The FileCopy come scrivere una funzione di File Copy in C (e Go) - pt.1

Dr.Blair: Non so di chi fidarmi.
R.J.MacReady: Ti capisco benissimo, Blair. La fiducia è una cosa molto rara oggigiorno. Sai che cosa ti dico? Affidati solo al Signore.

(...una premessa: questo post (parte 1 di 3) è un remake di un mio vecchio post. Ma, anche se tratta lo stesso argomento, amplia e perfeziona un po' il discorso è mi è sembrato il caso di riproporlo. Leggete e mi direte...)

Ok, questo post non centra niente con The Thing, il Capolavoro Immortale del Maestro John Carpenter (a parte la piccola assonanza del nome). Anzi, è solo una scusa per celebrarlo, dato che l'ho rivisto (per la millesima volta) da poco. Comunque, dato che ci siamo, parleremo anche un po' di C...

...Capolavoro Immortale...

Con questo post vedremo come scrivere una funzione che esegue la copia di un file (una FileCopy, per gli amici), dato che i sistemi POSIX (come UNIX e Linux) non prevedono una funzione specifica di libreria per farlo. Ci sono, evidentemente, mille maniere per scriverla, e questa volta ne ho pensate due. Vai con la prima!

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
// prototipi locali
int cpFile(const char* src, const char* dest);
// funzione main()
int main(int argc, char *argv[])
{
    // test argumenti
    if (argc != 3) {
       // errore: numero errato di argomenti
        fprintf(stderr, "%s: numero errato di argomenti\n", argv[0]);
        fprintf(stderr, "uso: %s src dest [e.g.: %s prova.c prova.bak]\n", argv[0], argv[0]);
        return EXIT_FAILURE;
    }
    // eseguo copy
    off_t n_copied;
    if ((n_copied = cpFile(argv[2], argv[1])) == -1) {
        // mostro errore ed esco
        fprintf(stderr, "%s: error: %s\n", argv[0], strerror(errno));
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // esco
    printf("%s: copiati %ld byte\n", argv[0], n_copied);
    return EXIT_SUCCESS;
}
// cpFile() - copia il file <src> nel file <dest>
int cpFile(const char *dest, const char *src)
{
    // apro il file sorgente
    int fd_in;
    if ((fd_in = open(src, O_RDONLY)) == -1) {
        // return con errore
        return -1;
    }
    // apro il file destinazione
    int fd_out;
    if ((fd_out = open(dest, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 00644)) == -1) {
        // salvo errno della open(2) precedente
        int save_errno = errno;
        // chiudo il file
        close(fd_in);
        // set errno (eventualmente modificato dalla close(2)) e ritorno errore
        errno = save_errno;
        return -1;
    }
    // r/w loop per la copia usando unbuffered I/O
    off_t n_copied = 0;
    ssize_t n_read;
    char buffer[BUFSIZ];
    while ((n_read = read(fd_in, buffer, sizeof(buffer))) > 0) {
        // write buffer
        if (write(fd_out, buffer, n_read) == -1) {
            // salvo errno della write() precedente
            int save_errno = errno;
            // chiudo i file
            close(fd_in);
            close(fd_out);
            // set errno (eventualmente modificato dalle close(2)) e ritorno errore
            errno = save_errno;
            return -1;
        }
        // incremento il contatore di bytes copiati
        n_copied += n_read;
    }
    // chiudo i file
    close(fd_in);
    close(fd_out);
    // ritorno il numero di bytes copiati
    return n_copied;
}

Ok, come vedete è, volutamente, super-commentato, e quindi è auto-esplicativo, per cui non mi dilungherò sulle singole istruzioni e/o gruppi di istruzioni (leggete i commenti! sono li per quello!), ma aggiungerò, solo, qualche dettaglio strutturale. Il main(), in questo caso, serve solo per testare la funzione di copia, e il programma generato si comporta (a livello basico) come il comando UNIX/Linux cp(1), che è proprio quello che vogliamo emulare usando la nostra nuova funzione di libreria.

