c++在Linux环境下的套接字Tcp通信例子(demo)

本文介绍了一个基于TCP协议的服务端与客户端通信的案例。该案例详细展示了如何通过发送字符串长度来实现可靠的数据传输。服务端负责接收并处理来自客户端的消息,而客户端则发送请求并接收响应。

demo包括服务端和客户端的通信,发送端发送格式为先发送长度为5的字符串数据,告知对方接下来的数据长度,接收端首先接收到消息长度,再根据消息长度接受接下来的消息。

服务端:


#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <iostream>
#include <thread>
#include <string.h>
#include "mds_sync_tcp.h"

//客户端套接字
int clientA_sockfd;

/*
发送字符串消息
*/
void ServerA_send(std::string *send_str) {
	//计算待发送字符串长度
	std::string send_len = "00000" + std::to_string((*send_str).length());
	send_len = send_len.substr(send_len.length() - 5, 5);

	//发送数据
	send(clientA_sockfd, send_len.data(), 5, 0);
	send(clientA_sockfd, (*send_str).data(), (*send_str).length(), 0);
	//std::cout << send_str << std::endl;
}

/*
接收客户端订阅消息
*/
void ServerA_recv() {
	/*收到消息*/
	char recv_len[6];
	char recv_str[1024];
	//请求数据返回
	std::string select_return;

	//初始化字符串
	memset(recv_len, 0, 6);
	memset(recv_str, 0, 1024);
	while (1) {
		ssize_t len = recv(clientA_sockfd, recv_len, 5, 0); //扫描消息通道
		if (len > 0) {
			//接收到长度消息
			if (recv_len[0] == '0') {
				recv(clientA_sockfd, recv_str, atoi(recv_len), 0);

				//std::cout << recv_str << std::endl;
				//------------------------ 收到消息:recv_str --------------------------
				//if (recv_str[0] == '{') {
				//	json_select(recv_str, &select_return); //查询所需数据
				//	ServerA_send(&select_return); //返回数据
				//}
				//else {
				//	sub_object(recv_str); //订阅
				//}
				//----------------------------------------------------------------------

				memset(recv_str, 0, 1024);	//字符串初始化
			}
			memset(recv_len, 0, 6);
		}
		else {
			printf("ServerA Client has exited\n");
			return;
		}
	}
}

/*
创建用于监听的套接字,等待客户端连接
*/
void ServerA_Main() {
	int server_sockfd;//服务器端套接字
	struct sockaddr_in my_addr;   //服务器网络地址结构体
	struct sockaddr_in remote_addr; //客户端网络地址结构体
	socklen_t sin_size;
	memset(&my_addr, 0, sizeof(my_addr)); //数据初始化--清零
	my_addr.sin_family = AF_INET; //设置为IP通信
	my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;//服务器IP地址--允许连接到所有本地地址上
	my_addr.sin_port = htons(5097); //服务器端口号

	/*创建服务器端套接字--IPv4协议,面向连接通信,TCP协议*/
	if ((server_sockfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
		perror("socket error");
		return;
	}

	/*将套接字绑定到服务器的网络地址上*/
	if (bind(server_sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr)) < 0) {
		perror("bind error");
		return;
	}

	/*监听连接请求--监听队列长度为1*/
	if (listen(server_sockfd, 1) < 0) {
		perror("listen error");
		return;
	};

	sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);
	while (1) {
		/*等待客户端连接请求到达*/
		if ((clientA_sockfd = accept(server_sockfd, (struct sockaddr *)&remote_addr, &sin_size)) < 0) {
			perror("accept error");
			return;
		}
		printf("ServerA connects to the client through port 5097\n"); //已连接客户

		//接收通道
		std::thread ServerA_recv_thread(ServerA_recv);
		//等待通道结束
		ServerA_recv_thread.join();
	}

	/*关闭套接字*/
	close(clientA_sockfd);
	close(server_sockfd);
}

客户端:


#define _WINSOCK_DEPRECATED_NO_WARNINGS

#include <thread>
#include <string>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

//客户端套接字
int mds_sockClient;

/*
发送订阅消息
*/
void send_mds(std::string send_str) {
	std::string send_len = "00000" + std::to_string(send_str.length());
	send_len = send_len.substr(send_len.length() - 5, 5);

	send(mds_sockClient, send_len.data(), 5, 0);
	send(mds_sockClient, send_str.data(), send_str.length(), 0);
	//std::cout << send_str << std::endl;
}

/*
接收订阅消息
*/
void recv_mds() {
	char recv_len[6];
	char recv_str[4096]; //数据传送的缓冲区

	memset(recv_len, 0, 6);
	memset(recv_str, 0, 4096); //初始化字符串

	while (1) {
		ssize_t len = recv(mds_sockClient, recv_len, 5, 0);
		if (len > 0) {
			if (recv_len[0] == '0') {
				recv(mds_sockClient, recv_str, atoi(recv_len), 0);

