在C++中使用HP-Socket

2024-04-02 19:55

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1、简介

HP-Socket 是一套通用的高性能 TCP/UDP /HTTP 通信框架，包含服务端组件、客户端组件和 Agent 组件，广泛适用于各种不同应用场景的 TCP/UDP /HTTP 通信系统，提供 C/C++ 、 C# 、 Delphi 、 E （易语言）、 Java 、 Python 等编程语言接口。
HP-Socket是一套国产的开源通讯库，使用C++语言实现，提供多种编程语言的接口，支持 Windows 和 Linux 平台：

官网：http://www.hpsocket.net/
github:https://github.com/ldcsaa/HP-Socket

HP-Socket包含30多个组件，可根据通信角色Client/Server）、通信协议TCP/UDP/HTTP）和接收模型PUSH/PULL/PACK）进行归类，这里只简单介绍一下：

Server组件：基于IOCP/EPOLL通信模型，并结合缓存池、私有堆等技术实现高效内存管理，支持超大规模、高并发通信场景。
Agent组件：实质上是Multi-Client组件，与Server组件采用相同的技术架构，可同时建立和高效处理大规模Socket连接。
Client组件：基于Event Select/POLL通信模型，每个组件对象创建一个通信线程并管理一个Socket连接，适用于小规模客户端场景。
Thread Pool组件：HP-Socket实现的高效易用的线程池组件，当成普通的第三方线程池库使用即可。

HP-Socket的TCP组件支持PUSH、PULL和PACK三种接收模型：

PUSH模型：组件接收到数据时会触发监听器对象的OnReceive(pSender,dwConnID,pData,iLength)事件，把数据“推”给应用程序，这种模型使用起来是最自由的。
PULL模型：组件接收到数据时会触发监听器对象的OnReceive(pSender,dwConnID,iTotalLength)事件，告诉应用程序当前已经接收到多少数据，应用程序检查数据的长度，如果满足需要则调用组件的**Fetch(dwConnID,pData,iDataLength)方法把需
要的数据“拉”出来。
PACK模型：PACK模型系列组件是PUSH和PULL模型的结合体，应用程序不必处理分包与数据抓取,组件保证每个OnReceive事件都向应用程序提供一个完整数据包。

注：PACK模型组件会对应用程序发送的每个数据包自动加上 4 字节（32位的包头），前10位为用于数据包校验的包头标识位，后22位为记录包体长度的长度位。

2、使用方式

HP-Socket支持MBCS和Unicode字符集，支持32位和64位应用程序。可以通过源代码、 DLL或LIB方式使用HP-Socket。 HP-Socket发行包中已经提供了HPSocket DLL和HPSocket4C DLL。
HP-Socket提供了各种情况下的dll文件，不需要我们重新编译，dll文件按编程接口分为两大类：

HPSocket DLL：导出C++编程接口，C++程序的首选方式，使用时需要把SocketInterface.h（及其依赖文件HPTypeDef.h）、HPSocket.h以及 DLL 对应的 *.lib 文件加入到工程项目，用到SSL组件还需要HPSocket-SSL.h文件。

HPSocket4C DLL：导出C编程接口，提供给C语言或其它编程语言使用，使用时需要把HPSocket4C.h以及 DLL 对应的 *.lib 文件加入到工程项目，用到SSL组件还需要HPSocket4C-SSL.h文件。

3、实现简单线程池

使用HP-Socket的线程池组件可以在程序中实现一个简单的、公用的线程池，TCP通讯的断线重连、发送心跳都会用到线程池。

线程池组件的主要函数如下：

Start：启动线程池，具体的使用可以参考源代码的注释。
Submit：提交任务，主要使用BOOL Submit(fnTaskProc,pvArg,dwMaxWait=INFINITE)，另一个函数重载是使用一个特殊的数据类型（把Socket任务参数和任务函数封装成一个数据结构）作为参数。
Stop：关闭线程池，参数dwMaxWait代表最大等待时间（毫秒，默认： INFINITE ，一直等待）。

先实现线程池的CHPThreadPoolListener接口，然后构造IHPThreadPool智能指针，后面线程池的操作都通过智能指针操作，

代码如下：


class CHPThreadPoolListenerImpl : public CHPThreadPoolListener
{
private:
 void LogInfo(string logStr)
 {
  cout <<"ThreadPool " <<logStr << endl;
 }
public:
 virtual void OnStartup(IHPThreadPool* pThreadPool) 
 {
  LogInfo("线程池启动");
 }
 virtual void OnShutdown(IHPThreadPool* pThreadPool) 
 {
  LogInfo("线程池启动关闭");
 }
 virtual void OnWorkerThreadStart(IHPThreadPool* pThreadPool, THR_ID dwThreadID) 
 {    
  LogInfo("[" + to_string(dwThreadID) + "] " + "工作线程启动");
 }
 virtual void OnWorkerThreadEnd(IHPThreadPool* pThreadPool, THR_ID dwThreadID) 
 {
  LogInfo("[" + to_string(dwThreadID) + "] " + "工作线程退出");
 }
};