La funzione che esegue il lavoro l'ho chiamata cpFile() ed è abbastanza semplice, come avrete notato. Usa l'I/O non bufferizzato (quindi, per esempio, read(2) invece di fread(3)) e, pur essendo compattissima ed efficiente, tratta anche in maniera esaustiva gli errori ed è scritta per essere una funzione di libreria, quindi non scrive nulla su stderr e stdout ma si limita a eseguire il lavoro e a restituire un codice di ritorno che sarà il numero dei byte copiati o -1 in caso di errore. Il risultato può essere trattato dal chiamante (in questo caso il main()) per visualizzare eventuali errori usando strerror(3) ed errno(3). Tutto il lavoro viene eseguito in un loop che legge un buffer dal file sorgente e lo scrive nel file destinazione, fino alla fine del file. Il resto del codice è apertura/chiusura dei file e trattamento degli errori. Visto che usiamo l'unbuffered I/O ho dimensionato il buffer di lettura/scrittura usando la define BUFSIZ del sistema che dovrebbe garantire la dimensione ottimale per le operazioni di I/O.

Posso aggiungere che la nostra funziona cpFile() usa, evidentemente, una interfaccia GNU-specific (come già detto sopra: ritorna -1 in caso di errore), e il valore di errno viene opportunamente salvato per permettere al chiamante di verificare il problema reale che ha creato l'errore nella funzione.

Volendo si potrebbe modificare l'interfaccia per usarne una di tipo XSI-compliant (ossia: POSIX): in questo caso si dovrebbe ritornare un codice di successo (che normalmente è 0) o di errore (un numero positivo: l'errno) per permettere al chiamante le stesse attività appena viste sopra. Faccio notare, infine, che anche se l'interfaccia XSI-compliant canonica dovrebbe ritornare l'errno gestito dalla libc, è possibile, per funzioni particolari, usare degli errori user-defined che potremo, ad esempio, definire in un header apposito del progetto, ma in quel caso non potremo, ovviamente, usare la strerror(3) del sistema, ma dovremo scriverne una ad-hoc per i nostri nuovi errori.

Avevo detto che avrei proposto due versioni: fermo restando il main() (che va bene per entrambi i casi) la versione alternativa è questa:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/sendfile.h>
// prototipi locali
int cpFile(const char* src, const char* dest);
// funzione main()
int main(int argc, char *argv[])
{
    // test argumenti
    if (argc != 3) {
       // errore: numero errato di argomenti
        fprintf(stderr, "%s: numero errato di argomenti\n", argv[0]);
        fprintf(stderr, "uso: %s src dest [e.g.: %s prova.c prova.bak]\n", argv[0], argv[0]);
        return EXIT_FAILURE;
    }
    // eseguo copy
    off_t n_copied;
    if ((n_copied = cpFile(argv[2], argv[1])) == -1) {
        // mostro errore ed esco
        fprintf(stderr, "%s: error: %s\n", argv[0], strerror(errno));
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // esco
    printf("%s: copiati %ld byte\n", argv[0], n_copied);
    return EXIT_SUCCESS;
}
// cpFile() - copia il file <src> nel file <dest>
int cpFile(const char *dest, const char *src)
{
    // apro il file sorgente
    int fd_in;
    if ((fd_in = open(src, O_RDONLY)) == -1) {
        // return con errore
        return -1;
    }
    // apro il file destinazione
    int fd_out;
    if ((fd_out = open(dest, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 00644)) == -1) {
        // salvo errno della open(2) precedente
        int save_errno = errno;
        // chiudo il file
        close(fd_in);
        // set errno (eventualmente modificato dalla close(2)) e ritorno errore
        errno = save_errno;
        return -1;
    }
    // ottengo il size del file per la funzione sendfile(2)
    off_t n_copied = 0;
    struct stat fileinfo = {0};
    if (fstat(fd_in, &fileinfo) == -1) {
        // salvo errno della fstat(2) precedente
        int save_errno = errno;
        // chiudo i file
        close(fd_in);
        close(fd_out);
        // set errno (eventualmente modificato dalle close(2)) e ritorno errore
        errno = save_errno;
        return -1;
    }
    // copia in kernel-space usando la funzione sendfile(2)
    if (sendfile(fd_out, fd_in, &n_copied, fileinfo.st_size) == -1) {
        // salvo errno della sendfile(2) precedente
        int save_errno = errno;
        // chiudo i file
        close(fd_in);
        close(fd_out);
        // set errno (eventualmente modificato dalle close(2)) e ritorno errore
        errno = save_errno;
        return -1;
    }
    // chiudo i file
    close(fd_in);
    close(fd_out);
    // ritorno il numero di bytes copiati
    return n_copied;
}

