C++中簡單使用HP-Socket

2021 年 11 月 11 日
筆記
C++

簡介
使用方式
實現簡單執行緒池
實現TCP客戶端
實現TCP服務端
實現Http客戶端
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簡介

HP-Socket 是一套通用的高性能 TCP/UDP /HTTP 通訊框架，包含服務端組件、客戶端組件和 Agent 組件，廣泛適用於各種不同應用場景的 TCP/UDP /HTTP 通訊系統，提供 C/C++ 、 C# 、 Delphi 、 E （易語言）、 Java 、 Python 等程式語言介面。

HP-Socket是一套國產的開源通訊庫，使用C++語言實現，提供多種程式語言的介面，支援 Windows 和 Linux 平台：

官網：//www.hpsocket.net/
github://github.com/ldcsaa/HP-Socket

HP-Socket包含30多個組件，可根據通訊角色Client/Server）、通訊協議TCP/UDP/HTTP）和接收模型PUSH/PULL/PACK）進行歸類，這裡只簡單介紹一下：

Server組件：基於IOCP/EPOLL通訊模型，並結合快取池、私有堆等技術實現高效記憶體管理，支援超大規模、高並發通訊場景。
Agent組件：實質上是Multi-Client組件，與Server組件採用相同的技術架構，可同時建立和高效處理大規模Socket連接。
Client組件：基於Event Select/POLL通訊模型，每個組件對象創建一個通訊執行緒並管理一個Socket連接，適用於小規模客戶端場景。
Thread Pool組件：HP-Socket實現的高效易用的執行緒池組件，當成普通的第三方執行緒池庫使用即可。

HP-Socket的TCP組件支援PUSH、PULL和PACK三種接收模型：

PUSH模型：組件接收到數據時會觸發監聽器對象的OnReceive(pSender,dwConnID,pData,iLength)事件，把數據「推」給應用程式，這種模型使用起來是最自由的。
PULL模型：組件接收到數據時會觸發監聽器對象的OnReceive(pSender,dwConnID,iTotalLength)事件，告訴應用程式當前已經接收到多少數據，應用程式檢查數據的長度，如果滿足需要則調用組件的**Fetch(dwConnID,pData,iDataLength)方法把需
要的數據「拉」出來。
PACK模型：PACK模型系列組件是PUSH和PULL模型的結合體，應用程式不必處理分包與數據抓取,組件保證每個OnReceive事件都嚮應用程式提供一個完整數據包。

註：PACK模型組件會對應用程式發送的每個數據包自動加上 4 位元組（32位的包頭），前10位為用於數據包校驗的包頭標識位，後22位為記錄包體長度的長度位。

使用方式

HP-Socket支援MBCS和Unicode字符集，支援32位和64位應用程式。可以通過源程式碼、 DLL或LIB方式使用HP-Socket。 HP-Socket發行包中已經提供了HPSocket DLL和HPSocket4C DLL。
HP-Socket提供了各種情況下的dll文件，不需要我們重新編譯，dll文件按編程介面分為兩大類：

HPSocket DLL：導出C++編程介面，C++程式的首選方式，使用時需要把SocketInterface.h（及其依賴文件HPTypeDef.h） 、HPSocket.h以及 DLL 對應的 *.lib 文件加入到工程項目，用到SSL組件還需要HPSocket-SSL.h文件。
HPSocket4C DLL：導出C編程介面，提供給C語言或其它程式語言使用，使用時需要把HPSocket4C.h以及 DLL 對應的 *.lib 文件加入到工程項目，用到SSL組件還需要HPSocket4C-SSL.h文件。

實現簡單執行緒池

使用HP-Socket的執行緒池組件可以在程式中實現一個簡單的、公用的執行緒池，TCP通訊的斷線重連、發送心跳都會用到執行緒池。執行緒池組件的主要函數如下：

Start：啟動執行緒池，具體的使用可以參考源程式碼的注釋。
Submit：提交任務，主要使用BOOL Submit(fnTaskProc,pvArg,dwMaxWait=INFINITE)，另一個函數重載是使用一個特殊的數據類型（把Socket任務參數和任務函數封裝成一個數據結構）作為參數。
Stop：關閉執行緒池，參數dwMaxWait代表最大等待時間（毫秒，默認： INFINITE ，一直等待）。

