首發(fā)地址：day01-從一個(gè)基礎(chǔ)的socket服務(wù)說起

本節(jié)目的

實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于socket的echo服務(wù)端和客戶端

成都創(chuàng)新互聯(lián)公司-專業(yè)網(wǎng)站定制、快速模板網(wǎng)站建設(shè)、高性價(jià)比古田網(wǎng)站開發(fā)、企業(yè)建站全套包干低至880元,成熟完善的模板庫,直接使用。一站式古田網(wǎng)站制作公司更省心,省錢,快速模板網(wǎng)站建設(shè)找我們，業(yè)務(wù)覆蓋古田地區(qū)。費(fèi)用合理售后完善，10多年實(shí)體公司更值得信賴。

服務(wù)端監(jiān)聽流程

第一步：使用socket函數(shù)創(chuàng)建套接字

在linux中，一切都是文件，所有文件都有一個(gè)int類型的編號(hào)，稱為文件描述符。服務(wù)端和客戶端通信本質(zhì)是在各自機(jī)器上創(chuàng)建一個(gè)文件，稱為socket(套接字)，然后對(duì)該socket文件進(jìn)行讀寫。

在 Linux 下使用 <sys/socket.h> 頭文件中 socket() 函數(shù)來創(chuàng)建套接字

int socket(int af, int type, int protocol);

• af: IP地址類型; IPv4填AF_INET, IPv6填AF_INET6
• type: 數(shù)據(jù)傳輸方式, SOCK_STREAM表示流格式、面向連接，多用于TCP。SOCK_DGRAM表示數(shù)據(jù)報(bào)格式、無連接，多用于UDP
• protocol: 傳輸協(xié)議, IPPROTO_TCP表示TCP。IPPTOTO_UDP表示UDP。可直接填0,會(huì)自動(dòng)根據(jù)前面的兩個(gè)參數(shù)自動(dòng)推導(dǎo)協(xié)議類型

#include <sys/socket.h>
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

第二步：使用bind函數(shù)綁定套接字和監(jiān)聽地址

socket()函數(shù)創(chuàng)建出套接字后，套接字中并沒有任何地址信息。需要用bind()函數(shù)將套接字和監(jiān)聽的IP和端口綁定起來，這樣當(dāng)有數(shù)據(jù)到該IP和端口時(shí)，系統(tǒng)才知道需要交給綁定的套接字處理。

bind函數(shù)也在<sys/socket.h>頭文件中，原型為：

int bind(int sock, struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

• sock： socket函數(shù)返回的socket描述符
• addr：一個(gè)sockaddr結(jié)構(gòu)體變量的指針，后續(xù)會(huì)展開說。
• addrlen：addr的大小，直接通過sizeof得到

我們先看看socket和bind的綁定代碼，下面代碼中，我們將創(chuàng)建的socket與ip='127.0.0.1'，port=8888進(jìn)行綁定：

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

struct sockaddr_in server_addr;
memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));  //用0填充
server_addr.sin_family = AF_INET;  //使用IPv4地址
server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");  //具體的IP地址；填入INADDR_ANY表示"0.0.0.0"
server_addr.sin_port = htons(8888);  //端口
//將套接字和IP、端口綁定
bind(server_addr, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));

可以看到，我們使用sockaddr_in結(jié)構(gòu)體設(shè)置要綁定的地址信息，然后再強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為sockaddr類型。這是為了讓bind函數(shù)能適應(yīng)多種協(xié)議。

struct sockaddr_in{
    sa_family_t     sin_family;   //地址族（Address Family），也就是地址類型
    uint16_t        sin_port;     //16位的端口號(hào)
    struct in_addr  sin_addr;     //32位IP地址
    char            sin_zero[8];  //不使用，一般用0填充
};

struct sockaddr_in6 { 
    sa_family_t sin6_family;  //(2)地址類型，取值為AF_INET6
    in_port_t sin6_port;  //(2)16位端口號(hào)
    uint32_t sin6_flowinfo;  //(4)IPv6流信息
    struct in6_addr sin6_addr;  //(4)具體的IPv6地址
    uint32_t sin6_scope_id;  //(4)接口范圍ID
};

struct sockaddr{
    sa_family_t  sin_family;   //地址族（Address Family），也就是地址類型
    char         sa_data[14];  //IP地址和端口號(hào)
};