Come vedete è quasi sovrapponibile alla precedente ma è diversa proprio nella parte che esegue il lavoro di copia: al posto del loop viene usata la funzione sendfile(2), che ci permette di eseguire una copia diretta e super-efficiente a livello kernel-space (mentre la prima versione lavorava in user-space).

Senza entrare nei dettagli profondi che tutto questo comporta (kernel-space e user-space dei sistemi della famiglia UNIX), mi limito a precisare che questa seconda versione è migliore della prima ma è meno portabile, visto che la sendfile(2) ha comportamenti diversi in base al sistema (per esempio su Linux si può usare solo dal Kernel 2.6.33 in avanti, mentre su macOS funziona solo dalla versione 10.5 in avanti). E già che ci siamo specifichiamo meglio: anche la prima versione (quella con read(2) e write(2)) non è completamente portabile, visto che su alcuni sistemi (tipo quello che comincia con W e che preferisco non nominare neanche...) la system call  read(2) non c'è.

Ok, per oggi può bastare. Potete già intuire che l'argomento del prossimo articolo sarà una versione con buffered I/O della funzione cpFile(), ossia una versione intrinsecamente portabile, già che userà l'I/O standard del C (quello contenuto in stdio.h, per intenderci). Non trattenete il respiro nell'attesa, mi raccomando...

Ciao, e al prossimo post!

MQTT come usare MQTT in C - pt.3

Logan: Lo sai che sono tutte balle, vero? Sarà successo un quarto di questa roba e non così. E nel mondo reale le persone muoiono e nessun presuntuoso in calzamaglia del cazzo può evitarlo!

E siamo giunti, finalmente, alla terza e ultima puntata di "MQTT - come usare MQTT in C". E visto che la coerenza per me è molto importante, in questo articolo mostrerò come usare MQTT in Go (ah ah ah).

Beh, come ben sanno i miei lettori più assidui, io sono, fondamentalmente, un fanatico del C, però uso spesso (per lavoro) anche il Go e non disdegno di parlarne nei miei articoli; sarà, magari, perché è un bel linguaggio C-like, creato da due storici (e mitici) guru del mondo UNIX, Ken Thompson e Rob Pike, affiancati dal bravissimo Robert Griesemer (anche lui proveniente dal mondo UNIX). E non solo: il Go è la risposta di questi tre grandi informatici (e di Google) alle esagerate complicazioni introdotte nel C++11 (e non avevano ancora visto i successivi C++14/17/20/23!!!). In fondo all'articolo, per chi ha voglia di leggerlo, citerò uno scritto di Rob Pike sulla genesi del Go (che ho già citato qui e qui).

E la frase di Logan qui sopra? Beh, io direi che calza a pennello: nel mondo reale (della programmazione) bisogna fare scelte oculate (fregandosene delle mode) e il Go, per alcuni progetti, è una scelta oculata.

...meno balle: oggi usiamo il Go!...

Orbene, veniamo al dunque: ho scritto un programma mqttclient.go che è una replica delle due versioni in C pubblicate qui e qui. L'idea era che si potesse eseguire esattamente nello stesso modo e, ovviamente, produrre gli stessi risultati. Ok, vediamo un po se ci sono riuscito. Vai col codice!

