![blog-cover-cpp-network.png](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-11458826/b4bf3e94498c263fea7fe65c835f8599.png)

# 本篇摘要




**本文介绍 `cpp - httplib 和 websocketpp 两个 C++ 库`。前者轻量易用，支持 HTTP/HTTPS 客户端和服务端，适用于多种场景；后者遵循 RFC 6455，实现 WebSocket 全双工通信，帮助实现实时应用开发。**
# 一.cpp-httplib介绍及使用


## 介绍
#### **1. 基本定义** 
- **轻量级 C++ HTTP 库**，仅单个头文件（`httplib.h`），无需复杂依赖。 
- **支持 HTTP/HTTPS** 协议，同时提供 **客户端和服务端** 功能。 

#### **2. 核心特点** 
- **单文件集成**：只需包含 `httplib.h` 即可使用，无额外库依赖。 
- **跨平台兼容**：支持 `Windows、Linux、macOS` 等主流操作系统。 
- **简单易用**：API 设计直观，代码简洁，易于集成与使用。 
- **高性能**：基于高效 I/O 模型，适用于高并发网络通信场景。 
- **功能全面**：支持多种 HTTP 方法（`GET、POST` 等）、Header 管理、Cookie、文件上传、HTTPS 加密等。 

#### **3. 主要功能** 
- **客户端功能**： 
 - 发送各类 HTTP 请求（`GET、POST、PUT、DELETE` 等）。 
 - 支持设置请求头、Body 数据、超时控制等。 
 - 处理响应数据，包括状态码、响应头和 Body 内容。 
- **服务端功能**： 
 - 快速搭建 HTTP 服务，监听指定端口。 
 - 处理不同路由的请求，`支持自定义响应逻辑`。 
 - 支持多`线程、异步处理，提升并发性能`。 

#### **4. 适用场景** 
- **客户端应用**：调用 RESTful API、爬虫程序、自动化脚本、HTTP 客户端工具等。 
- **服务端开发**：快速构建轻量级 Web 服务、API 接口、微服务、测试服务器等。 
- **嵌入式系统**：适用于资源受限环境下的 HTTP 通信需求。 


#### **5. 优势总结** 
- **轻量化**：单文件设计，易于集成与维护。 
- **高效性**：高性能网络通信，适合高并发应用。 
- **灵活性**：丰富的功能支持，满足多种 HTTP 通信需求。 
- **易用性**：简洁的 API 设计，降低开发门槛，提升开发效率。 

**简单来说：** **httplib凭借它的`轻量化与简单易用`（`根据标签调用对应回调函数完成处理`）并且能够及时更新对应功能的特点值得点赞，C++ 开发者需要在项目中实现 HTTP 通信时，cpp-httplib 是一个理想的选择。**


## 简单回调机制



**通过 **路由标签（如 `/api`）** 绑定 **回调函数**，当请求匹配标签时自动触发对应处理逻辑 。**

 **服务端** 使用 `Server` 类的 `.Get()`/`.Post()` 等方法注册标签和回调： 

```cpp
 svr.Get("/user", const Request&, Response& { /* 处理逻辑 */ });
```

**标签即路由路径**（如 `/login`），回调函数`接收请求和响应对象` 。

**特点：** 


 - **精准匹配**：按路径标签分发请求 
 - **灵活处理**：回调内可自定义状态码、响应头、Body内容 
 - **轻量级**：无复杂路由框架，直接通过标签绑定逻辑 


**`如图所示：`**

![在这里插入图片描述](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-11458826/25e00a4484d615fe3833cab901b2fb1e.png)



> **本质：** **用字符串标签（路由）作为键，回调函数作为值** 的简易路由表机制。


## 安装教程

这里可以直接`git clone`即可:

**`https://github.com/yhirose/cpp-httplib`**


**下载后可以看到对应里面内容：**

![在这里插入图片描述](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-11458826/9b32785d07e805051c593df6e1084260.png)
- 这里我们只需要用到对应头文件`httplib.h`就够了。


