UEC++编写实现MQTT协议

时间: 2023-07-07 15:39:20 浏览: 44
MQTT(Message Queuing Telemetry Transport)是一个轻量级的、基于发布/订阅模式的通讯协议,被广泛应用于物联网等领域。下面是一个使用UEC++编写实现MQTT协议的示例: ```cpp #include <iostream> #include <string> #include <cstring> #include <map> #include <vector> using namespace std; // 定义MQTT消息类型 enum MqttMessageType { CONNECT = 1, CONNACK, PUBLISH, PUBACK, PUBREC, PUBREL, PUBCOMP, SUBSCRIBE, SUBACK, UNSUBSCRIBE, UNSUBACK, PINGREQ, PINGRESP, DISCONNECT }; // 定义MQTT连接状态 enum MqttConnectStatus { CONNECT_ACCEPTED = 0, CONNECT_REFUSED_PROTOCOL, CONNECT_REFUSED_ID, CONNECT_REFUSED_SERVER, CONNECT_REFUSED_USER, CONNECT_REFUSED_PWD }; // 定义MQTT消息结构体 struct MqttMessage { MqttMessageType type; bool dup; int qos; bool retain; int length; string topic; string payload; int packet_id; map<string, string> properties; }; // 定义MQTT连接结构体 struct MqttConnect { string protocol_name; int protocol_version; bool clean_session; bool will_flag; int will_qos; bool will_retain; string will_topic; string will_message; string client_id; string username; string password; map<string, string> properties; }; // 定义MQTT客户端类 class MqttClient { public: MqttClient(const string& broker_url, int broker_port); ~MqttClient(); bool connect(const MqttConnect& connect); bool publish(const MqttMessage& message); bool subscribe(const vector<string>& topics); bool unsubscribe(const vector<string>& topics); void disconnect(); private: bool send_message(const MqttMessage& message); bool read_message(MqttMessage& message); string broker_url_; int broker_port_; int socket_fd_; int packet_id_; }; // 构造函数 MqttClient::MqttClient(const string& broker_url, int broker_port) : broker_url_(broker_url), broker_port_(broker_port), socket_fd_(-1), packet_id_(1) {} // 析构函数 MqttClient::~MqttClient() { disconnect(); } // 连接到MQTT服务器 bool MqttClient::connect(const MqttConnect& connect) { // 建立TCP连接 socket_fd_ = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); if (socket_fd_ < 0) { cerr << "Failed to create socket." << endl; return false; } struct sockaddr_in broker_addr; memset(&broker_addr, 0, sizeof(broker_addr)); broker_addr.sin_family = AF_INET; broker_addr.sin_port = htons(broker_port_); broker_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(broker_url_.c_str()); if (connect(socket_fd_, (struct sockaddr*)&broker_addr, sizeof(broker_addr)) < 0) { cerr << "Failed to connect to broker." << endl; return false; } // 发送CONNECT消息 MqttMessage message; message.type = CONNECT; message.qos = 0; message.properties["protocol_name"] = connect.protocol_name; message.properties["protocol_version"] = to_string(connect.protocol_version); message.properties["clean_session"] = connect.clean_session ? "1" : "0"; message.properties["client_id"] = connect.client_id; message.properties["will_flag"] = connect.will_flag ? "1" : "0"; message.properties["will_qos"] = to_string(connect.will_qos); message.properties["will_retain"] = connect.will_retain ? "1" : "0"; message.properties["will_topic"] = connect.will_topic; message.properties["will_message"] = connect.will_message; message.properties["username"] = connect.username; message.properties["password"] = connect.password; message.properties.insert(connect.properties.begin(), connect.properties.end()); if (!send_message(message)) { cerr << "Failed to send CONNECT message." << endl; return false; } // 读取CONNACK消息 MqttMessage connack; if (!read_message(connack) || connack.type != CONNACK) { cerr << "Failed to receive CONNACK message." << endl; return false; } if (connack.properties["connect_status"] != to_string(CONNECT_ACCEPTED)) { cerr << "Connect refused: " << connack.properties["connect_status"] << endl; return false; } return true; } // 发布MQTT消息 bool MqttClient::publish(const MqttMessage& message) { // 发送PUBLISH消息 MqttMessage publish_msg = message; publish_msg.type = PUBLISH; publish_msg.dup = false; publish_msg.packet_id = packet_id_++; if (!send_message(publish_msg)) { cerr << "Failed to send PUBLISH message." << endl; return false; } // 读取PUBACK消息 if (message.qos == 1) { MqttMessage puback; if (!read_message(puback) || puback.type != PUBACK || puback.packet_id != publish_msg.packet_id) { cerr << "Failed to receive PUBACK