在C++开发中，理解和模拟网络请求是学习客户端-服务器通信的重要一步。本文将详细介绍一个模拟HTTP网络请求的C++类库设计，帮助开发者在不涉及实际网络编程的情况下，理解网络请求的核心概念和工作流程。

整体架构设计

这个模拟网络请求的类库主要由三个核心类组成：HttpRequest、HttpResponse和HttpClient。它们分别代表HTTP请求、HTTP响应和HTTP客户端，整体架构模仿了真实网络请求的工作流程。

// 模拟HTTP响应的类
class HttpResponse {
public:int statusCode;         // HTTP状态码(如200, 404, 500等)std::string body;       // 响应体内容(通常是JSON、XML或HTML)std::unordered_map<std::string, std::string> headers; // 响应头// 构造函数，初始化响应状态码和响应体HttpResponse(int status, const std::string& responseBody): statusCode(status), body(responseBody) {}// 检查请求是否成功(状态码在200-299之间)bool isSuccess() const {return statusCode >= 200 && statusCode < 300;}
};// 表示HTTP请求的类
class HttpRequest {
public:// HTTP请求方法枚举enum Method {GET, POST, PUT, DELETE};private:Method method;                  // 请求方法std::string url;                // 请求URLstd::string body;               // 请求体(用于POST/PUT请求)std::unordered_map<std::string, std::string> headers; // 请求头public:// 构造函数，初始化请求方法和URLHttpRequest(Method reqMethod, const std::string& reqUrl): method(reqMethod), url(reqUrl) {}// 设置请求体内容void setBody(const std::string& reqBody) {body = reqBody;}// 添加请求头void addHeader(const std::string& key, const std::string& value) {headers[key] = value;}// 内部使用的getter方法Method getMethod() const { return method; }std::string getUrl() const { return url; }std::string getBody() const { return body; }const std::unordered_map<std::string, std::string>& getHeaders() const { return headers; }
};// 核心HTTP客户端类，负责发送请求和处理响应
class HttpClient {
private:std::string baseUrl;            // 基础URL，用于构建完整请求URLstd::unordered_map<std::string, std::string> defaultHeaders; // 默认请求头int timeoutMs;                  // 请求超时时间(毫秒)// 模拟网络延迟，增加真实感void simulateNetworkDelay() const {int delay = rand() % 500 + 100; // 100-600ms随机延迟std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(delay));}// 检查字符串是否以特定前缀开头(C++20之前的兼容实现)bool startsWith(const std::string& str, const std::string& prefix) const {return str.size() >= prefix.size() && str.compare(0, prefix.size(), prefix) == 0;}// 模拟网络请求处理逻辑HttpResponse processRequest(const HttpRequest& request) const {// 检查URL是否有效if (request.getUrl().empty() || !startsWith(request.getUrl(), "http")) {return HttpResponse(400, "Invalid URL");}// 根据不同URL路径模拟不同的响应if (request.getUrl().find("/api/users") != std::string::npos) {if (request.getMethod() == HttpRequest::GET) {// 模拟获取用户列表的响应return HttpResponse(200, "[{\"id\":1,\"name\":\"John\"}]");} else if (request.getMethod() == HttpRequest::POST) {// 模拟创建用户的响应return HttpResponse(201, "{\"message\":\"User created\"}");}} else if (request.getUrl().find("/api/products") != std::string::npos) {// 模拟获取产品列表的响应return HttpResponse(200, "[{\"id\":101,\"name\":\"Product A\"}]");}// 默认返回404未找到return HttpResponse(404, "Resource not found");}public:// 构造函数，可指定基础URLHttpClient(const std::string& base = "") : baseUrl(base), timeoutMs(3000) {// 设置常见的默认请求头defaultHeaders["Content-Type"] = "application/json";defaultHeaders["User-Agent"] = "MyHttpClient/1.0";}// 设置请求超时时间void setTimeout(int ms) {timeoutMs = ms;}// 添加默认请求头void addDefaultHeader(const std::string& key, const std::string& value) {defaultHeaders[key] = value;}// 发送HTTP请求的主方法HttpResponse sendRequest(const HttpRequest& request) const {// 合并默认请求头和请求特定的头HttpRequest reqWithHeaders = request;for (const auto& header : defaultHeaders) {if (request.getHeaders().find(header.first) == request.getHeaders().end()) {reqWithHeaders.addHeader(header.first, header.second);}}// 打印请求日志，模拟真实HTTP客户端行为std::cout << "Sending " << (reqWithHeaders.getMethod() == HttpRequest::GET ? "GET" : (reqWithHeaders.getMethod() == HttpRequest::POST ? "POST" : (reqWithHeaders.getMethod() == HttpRequest::PUT ? "PUT" : "DELETE")))<< " request to: " << reqWithHeaders.getUrl() << std::endl;// 模拟网络延迟simulateNetworkDelay();// 处理请求并返回响应，包含异常处理try {return processRequest(reqWithHeaders);} catch (const std::exception& e) {return HttpResponse(500, "Internal error: " + std::string(e.what()));}}// 便捷方法：发送GET请求HttpResponse get(const std::string& path) const {HttpRequest request(HttpRequest::GET, baseUrl + path);return sendRequest(request);}// 便捷方法：发送POST请求HttpResponse post(const std::string& path, const std::string& body) const {HttpRequest request(HttpRequest::POST, baseUrl + path);request.setBody(body);return sendRequest(request);}
};

