套接字编程：TCP通信程序
目录
一、服务端编写流程
二、客户端编写流程
三、相关接口
1. 创建套接字
2. 为套接字绑定地址信息
3. 客户端：向服务器发起连接请求
4. 服务端：监听接口
5. 服务端：获取新建连接
6. 收发数据
7. 关闭套接字
四、代码实现
1. 头文件-套接字接口封装
2. 服务端实现
2.1 多进程实现
2.2 多线程实现
3. 客户端实现
一、服务端编写流程
1. 创建套接字
2. 为套接字绑定地址信息
3. 开始监听
将套接字状态置为LISTEN：
1）告诉服务器，当前socket可以开始处理连接请求。
2）若有客户端发送连接请求过来，服务器会为客户端创建一个新的socket，这个socket负责专门与该客户端进行通信。
4. 获取新建连接
从已完成连接队列中取出一个新建套接字的描述符。这个描述符对应了指定的socket与指定客户端进行通信。
5. 收发数据
6. 关闭套接字
二、客户端编写流程
1. 创建套接字
2. 为套接字绑定地址信息（不推荐）
3. 向服务器发起连接请求
客户端的tcp套接字中也会保存完整的五元组。
4. 收发数据
5. 关闭套接字
三、相关接口
1. 创建套接字
int socket(int domain, int type, int protocol)；
domain：地址域类型：
ipv4： AF_INET；
ipv6：AF_INET6；
type：套接字类型：
SOCK_STREAM：提供字节流传输服务；
protocol：协议类型：
TCP：IPPROTO_TCP；
返回值：
成功，返回一个套接字描述符；失败，返回-1。
2. 为套接字绑定地址信息
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
sockfd：创建套接字返回的描述符；
addr：要绑定的地址信息结构：
ipv4：struct sockaddr_in;
ipv6：struct sockaddr_in6;
addrlen：地址信息长度；
返回值：
成功，返回0；失败，返回-1。
3. 客户端：向服务器发起连接请求
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
sockfd：套接字描述符；
*addr：服务器地址信息；
addrlen：地址信息长度。
返回值：
成功，返回0；失败，返回-1。
4. 服务端：监听接口
int listen(int sockfd, int backlog);
sockfd：监听套接字描述符；
backlog：服务器端同一时间最大并发连接数。
注意：第二个参数限制的是同一时间所能处理的最大连接请求数量，而不是服务器所能建立的总连接数量。
在内核中，存在一个socket连接队列，其最大容量就是backlog+1。如果连接队列已满，则新到的连接请求会被丢弃。
5. 服务端：获取新建连接
int accept(int listen_sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
listen_sockfd：监听套接字，决定获取的是哪个监听套接字的新建连接；
addr：地址结构的空间首地址，用于接收新连接的客户端地址信息；
*addrlen：用于指定想要获取的地址长度，以及返回实际的长度。
返回值：
成功，返回新建连接的描述符；失败，返回-1。
6. 收发数据
因为tcp通信的套接字中保存了完整的五元组，所以收发数据时，不需要再指定和获取对端的地址信息。
接收数据：
ssize_t recv(int sockfd, char *buf, int len, int flag);
sockfd：新建的套接字的描述符；
buf：用于存放接收的数据的空间首地址；
len：想要获取的数据长度；
flag：0-阻塞接收；
返回值：
成功，返回实际获取到的数据长度；出错，返回-1；连接断开，返回0。
发送数据：
ssize_t send(int sockfd, char *data, int len, int flag);
sockfd：新建的套接字的描述符；
data：要发送的数据的空间首地址；
len：要发送的数据长度；
flag：0-默认阻塞发送；
返回值：
成功，返回实际发送成功的数据长度；出错，返回-1。
7. 关闭套接字
int close(fd);
fd：套接字描述符。
注：关闭套接字时，监听套接字一般不关闭，不需要与哪个客户端通信，则关闭那个对应的通信套接字即可。
四、代码实现
1. 头文件-套接字接口封装
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
//封装TCPsocket类
#define MAX_LISTEN 5
#define CHECK_RETURN(X) if((X) == false) {return -1;}
class TCPsocket {
private:
int _sockfd;
public:
TCPsocket () : _sockfd(-1) {}
//1.创建套接字
bool Socket() {
_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
if (_sockfd < 0) {
perror("create socket error!");
return false;
}
return true;
}
//2.为套接字绑定地址信息
bool Bind(const std::string &ip, uint16_t port) {
struct sockaddr_in addr;
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons(port);
addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip.c_str());
socklen_t len = sizeof(struct sockaddr_in);
int ret = bind(_sockfd, (struct sockaddr*)&addr, len);
if (ret < 0) {
perror("bind error!");
return false;
}
return true;
}
//客户端：3.向服务器发起连接请求
bool Connect(const std::string &ip, uint16_t port) {
struct sockaddr_in addr;
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons(port);
addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip.c_str());
socklen_t len = sizeof(struct sockaddr_in);
int ret = connect(_sockfd, (struct sockaddr*)&addr, len);