// mqttclient.go - un semplice client mqtt in Go
package main
import (
    "fmt"
    "time"
    "os"
    mqtt "github.com/eclipse/paho.mqtt.golang"
)
// funzione main
func main() {
    // test del numero di argomenti
    argc := len(os.Args)
    if (argc != 4) {
        // errore: numero errato di argomenti
        fmt.Printf("%s: numero errato di argomenti\n", os.Args[0])
        fmt.Printf("uso: %s clientId topicPub topicSub (e.g.: %s client1 test/topic2 test/topic1)\n", os.Args[0], os.Args[0])
        os.Exit(1)
    }
    // set delle opzioni di connessione
    opts := mqtt.NewClientOptions()
    opts.AddBroker(fmt.Sprintf("tcp://%s:%d", "localhost", 1883))
    opts.SetClientID(os.Args[1])
    opts.SetDefaultPublishHandler(onMessage)
    opts.OnConnect = onConnect
    opts.OnConnectionLost = onConnectionLost
    // mi collego
    client := mqtt.NewClient(opts)
    if token := client.Connect(); token.Wait() && token.Error() != nil {
        panic(token.Error())
    }
    // eseguo subscribe e publish
    subscribe(client)
    publish(client)
    // mi disconnetto
    time.Sleep(2 * time.Second)
    client.Disconnect(250)
}
// publish - funzione per pubblicare sui topic
func publish(client mqtt.Client) {
    // pubblico messaggi sull'altro topic (topicPub in "uso: %s clientId topicPub topicSub")
    for i := 0; i <= 2; i++ {
        // attendo 2 secondi prima di pubblicare un messaggio
        time.Sleep(2 * time.Second)
        // pubblico
        text := fmt.Sprintf("messaggio %d dal client %s", i, os.Args[1])
        token := client.Publish(os.Args[2], 0, false, text)
        token.Wait()
        fmt.Printf("Messaggio %d publicato sul topic %s\n", i, os.Args[2]);
    }
}
// subscribe - funzione per sottoscriversi ai topic
func subscribe(client mqtt.Client) {
    // mi sottoscrivo a un topic (topicSub in "uso: %s clientId topicPub topicSub")
    token := client.Subscribe(os.Args[3], 1, nil)
    token.Wait()
    fmt.Printf("%s: mi sottoscrivo al topic %s\n", os.Args[1], os.Args[3]);
}
// onMessage - una callback per i messaggi che arrivano sul topic sorvegliato
var onMessage mqtt.MessageHandler = func(client mqtt.Client, msg mqtt.Message) {
    fmt.Printf("messaggio ricevuto sul topic %s: \"%s\"\n", msg.Topic(), msg.Payload())
}
// onConnect - una callback per gestire la connessione
var onConnect mqtt.OnConnectHandler = func(client mqtt.Client) {
    //fmt.Println("Connected")
}
// onConnectionLost - una callback per gestire la disconnessione
var onConnectionLost mqtt.ConnectionLostHandler = func(client mqtt.Client, err error) {
    fmt.Printf("Connection lost: %v", err)
}

Come avrete notato, il codice è abbastanza semplice e super-commentato, quindi con c'è molto da spiegare, anche se per i lettori completamente a digiuno del Go non tutto sarà chiarissimo... ma questo non è un corso rapido di Go (ah ah ah). Vi do un consiglio spassionato: se vi interessa ampliare i vostri orizzonti e avere, anche, nuovi e interessanti sbocchi nel mondo del lavoro, studiatevi il Go! Si può cominciare con l'ottimo corso Go by Example, che è gratis ed è proposto e curato direttamente dal team ufficiale del Go (io ho cominciato, molti anni fa, proprio con questo corso e poi ho proseguito come autodidatta).

Chiusa la parentesi posso dire che, a parte eventuali incomprensioni da linguaggio, se fate un confronto con gli analoghi Client scritti in C dei precedenti articoli, noterete che il codice è veramente molto simile ed è moderatamente più compatto, visto che il Go è, praticamente, un C ad alto livello.

Faccio nuovamente notare che anche questo esempio si collega a un broker  locale (ossia installato sulla macchina stessa di esecuzione), quindi il collegamento è fatto con l’indirizzo: “tcp://localhost:1883”. Ma ci sono anche dei broker pubblici disponibili in rete che funzionano esattamente come quello locale. Nel mio caso (Linux) il broker  locale che uso è Mosquitto (disponibile anche per Windows) e funziona alla grande.

