服务器开发之简单的TCP回射服务器（一）：服务器程序

通过学习Unix网络编程卷一：套接字联网API，实现了一个完整的TCP客户/服务器程序示例，这个例子执行如下步骤构建了一个基本的回射服务器：
1. 客户从标准输入读入数据，并发送给服务器；
2. 服务器从网络输入读入数据，进行处理后回射给客户；
3. 客户从网络输入读入数据，并在标准输出显示。
首先是服务器程序：

#include 
#include     // 提供pid_t size_t ssize_t等类型的定义
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include      // 提供wait()函数的定义
#include        // 提供signal()函数的定义
#include 
#include 
#include 
#include 

#include "sum.h"

#define SERV_PORT 9877    // 服务器端口
#define LISTENQ 1024      // listen()的第二个参数backlog值
#define MAXLINE 4096      // 最大文本行数
#define BUFFSIZE 8192     // 读写缓冲区大小

using namespace std;

// 处理每个客户的服务：从客户读入数据，并把它们回射给客户
void str_echo(int sockfd)
{
    // size_t和ssize_t都是用来提高程序的可移植性的
    // ssize_t是有符号整型，等同于int（32位机器）/long（64位机器）
    // size_t就是无符号型的ssize_t，也就是unsigned int（32位）/unsigned long（64位）
    // 用法区别：size_t一般用于缓冲区大小这种非负的场景，而对于像read/write等函数，可能
    //          失败返回负数的时候用ssize_t
    ssize_t m, n;
    char buf[MAXLINE]; //read缓冲区
again:
    // read函数从打开的设备或文件中读取数据
    // ssize_t read(int sockfd, void* buff, size_t n) 从sockfd中读n字节数据到buff中
    // 读取成功返回读取的字节数，失败返回-1并设置errno，如果调用read之前已达文件末尾，返回0
    // write函数向打开的设备或文件中写数据
    // ssize_t write(int sockfd, void* buff, size_t n) 向sockfd中写n字节数据到buff中
    // 写成功返回写入的字节数，失败返回-1并设置errno
    // 两个函数的头文件为 #include 

    // socket编程接口提供了几个专门用于socket数据读写的系统调用，用于TCP流数据读写的是：
    // #include 
    // #include 
    // ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
    // ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
    // 参数和返回值情况跟read和write函数一样，flags通常设置为0。
    while((m = recv(sockfd, buf, MAXLINE, 0)) > 0)
    {
        cout <<"recv data: "<< buf << endl;
        // strlen函数在计数时遇到'\0'才停止，而接收到的数据没有'\0'，需要在末尾加上'\0'
        buf[m] = '\0';
        n = send(sockfd, buf, strlen(buf), 0);

    }
    if(m < 0 && errno == EINTR)
        goto again;
    else if(m < 0)
        cout << "str_echo: read error" << endl;
    else if(errno == EINTR)
        cout << "recv/send error" << endl;
}

// 对两个数求和的处理函数(字符串转换)
void str_echo_sum(int sockfd)
{
    long arg1, arg2;
    ssize_t n;
    char buf[MAXLINE];
    for( ; ; )
    {
        if((n = recv(sockfd, buf, MAXLINE, 0)) == 0)
            return;
        buf[n] = '\0';
        if(sscanf(buf, "%ld%ld", &arg1, &arg2) == 2)
        {
            snprintf(buf, sizeof(buf), "%ld", arg1 + arg2);
        }
        else
            snprintf(buf, sizeof(buf), "input error\n");
        send(sockfd, buf, strlen(buf), 0);
    }
}

// 对两个数求和的处理函数(二进制字节流)
void str_echo_byte(int sockfd)
{
    ssize_t n;
    struct args args;
    struct result result;

    for( ; ; )
    {
        if((n = recv(sockfd, &args, sizeof(args), 0)) == 0)
            return;
        result.sum = args.arg1 + args.arg2;
        send(sockfd, &result, sizeof(result), 0);
        cout << args.arg1 <<  "***" << args.arg2;
    }
}
// SIGCHLD信号的处理函数，触发时用来处理僵尸进程
void sig_chld(int signo)
{
    pid_t pid;
    int stat;

    // wait 和 waitpid函数原型
    // #include 
    // pid_t wait(int *statloc);
    // pid_t waitpid(pid_t pid, int *statloc, int options);
    // 返回值：成功均返回（已终止子进程的）进程ID，出错返回0或-1（通过statloc指针返回子进程终止状态（int））