## 简单操作


**效果展示：**

![在这里插入图片描述](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-11458826/9a4f83db94b69fa317ad28037fd395c0.png)
- httplib服务端成功启动。
![在这里插入图片描述](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-11458826/f095dfeed55a63ef5a284f2452447397.png)

- 访问对应路径就能收到对应答复。


**`简单机制：`**

**其实这里就是客户访问的时候发对象请求发给对应httplib，然后它提取内部的路径解析出来，拿着回调函数表去匹配，最后执行完拿到对应response进行组织发送回去。**

**测试代码：**



```cpp
#include "../../common/httplib.h"

int main()
{
 // 1. 实例化服务器对象
 httplib::Server server;
 // 2. 注册回调函数 void(const httplib::Request &, httplib::Response &)
 server.Get("/httplib", [](const httplib::Request &req, httplib::Response &rsp){
 std::cout << req.method << std::endl;
 std::cout << req.path << std::endl; 
 std::cout << req.matched_route << std::endl;
 for (auto it : req.headers) {
 std::cout << it.first << ": " << it.second << std::endl;
 }
 std::string body = "httplib-test";
 rsp.set_content(body, "text/html");
 rsp.status = 200;
 });
 //server.Post() //这里其实就是对应发来的request里面有对应body；进行提取解析后再由服务器进行答复即可
 // 3. 启动服务器
 server.listen("0.0.0.0", 8081);
 return 0;
}
```

# 二.Websocket/Websocketpp介绍与使用
## 背景引入
比如使用httplib的时候是一问一答(客户端请求，服务端给出回答)，但是服务端不能像客户端端主动推送；如果只是使用原生的 HTTP 协议，要想实现消
息推送一般需要通过 "轮询" 的方式实现， 而轮询的成本比较高并且也不能及时的获取到消息的响应；因此websocket就诞生了（允许客户端与服务端之间建立长连接，然后完成服务端的主动推送）。


## websocket简单原理



**WebSocket协议的本质是一个`基于TCP的协议`； 客户端浏览器首先向服务器发起一个HTTP请求；与通常的HTTP请求不同，包含一些附加头信息；通过这些附加头信息来`完成握手过程以及协议升级过程`。**


**`对应操作图：`**

![在这里插入图片描述](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-11458826/a36e906f286938d74fc7e6ecbcc96555.png)


**`协议升级报文交互格式：`**

![在这里插入图片描述](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-11458826/2c0ff2f5636df61d23df02f067a5f452.png)

**`报文格式:`**


![在这里插入图片描述](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-11458826/4a6a0b2afe881be1041b317c0151f5b8.png)

**下面解析下：**


**1. 控制标志位（Control Flags）**
| 字段 | 位数 | 说明 |
|------|------|------|
| **FIN** | 1 bit | **最终帧标记** `1` = 当前帧是消息的最后一帧； `0` = 消息未结束，后续还有帧（支持分片传输）。 |
| **RSV1、RSV2、RSV3** | 各 1 bit | **保留位** 默认值为 `0`，若协议扩展（如压缩）启用时可能被使用，否则必须为 `0`。 |



 **2. 操作码（Opcode）**
| 字段 | 位数 | 说明 |
|------|------|------|
| **4 位 Opcode** | 4 bits | **定义帧类型** 常见值： - `0x0`（继续帧） - `0x1`（文本数据） - `0x2`（二进制数据） - `0x8`（关闭连接） - `0x9`（Ping，心跳检测） - `0xA`（Pong，响应 Ping） |



 **3. 掩码（Mask）**
| 字段 | 位数 | 说明 |
|------|------|------|
| **MASK** | 1 bit | **是否掩码** `1` = Payload 数据经过掩码处理（客户端发送到服务器时必须为 `1`，服务器返回时必须为 `0`）。 |



 **4. Payload 长度（Payload Length）**
| 字段 | 位数 | 说明 |
|------|------|------|
| **7 位 Payload 长度** | 7 bits | **基础长度** 表示 Payload 长度 ≤ 125。 若长度 > 125，则需扩展字段： - `16 位 Payload 长度`（长度 ≤ 65535） - `32 位 Payload 长度`（长度 > 65535，超大消息） |