Ed è giunta l'ora di compilare ed eseguire. Qui, devo aggiungere qualche dettaglio: nelle versioni relativamente più recenti del Go (dalla versione 1.11) la compilazione dei programmi passa attraverso i Go Modules che sono il sistema standard ufficiale per la gestione delle dipendenze nei progetti Go. Questo semplifica un po' la gestione rispetto al precedente sistema (che non è il caso di descrivere qui). In parole povere: prima di compilare bisogna preparare un file che si chiama go.mod, che normalmente sta nella stessa directory dove ci sono i sorgenti. Per crearlo ho scritto un piccolo script-shell (buildmod.sh) per facilitarmi (e facilitarvi) la vita: eccolo!

#!/bin/bash

rm go.mod

rm go.sum

rm mqttclient

go mod init mqttclient

go mod tidy

lanciando lo script vedrete questo:

aldo@Linux $ ./buildmod.sh
go: creating new go.mod: module mqttclient
go: to add module requirements and sums:
    go mod tidy
go: finding module for package github.com/eclipse/paho.mqtt.golang
go: found github.com/eclipse/paho.mqtt.golang in github.com/eclipse/paho.mqtt.golang v1.5.1

una volta creato il go.mod (solo per la prima compilazione, non serve ricrearlo ogni volta) si può compilare ed eseguire. Compiliamo (e questo è veramente semplicissimo):

aldo@Linux $ go build

ed eseguiamo in due terminali diversi (possibilmente in quasi-contemporanea, per non perdersi messaggi: se siete troppo lenti, quando il secondo client parte il primo potrebbe già aver pubblicato tutti i suoi messaggi, ah ah ah. Comunque le "strane" sleep che ho aggiunto sono proprio per rendere leggibili i risultati). Il risultato è questo:

TERMINALE 1:

aldo@Linux $ ./mqttclient Client2 test/topic1 test/topic2
Client2: mi sottoscrivo al topic test/topic2
messaggio ricevuto sul topic test/topic2: "messaggio 0 dal client Client1"
Messaggio 0 publicato sul topic test/topic1
messaggio ricevuto sul topic test/topic2: "messaggio 1 dal client Client1"
Messaggio 1 publicato sul topic test/topic1
messaggio ricevuto sul topic test/topic2: "messaggio 2 dal client Client1"
Messaggio 2 publicato sul topic test/topic1

TERMINALE 2:

aldo@Linux $ ./mqttclient Client1 test/topic2 test/topic1
Client1: mi sottoscrivo al topic test/topic1
Messaggio 0 publicato sul topic test/topic2
messaggio ricevuto sul topic test/topic1: "messaggio 0 dal client Client2"
Messaggio 1 publicato sul topic test/topic2
messaggio ricevuto sul topic test/topic1: "messaggio 1 dal client Client2"
Messaggio 2 publicato sul topic test/topic2
messaggio ricevuto sul topic test/topic1: "messaggio 2 dal client Client2"

Visto? Anche questa versione in Go funziona perfettamente (e identicamente) alle altre scritte in C!

Ok, per oggi può bastare. Nel prossimo articolo non so ancora di cosa parlerò, ma vi prometto che sarà, come sempre, molto interessante! Ah, come promesso all'inizio dell'articolo, dopo il solito saluto vi proporrò una citazione di Rob Pike sulla genesi del Go. Leggetevi la citazione (e magari anche l'intero articolo di Pike) è molto interessante!

Ciao, e al prossimo post!

"...Intorno a settembre 2007, stavo lavorando a una modifica minore ma fondamentale su un enorme programma C++ di Google, uno con cui tutti voi avete avuto a che fare, e le mie compilazioni impiegavano circa 45 minuti sul nostro gigantesco cluster di compilazione distribuito. Fu annunciato che ci sarebbe stata una presentazione tenuta da un paio di dipendenti di Google membri del comitato per gli standard C++. Avrebbero illustrato le novità in arrivo con il C++0x, come veniva chiamato all’epoca. (Oggi è noto come C++11).

