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wakeonlan-tcp 开发复盘

news 2026/6/11 12:47:10

wakeonlan-tcp 开发复盘

巴法云 TCP 协议的应用实践
项目地址：https://github.com/awalol/bemfa-wol-client

AI 摘要

本文记录了使用 C++20 开发轻量化远程开机工具 wakeonlan-tcp 的全过程。针对嵌入式设备存储空间受限的痛点，通过放弃 Golang 改用原生 C++ 与巴法云 TCP 协议通信，成功将程序体积从数 MB 缩减至 KB 级。文章重点分享了基于 getaddrinfo 的域名解析、利用 RAII 机制（jthread）管理多线程心跳保活、以及通过“逻辑短路”优化重连逻辑的实践经验。

开发背景

主包有远程桌面的需求 ~~（为了在外面远程串流打游戏）~~ 因此需要远程开机。

这个项目有两个前身：
1.esp32版本，连接到点灯平台（Blinker）远程下发指令。但是主包的ESP32被主包玩坏了 ~~（注意不要像主包那么傻把引脚接反啊！！！）~~
2.Golang版本，原理跟现在的类似，但是使用的是mqtt协议连接。因为golang本身需要塞个runtime进去，生成出来的体积有5.5MB，使用upx压缩以后还有1.6MB，路由器的flash空间太小只能放在tmp目录，重启就没了

为了熟悉c/c++基础组件的使用，所以这个项目选择了c++进行重写 ~~（以后还有可能再用 rust 进行重写？）~~ 反正都是练手

开发过程

协议的选择

为了尽可能减小程序的体积，所以不引入外部库，只使用c++内部的组件。通过巴法云的手册来看，巴法云可以通过TCP与MQTT两种协议接入。于是选择使用TCP协议（其实主包先是用MQTT写了一个版本，就是直接把Golang那个版本搬了过来，但编译出来的大小有5.4MB，这还不如Go写的版本。）

首先先做的肯定是核心部分 — 服务器通信！

Part1：建立TCP连接

C++的TCP通信是围绕 socket 进行的

首先先要进行初始化：
1.如果使用ip进行连接则使用 sockaddr_in 进行初始化，相关代码如下：

点击查看代码

// 1. 创建 socket
int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);// 2. 配置服务端地址
sockaddr_in serv_addr;
serv_addr.sin_family = AF_INET;
serv_addr.sin_port = htons(8080);// 将 IP 地址从字符串转换为二进制
inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv_addr.sin_addr);// 3. 连接服务端
connect(sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));

2.如果使用域名连接，则需要先解析域名地址，使用 addrinfo 进行初始化，相关代码如下（也是本次使用的方法）

点击查看代码

addrinfo hints{}, *res; // hints 为 getaddrinfo 传入连接信息，res 为查询结果
hints.ai_family = AF_INET;
hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
const int status = getaddrinfo("bemfa.com", "8344", &hints, &res);
if (status != 0) { // 错误处理cerr << LOG_PREFIX << "getaddrinfo error: " << gai_strerror(status) << endl;return false;
}sock = socket(res->ai_family, res->ai_socktype, res->ai_protocol);

之后进行连接

connect(sock, res->ai_addr, res->ai_addrlen)

返回值：
成功：0，失败：-1

注意，无论连接成功与失败都要记得释放 addrinfo，避免内存泄漏

freeaddrinfo(res)

因为程序有重连的需求，所以需要设置超时时间

// 设置超时时间
timeval timeout{timeout.tv_sec = 5
};
setsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_RCVTIMEO, &timeout, sizeof(timeout));

这有个知识点，最初我是使用下面这个代码创建 timeout 变量的

timeval timeout;
timeout.tv_sec = 5; // 秒
timeout.tv_usec = 0; // 微秒

我好奇为什么 tv_usec 必须设置，AI 为我解答：
使用这种初始化方式可能会导致结构体里面成员的数值是随机的，而在 C++中，使用 {} 会对执行值初始化，将里面成员都自动初始化为 0

Part2：使用多线程进行消息处理以及发送心跳包保活

由于巴法云要求，我们需要每隔60s向巴法云发送个心跳包
这里我们使用C++20引入的新特性 - jthread，他对比以前的thread自动帮我们做了一些事，简便了开发的流程

首先先构建消息处理线程

线程函数结构：

  void messageReceiver(const stop_token &stopToken) {// 通过超时时间为 5 秒，避免在 read 阻塞造成重连事件不触发while (!stopToken.stop_requested()) {//其余代码请去仓库查看，这里只给出函数结构}
}

然后直接使用jthread创建线程
注意：创建完线程以后会立即开始

receiverThread = jthread(messageReceiver)

开发中有一点需要注意：read 函数是会阻塞代码执行的，如果有重连事件的一定要设置超时时间

Part3：构建main函数以及重连机制

点击查看代码

int main() {// 从环境变量获取参数初始化while (true) {if (sock == -1 && connectToServer()) {fail = 0;subscribeTopic();// 启动线程receiverThread = jthread(messageReceiver);heartbeatThread = jthread(heartbeat);}this_thread::sleep_for(chrono::seconds(60));}return 0;
}

在这里学到一个知识点：逻辑短路
在这行代码里