在树莓派中用*C语言*实现MQTT通信

在上一篇中（利用树莓派部署的emqx向mqttx发送信息（python）)，我使用了Python来实现MQTT通信。但是我还是喜欢C，并且熟悉C更多，这次我使用C语言来在树莓派上实现MQTT 通信。

在 C 语言中实现 MQTT 通信，最主流且稳定的方案是使用 Eclipse Paho MQTT C 客户端库。它是由 Eclipse 基金会维护的，专门针对嵌入式设备（如我们现在使用的树莓派）进行了优化。

一、安装 Paho MQTT C 库

在树莓派终端中执行以下命令。我们需要安装开发库（-dev）以便编译代码。

bash 复制代码

sudo apt-get update
sudo apt-get install libpaho-mqtt-dev

注意：如果使用的是较旧的树莓派系统（如 Raspbian Stretch），可能需要手动编译源码，但现在的 Raspberry Pi OS (Bullseye/Bookworm) 直接 apt 安装即可。

二、编写C语言代码

创建一个名为 mqtt_test.c 的文件。

nano mqtt_test.c(这里我依旧习惯的选择在nano编译器中编写)

下面的代码实现了：连接 -> 订阅 -> 循环发送消息。

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include "MQTTClient.h" // 引用 Paho 库的头文件

// --- 配置信息 (根据你的实际情况修改) ---
#define ADDRESS     "tcp://10.211.182.16:1883" // EMQX 地址
#define CLIENTID    "RaspberryPi_C_Client"      // 客户端 ID，必须唯一
#define TOPIC       "test/hello"                // 主题
#define USERNAME    "admin"                     // EMQX 用户名
#define PASSWORD    "public"                    // EMQX 密码
#define QOS         1                           // 消息质量 (0, 1, 2)
#define TIMEOUT     10000L                      // 超时时间 (毫秒)

int main(int argc, char* argv[]) {
    MQTTClient client;
    MQTTClient_connectOptions conn_opts = MQTTClient_connectOptions_initializer;
    MQTTClient_message pubmsg = MQTTClient_message_initializer;
    MQTTClient_deliveryToken token;
    int rc;

    // 1. 创建客户端句柄
    MQTTClient_create(&client, ADDRESS, CLIENTID,
        MQTTCLIENT_PERSISTENCE_NONE, NULL);

    // 2. 设置连接选项 (用户名/密码)
    conn_opts.keepAliveInterval = 20;
    conn_opts.cleansession = 1;
    conn_opts.username = USERNAME;
    conn_opts.password = PASSWORD;

    // 3. 连接到 Broker
    printf("Trying to connect to %s ...\n", ADDRESS);
    if ((rc = MQTTClient_connect(client, &conn_opts)) != MQTTCLIENT_SUCCESS) {
        printf("Failed to connect, return code %d\n", rc);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    printf("Connected successfully!\n");

    // 4. 订阅主题 (为了演示自发自收)
    MQTTClient_subscribe(client, TOPIC, QOS);

    // 5. 进入循环发送逻辑
    int count = 0;
    while(1) {
        char payload[100];
        // 构造消息内容
        sprintf(payload, "Hello from C! Count: %d", count++);

        // 准备发布消息
        pubmsg.payload = payload;
        pubmsg.payloadlen = strlen(payload);
        pubmsg.qos = QOS;
        pubmsg.retained = 0;

        // 发布消息
        MQTTClient_publishMessage(client, TOPIC, &pubmsg, &token);
        printf("Published message: %s\n", payload);

        // 等待确认 (可选，QoS 1 需要)
        MQTTClient_waitForCompletion(client, token, TIMEOUT);

        // 暂停 1 秒
        sleep(1);
    }

    // 6. 断开连接并清理资源 (实际上因为 while(1) 不会运行到这里，除非 Ctrl+C)
    MQTTClient_disconnect(client, 10000);
    MQTTClient_destroy(&client);
    return rc;
}

三、编译与运行

C 语言是编译型语言，不像 Python 那样可以直接运行，需要先编译成可执行文件。

1.编译命令

在终端输入：

bash 复制代码

gcc mqtt_test.c -o mqtt_test -lpaho-mqtt3c

gcc：编译器。

-o mqtt_test：生成的可执行文件名叫 mqtt_test。

-lpaho-mqtt3c：链接 Paho MQTT 库（这是关键，不加会报错）。

2.运行程序

bash 复制代码

./mqtt_test

3.结果

在mqttx和终端上可以看到成功发送了。

ο(=•ω＜=)ρ⌒☆！

常见问题排查

编译报错 undefined reference
- 原因：没有加 -lpaho-mqtt3c 或者库没装好。
- 解决：重新执行第一步的安装命令，并确保编译命令末尾有链接参数。
连接失败
- 检查 ADDRESS 里的 IP 是否正确。
- 检查 EMQX 是否允许 TCP 1883 端口访问。
内存泄漏警告
- 上面的代码是一个简单的死循环示例。在实际工程中，建议捕获 SIGINT (Ctrl+C) 信号来优雅地退出循环并执行 MQTTClient_disconnect，但在测试阶段上面的代码完全够用。

补充：

在使用python实现时，我们创建了虚拟环境（venv）。但是在C语言开发中，我们不需要像Python那样创建虚拟环境。

为什么不需要了？(⊙_⊙)？

1、Python 的痛点： Python 使用虚拟环境主要是为了解决"依赖包版本冲突"和"权限问题"。比如项目 A 需要 paho-mqtt 1.0，项目 B 需要 2.0，如果不隔离就会打架。

2、C 语言的处理方式： C 语言的库（如 libpaho-mqtt）是编译成二进制文件（.so 或 .a）安装在系统目录（如 /usr/lib）下的。

当你编写代码时，只是引用头文件（.h）。
当你编译代码时，链接器会把库"打包"进你的可执行文件，或者在运行时动态加载。
结果： 你的 C 程序是一个独立的 .exe (Windows) 或可执行文件 (Linux)，它自带了运行所需的逻辑，不依赖 Python 那种复杂的包管理器环境。

因此，只需要确保我们的树莓派系统里安装了 MQTT 的开发库即可。这相当于给系统装了一个"基础工具"，所有 C 程序都可以共用它。

那我们什么时候才需要"隔离"？(◎﹏◎)

只有一种情况需要类似虚拟环境的操作：如果我们的树莓派上跑了两个极其特殊的 C 项目，一个必须用 MQTT 库版本 A，另一个必须用 MQTT 库版本 B，且这两个版本互不兼容。

但在绝大多数物联网开发场景下（包括我们现在的学习阶段），直接在系统层面安装库，然后编译运行是最标准、最高效的做法。