    // pid = wait(&stat);
    // 用waitpid不用wait因为可以通过WNOHANG选项告知waitpid在尚有未终止的子进程在运行时不要阻塞
    while((pid = waitpid(-1, &stat, WNOHANG)) > 0)
        cout << "child " << pid << "terminated" << endl;
    // 警告：在信号处理函数中调用I/O函数是不合适的，此处是为了查看子进程的状态

    return;
}

//dup函数测试
void str_dup(int fd)
{
    close(STDOUT_FILENO);
    // dup/dup2函数用于复制文件描述符，可以实现把标准输入重定向到一个文件，
    // 或者把标准输出重定向到一个网络连接（比如CGI编程）。
    // #include 
    // int dup(int file_descriptor);
    // int dup2(int file_descriptor_one, int file_descriptor_two);
    // 函数成功返回系统当前可用的最小整数值，失败返回-1并设置errno。
    dup(fd);
    char words[MAXLINE];
        cout << "hello world!" <int main(int argc, char* argv[])
{
    int listenfd, connfd;
    pid_t childpid;
    socklen_t clilen;
    struct sockaddr_in cliaddr, servaddr;

    // 创建socket：int socket(int domain, int type, int protocol);
    // domain参数标识底层协议族，参数值为PF_INET（用于ipv4)或PF_INET6（用于IPv6）。
    // type参数指定服务类型，服务类型（参数值）为SOCK_STREAM服务（流服务，表示使用TCP协议）
    // 和SOCK_UGRAM（数据报，表示使用UDP协议）服务。
    // protocol参数在前两个参数确定后再选择的一个具体的协议，几乎所有的情况都设置为0，表示使用默认协议。
    listenfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    assert( listenfd >= 0 );

    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    // INADDR_ANY为通配地址（inet_addr("0.0.0.0")）
    // 作用是当服务器有多个网卡（对应多个IP地址）的时候，接收所有发到服务器的数据，与IP无关。
    servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);

    // bind函数把一个本地协议地址赋予一个套接字
    // #include 
    // int bind(int sockfd, const struct sockaddr* address, sizeof(address));
    // 返回值：成功返回0，出错返回-1，
    bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));

    // listen函数用来监听套接字，仅为TCP调用。
    // #include 
    // int listen(int sockfd, int backlog);
    // 返回值：成功返回0，出错返回-1。
    // backlog包括处于SYN_RCVD状态的未完成连接和处于ESTABLISTENED状态的已完成连接，一般设为5。
    listen(listenfd, LISTENQ);

    // 俘获SIGCHLD信号，用来处理僵尸进程
    // 在listen调用之后调用此函数，并且要在fork第一个子进程之前完成，且只做一次！
    signal(SIGCHLD, sig_chld);
    //signal(SIGCHLD, SIG_IGN);
    // 一般把SIGCHLD信号的处理设定为SIG_IGN也是可行的，sig_child函数增加了可移植性

    for( ; ; )
    {
        // 服务器阻塞于accept调用，等待客户端连接的完成。
        clilen = sizeof(cliaddr);

        // 下面if语句的作用是重启被中断的系统调用，同样适用于read/write/select/open等调用
        if((connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &clilen))< 0)
        {
            if(errno == EINTR)
                continue;
            else
                cout << "accept error" << endl;
        }

        // fork函数（包括有些系统提供的其变体）是Unix派生新进程的唯一方法。
        // #include 
        // pid_t fork(void);
        // 返回值：在父进程中返回子进程ID，子进程中返回0（子进程的父进程唯一，可以通过getppid取得父进程ID），出错返回-1。

        // fork为每一个客户派生一个处理他们的子进程。
        // fork产生子进程时，从父进程那里复制listen调用和accept调用。
        // 子进程关闭listen调用，处理跟客户的连接
        // 父进程关闭accept调用，可以在listen套接字上再次调用accept处理下一个客户连接。
        if((childpid = fork()) == 0)
        {
            close(listenfd);
            str_echo(connfd); // 基本的回射服务器，同时可用来测试select系统调用
            // str_echo_sum(connfd); // 从客户端接收字符串，返回long型和
            //str_echo_byte(connfd); // 从客户端接收字节流，返回连个数据和
            // str_dup(connfd); // 测试dup函数
            exit(0);
        }
        close(connfd);
    }
}