先實現執行緒池的CHPThreadPoolListener介面，然後構造IHPThreadPool智慧指針，後面執行緒池的操作都通過智慧指針操作，程式碼如下：

class CHPThreadPoolListenerImpl : public CHPThreadPoolListener
{
private:
	void LogInfo(string logStr)
	{
		cout <<"ThreadPool " <<logStr << endl;
	}
public:
	virtual void OnStartup(IHPThreadPool* pThreadPool) 
	{
		LogInfo("執行緒池啟動");
	}
	virtual void OnShutdown(IHPThreadPool* pThreadPool) 
	{
		LogInfo("執行緒池啟動關閉");
	}
	virtual void OnWorkerThreadStart(IHPThreadPool* pThreadPool, THR_ID dwThreadID) 
	{				
		LogInfo("[" + to_string(dwThreadID) + "] " + "工作執行緒啟動");
	}
	virtual void OnWorkerThreadEnd(IHPThreadPool* pThreadPool, THR_ID dwThreadID) 
	{
		LogInfo("[" + to_string(dwThreadID) + "] " + "工作執行緒退出");
	}
};

CHPThreadPoolListenerImpl ThreadPoolListener;
//全局共享變數使用extern關鍵字修飾
extern CHPThreadPoolPtr ThreadPool(&ThreadPoolListener);

實現TCP客戶端

先實現一個列印函數，顯示客戶端相關的資訊，程式碼如下：

void PrintInfo(ITcpClient* pSender, CONNID dwConnID)
{
	char buffer[20];	
	TCHAR* ipAddr = buffer;
	int ipLen;
	USHORT port;

	pSender->GetLocalAddress(ipAddr, ipLen, port);	
	cout << string(ipAddr,0,ipLen) << ":" << port << " " << " [" << dwConnID << "] -> ";

	pSender->GetRemoteHost(ipAddr, ipLen, port);	
	cout << string(ipAddr, 0, ipLen) << ":" << port << " ";
}

實現CTcpClientListener監聽介面，客戶端斷線後自動重連，以換行符分割接收到的字元串，程式碼如下：

bool SysExit = false;
void ReConnect(ITcpClient* pSender)
{
	while (pSender->GetState() != SS_STOPPED)
	{
		Sleep(10);
	}
	pSender->Start("127.0.0.1", 60000);
}

class CClientListenerImpl : public CTcpClientListener
{

public:	
	virtual EnHandleResult OnConnect(ITcpClient* pSender, CONNID dwConnID) 
	{ 
		PrintInfo(pSender, dwConnID);
		cout << "連接成功" << endl;
		return HR_OK;		
	}

	string resStr = "";
	string commStr="";
	virtual EnHandleResult OnReceive(ITcpClient* pSender, CONNID dwConnID, const BYTE* pData, int iLength) 
	{
		
		string str((char*)pData,0, iLength);
		resStr.append(str);
		int index;
		while (true)
		{
			index = resStr.find("\r\n");
			if (index == -1)break;

			commStr = resStr.substr(0, index);
			resStr = resStr.substr(index +2, resStr.length() - (index +2));
			if (commStr!="")
			{
				PrintInfo(pSender, dwConnID);
				cout << "收到分割字元串 " << commStr << endl;
			}
		}	

		PrintInfo(pSender, dwConnID);
		cout << "數據接受 " << str << endl;

		return HR_OK;
	}

	virtual EnHandleResult OnClose(ITcpClient* pSender, CONNID dwConnID, EnSocketOperation enOperation, int iErrorCode)
	{
		resStr = "";

		PrintInfo(pSender, dwConnID);
		cout << "連接斷開，"<< enOperation <<"操作導致錯誤，錯誤碼 " << iErrorCode<< endl;
		if (!SysExit) 
		{
			ThreadPool->Submit((Fn_TaskProc)(&ReConnect), (PVOID)pSender);
		}		
		return HR_OK;
	}	
};

循環輸入字元串發送服務端，程式碼如下：

int main()
{
	//啟動執行緒池
	ThreadPool->Start();

