C++实现WebSocket解析协议

前提：

本人最近做的项目，服务器端用的是C++写的，而与客户端交互用的是websocket，服务器端要想正常的使用数据，必须要对websocket协议进行解析。

解析握手协议见我上一章内容： C++实现websocket服务器握手协议

WebSocket数据格式

1. FIN：表示这个数据是不是接收完毕，为1表示收到的数据是完整的，占1bit
2. RSV1～3：用于扩展，通常都为0，各占1bit
3. OPCODE：表示报文的类型，占4bit  
   • 0x00：标识一个中间数据包
   • 0x01：标识一个text数据包
   • 0x02：标识一个二进制数据包
   • 0x03～07：保留
   • 0x08：标识一个断开连接数据包
   • 0x09：标识一个ping数据包
   • 0x0A：标识一个pong数据包
   • 0x0B～F：保留
4. MASK：用于表示数据是否经常掩码处理，为1时，Masking-key即存在，占1bit
5. Payload len：表示数据长度，即Payload Data的长度，当Payload len为0～125时，表示的值就是Payload Data的真实长度；当Payload len为126时，报文其后的2个字节形成的16bits无符号整型数的值是Payload Data的真实长度（网络字节序，需转换）；当Payload len为127时，报文其后的8个字节形成的64bits无符号整型数的值是Payload Data的真实长度（网络字节序，需转换）；
6. Masking-key：掩码，当Mask为1时存在，占4字节32bit
7. Payload Data：表示数据

C++对websocket协议处理

/**
 * @brief getWSFrameData    解析websocket的协议包，不能解决粘包半包问题
 * @param msg               待解析的数据
 * @param msgLen            待解析的数据长度
 * @param outBuf            解析完成数据
 * @return
 */
int unPackingWSFrameData(char *msg,
                         int msgLen,
                         std::vector &outBuf)
{
    //报文长度一定大于2字节，对于小于的，做返回处理
    if(msgLen < 2)
    {
        return -3;
    }

    uint8_t opcode_ = 0;
    uint8_t mask_ = 0;
    uint8_t masking_key_[4] = {0,0,0,0};
    uint64_t payload_length_ = 0;
    int pos = 0;

    //Opcode
    opcode_ = msg[pos] & 0x0f;
    pos++;
    //MASK
    mask_ = (unsigned char)msg[pos] >> 7;
    //Payload length
    payload_length_ = msg[pos] & 0x7f;
    pos++;
    if(payload_length_ == 126)
    {
        uint16_t length = 0;
        memcpy(&length, msg + pos, 2);
        pos += 2;
        payload_length_ = ntohs(length);
    }
    else if(payload_length_ == 127)
    {
        uint32_t length = 0;
        memcpy(&length, msg + pos, 8);
        pos += 8;
        payload_length_ = ntohl(length);
    }
    //Masking-key
    if(mask_ == 1)
    {
        for(int i = 0; i < 4; i++)
        {
            masking_key_[i] = msg[pos + i];
        }
        pos += 4;
    }
    //取出消息数据
    if (msgLen >= pos + payload_length_ )
    {
        outBuf.clear();
        if(mask_ != 1)
        {
            char* dataBegin = msg + pos;
            outBuf.insert(outBuf.begin(), dataBegin, dataBegin+payload_length_);
        }
        else
        {
            for(uint i = 0; i < payload_length_; i++)
            {
                int j = i % 4;
                outBuf.push_back(msg[pos + i] ^ masking_key_[j]);
            }
        }

    }
    else
    {
        //此时包长小于报文中记录的包长
        return -2;
    }

    //断开连接类型数据包
    if ((int)opcode_ == 0x8)
        return -1;

    return 0;
}

以上函数即实现了对收到websocket数据的解析，返回结果为：vectoroutput;

通常会在函数外面对此进行转换为char*，方便我们使用，见下：

vectoroutput;
char* out = &output[0];

当然，现在的解析还不是完美的解决方法，因为在实际的使用当中，会存在接收的包粘包，半包等等问题，而以上函数只能解决收到包正好是一个完整的包的情况；具体解决粘包半包问题，留待下次博客吧！

参考：

C++ 使用 websocket 协议

结尾：

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