if (ret < 0) {
perror("connect error!");
return false;
}
return true;
}
//服务端：3.开始监听
bool Listen(int backlog = MAX_LISTEN) {
int ret = listen(_sockfd, backlog);
if (ret < 0) {
perror("connect error!");
return false;
}
return true;
}
//服务端：4. 获取新建连接
bool Accept(TCPsocket *sock, std::string *ip = NULL, uint16_t *port = NULL) {
struct sockaddr_in addr;
socklen_t len = sizeof(struct sockaddr_in);
int newfd = accept(_sockfd, (struct sockaddr*)&addr, &len);
if (newfd < 0) {
perror("accept error!");
return false;
}
sock -> _sockfd = newfd;
if (ip != NULL) *ip = inet_ntoa(addr.sin_addr);
if (port != NULL) *port = ntohs(addr.sin_port);
return true;
}
//4. 接收数据
bool Recve(std::string *body) {
char temp[4096] = {0};
int ret = recv(_sockfd, temp, 4095, 0);
if (ret < 0) {
perror("recve error!");
return false;
}
else if (ret == 0) {
std::cout<<"peer shutdown!"<< std::endl;
return false;
}
body -> assign(temp, ret);
return true;
}
//5.发送数据
bool Send(const std::string &body) {
int ret = send(_sockfd, body.c_str(), body.size(), 0);
if (ret < 0) {
perror("send error!");
return false;
}
return true;
}
//6.关闭套接字
bool Close() {
if (_sockfd != -1) close(_sockfd);
return true;
}
}; 2. 服务端实现
2.1 多进程实现
#include "socket_tcp.hpp"
#include
int new_worker(TCPsocket& conn_sock) {
pid_t pid = fork();
if (pid < 0) {
perror("fork error!");
return -1;
}
else if(pid == 0){
while (1) {
std::string buf;
bool ret = conn_sock.Recve(&buf);
if (ret == false) {
conn_sock.Close();
break;
}
std::cout<<"clinet send: "<>buf;
ret = conn_sock.Send(buf);
if (ret == false) {
conn_sock.Close();
break;
}
}
//出错，则关闭套接字，直接退出当前进程
conn_sock.Close();
exit(-1);
}
return 0;
}
int main() {
signal(SIGCHLD, SIG_IGN);//或略进行退出信息；子进程退出则会直接释放资源
TCPsocket sock;
//1.创建套接字
CHECK_RETURN(sock.Socket());
//2。绑定地址信息
CHECK_RETURN(sock.Bind("192.168.247.128", 8888));
//3.开始监听
CHECK_RETURN(sock.Listen());
while (1) {
//4.获取新建连接
TCPsocket conn_sock;
std::string client_ip;
uint16_t client_port;
bool ret = sock.Accept(&conn_sock, &client_ip, &client_port);
if (ret == false) continue;
std::cout<<"new connect:"< 2.2 多线程实现
#include "socket_tcp.hpp"
#include
void *entry(void *arg) {
TCPsocket *conn_sock = (TCPsocket*)arg;
while (1) {
std::string buf;
bool ret = conn_sock->Recve(&buf);
if (ret == false) {
conn_sock->Close();
break;
}
std::cout<<"clinet send: "<>buf;
ret = conn_sock->Send(buf);
if (ret == false) {
conn_sock->Close();
break;
}
}
conn_sock->Close();
delete conn_sock;
}
bool new_worker(TCPsocket*conn_sock) {
pthread_t tid;
int ret = pthread_create(&tid, NULL, entry, (void*)conn_sock);
if (ret != 0) {
std::cout<<"create thread error!"< 3. 客户端实现
#include "socket_tcp.hpp"
int main(int argc, char *argv[]) {
if (argc != 3) {
std::cout<<"please add server address!"<>buf;
//发送数据
bool ret = sock.Send(buf);
if (ret == false) {
perror("send error!");
sock.Close();
return -1;
}
//接收数据
buf.clear();
ret = sock.Recve(&buf);
if (ret == false) {
perror("recve error!");
sock.Close();
return -1;
}
std::cout<<"server reply:"<< buf << std::endl;
}
//5.关闭套接字
sock.Close();
return 0;
}