Nel corso di quell’ora di intervento abbiamo sentito parlare di circa 35 nuove funzionalità che erano in fase di progettazione. In realtà ce n’erano molte di più, ma solo 35 sono state descritte durante l’intervento. Alcune delle funzionalità erano minori, ovviamente, ma quelle citate nella presentazione erano almeno abbastanza significative da meritare di essere menzionate. Alcune erano molto sottili e difficili da comprendere, come i riferimenti rvalue, mentre altre sono particolarmente tipiche del C++, come i modelli variadici, e altre ancora sono semplicemente folli, come i letterali definiti dall’utente.

A questo punto mi sono posto una domanda: il comitato del C++ credeva davvero che il problema del C++ fosse che non avesse abbastanza funzionalità? Sicuramente, in una variante della battuta di Ron Hardin, sarebbe un risultato maggiore semplificare il linguaggio piuttosto che arricchirlo. Ovviamente è ridicolo, ma tenete a mente l’idea...” [da “Less is exponentially more”, Rob Pike, 2012]

MQTT come usare MQTT in C - pt.2

Logan: Dove vado non c'è redenzione. E chi la vuole?

Dove eravamo rimasti? Ah, si, si parlava di MQTT (Message Queuing Telemetry Transport), un bel protocollo di comunicazione da studiare e usare. Nello scorso articolo abbiamo cominciato realizzando una implementazione di un semplice Client MQTT usando la libpaho, che è la libreria più usata e (probabilmente) più performante, ma non è l'unica: e quindi, come promesso, in questo secondo articolo mostrerò un altro semplice esempio di Client, questa volta usando la libreria MQTT-C. Ah, il film della frase qui sopra è lo stesso dell'altra volta, lo splendido Logan del bravo James Mangold. E, direi, sono d'accordo con il buon Wolverine/H.Jackman: anche noi programmatori C non abbiamo bisogno di redenzione... o forse si? Beh, chi usa Linux sicuramente no, mentre gli altri... ah ah ah.

...non ho bisogno di redenzione, ho bisogno di un MQTT funzionante!...

Come già anticipato nello scorso articolo, MQTT-C è una libreria semplice e leggerissima, compatibile solo con lo standard MQTT 3.1.1. È ideale per applicazioni embedded (con OS o anche di tipo "bare-metal") ma usabile anche su Linux o alcuni RTOS. La libreria consiste in solo due file sorgente (mqtt.c e mqtt_pal.c) da includere nel progetto e non dipende da librerie di sistema specifiche, rendendola ideale per ambienti con risorse limitate. L'interfaccia di programmazione è relativamente semplice: si può inizializzare un Client, connettersi a un broker, pubblicare messaggi e sottoscriversi ai "topic" con poche chiamate dirette.

Per l'uso, è necessario includere l'header mqtt.h (e, indiretamente, l'altro header mqtt_pal.h) e istanziare un oggetto mqtt_client. La ben più complessa Eclipse Paho MQTT C Client Library offre API sincrone e asincrone con supporto nativo per SSL/TLS e threading, mentre la semplice MQTT-C delega la gestione della rete e dell'I/O alle risorse del sistema ospite (Linux, un RTOS embedded o addirittura un "bare-metal"), mantenendo lo stack MQTT dedicato e leggero.

Il Client di esempio che ho scritto oggi è, più o meno, come quello dello scorso articolo: implementa un client che funziona, allo stesso tempo, come Publisher e come Subscriber, usando opportunamente la linea di comando: in questo modo si possono, ad esempio, lanciare due client che scrivono/leggono sui rispettivi topic "incrociati" (e cioè: il client1  pubblica sul topic2  e legge dal topic1  e il client2  pubblica sul topic1  e legge dal topic2)... spero di essere stato chiaro. Comunque, vediamo il codice, compiliamo ed eseguiamo come appena descritto, e sarà tutto più chiaro. Vai col codice!

