socket编程过程中

 

好多天前就想写的，可是拖延症暂时没药医。。。

 

socket编程过程中，有几个前提（在UNP的前言以及第一章中有提到）。1.需要一定的编程语言基础，例如C语言;2.需要有一定的TCP/IP网络协议栈知识，至少知道TCP和UDP的连接和释放（话说UDP不需要连接）;3.如果可能，最好对操作系统（例如Linux）有一定了解。然后，就可以开搞了。

 

一般而言，socket编程分为客户端和服务端编程，socket提供在这两者之间进行信息交互。基本的流程如下：

 

 

其中，read和write属于Linux/Unix下的系统调用，通常还可以用recv和send函数代替。这张图引用自UNP第四章，使用系统调用的原因主要是为了表明，socket函数返回的socket描述符可以和Linux系统的本地文件描述符同样对待，因此也能够使用close函数来关闭一个套接字。

 

TCP属于全双工通信，因此一个套接字描述符拥有两个缓冲区，一个发送，一个接收，即tcp socket可以同时进行数据的收发而相互不影响。

 

对于客户端而言，socket函数产生套接字描述符，connect函数连接到服务端，服务端信息（例如ip地址，端口号等）放在一个socket_in结构中。通常而言，客户端不需要使用bind函数，但如果非要使用，也可以把客户端绑定到一个特定的ip或端口号（这两个可以任意组合）。其中，端口号小于1024（系统服务使用）需要root权限分配，ip地址则必须是本地网络接口的ip地址，即bind函数可以将客户端绑定到本机的一个特定的网络接口上，这样往外发数据就都使用这个特定的接口，否则根据目的地址的不同会通过不同的接口发送。例如，如果不绑定ip地址，发送数据到本地环回地址（127.0.0.1）将同样使用本地接口，而到本机的局域网地址则使用有线网络接口（例如eth0），具体连接可以通过netstat查看。因此，如果要限制系统中只能开一个客户端，可以将客户端的ip和端口全部绑死，这样开第二个客户端的时候connect函数就会返回“Address already in use”错误。

 

关于文件描述符（套接字描述符），在看UNP谈及最简单的并发时（使用fork），循环里是这样写的：

 

for (;;){
　　connfd=accept(listen_fd,NULL,NULL);
　　 if ((pid=fork())==0){
　　　　close(listen_fd);
　　　　do_something();
　　　　close(connfd);
　　　　 exit (0);
　　}
close(connfd);
}

 

这里涉及到fork函数的调用。 fork函数创建了一个新的进程，然后把旧进程的一切都复制了一遍（实际上只有两者产生不同时才复制），所以实际上就存在了两个监听套接字和连接套接字描述符，在Linux中就是对套接字描述符的链接计数器+1，所以在子进程中关闭监听套接字只是计数器-1的操作，不会真的关闭连接。

 

 

 

初学socket编程时，容易遇到许多的坑，例如，TCP的状态转换，见下图：

 

 

TCP连接的状态并不是《计算机网络》（谢希仁版，教材）那本书中提到那么简单，而且连接终止也更加细化了一些。如果不能理解（记住）这些状态，时不时就要被坑一下。

 

又例如，socket使用网络进行数据传输，所以各种网络中的突发状况都会在通信过程中发生，而服务端和客户端也可能发生许多不可预知的错误。例如，服务器或客户端异常关闭，数据的字节序不同，客户端和服务端字大小不同（例如一个是32位另一个是64位），网络突然断开等等。

 

所以，简单的处理就是对各个函数调用过程中产生的错误信息（产生信号）进行相应的处理，例如添加信号处理函数等。

 

 

 

～EOF～

 

 

 

分类:  C/C++,  Network

标签:  Linux,  Socket,  C/C++

如何一步一步推导出Y Combinator

2013-04-13 22:24 by 崔鹏飞, 349 阅读, 1 评论, 收藏, 编辑

粘贴过来的代码高亮有问题，可以到我的另一个博客阅读：http://cuipengfei.me/blog/2013/04/09/make-y/

 

本文讲什么？

本文用Scheme（Racket）代码为例，一步一步的推出Y Combinator的实现。

本文不讲什么？

Y Combinator是什么，干什么用的，它为什么能够work，它的数学含义以及实际应用场景，这些话题由于篇幅所限（咳咳，楼主的无知）不在本文论述范围之内。

如果有兴趣，请参考维基： http://en.wikipedia.org/wiki/Fixed-point_combinator#Y_combinator

鸣谢

感谢Jojo同学的 这段JavaScript代码的启发，我写了对应的Scheme实现。然后才有了本文。

正文开始

我们知道Y Combinator可以帮匿名函数实现递归。那就从一个广为人知的递归函数-阶乘开始吧。

1 2 3

(define (fac1 n) (if (< n 2) 1 (* n (fac1 (- n 1)))))

如果n小于2，则返回1，否则开始递归，简单明了。如果像这样调用它一下：

1

(fac1 5)

会返回120，结果无误。

上面是阶乘的递归实现，它有一个名字叫做fac1，但是如果用匿名函数实现阶乘呢？

1 2 3 4

(lambda (f) (lambda (n) (if (< n 2) 1 (* n (f (- n 1))))))

