【简易版】Linux下Protobuf 实现网络版通讯录--C++

一、介绍

该项目的主要目的是用于熟悉protobuf的使用，体验数据在网络中序列化反序列化的形式，并非一个完整的项目。

该通讯录只实现了增加联系人的功能。服务器端接收到请求后会将联系人的信息打印。

二、环境搭建

使用Httplib库，可以快速完成客户端与服务器的搭建。

Httplib库：cpp-httplib是个开源的库，是⼀个c++封装的http库，使⽤这个库可以在linux、windows平台下完成http客户端、http服务端的搭建。使⽤起来⾮常⽅便，只需要包含头⽂件httplib.h即可。编译程序时，需要带上-lpthread选项。
源码库地址：https://github.com/yhirose/cpp-httplib

点击如图httplib.h文件，然后再点击下载该文件。

下载好后，在linux下使用rz指令将该头文件上传到linux的项目路径下。

注意：

如果使⽤centOS环境，yum源带的g++最新版本是4.8.5，发布于2015年，年代久远。编译该项⽬会出现异常。将gcc/g++升级为更⾼版本可解决问题。
可以通过指令gcc -v查看gcc的版本，如果以8.开头的版本，则需要更新一下。

更新方法可以参考这篇文章：CentOS 7上升级/安装gcc - 掘金

syntax = "proto3"; 
package add_contact;

// 新增联系人 req
message AddContactRequest {
    string name = 1; // 姓名 
    int32 age = 2; // 年龄  
    message Phone {       
        string number = 1; // 电话号码
        enum PhoneType {              
            MP = 0; // 移动电话
            TEL = 1; // 固定电话
        }                     
        PhoneType type = 2; // 类型                           
    }
    repeated Phone phone = 3; // 电话
}                                  
   
message AddContactResponse{
    bool success = 1;  // 服务调用是否成功
    string error_desc = 2;  //错误原因    
    string uid = 3;                   
}

五、自定义异常类

#include <iostream>
#include <string>

// ⾃定义异常类
class ContactException
{
private:
    std::string message;

public:
    ContactException(std::string str = "A problem") : message{str} {}
    std::string what() const { return message; }
};

六、客户端

客户端使用前面下载的httplib.h中的Client类，来实现客户端的构造：

Client cli(CONTACTS_HOST, CONTACTS_PORT);

参数包含CONTACTS_HOST服务器的ip地址，CONTACTS_PORT服务器的端口号，来与服务器建立链接。

void addContact()
{
    Client cli(CONTACTS_HOST, CONTACTS_PORT); 
    // 构造req
    add_contact::AddContactRequest req;
    buidAddContactRequest(&req);

    // 序列化
    string req_str;
    if(!req.SerializeToString(&req_str))
    {
        throw ContactException("AddContactRequest is fail");
    }

    // 发起post调用
    auto res = cli.Post("/contacts/add", req_str, "application/protobuf");
    if(!res)  // 失败
    {
        string err_desc;
        err_desc.append("/contacts/add 链接失败！ 错误信息: ")
                .append(httplib::to_string(res.error()));
        throw ContactException(err_desc);
    }
    //反序列化
    add_contact::AddContactResponse resp;
    bool parse = resp.ParseFromString(res->body);
    if(res->status != 200 && !parse)
    {
        string err_desc;
        err_desc.append("/contact/add 调用失败")
                .append(std::to_string(res->status))
                .append("(").append(res->reason).append(")");
        throw ContactException(err_desc);
    }else if(res->status != 200)
    {
        string err_desc;
        err_desc.append("/contact/add 调用失败")
                .append(std::to_string(res->status))
                .append("(").append(res->reason).append(") 错误原因")
                .append(resp.error_desc());
        throw ContactException(err_desc);
    }
    else if(!resp.success())
    {
        string err_desc;
        err_desc.append("/contact/add 结果异常")
                .append("异常原因：")
                .append(resp.error_desc());
        throw ContactException(err_desc);
    }
    // 结果打印
    cout<< "新增联系人成功，联系人ID:"<<resp.uid()<<endl;
}

完整代码

#include <iostream>
#include "httplib.h"
#include "ContactsException.h"
#include "add_contact.pb.h"

using namespace httplib;
using namespace std;