	CClientListenerImpl listener;
	CTcpClientPtr client(&listener);

	if (!client->Start("127.0.0.1", 60000))
	{
		cout << "連接錯誤：" << client->GetLastError() << "-" << client->GetLastErrorDesc();
	}
	
	string sendMsg;
	while (!SysExit)
	{		
		cin >> sendMsg;
		if (sendMsg == "esc") 
		{
			SysExit = true;
			break;
		}

		if (client->GetState() == SS_STARTED) 
		{
			const BYTE* data = (BYTE*)(sendMsg.c_str());
			if (client->Send(data, sizeof(data)))
			{
				PrintInfo(client, client->GetConnectionID());
				cout << "發送成功 "<<sendMsg<<endl;
			}
			else
			{
				PrintInfo(client, client->GetConnectionID());
				cout << "發送失敗，錯誤描述 " << client->GetLastError() << "-" << client->GetLastErrorDesc() << endl;
			}
		}
		else 
		{
			PrintInfo(client, client->GetConnectionID());			
			cout << "無法發送，當前狀態 " <<client->GetState()<< endl;
		}
	}	
	client->Stop();
	//關閉執行緒池
	ThreadPool->Stop();

	return 0;	
}

實現TCP服務端

先實現一個列印函數，基本上和客戶端的相同，只有獲取本地IP的地方不同，程式碼如下：

void PrintInfo(ITcpServer* pSender, CONNID dwConnID)
{
	char buffer[20];
	TCHAR* ipAddr = buffer;
	int ipLen;
	USHORT port;

	pSender->GetListenAddress(ipAddr, ipLen, port);
	cout << string(ipAddr, 0, ipLen) << ":" << port << " " << "<-  [" << dwConnID << "] ";

	pSender->GetRemoteAddress(dwConnID, ipAddr, ipLen, port);
	cout << string(ipAddr, 0, ipLen) << ":" << port << " ";
}

為了演示客戶端和應用數據的綁定，定義一個用戶數據類型並創建一個隊列，程式碼如下：

class UserData 
{
public:
	UserData(string name="") 
	{
		Name = name;
	}
	string Name;
};
queue<UserData*> qName;  //創建隊列對象

實現CTcpServerListener監聽介面，收到字元串後加上用戶名再發送回去，程式碼如下：

class CTcpServerListenerImpl : public CTcpServerListener
{
public:	
	virtual EnHandleResult OnAccept(ITcpServer* pSender, CONNID dwConnID, UINT_PTR soClient)
	{ 

		pSender->SetConnectionExtra(dwConnID,qName.front());
		qName.pop();
		PrintInfo(pSender, dwConnID);
		cout << "連接成功" << endl;
		return HR_OK;
	}
	virtual EnHandleResult OnReceive(ITcpServer* pSender, CONNID dwConnID, const BYTE* pData, int iLength)
	{ 
		string str((char*)pData, 0, iLength);
		PrintInfo(pSender, dwConnID);
		cout << "數據接受 " << str<<endl;

		PVOID pInfo = nullptr;		
		pSender->GetConnectionExtra(dwConnID, &pInfo);
		str = "reply-" + ((UserData*)pInfo)->Name + str;

		const BYTE* data = (BYTE*)(str.c_str());		
		pSender->Send(dwConnID, data,str.size());
		return HR_OK;
	}	
	virtual EnHandleResult OnClose(ITcpServer* pSender, CONNID dwConnID, EnSocketOperation enOperation, int iErrorCode)
	{
		PVOID pInfo = nullptr;
		pSender->GetConnectionExtra(dwConnID, &pInfo);
		qName.push((UserData*)pInfo);
		PrintInfo(pSender, dwConnID);
		cout << "斷開連接"<< endl;

		pSender->SetConnectionExtra(dwConnID, NULL);		
		return HR_OK;
	}
};

循環輸入字元串發送到客戶端，自動回復客戶端發送的消息，程式碼如下：

bool SysExit = false;
int main()
{	
	UserData user1("NO1-User");
	UserData user2("NO2-User");
	UserData user3("NO3-User");
	UserData user4("NO4-User");

	qName.push(&user1);
	qName.push(&user2);
	qName.push(&user3);
	qName.push(&user4);

	CTcpServerListenerImpl listener;
	CTcpServerPtr server(&listener);
		
	if (!server->Start("127.0.0.1", 60000))
	{
		cout << "啟動錯誤：" << server->GetLastError() << "-" << server->GetLastErrorDesc();
	}
	
	string sendMsg;
	while (!SysExit)
	{
		cin >> sendMsg;
		if (sendMsg == "esc")
		{
			SysExit = true;
			break;
		}