其中，sockaddr_in是保存IPv4的結(jié)構(gòu)體；sockadd_in6是保存IPv6的結(jié)構(gòu)體；sockaddr是通用的結(jié)構(gòu)體，通過將特定協(xié)議的結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)換成sockaddr，以達(dá)到bind可綁定多種協(xié)議的目的。

注意在設(shè)置server_addr的端口號(hào)時(shí)，需要使用htons函數(shù)將傳進(jìn)來的端口號(hào)轉(zhuǎn)換成大端字節(jié)序

計(jì)算機(jī)硬件有兩種儲(chǔ)存數(shù)值的方式：大端字節(jié)序和小端字節(jié)序
大端字節(jié)序指數(shù)值的高位字節(jié)存在前面（低內(nèi)存地址），低位字節(jié)存在后面（高內(nèi)存地址）。
小端字節(jié)序則反過來，低位字節(jié)存在前面，高位字節(jié)存在后面。

計(jì)算機(jī)電路先處理低位字節(jié)，效率比較高，因?yàn)橛?jì)算都是從低位開始的。而計(jì)算機(jī)讀內(nèi)存數(shù)據(jù)都是從低地址往高地址讀。所以，計(jì)算機(jī)的內(nèi)部是小端字節(jié)序。但是，人類還是習(xí)慣讀寫大端字節(jié)序。除了計(jì)算機(jī)的內(nèi)部處理，其他的場(chǎng)合比如網(wǎng)絡(luò)傳輸和文件儲(chǔ)存，幾乎都是用的大端字節(jié)序。

linux在頭文件<arpa/inet.h>提供了htonl/htons用于將數(shù)值轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)傳輸使用的大端字節(jié)序儲(chǔ)存；對(duì)應(yīng)的有ntohl/ntohs用于將數(shù)值從網(wǎng)絡(luò)傳輸使用的大端字節(jié)序轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)使用的字節(jié)序

第三步：使用listen函數(shù)讓套接字進(jìn)入監(jiān)聽狀態(tài)

int listen(int sock, int backlog);  //Linux

• backlog：表示全連接隊(duì)列的大小

半連接隊(duì)列&全連接隊(duì)列：我們都知道tcp的三次握手，在第一次握手時(shí)，服務(wù)端收到客戶端的SYN后，會(huì)把這個(gè)連接放入半連接隊(duì)列中。然后發(fā)送ACK+SYN。在收到客戶端的ACK回包后，握手完成，會(huì)把連接從半連接隊(duì)列移到全連接隊(duì)列中，等待處理。

第四步：調(diào)用accept函數(shù)獲取客戶端請(qǐng)求

調(diào)用listen后，此時(shí)客戶端就可以和服務(wù)端三次握手建立連接了，但建立的連接會(huì)被放到全連接隊(duì)列中。accept就是從這個(gè)隊(duì)列中獲取客戶端請(qǐng)求。每調(diào)用一次accept，會(huì)從隊(duì)列中獲取一個(gè)客戶端請(qǐng)求。

int accept(int sock, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

• sock：服務(wù)端監(jiān)聽的socket
• addr：獲取到的客戶端地址信息

accpet返回一個(gè)新的套接字，之后服務(wù)端用這個(gè)套接字與連接對(duì)應(yīng)的客戶端進(jìn)行通信。

在沒請(qǐng)求進(jìn)來時(shí)調(diào)用accept會(huì)阻塞程序，直到新的請(qǐng)求進(jìn)來。

至此，我們就講完了服務(wù)端的監(jiān)聽流程，接下來我們可以先調(diào)用read等待讀入客戶端發(fā)過來的數(shù)據(jù)，然后再調(diào)用write向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)。再用close把a(bǔ)ccept_fd關(guān)閉，斷開連接。完整代碼如下

// server.cpp
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <cstdio>
#include <errno.h>

int main() {
  int listen_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
  struct sockaddr_in server_addr;
  bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
  server_addr.sin_family = AF_INET;
  server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
  server_addr.sin_port = htons(8888);
  if (bind(listen_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
    printf("bind err: %s\n", strerror(errno));
    close(listen_fd);
    return -1;
  }

  if (listen(listen_fd, 2048) < 0) {
    printf("listen err: %s\n", strerror(errno));
    close(listen_fd);
    return -1;
  }
  
  struct sockaddr_in client_addr;
  bzero(&client_addr, sizeof(struct sockaddr_in));
  socklen_t client_addr_len = sizeof(client_addr);
  int accept_fd = 0;
  while((accept_fd = accept(listen_fd, (struct sockaddr *)&client_addr, &client_addr_len)) > 0) {
    printf("get accept_fd: %d from: %s:%d\n", accept_fd, inet_ntoa(client_addr.sin_addr), ntohs(client_addr.sin_port));
    
    char read_msg[100];
    int read_num = read(accept_fd, read_msg, 100);
    printf("get msg from client: %s\n", read_msg);
    int write_num = write(accept_fd, read_msg, read_num);
    close(accept_fd);
  }
}

