网络套接字编程（二）
socket常见API
创建套接字：（TCP/UDP，客户端+服务器）
int socket(int domain, int type, int protocol);
绑定端口号：（TCP/UDP，服务器）
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
监听套接字：（TCP，服务器）
int listen(int sockfd, int backlog);
接收请求：（TCP，服务器）
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
建立连接：（TCP，客户端）
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
基于TCP协议实现网络通信
与学习UDP的接口相同，我们通过实现一个简单的TCP服务器与TCP客户端学习这些接口。首先我们编写服务器。
TCP服务器
我们同样使用一个类来实现服务器，TCP下的网络通信同样需要创建套接字，使用TCP创建套接字的与UDP下大致相同
//UDP
int socket_fd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
//TCP
int socket_fd=socker(AF_TNET,SOCK_STREAM,0);与UDP协议不同，TCP创建套接字的第二个参数应该选择 SOCK_STREAM。
- SOCK_DGRAM：套接字提供的数据传输方式为数据报。
- SOCK_STREAM：套接字提供的数据传输方式为字节流。
- 连接性：SOCK_DGRAM无连接，SOCK_STREAM面向连接。
- 数据完整性：SOCK_STREAM保证数据的顺序和完整性，而SOCK_DGRAM不保证。
- 速度：SOCK_DGRAM可能更快，因为它减少了协议开销，但牺牲了可靠性。
- 用途：SOCK_DGRAM适用于小数据量和可以容忍一定数据丢失的场景，SOCK_STREAM适用于需要可靠传输大量数据的场景。
UDP是无连接的，TCP是有连接的。所以UDP采用的是数据报传输方式，TCP采用的是字节流传输方式。
创建套接字
class Server
{
public:
Server(std::string ip,uint16_t port)
:_sockfd(-1);
:_ip(ip);
:_port(port);
{}
bool init()
{
//创建套接字
_sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(_sockfd<0)
{
std::cerr << "socket flase" << std::endl;
return false;
}
}
~Server()
{
if(_sockfd>=0)
{
close(_sockfd);
}
}
private:
int _sockfd;
std::string _ip;
uint16_t _port;
};绑定ip与端口
与我们编写的UDP服务端相同我们需要绑定IP与端口。流程与UDP协议相同。
bool init()
{
//创建套接字
_sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(_sockfd<0)
{
std::cerr << "socket flase" << std::endl;
return false;
}
//绑定端口
struct sockaddr_in local;
memset(&local,'\0',sizeof(local));
//协议家族
local.sin_family=AF_INET;
//端口号
local.sin_port=htons(_port);
//ip
local.sin_addr.s_addr = inet_addr(_ip.c_str());
//绑定
if(bind(_sockfd,(struct sockaddr*)&local,sizeof(struct sockaddr_in)) < 0 )
{
//绑定失败
std::cerr << "bind error" << std::endl;
return false;
}
}设置为监听
TCP是面向连接的，客户端与服务端需要建立连接后才能通信。所以TCP服务器需要时刻注意有无客户端的连接请求。我们需要将套接字设置为监听状态。
监听套接字：（TCP，服务器）
int listen(int sockfd, int backlog);参数说明：
- sockfd 参数是要监听的套接字的文件描述符。
- backlog 参数是系统应该允许的，处于未完成连接队列中的连接请求的最大数量
如果有多个客户端同时发来连接请求，此时未被服务器处理的连接就会放入连接队列，backlog代表的就是这个全连接队列的最大长度，一般不要设置太大，设置为5或10即可。
返回值：
- 监听成功返回0，监听失败返回-1，同时错误码会被设置。
在初始化中我们将套接字设置为监听套接字。
bool init()
{
//创建套接字
_sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(_sockfd<0)
{
std::cerr << "socket flase" << std::endl;
return false;
}
std::cerr << "socket succes" << std::endl;
//绑定端口
struct sockaddr_in local;
memset(&local,'\0',sizeof(local));
//协议家族
local.sin_family=AF_INET;
//端口号
local.sin_port=htons(_port);
//ip
local.sin_addr.s_addr = inet_addr(_ip.c_str());
//绑定
if(bind(_sockfd,(struct sockaddr*)&local,sizeof(struct sockaddr_in)) < 0 )
{
//绑定失败
std::cerr << "bind error" << std::endl;
return false;
}
std::cerr << "bind succes" << std::endl;
if(listen(_sockfd,5) < 0 )
{
//监听失败
std::cerr << "listen error" << std::endl;
return false;
}
std::cerr << "listen succes" << std::endl;
}获取连接
在设置完监听状态后，我们需要接受客户端的连接请求。
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);参数说明：
- sockfd 参数是监听套接字的文件描述符。
- addr 参数是一个指向 sockaddr 结构的指针，该结构用于接收连接客户端的地址信息。如果调用者不需要地址信息，可以将此参数设置为 NULL。