 **5. 掩码密钥（Mask-Key）**
| 字段 | 位数 | 说明 |
|------|------|------|
| **Mask-Key** | 0 或 4 字节 | **仅当 MASK=1 时存在** 客户端发送时，随机生成 4 字节密钥，用于对 Payload 数据进行异或掩码处理。 服务器解码时需用相同密钥还原数据。 |



**6. Payload 数据（Payload Data）**
| 字段 | 说明 |
|------|------|
| **Payload 数据** | 实际传输的消息内容，长度由 Payload Length 决定，类型由 Opcode 定义（文本、二进制等）。 |



 **关键规则总结**
1. **客户端必须对出站消息加掩码（MASK=1）**，服务器必须验证并解码。 
2. **服务器不得对出站消息加掩码（MASK=0）**，否则客户端会拒绝连接。 
3. **Opcode 决定数据处理方式**（如文本、二进制、关闭连接等）。 
4. **分片传输**：通过 FIN=0 和 Opcode=0（继续帧）实现大消息拆分。 
5. **控制帧（如 Ping/Pong/Close）通常不掩码**，且长度较小（≤125字节）。 

>**`也正是通过以上字段的组合，WebSocket 实现了高效、灵活的全双工通信。`**


## websocketpp介绍

**WebSocketpp 是 `C++ 语言的 WebSocket 协议`库，严格遵循 RFC 6455 标准，支持构建客户端/服务器，实现`全双工实时通信`。它提供文本/二进制数据传输、握手升级、连接管理等核心功能，`基于 Boost.Asio`（可无 Boost 配置），采用事件驱动回调机制，支持 Ping/Pong 心跳和 SSL/TLS 加密（wss://）。适用于游戏、物联网、实时数据推送等场景，跨平台且兼顾性能与易用性，是 C++ 开发 WebSocket 的可靠工具（`websocketpp既支持http模式又支持websocket模式`）。**
## websocketpp安装教程

1. 打开终端，使用以下命令安装所需的开发包：
 ```bash
 sudo apt-get install libboost-dev libboost-system-dev libwebsocketpp-dev
 ```
2. 安装完成后，在 `/usr/include` 目录下检查是否存在 `websocketpp` 目录。可以通过以下命令查看：
 ```bash
 ls /usr/include/websocketpp/
 ```
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 如果存在该目录及其包含的文件（如示例中的 `base64`、`common`、`connection.hpp` 等），则表示安装成功。


## 基于websocketpp实现简单websocket通信测试

### 经常使用的接口



#### `server`类相关接口
1. **`set_access_channels(log::level channels)`**：设置日志输出等级。
2. **`set_open_handler(open_handler h)`**：连接握手成功后的回调处理函数设置。
3. **`set_close_handler(close_handler h)`**：连接关闭前的回调处理函数。
4. **`set_message_handler(message_handler h)`**：websocket消息处理回调函数。
5. **`send(connection_hdl hdl, std::string& payload, frame::opcode::value op)`**：向指定连接发送消息，需指定连接句柄、消息负载和操作码。
6. **`close(connection_hdl hdl, close::status::value code, std::string& reason)`**：关闭指定连接，需指定连接句柄、关闭状态码和关闭原因。
7. **`get_con_from_hdl(connection_hdl hdl)`**：根据连接句柄获取通信连接对象。
8. **`init_asio()`**：初始化asio框架。
9. **`set_reuse_addr(bool value)`**：设置是否启用地址重用。
10. **`listen(uint16_t port)`**：设置监听端口。
11. **`start_accept()`**：开始监听连接。
12. **`run()`**：启动服务器。

#### `connection`类相关接口
1. **`error_code send(std::string& payload, frame::opcode::value op = frame::opcode::text)`**：发送消息，可指定消息负载和操作码，默认操作码为文本类型。

#### `message_buffer`类相关接口
1. **`std::string const & get_payload()`**：取消息中的有效载荷数据。


### 构建websocket通信基本步骤


1. 初始化日志输出，关闭日志输出。
2. 初始化asio框架。
3. 设置消息处理、连接握手成功及连接关闭的回调函数。
4. 设置监听端口。
5. 开始监听。
6. 启动服务器。


