C++常用的一些网络库
文章目录
- 前言
- 一、libcurl:高可移植、功能丰富的通信库
- 二、cpr:更现代、更易用的通信库
- 三、ZMQ:高效、快速、多功能的通信库
- 总结
前言
这几天浏览了一下极客时间罗剑锋老师的《C++实战笔记》课程,其中提到了一些好用的网络库,简单做个记录,便于日后学习。
课程链接链接: 罗剑锋的C++实战笔记
一、libcurl:高可移植、功能丰富的通信库
libcurl 经过了多年的开发和实际项目的验证,非常稳定可靠,拥有上百万的用户,其中不乏 Apple、Facebook、Google、Netflix 等大公司。它最早只支持 HTTP 协议,但现在已经扩展到支持所有的应用层协议,比如 HTTPS、FTP、LDAP、SMTP 等,功能强大。libcurl 使用纯 C 语言开发,兼容性、可移植性非常好,基于 C 接口可以很容易写出各种语言的封装,所以 Python、PHP 等语言都有 libcurl 相关的库。因为 C++ 兼容 C,所以我们也可以在 C++ 程序里直接调用 libcurl 来收发数据。
libcurl 常用的还是 HTTP,libcurl 的接口可以粗略地分成两大类:easy 系列和 multi 系列。其中,easy 系列是同步调用,比较简单;multi 系列是异步的多线程调用,比较复杂。通常情况下,我们用 easy 系列就足够了。使用 libcurl 收发 HTTP 数据的基本步骤有 4 个:
1,使用 curl_easy_init() 创建一个句柄,类型是 CURL*。但我们完全没有必要关心句柄的类型,直接用 auto 推导就行;
2,使用 curl_easy_setopt() 设置请求的各种参数,比如请求方法、URL、header/body 数据、超时、回调函数等。这是最关键的操作;
3,使用 curl_easy_perform() 发送数据,返回的数据会由回调函数处理;
4,使用 curl_easy_cleanup() 清理句柄相关的资源,结束会话;
#include <curl/curl.h>auto curl = curl_easy_init(); // 1,创建CURL句柄
assert(curl);curl_easy_setopt(curl, CURLOPT_URL, "https://www.baidu.com/"); // 2,设置请求URIauto res = curl_easy_perform(curl); // 3,发送数据
if (res != CURLE_OK) { // 检查是否执行成功cout << curl_easy_strerror(res) << endl;
}curl_easy_cleanup(curl); // 4,清理句柄相关的资源
这段代码的重点是调用 curl_easy_setopt() 设置了 URL,请求百度,其他的都使用默认值即可。由于没有设置自己的回调函数,所以 libcurl 会使用内部的默认回调,把得到的 HTTP 响应数据输出到标准流,也就是直接打印到屏幕上。
libcurl 是 C 语言实现的,所以回调函数必须是函数指针。不过,C++11 允许写 lambda 表达式,这利用了一个特别规定:无捕获的 lambda 表达式可以显式转换成一个函数指针。注意一定要是“无捕获”,也就是说 lambda 引出符“[]”必须是空的,不能捕获任何外部变量。所以,只要多做一个简单的转型动作,就可以用 lambda 表达式直接写 libcurl 的回调:
// 回调函数的原型
size_t write_callback(char* , size_t , size_t , void* );curl_easy_setopt(curl, CURLOPT_WRITEFUNCTION, // 设置回调函数(decltype(&write_callback)) // decltype获取函数指针类型,显式转换[](char *ptr, size_t size, size_t nmemb, void *userdata)// lambda{cout << "size = " << size * nmemb << endl; // 简单的处理return size * nmemb; // 返回接收的字节数}
);
二、cpr:更现代、更易用的通信库
cpr 是对 libcurl 的一个 C++11 封装,使用了很多现代 C++ 的高级特性,对外的接口模仿了 Python 的 requests 库,非常简单易用。
和 libcurl 相比,cpr 用起来真的是太轻松了,不需要考虑什么初始化、设置参数、清理等杂事,一句话就能发送 HTTP 请求:
#include <cpr/cpr.h> auto res = cpr::Get( // GET请求 cpr::Url{"http://openresty.org"} // 传递URL
);
你也不用写回调函数,HTTP 响应就是函数的返回值,用成员变量 url、header、status_code、text 就能够得到报文的各个组成部分:
cout << res.elapsed << endl; // 请求耗费的时间cout << res.url << endl; // 请求的URL