类设计详解

HttpResponse类

这个类表示HTTP响应，包含三个核心属性：

• statusCode：HTTP状态码(如200表示成功，404表示未找到)
• body：响应体内容，通常是JSON或XML格式的数据
• headers：响应头，包含服务器信息、内容类型等元数据

提供的主要方法有：

• 构造函数：初始化响应状态和内容
• isSuccess()：判断请求是否成功(基于状态码)

HttpRequest类

这个类表示HTTP请求，包含：

• 枚举类型Method：定义HTTP请求方法(GET、POST、PUT、DELETE)
• 主要属性：请求方法、URL、请求体和请求头
• 提供的方法：设置请求体、添加请求头以及各种getter方法

HttpClient类

这是核心类，负责协调请求的发送和响应的处理：

私有成员：

• baseUrl：基础URL，方便构建完整请求路径
• defaultHeaders：默认请求头，所有请求都会包含这些头信息
• timeoutMs：请求超时时间

私有方法：

• simulateNetworkDelay()：模拟网络延迟，增加真实感
• startsWith()：字符串前缀检查函数
• processRequest()：核心处理逻辑，根据请求URL和方法返回模拟响应

公有方法：

• 构造函数：初始化基础URL和默认请求头
• setTimeout()：设置请求超时时间
• addDefaultHeader()：添加默认请求头
• sendRequest()：发送HTTP请求的主方法
• get()和post()：便捷方法，简化常见请求的发送

使用示例

下面是如何使用这个模拟网络请求类的示例：

int main() {// 创建HTTP客户端实例，指定基础URLHttpClient client("https://api.example.com");// 添加认证头，所有请求都会包含此头client.addDefaultHeader("Authorization", "Bearer token123");// 发送GET请求获取用户列表HttpResponse response = client.get("/api/users");std::cout << "Status: " << response.statusCode << std::endl;std::cout << "Body: " << response.body << std::endl;// 发送POST请求创建新用户HttpResponse postResponse = client.post("/api/users", "{\"name\":\"Alice\"}");std::cout << "Status: " << postResponse.statusCode << std::endl;std::cout << "Body: " << postResponse.body << std::endl;return 0;
}

设计特点与学习价值

这个模拟网络请求类库具有以下特点：

1. 完整的请求-响应模型：完全模仿了真实HTTP请求的工作流程
2. 易于理解的接口：提供了直观的方法和清晰的参数
3. 错误处理机制：支持各种HTTP状态码和异常处理
4. 可扩展性：可以轻松添加新的HTTP方法和处理逻辑
5. 无网络依赖：无需真实网络连接，适合学习和测试

对于学习C++和网络编程的开发者来说，这个类库提供了一个很好的起点。通过使用和扩展这个模拟实现，你可以：

1. 理解HTTP协议的基本原理
2. 学习请求-响应模型的工作方式
3. 掌握错误处理和状态码的含义
4. 熟悉面向对象设计和C++类的使用
5. 为学习真实网络编程打下基础

当你准备好转向真实网络编程时，可以进一步学习使用C++网络库如Boost.Asio、libcurl或Qt Network模块，它们的接口设计与这个模拟类库非常相似。