这个匿名函数“梦想着”其调用者会把该函数自己的实现作为参数传递进去。

1 2 3 4 5 6 7 8

(((lambda (f) (lambda (n) (if (< n 2) 1 (* n (f (- n 1)))))) (lambda (f) (lambda (n) (if (< n 2) 1 (* n (f (- n 1))))))) 1)

我们把匿名函数重复写一遍，就可以计算1或者是0的阶乘，但是要计算3的阶乘呢？那就得这么写：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

(((lambda (f) (lambda (n) (if (< n 2) 1 (* n (f (- n 1)))))) ((lambda (f) (lambda (n) (if (< n 2) 1 (* n (f (- n 1)))))) ((lambda (f) (lambda (n) (if (< n 2) 1 (* n (f (- n 1)))))) (lambda (f) (lambda (n) (if (< n 2) 1 (* n (f (- n 1))))))))) 3)

想要计算一个大于2的n的阶乘，就得把这个匿名函数重复写n+1次。这么多的重复代码，这么多的括号。。。

所以我们需要一个神奇的函数，Y，它可以接受一个匿名的伪递归函数作为参数，产出一个真递归的函数。 这个神奇的Y作用在上面的匿名函数上之后产出的结果就可以用来计算任何n的阶乘。下面的代码会输出120（如果Y已经实现了的话）。

1 2 3 4

((Y (lambda (f) (lambda (n) (if (< n 2) 1 (* n (f (- n 1))))))) 5)

下面就开始一步步的构造这个神奇的Y吧。

为了便于推导，暂时给这个匿名函数一个名字，叫做fake_fac。

1 2 3 4 5

(define fake_fac (lambda (f) (lambda (n) (if (< n 2) 1 (* n (f (- n 1)))))))

有了这个名字之后，再要计算3的阶乘就容易了一些。

1	((fake_fac (fake_fac (fake_fac fake_fac))) 3)

观察上面的代码，我们把fake_fac传递给它自己，得到一个返回值，把这个返回的值再次传递给fake_fac，再得到一个新的返回值，又把新的返回值传递给fake_fac，得到最终的返回值，最后把3传递给这个返回值。

可以看到，我们在不停的把fake_rec传给它自己，所以定义一个helper吧：

1	(define (callself f) (f f))

这个helper一会儿会派上用场。

现在看看fake_fac中的f是什么呢？对于((fake_fac (fake_fac (fake_fac fake_fac))) 3)这行代码中的最右侧的fake_fac来说，f没有用，因为这个fake_fac自己都没有被调到，它只是起个占位符的作用，实际上这行代码((fake_fac (fake_fac (fake_fac 1))) 3)和上面的那行是等价的。

对于右侧第二个fake_fac来说，f就是fake_fac。对于左侧第二个fake_fac来说，f是(fake_fac fake_fac)的返回值。

对于左侧第一个fake_fac来说，f是(fake_fac (fake_fac fake_fac))的返回值。

由此可见，f是fake_fac对自己反复调用的返回值。而且从fake_fac的定义可见，我们总是给f传递一个数字n，这样的话，我们再写一个helper：

1	(lambda (n) ((f f) n))

再把这个helper传递给fake_fac。

1	(fake_fac (lambda (n) ((f f) n)))

但是上面这两段代码是有问题的，因为f的值无法确定。

有句话说的好： if you don’t know exactly what you want to put somewhere in a piece of code, just abstract it out and make it a parameter of a function. 所以我们就把f抽成参数吧。

1 2	(define (callselfWithN f) (fake_fac (lambda (n) ((f f) n))))

我们希望这个helper可以帮fake_fac无限次的调用自己。

现在，我们该怎么调用callselfWithN呢？不能把fake_fac传给它，因为那样的话(f f)就只是fake_fac对自己的调用，它只能计算0或者1的阶乘。所以要把callselfWithN这个我们希望可以帮fake_fac实现无限次自调用的函数传给callselfWithN它自己。

1	((callselfWithN callselfWithN) 5)

这行代码可以返回120，结果正确了！

记得前面定义的第一个helper吗？现在用的上了：

1	((callself callselfWithN) 5)

现在把callselfWithN带入：

1 2	((callself (lambda (f) (fake_fac (lambda (n) ((f f) n))))) 5)

可以看出，这段代码和fake_fac是紧耦合的，把它抽到参数上去：

1 2 3

(define (Y3 fake_recur) (callself (lambda (f) (fake_recur (lambda (n) ((f f) n))))))

然后再把callself也带入：

1 2 3 4 5

(define Y (lambda (fake_recur) ((lambda (f) (f f)) (lambda (f) (fake_recur (lambda (n) ((f f) n)))))))

现在Y不依赖于任何其他函数了，测试一下Y，把前面的计算阶乘的匿名函数传给它：

1 2 3 4

((Y (lambda (f) (lambda (n) (if (< n 2) 1 (* n (f (- n 1))))))) 5)

能够返回120，正确！Y Combinator构造完成！