message);
  });//当收到消息时,在控制台打印出来,并回复一条信息
});

测试结果

服务端nodejs显示
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客户端链接后显示
c++ websocket库,c++,c++高级技巧,网络,c++,websocket,开发语言

整个的头文件代码和测试代码在gitee上面
gitee地址文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-524103.html

到了这里,关于实现c++轻量级别websocket协议客户端的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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