#define CONTACTS_HOST "120.55.73.49"
#define CONTACTS_PORT 8080

void addContact();

void menu()
{
    std::cout << "-----------------------------------------------------" << std::endl
        << "--------------- 请选择对通讯录的操作 ----------------" << std::endl
        << "------------------ 1、新增联系⼈ --------------------" << std::endl
        << "------------------ 2、删除联系⼈ --------------------" << std::endl
        << "------------------ 3、查看联系⼈列表 ----------------" << std::endl
        << "------------------ 4、查看联系⼈详细信息 ------------" << std::endl
        << "------------------ 0、退出 --------------------------" << std::endl
        << "-----------------------------------------------------" << std::endl;
}

int main()
{
    enum OPTION{
    QUIT = 0,
    ADD,
    DEL,
    FIND_ONE,
    FIND_ALL
	};
    while(true){
        menu();
        cout<< "请选择:"<<endl;
        int choose;
        cin >> choose;
        cin.ignore(256, '\n');
        try{
            switch(choose)
                {
                    case OPTION::QUIT:
                        cout<<"---程序退出---"<<endl;
                        return 0;
                    case OPTION::ADD:
                        addContact();
                        break;
                    case OPTION::DEL:
                        break;
                    case OPTION::FIND_ONE:
                        break;
                    case OPTION::FIND_ALL:
                        break;
                    default:
                        cout<<"选择错误，请重新选择:"<<endl;
                        break;
                }
        }
        catch(const ContactException& e){
            cout<< "---操作通讯录时发生异常"<<endl
                << "---异常信息："<< e.what() <<endl;
        }

    }

    return 0;
}

void buidAddContactRequest(add_contact::AddContactRequest* req)
{
    cout<< "--------新增联系人--------"<<endl;
    cout<< "请输入姓名: ";
    string name;
    getline(cin, name);
    req->set_name(name);

    cout<< "请输入年龄: ";
    int age;
    cin >> age;
    req->set_age(age);
    cin.ignore(256, '\n'); // 清除输入缓冲区里面内容

    // 输入电话号码
    for(int i=0; ; i++)
        {
            cout<< "请输入联系人电话"<< i+1 <<"(只输入回车表示结束)"<<endl;
            string number;
            getline(cin, number);
            if(number.empty())
            {
                break;
            }
            add_contact::AddContactRequest_Phone* phone = req->add_phone();
            phone->set_number(number);
            cout<< "请输入电话类型(1.移动电话 2.座机): ";
            int type;
            cin>>type;
            cin.ignore(256, '\n');
            switch(type)
                {
                    case 1:
                        phone->set_type(add_contact::AddContactRequest_Phone_PhoneType::AddContactRequest_Phone_PhoneType_MP);
                        break;
                    case 2:
                        phone->set_type(add_contact::AddContactRequest_Phone_PhoneType::AddContactRequest_Phone_PhoneType_TEL);
                        break;
                    default:
                        cout<<"输入有误"<<endl;
                break;
        }
    }
}

void addContact()
{
    Client cli(CONTACTS_HOST, CONTACTS_PORT); 
    // 构造req
    add_contact::AddContactRequest req;
    buidAddContactRequest(&req);

    // 序列化
    string req_str;
    if(!req.SerializeToString(&req_str))
    {
        throw ContactException("AddContactRequest is fail");
    }

    // 发起post调用
    auto res = cli.Post("/contacts/add", req_str, "application/protobuf");
    if(!res)
    {
        string err_desc;
        err_desc.append("/contacts/add 链接失败！ 错误信息: ")
                .append(httplib::to_string(res.error()));
        throw ContactException(err_desc);
    }
    //反序列化
    add_contact::AddContactResponse resp;
    bool parse = resp.ParseFromString(res->body);
    if(res->status != 200 && !parse)
    {
        string err_desc;
        err_desc.append("/contact/add 调用失败")
                .append(std::to_string(res->status))
                .append("(").append(res->reason).append(")");
        throw ContactException(err_desc);
    }else if(res->status != 200)
    {
        string err_desc;
        err_desc.append("/contact/add 调用失败")
                .append(std::to_string(res->status))
                .append("(").append(res->reason).append(") 错误原因")
                .append(resp.error_desc());
        throw ContactException(err_desc);
    }
    else if(!resp.success())
    {
        string err_desc;
        err_desc.append("/contact/add 结果异常")
                .append("异常原因：")
                .append(resp.error_desc());
        throw ContactException(err_desc);
    }
    // 结果打印
    cout<< "新增联系人成功，联系人ID:"<<resp.uid()<<endl;
}