- addrlen 参数是一个指向 socklen_t 类型的变量的指针，它在调用时指定 addr 缓冲区的长度，并在调用成功后更新为实际接收的地址结构长度。
返回值：
- 成功时，函数返回一个新的套接字文件描述符，用于与客户端进行通信。这个新的套接字会继承监听套接字的一些属性，如类型和协议。
- 出错时，函数返回
-1并设置全局变量以指示错误类型。
void start()
{
while(1)
{
struct sockaddr_in sendfrom;
memset(&sendfrom,'\0',sizeof(sendfrom));
int client;
socklen_t len=sizeof(struct sockaddr_in);
client=accept(_sockfd,(struct sockaddr*)&sendfrom,&len);
if(client<0)
{
std::cerr << "accept error" << std::endl;
continue;;
}
std::string client_ip = inet_ntoa(sendfrom.sin_addr);
int client_port = ntohs(sendfrom.sin_port);
std::cout<<"new link->"<<" ["<服务端处理请求
accept返回的是一个描述符套接字·，我们在上一节讲到套接字描述符实际上就是文件描述符，同时文件的读写方式是字节流，而TCP协议的传输也是字节流，所以我们可以使用文件的读写函数接受和发送信息。
使用 read 函数从TCP套接字读取数据：
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
参数说明：
- fd：特定的文件描述符，表示从该文件描述符中读取数据。
- buf：数据的存储位置，表示将读取到的数据存储到该位置。
- count：数据的个数，表示从该文件描述符中读取数据的字节数。
返回值说明：
- 如果返回值大于0，则表示本次实际读取到的字节个数。
- 如果返回值等于0，则表示对端已经把连接关闭了。
- 如果返回值小于0，则表示读取时遇到了错误。
使用 write 函数向TCP套接字写入数据：
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
参数说明：
- fd：特定的文件描述符，表示将数据写入该文件描述符对应的套接字。
- buf：需要写入的数据。
- count：需要写入数据的字节个数。
返回值说明：
- 写入成功返回实际写入的字节数，写入失败返回-1，同时错误码会被设置。
bool server(int sock)
{
char buffer[1024];
while (true)
{
ssize_t size = read(sock, buffer, sizeof(buffer)-1);
if (size > 0)
{ //读取成功
buffer[size] = '\0';
std::cout << sock << " [client]:" << buffer << std::endl;
write(sock, buffer, size);
}
else if (size == 0)
{ //对端关闭连接
std::cout << " close!" << std::endl;
break;
}
else
{ //读取失败
std::cerr << sock << " read error!" << std::endl;
break;
}
}
close(sock); //归还文件描述符
}
我们在start中调用，在mian函数中实例化。
#include"tcp_server.hpp"
int main(int argc,char** argv)
{
if(argc<2)
{
std::cerr << "port" << std::endl;
return -1;
}
//端口号转化
uint16_t port=atoi(argv[1]);
std::string ip="127.0.0.1";
Server server(ip,port);
server.init();
server.start();
return 0;
}客户端
客户端也与UDP客户端相似，客户端不需要绑定与监听，首先我们创建套接字。
创建套接字
class Client
{
public:
Client(std::string server_ip , uint16_t server_port)
:_sockfd(-1)
,_server_ip(server_ip)
,_server_port(server_port)
{}
bool init()
{
//创建套接字
_sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(_sockfd<0)
{
std::cerr << "socket error" <=0)
{
close(_sockfd);
}
}
private:
uint16_t _server_port;
std::string _server_ip;
int _sockfd;
}; 连接服务器
发起连接请求的函数叫做connect，该函数的函数原型如下：
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);参数说明：
- sockfd：特定的套接字，表示通过该套接字发起连接请求。
- addr：对端网络相关的属性信息，包括协议家族、IP地址、端口号等。
- addrlen：传入的addr结构体的长度。
返回值说明：
- 连接或绑定成功返回0，连接失败返回-1，同时错误码会被设置。
void start()
{
char buffer[1024];
struct sockaddr_in server;
memset(&server, '\0', sizeof(server));
//协议家族
server.sin_family = AF_INET;
//端口号
server.sin_port=htons(_server_port);
//IP
server.sin_addr.s_addr = inet_addr(_server_ip.c_str());
socklen_t len=sizeof(server);
//连接
if(connect(_sockfd,(struct sockaddr*)&server,len) <0)
{
std::cout << "connect false" <我们在main中实例化并调用。
#include"tcp_client.hpp"
int main(int argc,char** argv)
{
if(argc < 3)
{
std::cout << "name ip port" << std::endl;
return -1;
}
uint16_t port=atoi(argv[2]);
std::string ip=argv[1];
Client client(ip,port);
client.init();
client.start();
return 0;
}我们简单测试一下。
可以看到他们成功完成了通讯。