[C++小知識(shí)] 在使用printf打印調(diào)試信息時(shí)，由于系統(tǒng)緩沖區(qū)問題，如果不加"\n"，有時(shí)會(huì)打印不出來字符串。

C提供的很多函數(shù)調(diào)用產(chǎn)生錯(cuò)誤時(shí)，會(huì)將錯(cuò)誤碼賦值到一個(gè)全局int變量errno上，可以通過strerror(errno)輸入具體的報(bào)錯(cuò)信息

客戶端建立連接

客戶端就比較簡單了，創(chuàng)建一個(gè)sockaddr_in變量，填充服務(wù)端的ip和端口，通過connect調(diào)用就可以獲取到一個(gè)與服務(wù)端通信的套接字。

int connect(int sock, struct sockaddr *serv_addr, socklen_t addrlen);

各個(gè)參數(shù)的說明和bind()相同，不再重復(fù)。

創(chuàng)建連接后，我們先調(diào)write向服務(wù)端發(fā)送數(shù)據(jù)，再調(diào)用read等待讀入服務(wù)端發(fā)過來的數(shù)據(jù)，然后調(diào)用close斷開連接。完整代碼如下：

// client.cpp
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <cstdio>
#include <iostream>

int main() {
  int sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
  struct sockaddr_in server_addr;
  bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
  server_addr.sin_family = AF_INET;
  server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
  server_addr.sin_port = htons(8888);
  if (connect(sock_fd, (sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
    printf("connect err: %s\n", strerror(errno));
    return -1;
  };
  
  printf("success connect to server\n");
  char input_msg[100];
  // 等待輸入數(shù)據(jù)
  std::cin >> input_msg;
  printf("input_msg: %s\n", input_msg);
  int write_num = write(sock_fd, input_msg, 100);
  char read_msg[100];
  int read_num = read(sock_fd, read_msg, 100);
  printf("get from server: %s\n", read_msg);
  close(sock_fd);
}

分別編譯后，我們就得到了一個(gè)echo服務(wù)的服務(wù)端和客戶端

~# ./server 
get accept_fd: 4 from: 127.0.0.1:
get msg from client: abc

~# ./client 
abc
input_msg: abc
get from server: abc

完整源碼已上傳到CProxy-tutorial,歡迎fork and star！

思考題

先啟動(dòng)server，然后啟動(dòng)一個(gè)client，不輸入數(shù)據(jù)，這個(gè)時(shí)候在另外一個(gè)終端上再啟動(dòng)一個(gè)client，并在第二個(gè)client終端中輸入數(shù)據(jù)，會(huì)發(fā)生什么呢？

如果本文對(duì)你有用，點(diǎn)個(gè)贊再走吧！或者關(guān)注我，我會(huì)帶來更多優(yōu)質(zhì)的內(nèi)容。

分享文章：【系列教程】 從一個(gè)基礎(chǔ)的socket服務(wù)說起
本文網(wǎng)址：http://chinadenli.net/article40/dsoipho.html

成都網(wǎng)站建設(shè)公司_創(chuàng)新互聯(lián)，為您提供搜索引擎優(yōu)化、手機(jī)網(wǎng)站建設(shè)、App開發(fā)、網(wǎng)站維護(hù)、品牌網(wǎng)站制作、虛擬主機(jī)

廣告

聲明：本網(wǎng)站發(fā)布的內(nèi)容（圖片、視頻和文字）以用戶投稿、用戶轉(zhuǎn)載內(nèi)容為主，如果涉及侵權(quán)請(qǐng)盡快告知，我們將會(huì)在第一時(shí)間刪除。文章觀點(diǎn)不代表本網(wǎng)站立場(chǎng)，如需處理請(qǐng)聯(lián)系客服。電話：028-86922220；郵箱：631063699@qq.com。內(nèi)容未經(jīng)允許不得轉(zhuǎn)載，或轉(zhuǎn)載時(shí)需注明來源： 創(chuàng)新互聯(lián)