message." << endl; return false; } } return true; } // 订阅MQTT主题 bool MqttClient::subscribe(const vector<string>& topics) { // 构造SUBSCRIBE消息 MqttMessage message; message.type = SUBSCRIBE; message.qos = 1; message.packet_id = packet_id_++; for (auto topic : topics) { message.properties["topic"] = topic; message.properties["qos"] = "1"; } if (!send_message(message)) { cerr << "Failed to send SUBSCRIBE message." << endl; return false; } // 读取SUBACK消息 MqttMessage suback; if (!read_message(suback) || suback.type != SUBACK || suback.packet_id != message.packet_id) { cerr << "Failed to receive SUBACK message." << endl; return false; } return true; } // 取消订阅MQTT主题 bool MqttClient::unsubscribe(const vector<string>& topics) { // 构造UNSUBSCRIBE消息 MqttMessage message; message.type = UNSUBSCRIBE; message.qos = 1; message.packet_id = packet_id_++; for (auto topic : topics) { message.properties["topic"] = topic; } if (!send_message(message)) { cerr << "Failed to send UNSUBSCRIBE message." << endl; return false; } // 读取UNSUBACK消息 MqttMessage unsuback; if (!read_message(unsuback) || unsuback.type != UNSUBACK || unsuback.packet_id != message.packet_id) { cerr << "Failed to receive UNSUBACK message." << endl; return false; } return true; } // 断开MQTT连接 void MqttClient::disconnect() { if (socket_fd_ >= 0) { MqttMessage message; message.type = DISCONNECT; send_message(message); close(socket_fd_); socket_fd_ = -1; } } // 发送MQTT消息 bool MqttClient::send_message(const MqttMessage& message) { // 构造消息头 char header[5]; int pos = 0; header[pos++] = (message.type << 4) | (message.dup << 3) | (message.qos << 1) | message.retain; do { uint8_t digit = message.length % 128; message.length /= 128; if (message.length > 0) { digit |= 0x80; } header[pos++] = digit; } while (message.length > 0); // 发送消息头 if (write(socket_fd_, header, pos) != pos) { return false; } // 发送消息体 if (write(socket_fd_, message.topic.c_str(), message.topic.length()) != message.topic.length() || (message.qos > 0 && write(socket_fd_, &message.packet_id, sizeof(message.packet_id)) != sizeof(message.packet_id)) || write(socket_fd_, message.payload.c_str(), message.payload.length()) != message.payload.length()) { return false; } return true; } // 读取MQTT消息 bool MqttClient::read_message(MqttMessage& message) { // 读取消息头 char header[5]; int pos = 0; while (pos < 2) { int ret = read(socket_fd_, header + pos, 2 - pos); if (ret <= 0) { return false; } pos += ret; } message.type = static_cast<MqttMessageType>((header[0] & 0xf0) >> 4); message.dup = (header[0] & 0x08) != 0; message.qos = (header[0] & 0x06) >> 1; message.retain = (header[0] & 0x01) != 0; message.length = 0; for (int i = 1; i < pos; ++i) { message.length = (message.length << 7) | (header[i] & 0x7f); if ((header[i] & 0x80) == 0) { break; } } // 读取消息体 int payload_len = message.length; if (message.qos > 0) { payload_len -= sizeof(message.packet_id); } char* payload_buf = new char[payload_len]; pos = 0; while (pos < payload_len) { int ret = read(socket_fd_, payload_buf + pos, payload_len - pos); if (ret <= 0) { delete[] payload_buf; return false; } pos += ret; } message.topic = string(payload_buf, payload_len); if (message.qos > 0) { memcpy(&message.packet_id, payload_buf + payload_len, sizeof(message.packet_id)); message.payload = string(payload_buf + payload_len + sizeof(message.packet_id), message.length - payload_len - sizeof(message.packet_id)); } else { message.payload = string(payload_buf + payload_len, message.length - payload_len); } delete[] payload_buf; return true; } int main() { MqttConnect connect; connect.protocol_name = "MQTT"; connect.protocol_version = 4; connect.clean_session = true; connect.client_id = "test_client"; MqttClient client("localhost", 1883); if (client.connect(connect)) { MqttMessage message; message.qos = 1; message.topic = "test_topic"; message.payload = "hello world"; client.publish(message); client.subscribe({"test_topic"}); client.unsubscribe({"test_topic"}); client.disconnect(); } return 0; } ``` 这段代码实现了MQTT客户端的基本功能,包括连接到MQTT服务器、发布消息、订阅主题和取消订阅主题等。其中,send_message函数用于发送MQTT消息,read_message函数用于读取MQTT消息。MQTT消息的格式和消息头的解析方式参考MQTT协议规范。

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