// mqttclient.c - un semplice client mqtt (con MQTT-C)
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include "include/mqtt.h"
#include "templates/posix_sockets.h"
// prototipi locali
void  onMessage(void** unused, struct mqtt_response_publish *published);
void* clientDaemon(void* client);
void  cleanExit(int status, int sockfd, pthread_t *client_daemon);
// funzione main
int main(int argc, char *argv[])
{
    // test del numero di argomenti
    if (argc != 4) {
        // errore: numero errato di argomenti
        printf("%s: numero errato di argomenti\n", argv[0]);
        printf("uso: %s clientId topicPub topicSub"
               "(e.g.: %s client1 test/topic2 test/topic1)\n", argv[0], argv[0]);
        return EXIT_FAILURE;
    }
    // apro il non-blocking TCP socket collegato al broker
    int sockfd;
    if ((sockfd = open_nb_socket("localhost", "1883")) == -1) {
        printf("non posso aprire il socket\n");
        cleanExit(EXIT_FAILURE, sockfd, NULL);
    }
    // creo un client
    struct mqtt_client client; // dimensionare i buffer in base ai messaggi previsti in uso
    uint8_t sendbuf[2048];
    uint8_t recvbuf[1024];
    mqtt_init(&client, sockfd, sendbuf, sizeof(sendbuf),
              recvbuf, sizeof(recvbuf), onMessage);
    // crea una sessione anonima/vuota e invio una richiesta di connessione al broker
    const char* client_id = NULL;
    uint8_t connect_flags = MQTT_CONNECT_CLEAN_SESSION;
    mqtt_connect(&client, client_id, NULL, NULL, 0, NULL, NULL, connect_flags, 400);
    // check errori
    if (client.error != MQTT_OK) {
        fprintf(stderr, "error: %s\n", mqtt_error_str(client.error));
        cleanExit(EXIT_FAILURE, sockfd, NULL);
    }
    // avvio un thread per aggiornare il client (gestisce il traffico I/O del client)
    pthread_t client_daemon;
    if(pthread_create(&client_daemon, NULL, clientDaemon, &client)) {
        printf("non posso avviare il client daemon\n");
        cleanExit(EXIT_FAILURE, sockfd, NULL);
    }
    // mi sottoscrivo a un topic (topicSub in "uso: %s clientId topicPub topicSub")
    printf("%s: mi sottoscrivo al topic %s\n", argv[1], argv[3]);
    mqtt_subscribe(&client, argv[3], 0);
    // pubblico messaggi sull'altro topic (topicPub in "uso: %s clientId topicPub topicSub")
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        // attendo 2 secondi prima di pubblicare un messaggio
        sleep(2);
        // pubblico
        char payload[256];
        snprintf(payload, sizeof(payload), "messaggio %d dal client %s", i, argv[1]);
        mqtt_publish(&client, argv[2], payload, strlen(payload) + 1, MQTT_PUBLISH_QOS_0);
        // check errori
        if (client.error != MQTT_OK) {
            fprintf(stderr, "error: %s\n", mqtt_error_str(client.error));
            cleanExit(EXIT_FAILURE, sockfd, &client_daemon);
        }
        printf("Messaggio %d publicato sul topic %s\n", i, argv[2]);
    }
    // mi disconnetto
    sleep(2);
    cleanExit(EXIT_SUCCESS, sockfd, &client_daemon);
}
// onMessage - una callback per i messaggi che arrivano sul topic sorvegliato
void onMessage(void** unused, struct mqtt_response_publish *published)
{
    char *topic_name = malloc(published->topic_name_size + 1);
    memcpy(topic_name, published->topic_name, published->topic_name_size);
    topic_name[published->topic_name_size] = '\0';
    printf("messaggio ricevuto sul topic %s: \"%s\"\n",
           topic_name, (const char*)published->application_message);
    free(topic_name);
}
// clientDaemon - un thread che sincronizza l'I/O mqtt
void* clientDaemon(void* client)
{
    // loop infinito del thread
    for (;;) {
        // sincronizzo
        mqtt_sync((struct mqtt_client*) client);
        // thread sleep (NOTA: in produzione NON usare usleep(3). Usare nanosleep(2))
        usleep(100000U);
    }
    return NULL;
}
// cleanExit - uscita controllata
void cleanExit(int status, int sockfd, pthread_t *client_daemon)
{
    // chiudo il socket
    if (sockfd != -1)
        close(sockfd);
    // cancello il thread (NOTA: in produzione NON usare pthread_cancel(3) ma uno stop-flag)
    if (client_daemon != NULL)
        pthread_cancel(*client_daemon);
    // chiudo l'applicazione
    exit(status);
}