		//如果數組長度小於當前連接數量，則獲取失敗
		DWORD count= 1000;			
		CONNID pIDs[1000]; 
		ZeroMemory(pIDs, 1000);;

		if (server->GetAllConnectionIDs(pIDs, count)&& count >0)
		{
			for (size_t i = 0; i < count; i++)
			{
				const BYTE* data = (BYTE*)(sendMsg.c_str());
				if (server->Send(*(pIDs+i),data, sendMsg.size()))
				{
					PrintInfo(server, pIDs[i]);
					cout << "發送成功 " << sendMsg << endl;
				}
				else
				{
					PrintInfo(server, pIDs[i]);
					cout << "發送失敗，錯誤描述 " << server->GetLastError() << "-" << server->GetLastErrorDesc() << endl;
				}
			}		
		}
		else
		{			
			cout << "無法發送，當前連接數 " << count << endl;
		}
	}
	server->Stop();
}

註：獲取連接時指針數組的長度一定要大於當前連接數量，否則會失敗。

實現Http客戶端

HP-Socket的Http客戶端有同步、非同步兩種，同步客戶端不需要綁定監聽器，這裡使用同步客戶端演示。

Sync Client：同步HTTP客戶端組件（CHttpSyncClient和CHttpsSyncClient）內部會處理所有事件，因此，它們不需要綁定監聽器（構造方法的監聽器參數傳入null）; 如果綁定了監聽器則可以跟蹤組件的通訊過程。

測試客戶端可以使用實時天氣介面上面的測試示例，當前的測試示例為：

//api.k780.com/?app=weather.today&weaId=1&appkey=10003&sign=b59bc3ef6191eb9f747dd4e83c99f2a4&format=json

直接開始測試，程式碼如下：

int main()
{
    CHttpSyncClientPtr SyncClient;
    THeader type;
    type.name = "Content-Type";
    type.value = "text/html;charset=UTF-8";
    
    if (SyncClient->OpenUrl("GET", "//api.k780.com/?app=weather.today&weaId=1&appkey=10003&sign=b59bc3ef6191eb9f747dd4e83c99f2a4&format=json",&type))
    {
        LPCBYTE pData = nullptr;
        int iLength = 0;
        SyncClient->GetResponseBody(&pData, &iLength);        
        string body((char*)pData, iLength);
        //返回的有中文，需要轉化編碼格式
        cout << body << endl;        
        cout << endl;
        cout << StringToUtf(body) << endl;
        cout << endl;
        cout << UtfToString(StringToUtf(body)) << endl;
    }
    else
    {
        cout << "打開失敗："<<SyncClient->GetLastError()<<"-"<< SyncClient->GetLastErrorDesc()<<endl;
    }   
}

上面的StringToUtf和UtfToString函數是轉載至C++ 中文亂碼的問題，該函數實現UTF-8和ANSI編碼格式的轉化，程式碼如下：

string UtfToString(string strValue)
{
    int nwLen = ::MultiByteToWideChar(CP_ACP, 0, strValue.c_str(), -1, NULL, 0);
    wchar_t* pwBuf = new wchar_t[nwLen + 1];//加上末尾'\0'
    ZeroMemory(pwBuf, nwLen * 2 + 2);
    ::MultiByteToWideChar(CP_ACP, 0, strValue.c_str(), strValue.length(), pwBuf, nwLen);
    int nLen = ::WideCharToMultiByte(CP_UTF8, 0, pwBuf, -1, NULL, NULL, NULL, NULL);
    char* pBuf = new char[nLen + 1];
    ZeroMemory(pBuf, nLen + 1);
    ::WideCharToMultiByte(CP_UTF8, 0, pwBuf, nwLen, pBuf, nLen, NULL, NULL);
    std::string retStr(pBuf);
    delete[]pwBuf;
    delete[]pBuf;
    pwBuf = NULL;
    pBuf = NULL;
    return retStr;
}

string StringToUtf(string strValue)
{
    int nwLen = MultiByteToWideChar(CP_UTF8, 0, strValue.c_str(), -1, NULL, 0);
    wchar_t* pwBuf = new wchar_t[nwLen + 1];//加上末尾'\0'
    memset(pwBuf, 0, nwLen * 2 + 2);
    MultiByteToWideChar(CP_UTF8, 0, strValue.c_str(), strValue.length(), pwBuf, nwLen);
    int nLen = WideCharToMultiByte(CP_ACP, 0, pwBuf, -1, NULL, NULL, NULL, NULL);
    char* pBuf = new char[nLen + 1];
    memset(pBuf, 0, nLen + 1);
    WideCharToMultiByte(CP_ACP, 0, pwBuf, nwLen, pBuf, nLen, NULL, NULL);
    std::string retStr = pBuf;
    delete[]pBuf;
    delete[]pwBuf;
    return retStr;
}

註：函數實現需放在main函數之前。

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