【网络编程】C++实现网络通信服务器程序||计算机网络课设||Linux系统编程||TCP协议(附源码)
TCP网络服务器
- 1.程序简洁
- 2. 服务端ServerTcp程序介绍
- 3.线程池ThreadPool介绍
- 4.任务类Task介绍
- 5. 客户端Client介绍
- 6.运行结果：
- 7. 源码
-
- 7.1 serverTcp.cc
- 7.2 ThreadPool.hpp
- 7.3 Task.hpp
- 7.4ClientTcp.cc
- 7.5 Lock.hpp
- 7.7头文件util.hpp
- 7.6Makefile 文件
- 7.8 日志文件 log.hpp
1.程序简洁
该程序用C++实现了一个支持并发的服务器，实现了大小写转换的功能，当客户端向服务器发起链接请求时，服务器响应请求，分配资源处理任务，实现大小写的转换功能，用到的相关技术栈有：C++编程、socket套接字编程、线程池等。
2. 服务端ServerTcp程序介绍
在ServerTcp函数定义定义了一个init函数，用于配置服务器的网络监听套接字，绑定IP地址和端口，并开始监听来自客户端的连接请求。
①首先创建套接字：
使用 函数创建一个套接字，这里使用的是IPv4（）和TCP（）协议。如果创建失败，会记录错误信息并退出程序。socketPF_INETSOCK_STREAM
②绑定地址和端口：
创建一个 结构体变量 ，它用于保存服务器的本地地址信息。struct sockaddr_inlocal
2.2. 清空 结构体，然后设置其成员变量，包括地址族（，设为 表示IPv4）、端口号（，通过 将主机字节序转换为网络字节序）、IP地址（），IP地址可以是配置的服务器IP或者通配地址 。localsin_familyPF_INETsin_porthtonssin_addr.s_addrINADDR_ANY
2.3. 使用 函数将创建的套接字 与上述配置绑定。如果绑定失败，会记录错误信息并退出程序。bindlistenSock_
③监听套接字：
使用 函数将套接字设置为监听状态，同时指定了允许等待连接的队列长度为5。如果监听失败，会记录错误信息并退出程序。listen
④加载线程池：
在这里，代码通过 获取了一个线程池的单例对象，用于处理客户端的请求。这个线程池的类型是 ，这是一个自定义的任务类，它将在客户端连接时调用来处理请求。ThreadPool::getInstance()Task
最后的注释解释了程序运行到这一步时，服务器已经配置完成，等待客户端的连接请求。
这段代码是服务器的主循环函数 ，它是服务器的核心部分，用于不断接受客户端的连接请求，然后将连接的处理任务交给线程池来执行。
①打开线程池：
使用 启动线程池。这个操作会让线程池中的线程开始运行，并等待任务的到来。tp_->start()
②记录线程池启动成功的日志：
使用 记录一个 DEBUG 级别的日志，表示线程池启动成功，同时记录线程池中线程的数量。
③主循环：
进入一个无限循环，用于不断接受客户端的连接请求。
④接受连接：
使用 函数等待客户端的连接请求，当有客户端连接时， 返回一个新的套接字 ，用于与客户端通信。
⑤处理连接失败：
如果 返回的套接字小于 0，表示连接失败，代码记录一个 WARNING 级别的日志，包含错误信息，然后继续等待下一个连接请求。
⑥获取客户端信息：
6.1. 获取客户端的端口号和IP地址，并进行字节序的转换，以便后续日志记录和任务处理。
6.2. 记录 DEBUG 级别的日志，表示接受到客户端的连接请求，同时包含连接信息和套接字文件描述符。
创建任务对象：
在这里，代码创建了一个 Task对象 ，这个对象用于包装客户端的套接字、IP地址、端口号以及服务处理的回调函数 。
⑦将任务加入线程池：
使用 tp_->push(t);将任务 添加到线程池中等待执行。然后不断循环
3.线程池ThreadPool介绍
该代码实现了一个简单的线程池类,当创建线程池实例时,调用start函数之后会创建15个线程(预先设定),当有任务通过push接口进入任务队列时,线程会执行threadRountine()函数,首先该判断该线程任务队列里有没有任务在执行,如果有,那就进行条件等待 void waitForTask() { pthread_cond_wait(&cond_, &mutex_); } ,线程池里支持15个线程同时执行处理任务的函数,当任务数超过15时才会出现等待,实现了多线程并发提高了任务执行效率.