Come avrete notato, il codice è abbastanza semplice e super-commentato, quindi con c'è molto più da spiegare. Se fate un confronto con l'analogo Client scritto per la libpaho noterete che il codice è veramente molto simile. Faccio solo notare che anche questo esempio si collega a un broker locale (ossia installato sulla macchina stessa di esecuzione), quindi il collegamento è fatto con l'indirizzo: "tcp://localhost:1883". Ma ci sono anche dei broker pubblici disponibili in rete che funzionano esattamente come quello locale. Nel mio caso (Linux) il broker  locale che uso è Mosquitto (disponibile anche per Windows) e funziona alla grande.

L'esempio che ho scritto è ispirato dagli esempi contenuti nella pagina Github di MQTT-C, ho fatto un po' di cambi ma l'ispirazione proviene da lì. Per cui faccio anche notare, come da apposite NOTE che ho aggiunto al codice, che sono presenti alcune cose da cambiare per una eventuale versione di produzione di questo Client. Le NOTE sono:

• NOTA: in produzione NON usare usleep(3). Usare nanosleep(2): come già visto in un mio vecchio articolo, usleep(3) è deprecata da tempo, e bisogna usare nanosleep(2), anche se è probabile (ma non sicuro) che la usleep(3) della libc sia implementata internamente usando nanosleep(2).
• NOTA: in produzione NON usare pthread_cancel(3) ma uno stop-flag): come già visto in un mio vecchio articolo, pthread_cancel(3) è una funzione molto problematica di cui sconsiglio l'uso: meglio passare uno stop-flag al thread per forzarne una uscita pulita.

Ed è giunta l'ora di compilare ed eseguire. Compiliamo:

aldo@Linux $ gcc -o mqttclient mqttclient.c mqtt_pal.c mqtt.c

ed eseguiamo in due terminali diversi (possibilmente in quasi-contemporanea, per non perdersi messaggi: se siete troppo lenti, quando il secondo client parte il primo potrebbe già aver pubblicato tutti i suoi messaggi, ah ah ah. Comunque le "strane" sleep(3) che ho aggiunto sono proprio per rendere leggibili i risultati). Il risultato è questo:

terminale 1:

aldo@Linux $ ./mqttclient Client2 test/topic1 test/topic2
Client2: mi sottoscrivo al topic test/topic2
messaggio ricevuto sul topic test/topic2: "messaggio 0 dal client Client1"
Messaggio 0 publicato sul topic test/topic1
messaggio ricevuto sul topic test/topic2: "messaggio 1 dal client Client1"
Messaggio 1 publicato sul topic test/topic1
messaggio ricevuto sul topic test/topic2: "messaggio 2 dal client Client1"
Messaggio 2 publicato sul topic test/topic1

terminale 2:

aldo@Linux $ ./mqttclient Client1 test/topic2 test/topic1
Client1: mi sottoscrivo al topic test/topic1
Messaggio 0 publicato sul topic test/topic2
messaggio ricevuto sul topic test/topic1: "messaggio 0 dal client Client2"
Messaggio 1 publicato sul topic test/topic2
messaggio ricevuto sul topic test/topic1: "messaggio 1 dal client Client2"
Messaggio 2 publicato sul topic test/topic2
messaggio ricevuto sul topic test/topic1: "messaggio 2 dal client Client2"

Visto? Anche questo funziona perfettamente!

Ok, per oggi può bastare. Nel prossimo articolo proveremo (udite! udite!) a cambiare linguaggio e implementeremo un Client MQTT in Go: non è la prima volta che affrontiamo il gran linguaggio Go su queste pagine eh! Non dovrebbe sorprendervi! E, come già vi ho raccomandato l'altra volta, non trattenete il respiro nell'attesa! (può nuocere gravemente alla salute).

Ciao, e al prossimo post!