				//std::cout << recv_str << std::endl;
				//------------------------ 收到消息:recv_str --------------------------
				//json_to_data(recv_str);

				//----------------------------------------------------------------------

				memset(recv_str, 0, 4096); //初始化字符串
			}
			memset(recv_len, 0, 6); //初始化字符串
		}
		else {
			return;
		}
	}
}

/*
初始化函数(只能运行一次)
input:
1. port 套接字端口号
instructions:
*/
void Mds_Initialize(uint16_t port) {
	struct sockaddr_in remote_addr; //服务器端网络地址结构体
	memset(&remote_addr, 0, sizeof(remote_addr)); //数据初始化--清零
	remote_addr.sin_family = AF_INET; //设置为IP通信
	remote_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");//服务器IP地址
	remote_addr.sin_port = htons(port); //服务器端口号

	/*创建客户端套接字--IPv4协议,面向连接通信,TCP协议*/
	if ((mds_sockClient = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)
	{
		perror("socket error");
		return;
	}

	/*将套接字绑定到服务器的网络地址上*/
	if (connect(mds_sockClient, (struct sockaddr *)&remote_addr, sizeof(struct sockaddr)) < 0)
	{
		perror("connect error");
		return;
	}
	printf("Connect to the server......\n"); //已连接服务端
	//接收数据
	recv_mds();

