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c++ websocket 帧解析代码

以下是一个简单的使用 C++ 解析 WebSocket 帧的代码示例:

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>

using namespace std;

// 定义 WebSocket 帧类型
enum Opcode {
    CONTINUATION_FRAME = 0x00,
    TEXT_FRAME = 0x01,
    BINARY_FRAME = 0x02,
    CLOSE_FRAME = 0x08,
    PING_FRAME = 0x09,
    PONG_FRAME = 0x0A
};

// 定义 WebSocket 帧头部结构体
struct FrameHeader {
    bool fin;
    Opcode opcode;
    bool mask;
    uint64_t payloadLength;
};

// 解析 WebSocket 帧头部信息
FrameHeader ParseFrameHeader(const char* buffer, size_t length) {
    FrameHeader header;

    // 判断 FIN 标志位
    header.fin = (buffer[0] & 0x80) != 0;

    // 获取操作码
    header.opcode = static_cast<Opcode>(buffer[0] & 0x0F);

    // 判断是否使用掩码
    header.mask = (buffer[1] & 0x80) != 0;

    // 获取负载数据长度
    uint8_t payloadLenByte = buffer[1] & 0x7F;
    
	if (payloadLenByte == 126) {
	    if (length < sizeof(FrameHeader) + sizeof(uint16_t)) {
	        throw runtime_error("Invalid frame: insufficient data");
	    }
	    
	    const uint16_t* pPayloadLength16Bit = reinterpret_cast<const uint16_t*>(buffer + sizeof(FrameHeader));
	    header.payloadLength = ntohs(*pPayloadLength16Bit);
	} else if (payloadLenByte == 127) {
	    if (length < sizeof(FrameHeader) + sizeof(uint64_t)) {
	        throw runtime_error("Invalid frame: insufficient data");
	    }
	    
	    const uint64_t* pPayloadLength64Bit = reinterpret_cast<const uint64_t*>(buffer + sizeof(FrameHeader));
	    header.payloadLength = be64toh(*pPayloadLength64Bit);
	} else {
	    header.payloadLength = payloadLenByte;
	}

    return header;
}

// 解析 WebSocket 帧负载数据
vector<char> ParseFramePayload(const char* buffer, size_t length, const FrameHeader& header) {
    vector<char> payload;

    // 获取掩码
    const char* maskKey = nullptr;
    
	if (header.mask) {
	    maskKey = buffer + sizeof(FrameHeader);
	}
	
	// 计算负载数据起始位置和长度
	size_t payloadOffset = sizeof(FrameHeader);
	size_t payloadLength = static_cast<size_t>(header.payloadLength);

	if (header.mask) {
	    payloadOffset += 4;
	    payload.resize(payloadLength);
	    
	    for (size_t i = 0; i < payloadLength; ++i) {
	        size_t j = i % 4;
	        payload[i] = buffer[payloadOffset + i] ^ maskKey[j];
	    }
	} else {
	    payload.assign(buffer + payloadOffset, buffer + length);
	}

    return payload;
}

int main() {
    // 构造测试数据
    string testDataStr =
        "\x81\x85\x37\xfa\x21\x3d\x7f\x9f\xb6\xf1"
        "Hello";
        
    const char* testDataBuffer = testDataStr.c_str();
    size_t testDataSize = testDataStr.size();

	try {
        // 解析帧头部信息
        FrameHeader header = ParseFrameHeader(testDataBuffer, testDataSize);

        // 解析负载数据
        vector<char> payload = ParseFramePayload(testDataBuffer, testDataSize, header);

        // 打印解析结果
        cout << "FIN: " << header.fin << endl;
        cout << "Opcode: " << header.opcode << endl;
        cout << "Mask: " << header.mask << endl;
        cout << "Payload Length: " << header.payloadLength << endl;
        cout << "Payload Data: ";
        
        for (auto c : payload) {
            cout.put(c);
        }
        
        cout << endl;

    } catch (const exception& e) {
	    cerr << e.what() << endl;
	}

	return 0;
}

上面的代码中,使用了 ParseFrameHeader 函数和 ParseFramePayload 函数来分别解析 WebSocket 帧头部信息和负载数据。

ParseFrameHeader 函数中,首先判断 FIN 标志位、操作码、是否使用掩码以及负载数据长度。然后根据不同情况计算出实际的负载数据长度,并返回一个包含这些信息的结构体。

ParseFramePayload 函数中,根据帧头部信息获取掩码以及负载数据起始位置和长度。如果使用了掩码,则对每个字节进行异或操作;否则直接拷贝到 vector 中。最后返回包含所有解析出来的负载数据的 vector。

上述示例代码只是基本示例,并未考虑所有特殊情况。在实际应用中,还需要根据实际情况进行更加严谨的解析处理。

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