实现WebSocket协议的C语言支持

# 1. WebSocket协议简介

## 1.1 WebSocket协议背景
WebSocket是一种通信协议，它在客户端和服务器之间建立持久性的双向连接，能够提供实时的数据传输。在早期的Web开发中，HTTP协议通过短暂的请求-响应模式进行通信，但对于需要双向通信的应用来说，效率较低。WebSocket的出现解决了这个问题。

## 1.2 WebSocket协议特点
WebSocket协议具有以下特点：
- 基于TCP协议，使用ws或wss作为协议标识符；
- 在单个TCP连接上提供全双工通信能力；
- 握手阶段采用HTTP协议，之后切换至WebSocket协议；
- 数据帧采用二进制或文本格式，便于扩展。

## 1.3 WebSocket和HTTP协议的对比
WebSocket和HTTP协议都是应用层协议，但有以下区别：
- 连接方式：HTTP协议采用请求-响应方式，每次请求都需要重新建立连接；而WebSocket在握手后建立持久连接，双方可以随时发送数据。
- 通信方向：HTTP协议是单向通信，只能由客户端发起请求，服务器回送响应；WebSocket支持双向通信，可以客户端和服务器主动发送和接收数据。
- 数据格式：HTTP协议的数据格式为纯文本，通常使用HTML、JSON等格式；WebSocket可以发送二进制数据，适用于各种复杂的数据传输场景。

以上是WebSocket协议的简介，通过与HTTP协议的对比可以更好地理解WebSocket的特点和优势。接下来的章节将从C语言的角度介绍如何实现WebSocket的功能。

# 2. C语言中实现WebSocket的必备知识

WebSocket作为一种全双工通信的网络通信协议，其在C语言中的实现需要掌握一定的基础知识。这包括C语言的基础语法和网络编程基础，同时需要深入理解WebSocket协议规范。

### 2.1 C语言基础

在C语言基础部分，我们需要了解C语言的基本语法、数据类型、指针操作、内存管理等知识。这些内容是实现WebSocket客户端和服务器的基础，通过对C语言基础的掌握，可以更好地理解和实现WebSocket相关功能。

### 2.2 网络编程基础

网络编程是实现WebSocket通信的基础。在C语言中，可以使用Socket API进行网络编程，掌握Socket编程相关知识对于理解WebSocket通信原理和实现WebSocket客户端、服务器至关重要。对于网络套接字的创建、绑定、连接、发送和接收数据等操作需要有一定的了解。

### 2.3 理解WebSocket协议规范

WebSocket协议规范是实现WebSocket通信的关键。需要深入理解WebSocket协议的握手过程、数据帧的格式、数据的发送和接收等内容。此外，对于客户端和服务端的通信过程、状态码的含义、子协议的使用等也需要有清晰的理解。

通过对C语言基础、网络编程基础和WebSocket协议规范的深入学习和理解，可以为实现WebSocket通信打下坚实的基础。接下来，我们将重点讨论如何在C语言中创建WebSocket客户端。

# 3. 使用C语言创建WebSocket客户端

#### 3.1 客户端程序的设计思路

在使用C语言创建WebSocket客户端时，我们需要按照以下设计思路进行开发：

1. 创建套接字：使用`socket()`函数创建一个用于连接WebSocket服务器的套接字。

2. 建立连接：使用`connect()`函数将套接字连接到目标WebSocket服务器的IP地址和端口号。

3. 发送握手请求：按照WebSocket协议规范，构造一个握手请求消息，将其发送给服务器。

4. 接收握手响应：从服务器接收握手响应消息，验证握手是否成功。

5. 发送和接收消息：使用已建立的WebSocket连接，可以发送和接收消息。按照WebSocket协议规范，构造发送消息的数据帧并发送给服务器，接收服务器返回的消息数据帧并解析处理。

6. 关闭连接：使用`close()`函数关闭WebSocket连接，释放资源。

#### 3.2 实现WebSocket握手

以下是使用C语言实现WebSocket握手的代码示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>

int main() {
  // 创建套接字
  int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
  if (sockfd == -1) {
    printf("Failed to create socket.\n");
    return -1;
  }

  // 建立连接
  struct sockaddr_in server;
  server.sin_family = AF_INET;
  server.sin_port = htons(80);
  inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &(server.sin_addr));
  if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&server, sizeof(server)) < 0) {
    printf("Failed to connect to server.\n");
    return -1;
  }

  // 构造握手请求消息
  char request[1024];
  snprintf(reques