CHPThreadPoolListenerImpl ThreadPoolListener;
//全局共享变量使用extern关键字修饰
extern CHPThreadPoolPtr ThreadPool(&ThreadPoolListener);

4、实现TCP客户端

先实现一个打印函数，显示客户端相关的信息，代码如下：


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 << " ";
}

实现CTcpClientListener监听接口，客户端断线后自动重连，以换行符分割接收到的字符串，

代码如下：


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 << "连接成功" << 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 << "收到分割字符串 " << commStr << endl;
   }
  } 

  PrintInfo(pSender, dwConnID);
  cout << "数据接受 " << str << endl;

  return HR_OK;
 }

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

  PrintInfo(pSender, dwConnID);
  cout << "连接断开，"<< enOperation <<"操作导致错误，错误码 " << iErrorCode<< endl;
  if (!SysExit) 
  {
   ThreadPool->Submit((Fn_TaskProc)(&ReConnect), (PVOID)pSender);
  }  
  return HR_OK;
 } 
};

循环输入字符串发送服务端，代码如下：


int main()
{
 //启动线程池
 ThreadPool->Start();

 CClientListenerImpl listener;
 CTcpClientPtr client(&listener);

 if (!client->Start("127.0.0.1", 60000))
 {
  cout << "连接错误：" << 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 << "发送成功 "<<sendMsg<<endl;
   }
   else
   {
    PrintInfo(client, client->GetConnectionID());
    cout << "发送失败，错误描述 " << client->GetLastError() << "-" << client->GetLastErrorDesc() << endl;
   }
  }
  else 
  {
   PrintInfo(client, client->GetConnectionID());   
   cout << "无法发送，当前状态 " <<client->GetState()<< endl;
  }
 } 
 client->Stop();
 //关闭线程池
 ThreadPool->Stop();

 return 0; 
}

5、实现TCP服务端

先实现一个打印函数，基本上和客户端的相同，只有获取本地IP的地方不同，

代码如下：


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 << " ";
}

为了演示客户端和应用数据的绑定，定义一个用户数据类型并创建一个队列，代码如下：


class UserData 
{
public:
 UserData(string name="") 
 {
  Name = name;
 }
 string Name;
};
queue<UserData*> qName;  //创建队列对象

实现CTcpServerListener监听接口，收到字符串后加上用户名再发送回去，

代码如下：


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 << "连接成功" << 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 << "数据接受 " << 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 << "断开连接"<< endl;

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

循环输入字符串发送到客户端，自动回复客户端发送的消息，代码如下：


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 << "启动错误：" << server->GetLastError() << "-" << server->GetLastErrorDesc();
 }
 
 string sendMsg;
 while (!SysExit)
 {
  cin >> sendMsg;
  if (sendMsg == "esc")
  {
   SysExit = true;
   break;
  }

  //如果数组长度小于当前连接数量，则获取失败
  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 << "发送成功 " << sendMsg << endl;
    }
    else
    {
     PrintInfo(server, pIDs[i]);
     cout << "发送失败，错误描述 " << server->GetLastError() << "-" << server->GetLastErrorDesc() << endl;
    }
   }  
  }
  else
  {   
   cout << "无法发送，当前连接数 " << count << endl;
  }
 }
 server->Stop();
}

注：获取连接时指针数组的长度一定要大于当前连接数量，否则会失败。

6、实现Http客户端

HP-Socket的Http客户端有同步、异步两种，同步客户端不需要绑定监听器，这里使用同步客户端演示。

Sync Client：同步HTTP客户端组件（CHttpSyncClient和CHttpsSyncClient）内部会处理所有事件，因此，它们不需要绑定监听器（构造方法的监听器参数传入null）; 如果绑定了监听器则可以跟踪组件的通信过程。

测试客户端可以使用实时天气接口上面的测试示例，当前的测试示例为：


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

直接开始测试，代码如下：


int main()
{
    CHttpSyncClientPtr SyncClient;
    THeader type;
    type.name = "Content-Type";
    type.value = "text/html;charset=UTF-8";
    
    if (SyncClient->OpenUrl("GET", "http://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，需要转化编码格式
        cout << body << endl;        
        cout << endl;
        cout << StringToUtf(body) << endl;
        cout << endl;
        cout << UtfToString(StringToUtf(body)) << endl;
    }
    else
    {
        cout << "打开失败："<<SyncClient->GetLastError()<<"-"<< SyncClient->GetLastErrorDesc()<<endl;
    }   
}

上面的StringToUtf和UtfToString函数是转载至C++ 中文乱码的问题，该函数实现UTF-8和ANSI编码格式的转化，

代码如下：


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;
}