	/*关闭套接字*/
	close(mds_sockClient);
}

首先要理解基本的原理,2台电脑间实现TCP通讯,首先要建立起连接,在这里要提到服务器端与客户端,两个的区别通俗讲就是主动与被动的关系,两个人对话,肯定是先有人先发起会话,要不然谁都不讲,谈什么话题,呵呵!一样,TCPIP下建立连接首先要有一个服务器,它是被动的,它只能等待别人跟它建立连接,自己不会去主动连接,那客户端如何去连接它呢,这里提到2个东西,IP地址和端口号,通俗来讲就是你去拜访某人,知道了他的地址是一号大街2号楼,这个是IP地址,那么1号楼这么多门牌号怎么区分,嗯!门牌号就是端口(这里提到一点,我们访问网页的时候也是IP地址和端口号,IE默认的端口号是80),一个服务器可以接受多个客户端的连接,但是一个客户端只能连接一台服务器,在连接后,服务器自动划 分内存区域以分配各个客户端的通讯,那么,那么多的客户端服务器如何区分,你可能会说,根据IP么,不是很完整,很简单的例子,你一台计算机开3个QQ,服务器怎么区分?所以准确的说是IP和端口号,但是客户端的端口号不是由你自己定的,是由计算机自动分配的,要不然就出现端口冲突了,说的这么多,看下面的这张图就简单明了了。 在上面这张图中,你可以理解为程序A和程序B是2个SOCKET程序,服务器端程序A设置端口为81,已接受到3个客户端的连接,计算机C开了2个程序,分别连接到E和D,而他的端口是计算机自动分配的,连接到E的端口为789,连接到D的为790。 了解了TCPIP通讯的基本结构后,接下来讲解建立的流程,首先声明一下我用的开发环境是Visual Studio2008版的,语言C#,组件System.Net.Sockets,流程的建立包括服务器端的建立和客户端的建立,如图所示: 二、实现: 1.客户端: 第一步,要创建一个客户端对象TcpClient(命名空间在System.Net.Sockets),接着,调用对象下的方法BeginConnect进行尝试连接,入口参数有4个,address(目标IP地址),port(目标端口号),requestCallback(连接成功后的返调函数),state(传递参数,是一个对象,随便什么都行,我建议是将TcpClient自己传递过去),调用完毕这个函数,系统将进行尝试连接服务器。 第二步,在第一步讲过一个入口参数requestCallback(连接成功后的返调函数),比如我们定义一个函数void Connected(IAsyncResult result),在连接服务器成功后,系统会调用此函数,在函数里,我们要获取到系统分配的数据流传输对象(NetworkStream),这个对象是用来处理客户端与服务器端数据传输的,此对象由TcpClient获得,在第一步讲过入口参数state,如果我们传递了TcpClient进去,那么,在函数里我们可以根据入口参数state获得,将其进行强制转换TcpClient tcpclt = (TcpClient)result.AsyncState,接着获取数据流传输对象NetworkStream ns = tcpclt.GetStream(),此对象我建议弄成全局变量,以便于其他函数调用,接着我们将挂起数据接收等待,调用ns下的方法BeginRead,入口参数有5个,buff(数据缓冲),offset(缓冲起始序号),size(缓冲长度),callback(接收到数据后的返调函数),state(传递参数,一样,随便什么都可以,建议将buff传递过去),调用完毕函数后,就可以进行数据接收等待了,在这里因为已经创建了NetworkStream对象,所以也可以进行向服务器发送数据的操作了,调用ns下的方法Write就可以向服务器发送数据了,入口参数3个,buff(数据缓冲),offset(缓冲起始序号),size(缓冲长度)。 第三步,在第二步讲过调用了BeginRead函数时的一个入口参数callback(接收到数据后的返调函数),比如我们定义了一个函数void DataRec(IAsyncResult result),在服务器向客户端发送数据后,系统会调用此函数,在函数里我们要获得数据流(byte数组),在上一步讲解BeginRead函数的时候还有一个入口参数state,如果我们传递了buff进去,那么,在这里我们要强制转换成byte[]类型byte[] data= (byte[])result.AsyncState,转换完毕后,我们还要获取缓冲区的大小int length = ns.EndRead(result),ns为上一步创建的NetworkStream全局对象,接着我们就可以对数据进行处理了,如果获取的length为0表示客户端已经断开连接。 具体实现代码,在这里我建立了一个名称为Test的类: 2.服务器端: 相对于客户端的实现,服务器端的实现稍复杂一点,因为前面讲过,一个服务器端可以接受N个客户端的连接,因此,在服务器端,有必要对每个连接上来的客户端进行登记,因此服务器端的程序结构包括了2个程序结构,第一个程序结构主要负责启动服务器、对来访的客户端进行登记和撤销,因此我们需要建立2个类。 第一个程序结构负责服务器的启动与客户端连接的登记,首先建立TcpListener网络侦听类,建立的时候构造函数分别包括localaddr和port2个参数,localaddr指的是本地地址,也就是服务器的IP地址,有人会问为什么它自己不去自动获得本机的地址?关于这个举个很简单的例子,服务器安装了2个网卡,也就有了2个IP地址,那建立服务器的时候就可以选择侦听的使用的是哪个网络端口了,不过一般的电脑只有一个网络端口,你可以懒点直接写个固定的函数直接获取IP地址System.Net.Dns.GetHostAddresses(System.Net.Dns.GetHostName())[0],GetHostAddresses函数就是获取本机的IP地址,默认选择第一个端口于是后面加个[0],第2个参数port是真侦听的端口,这个简单,自己决定,如果出现端口冲突,函数自己会提醒错误的。第二步,启动服务器,TcpListener.Start()。第三步,启动客户端的尝试连接,TcpListener.BeginAcceptTcpClient,入口2个参数,callback(客户端连接上后的返调函数),state(传递参数,跟第二节介绍的一样,随便什么都可以,建立把TcpListener自身传递过去),第四步,建立客户端连接上来后的返调函数,比如我们建立个名为void ClientAccept(IAsyncResult result)的函数,函数里,我们要获取客户端的对象,第三步里讲过我们传递TcpListener参数进去,在这里,我们通过入口参数获取它TcpListener tcplst = (TcpListener)result.AsyncState,获取客户端对象TcpClient bak_tcpclient = tcplst.EndAcceptTcpClient(result),这个bak_tcpclient我建议在类里面建立个列表,然后把它加进去,因为下一个客户端连接上来后此对象就会被冲刷掉了,客户端处理完毕后,接下来我们要启动下一个客户端的连接tcplst.BeginAcceptTcpClient(new AsyncCallback(sub_ClientAccept), tcplst),这个和第三步是一样的,我就不重复了。 第二个程序结构主要负责单个客户端与服务器端的处理程序,主要负责数据的通讯,方法很类似客户端的代码,基本大同,除了不需要启动连接的函数,因此这个程序结构主要启动下数据的侦听的功能、判断断开的功能、数据发送的功能即可,在第一个程序第四步我们获取了客户端的对象bak_tcpclient,在这里,我们首先启动数据侦听功能NetworkStream ns= bak_tcpclient.GetStream();ns.BeginRead(data, 0, 1024, new AsyncCallback(DataRec), data);这个跟我在第二节里介绍的是一模一样的(第二节第10行),还有数据的处理函数,数据发送函数,判断连接已断开的代码与第二节也是一模一样的,不过在这里我们需要额外的添加一段代码,当判断出连接已断开的时候,我们要将客户端告知第一个程序结构进行删除客户端操作,这个方法我的实现方法是在建立第二个程序结构的时候,将第一个程序结构当参数传递进来,判断连接断开后,调用第一个程序结构的公开方法去删除,即从客户端列表下删除此对象。 第一个程序结构我们定义一个TSever的类,第二个程序结构我们一个TClient的类,代码如下:TSever类
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