4.任务类Task介绍
‘Task’ 类的主要作用是将任务与处理该任务的函数关联起来，使任务的处理变得可定制化。当线程池从任务队列中取出任务时，会调用 ‘Task’ 对象的 ‘operator（）’ 函数，进而执行与任务关联的回调函数，完成任务的处理。这种方式允许灵活地定义和执行不同类型的任务。
5. 客户端Client介绍
这是一个简单的客户端程序，用于与服务器建立连接并进行通信。
首先要判断运行客户端的方式必须是 接收3个参数 运行程序+ip+端口
然后绑定协议族等信息,把接收的参数封装起来,与远端的服务器发起链接请求,进行通信,当输入的内容为”quit”时退出客户端.
6.运行结果：
7. 源码
7.1 serverTcp.cc
#include "util.hpp"
#include 7.2 ThreadPool.hpp
#pragma once
#include 7.3 Task.hpp
#pragma once
#include callback_t;
using callback_t = std::function<void (int, std::string, uint16_t)>;
private:
int sock_; // 给用户提供IO服务的sock
uint16_t port_; // client port
std::string ip_; // client ip
callback_t func_; // 回调方法
public:
Task():sock_(-1), port_(-1)
{}
Task(int sock, std::string ip, uint16_t port, callback_t func)
: sock_(sock), ip_(ip), port_(port), func_(func)
{}
void operator () ()
{
logMessage(DEBUG, "线程ID[%p]处理%s:%d的请求 开始啦...",\
pthread_self(), ip_.c_str(), port_);
func_(sock_, ip_, port_);
logMessage(DEBUG, "线程ID[%p]处理%s:%d的请求 结束啦...",\
pthread_self(), ip_.c_str(), port_);
}
~Task()
{}
};
7.4ClientTcp.cc
#include "util.hpp"
// 2. 需要bind吗？？需要，但是不需要自己显示的bind！ 不要自己bind！！！！
// 3. 需要listen吗？不需要的！
// 4. 需要accept吗？不需要的!
volatile bool quit = false;
static void Usage(std::string proc)
{
std::cerr << "Usage:\n\t" << proc << " serverIp serverPort" << std::endl;
std::cerr << "Example:\n\t" << proc << " 127.0.0.1 8081\n"
<< std::endl;
}
// ./clientTcp serverIp serverPort
int main(int argc, char *argv[])
{
if (argc != 3)
{
Usage(argv[0]);
exit(USAGE_ERR);
}
std::string serverIp = argv[1];
uint16_t serverPort = atoi(argv[2]);
// 1. 创建socket SOCK_STREAM
int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (sock < 0)
{
std::cerr << "socket: " << strerror(errno) << std::endl;
exit(SOCKET_ERR);
}
// 2. connect，向服务器发起链接请求，
// 2.1 先填充需要连接的远端主机的基本信息
struct sockaddr_in server;
memset(&server, 0, sizeof(server));
server.sin_family = AF_INET;
server.sin_port = htons(serverPort);
inet_aton(serverIp.c_str(), &server.sin_addr);
// 2.2 发起请求，connect 会自动帮我们进行bind！
if (connect(sock, (const struct sockaddr *)&server, sizeof(server)) != 0)
{
std::cerr << "connect: " << strerror(errno) << std::endl;
exit(CONN_ERR);
}
std::cout << "info : connect success: " << sock << std::endl;
std::string message;
while (!quit)
{
message.clear();
std::cout << "请输入你的消息>>> ";
std::getline(std::cin, message); // 结尾不会有\n
if (strcasecmp(message.c_str(), "quit") == 0)
quit = true;
ssize_t s = write(sock, message.c_str(), message.size());
if (s > 0)
{
message.resize(1024);
ssize_t s = read(sock, (char *)(message.c_str()), 1024);
if (s > 0)
message[s] = 0;
std::cout << "Server Echo>>> " << message << std::endl;
}
else if (s <= 0)
{
break;
}
}
close(sock);
return 0;
}
7.5 Lock.hpp
本程序暂不涉及临界资源的访问 互斥锁的机制 可加可不加 我这里加上了 是为了学习和使用。
#pragma once
#include7.7头文件util.hpp
#pragma once
#include 7.6Makefile 文件
.PHONY:all
all:clientTcp serverTcp
clientTcp: ClientTCP.cc
g++ -o $@ $^ -std=c++11
serverTcp:ServerTCP.cc
g++ -o $@ $^ -std=c++11 -lpthread
.PHONY:clean
clean:
rm -f serverTcp clientTcp
7.8 日志文件 log.hpp
#pragma once
#include 注：本程序是基于Linux系统下进行的，请在Linux环境下进行运行，本文为原创作品，各位转载请说明出处，创作不易，点赞支持技术大涨~~早日进大厂 ，关于程序有任何问题请在评论区留言…
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