七、服务器

void printContact(add_contact::AddContactRequest &req)打印req所包含的联系人信息

static unsigned int random_char()；生成一个0~255范围内的随机数

static std::string generate_hex(const unsigned int len)；⽣成 UUID （通⽤唯⼀标识符）

std::hex：将流中的整数以十六进制形式输出。

Server server：使用httplib.h中的Server类，构造服务器。

server.Post（）:参数中使用了lambda表达式，接收客户端的请求和响应。

#include <iostream>
#include "httplib.h"
#include "add_contact.pb.h"

using namespace httplib;
using namespace std;

// ⾃定义异常类
class ContactException
{
private:
    std::string message;

public:
    ContactException(std::string str = "A problem") : message{str} {}
    std::string what() const { return message; }
};

void printContact(add_contact::AddContactRequest &req)
{
    cout << "姓名:" << req.name() << endl;
    cout << "年龄:" << req.age() << endl;
    for (int j = 0; j < req.phone_size(); j++)
    {
        const add_contact::AddContactRequest_Phone &phone = req.phone(j);
        cout << "联系电话：" << phone.number()
             << " (" << phone.PhoneType_Name(phone.type()) << ")" << endl;
        // phone.type() 获取的是int值，phone.PhoneType_Name(phone.type())是根据int值转为对应的常量名（string）。
    }
}

static unsigned int random_char() {
    // ⽤于随机数引擎获得随机种⼦
    std::random_device rd;
    // mt19937是c++11新特性，它是⼀种随机数算法，⽤法与rand()函数类似，但是mt19937具有速度快，周期⻓的特点
    // 作⽤是⽣成伪随机数
    std::mt19937 gen(rd());
    // 随机⽣成⼀个整数i 范围[0, 255]
    std::uniform_int_distribution<> dis(0, 255);
    return dis(gen);
}
// ⽣成 UUID （通⽤唯⼀标识符）
static std::string generate_hex(const unsigned int len) {
    std::stringstream ss;
    // ⽣成 len 个16进制随机数，将其拼接⽽成
    for (auto i = 0; i < len; i++) {
        const auto rc = random_char();
        std::stringstream hexstream;
        hexstream << std::hex << rc;  // 生成的随机数转为16进制流
        auto hex = hexstream.str();  // 转为字符串形式
        ss << (hex.length() < 2 ? '0' + hex : hex);
    }
    return ss.str();
}

int main()
{
    cout << "--------服务启动---------" << endl;
    Server server;

    server.Post("/contacts/add", [](const Request &req, Response &res)
    {
        cout << "接收到post请求!" << endl;

        // 反序列化
        add_contact::AddContactRequest request;
        add_contact::AddContactResponse response;
        try
        {
            if (!request.ParseFromString(req.body))
            {
                throw ContactException("AddContactRequest 反序列化失败");
            }

            // 新增联系人持久化逻辑--》打印新增联系人信息
            printContact(request);

            // 构造返回结果 response.body
            response.set_success(true);
            response.set_uid(generate_hex(10));

            // res.body （序列化response）
            string response_str;
            if (!response.SerializeToString(&response_str))
            {
                throw ContactException("ADDcontactRequest序列化失败");
            }
            res.status = 200;
            res.body = response_str;
            res.set_header("Contact-Type", "application/protobuf");
        }
        catch (const ContactException &e)
        {
            res.status = 500;
            response.set_success(false);
            response.set_error_desc(e.what());
            string response_str;
            if (response.SerializeToString(&response_str))
            {
                res.body = response_str;
                res.set_header("Content-type", "application/protobuf");
            }
            cout << "/contact/add 发生异常， 信息：" << e.what() << endl;
        } });

    // 绑定端口，且对外开放
    server.listen("0.0.0.0", 8080);

    return 0;
}