cout << res.status_code << endl; // 响应的状态码
cout << res.text.length() << endl; // 响应的body数据for(auto& x : res.header) { // 响应的头字段cout << x.first << "=>" // 类似map的结构<< x.second << endl;
}
在 cpr 里,HTTP 协议的概念都被实现为相应的函数或者类,内部再转化为 libcurl 操作,主要的有:
(1) GET/HEAD/POST 等请求方法,使用同名的 Get/Head/Post 函数;
(2) URL 使用 Url 类,它其实是 string 的别名;
(3) URL 参数使用 Parameters 类,KV 结构,近似 map;
(4) 请求头字段使用 Header 类,它其实是 map 的别名,使用定制的函数实现了大小写无关比较;
(5) Cookie 使用 Cookies 类,也是 KV 结构,近似 map;
(6) 请求体使用 Body 类;
(7) 超时设置使用 Timeout 类;
这些函数和类的用法都非常自然、符合思维习惯,而且因为可以使用 C++11 的花括号“{}”初始化语法:
const auto url = "http://openresty.org"s; // 访问的URLauto res1 = cpr::Head( // 发送HEAD请求cpr::Url{url} // 传递URL
);auto res2 = cpr::Get( // 发送GET请求cpr::Url{url}, // 传递URLcpr::Parameters{ // 传递URL参数{"a", "1"}, {"b", "2"}}
);auto res3 = cpr::Post( // 发送POST请求cpr::Url{url}, // 传递URLcpr::Header{ // 定制请求头字段{"x", "xxx"},{"expect",""}},cpr::Body{"post data"}, // 传递body数据cpr::Timeout{200ms} // 超时时间
);
cpr 也支持异步处理,但它内部没有使用 libcurl 的 multi 接口,而是使用了标准库里的 future 和 async,和 libcurl 的实现相比,既简单又好理解。异步接口与同步接口的调用方式基本一样,只是名字多了个“Async”的后缀,返回的是一个 future 对象。你可以调用 wait() 或者 get() 来获取响应结果:
auto f = cpr::GetAsync( // 异步发送GET请求cpr::Url{"http://openresty.org"}
);auto res = f.get(); // 等待响应结果
cout << res.elapsed << endl; // 请求耗费的时间
三、ZMQ:高效、快速、多功能的通信库
Zero Message Queue——零延迟的消息队列,意味着它除了可以收发数据外,还可以用作消息中间件,解耦多个应用服务之间的强依赖关系,搭建高效、有弹性的分布式系统。
ZMQ支持多种模式,而且模式之间也可以组合应用,同时也支持多种通信协议。ZMQ的具体应用可以参见这位大佬:https://blog.csdn.net/zzhongcy/category_1922857.html
使用中有些需要注意的细节:
一个是 ZMQ 环境的线程数。它的默认值是 1,太小了,适当增大一些就可以提高 ZMQ 的并发处理能力。用的是 4~6,具体设置为多少最好还是通过性能测试来验证下。
另一个是收发消息时的本地缓存数量,ZMQ 的术语叫 High Water Mark。如果收发的数据过多,数量超过 HWM,ZMQ 要么阻塞,要么丢弃消息。HWM 需要调用套接字的成员函数 setsockopt() 来设置,注意收发使用的是两个不同的标志:
sock.setsockopt(ZMQ_RCVHWM, 1000); // 接收消息最多缓存1000条
sock.setsockopt(ZMQ_SNDHWM, 100); // 发送消息最多缓存100条
总结
1,libcurl 是一个功能完善、稳定可靠的应用层通信库,最常用的就是 HTTP 协议;
2,cpr 是对 libcurl 的 C++ 封装,接口简单易用;
3,libcurl 和 cpr 都只能作为客户端来使用,不能编写服务器端应用;
4,ZMQ 是一个高级的网络通信库,支持多种通信模式,可以把消息队列功能直接嵌入应用程序,搭建出高效、灵活、免管理的分布式系统(ZMQ的作者又开发了一个新的网络通信库nanomq,改进了一些ZMQ的设计不足,但应用不是很广);
C++23预计会加入networking,该库基于已有多年实践的 boost.asio,采用前摄器模式(Proactor)统一封装了操作系统的各种异步机制(epoll、kqueue、IOCP),而且支持协程。有了它,我们的网络通信工作就会更加轻松。
在项目开发过程中还用过ACE、Hp-Socket,也都各有优劣。在游戏开发中,还有应用poco的,虽然下载过源码,简单跑过,但是没什么深入研究。
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