### websocket通信实现

#### `测试效果`


![在这里插入图片描述](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-11458826/0a13036416393c931ea488ae3f26669d.png)
- 启动服务端监听。

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- 添加对应前端请求websocket服务的代码。

![在这里插入图片描述](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-11458826/16030ecc3f7ed43ec19ec71bdb8a68a5.png)
- 转化成html打开。

![在这里插入图片描述](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-11458826/029957b6fe71bb2e80511137241cba88.png)
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- 启动调试界面模式。

![在这里插入图片描述](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-11458826/45c5c62a8bfee34537c72d6679db9b18.png)
- 点击提交发送对应的websocket请求。

![在这里插入图片描述](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-11458826/d6ce3691d5474ff28605f2f672aa6075.png)


![在这里插入图片描述](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-11458826/442f51e8d80339bf23915e5d52688028.png)

- 这里可以看到服务端接收到了请求以及基于websocket通信的时候，服务端返回来的信息。



#### `代码汇总`

 test.cc:

```cpp
#include <websocketpp/config/asio_no_tls.hpp> //websocketpp底层的框架
#include <websocketpp/server.hpp>

typedef websocketpp::server<websocketpp::config::asio> server_t;
void openhl(websocketpp::connection_hdl hdl)
{
 std::cout << "websocket长连接建立成功！\n";
}
void closehl(websocketpp::connection_hdl hdl)
{
 std::cout << "websocket长连接断开！\n";
}
void messagehl(server_t *server, websocketpp::connection_hdl hdl, server_t::message_ptr msg)
{

 //hdl 是个弱指针不管理资源:typedef lib::weak_ptr<void> connection_hdl;
 auto con = server->get_con_from_hdl(hdl);//需要server的接口故需要传递对应的server对象
 std::string body = msg->get_payload();
 con->send(body + "----> 这是server发来的答复！！！！", websocketpp::frame::opcode::value::text);
}
int main()
{

 // 构建websocketpp对象：
 server_t sr;

 // 关闭对应的默认日志输出：
 sr.set_access_channels(websocketpp::log::alevel::none);

 // 初始化底层asio框架：
 sr.init_asio();

 // 设置打开连接+关闭连接+收到消息的回调函数
 // typedef lib::function<void(connection_hdl)> close_handler;
 sr.set_open_handler(openhl);
 sr.set_close_handler(closehl);
 //这里只能传递（回调函数）一个是连接一个是对应消息，因此需要bind：

 auto mshl=bind(messagehl,&sr,std::placeholders::_1,std::placeholders::_2);
 sr.set_message_handler(mshl);

 // 启动地址重用：

 sr.set_reuse_addr(1);

 // 设置监听端口
 sr.listen(8997);
 // 开始监听
 sr.start_accept();
 // 启动服务器
 sr.run(); // 进行阻塞运行，故要先监听再启动
 return 0;
}

```

 makefile:

```cpp
test : test.cc
	g++ -std=c++17 $^ -o $@ -lpthread -lboost_system
```



# 三.本篇小结
**cpp - httplib 以单文件、跨平台、功能全的特点，简化 C++ 项目 HTTP 通信开发；websocketpp 让 C++ 实现 WebSocket 通信更便捷，二者都是开发者实用工具。**

本文介绍 cpp - httplib 和 websocketpp 两个 C++ 库。前者轻量易用，支持 HTTP/HTTPS 客户端和服务端，适用于多种场景；后者遵循 RFC 6455，实现 WebSocket 全双工通信，帮助实现实时应用开发。

C++ 网络通信实践：cpp-httplib 与 websocketpp 入门指南，轻松实现 HTTP 与 WebSocket 交互

编程语言

网络与通信

后端

C++开发者必备网络库：cpp-httplib提供轻量级HTTP/HTTPS客户端服务端功能，单文件设计易集成；websocketpp实现RFC6455标准WebSocket全双工通信，支持实时数据推送。两者均跨平台、高性能，适用于RESTful API、微服务、物联网等场景，显著提升C++网络开发效率。

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