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目录
一、 服务端
1.1 前言
这里我们规定将TCP服务器封装成一个类，以下是服务器程序框架
tcpServer.cc
#include <iostream>
#include "tcpServer.hpp"
#include <memory>
using namespace std;
int main()
{
// 1. 创建TCP服务器端对象
unique_ptr<tcpserver> tcpsvr(new tcpserver());
// 2. 初始化TCP服务器
tcpsvr.Init();
// 3. 启动TCP服务器
tcpsvr.Run();
return 0;
}
tcpServer.hpp
#pragma once
#include <iostream>
#include "log.hpp"
log lg;
class tcpserver
{
public:
tcpserver()
{
}
~tcpserver()
{
}
void Init()
{
}
void Run()
{
}
private:
};
说明：lg是我往期封装的日志类对象，这个在UDP也使用过。具体可以参考一下文章：
1.2 创建套接字
要想进行网络通信，第一步就是要先创建套接字socket。
【函数原型】
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);
说明：
domain：指定套接字的协议族（如AF_INET表示IPv4、AF_INET6表示IPv6网络、AF_UNIX / AF_LOCAL用于本地进程间通信）。type：指定套接字的类型（如SOCK_STREAM表示TCP，SOCK_DGRAM表示UDP）。protocol：指定具体的协议，通常设置为 0 表示使用默认协议。
综上，TCP服务器在创建套接字时，参数设置如下：
-
参数一：因为我们要进行的是网络通信，协议家族选择
AF_INET。 -
参数二：因为我们编写的是
TCP服务器，所以选择SOCK_STREAM。 -
参数三：协议类型默认设置为
0即可。
tcpServer.hpp
#pragma once
#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <cstring>
#include "log.hpp"
log lg;
enum
{
SOCK_ERR = 1,
};
class tcpserver
{
public:
tcpserver()
: _socketfd(-1)
{
}
~tcpserver()
{
if (_socketfd >= 0)
{
close(_socketfd);
}
}
void Init()
{
// 创建套接字
_socketfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (_socketfd == -1) // 套接字创建失败
{
lg.logmessage(Fatal, "create socket. errno: %d, describe: %s", errno, strerror(errno));
exit(SOCK_ERR);
}
lg.logmessage(Info, "create socket. errno: %d, describe: %s", errno, strerror(errno));
}
private:
int _socketfd; // 套接字文件描述符
};
说明：
-
实际
TCP服务器创建套接字的做法与UDP服务器是一样的，只不过创建套接字时TCP需要的是流式服务，即SOCK_STREAM；而UDP需要的是用户数据报服务，即SOCK_DGRAM。 -
当析构服务器时，可以将服务器对应的文件描述符进行关闭。也可以选择不关闭。因为操作系统会在进程结束时自动回收文件描述符。然而，为了避免资源泄露和潜在的文件描述符耗尽问题，最好在程序退出前手动关闭文件描述符。这样可以更好地控制资源的释放。
1.3 绑定套接字
套接字创建完毕后，实际只是在系统层面上打开了一个文件（网卡文件），该文件还没有与网络关联起来，因此创建完套接字后我们还需要进行绑定操作bind。
【函数原型】
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,
socklen_t addrlen);
说明：
sockfd：套接字的文件描述符，通常是由socket函数返回的。addr：sockaddr结构体是一个套接字的通用结构体，实际我们在进行网络通信时，还是要定义sockaddr_in和sockaddr_un这样的结构体，只不过在传参时需要将该结构体的地址类型进行强转为sockaddr*。sockaddr_in结构体：用于跨网络通信sockaddr_un结构体：是用于本地通信- 注意：使用以上结构体需要加上头文件
<netinet/in.h>
addrlen：addr结构体的大小，以字节为单位。- 返回值：成功返回
0；失败返回-1，并设置errno以指示错误原因。
首先对于bind函数，第一个参数和第三个参数没的说。主要是第二个参数。因为是跨网络通信，我们需要定义struct sockaddr_in结构体。而该结构体具体有哪些成员呢？我们可以在vscode中查看sockaddr_in结构体的相关成员：
注意：因为该结构体中还有其他字段，我们可以不用管。因此，可以使用 memset 函数可以确保结构体的所有字段都被初始化为零，从而避免意外数据。
#include <string.h>
void *memset(void *s, int c, size_t len);
// s是指向要填充的内存区域的指针
// c是要填充的值
// len是要填充的字节数
// -------------------------
struct sockaddr_in addr;
memset(&addr, 0, sizeof(addr)); // 将 addr 结构体的所有字节设置为零
这里再介绍一个函数bzero，它的作用是一个用于将内存区域的字节设置为零的函数。
#include <strings.h>
void bzero(void *s, size_t len);
初始化之后，我们需要设置struct sockaddr_in成员变量，比如端口号和IP地址之类的
sin_family：表示协议家族。必须使用与socket创建时相同的协议家族。例如，如果你使用AF_INET创建了套接字，bind时也应使用AF_INET。sin_port：表示端口号，是一个16位的整数。注意：端口号需要转换为网络字节序。因为只要进行网络通信，端口号一定是双方来回传输的数据，因此为了保证双方能够正常解析数据，需要将其转换为网络字节序。可以使用htons函数。
#include <arpa/inet.h>
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
sin_addr：其中sin_addr的类型是struct in_addr，实际该结构体当中就只有一个成员，该成员就是一个32位的整数，就是IP地址。我们用户最直观的就是输入类似于192.168.1.1这种字符串形式的IP地址，可是这里sin_addr的类型是32位无符号整数，那么我们要把字符串转化为32位无符号整数。并且在网络通信中，IP地址和端口号一样，也是双方来回传输的数据，也要保证双方能够正常解析数据。由于这些操作在网络中经常会用到，我们并不需要自己手动实现一遍，系统已经我们提供了一些函数：
对于IP地址，我们可以先将其设置为本地环回127.0.0.1来进行本地通信测试；当然也可以设置为公网IP地址，表示网络通信。
但需要注意的是：
- 如果你使用的是虚拟机，那么可以设置为公网
IP地址；如果使用的是云服务器，那么在设置服务器的IP地址时，不需要显示绑定IP地址，但可以设置成本地环回地址，当然也可以直接设置为INADDR_ANY，这是个宏函数，本质上就是0.0.0.0。此时服务器就可以从本地任何一张网卡当中读取数据。 - 另外，以上绑定只是在用户层上绑定了，填充完服务器网络相关的属性信息后，需要调用
bind函数进行内核绑定。绑定实际就是将文件与网络关联起来，如果绑定失败也没必要进行后续操作了，直接终止程序即可。
#pragma once
#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <cstring>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include "log.hpp"
log lg;
enum
{
SOCK_ERR = 1,
BIND_ERR
};
class tcpserver
{
public:
tcpserver(const uint16_t &port, const std::string &ip = "0.0.0.0")
: _socketfd(-1), _port(port), _ip(ip)
{
}
void Init()
{
// 1. 创建套接字
_socketfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (_socketfd == -1) // 套接字创建失败
{
lg.logmessage(Fatal, "create socket. errno: %d, describe: %s", errno, strerror(errno));
exit(SOCK_ERR);
}
lg.logmessage(Info, "create socket. errno: %d, describe: %s", errno, strerror(errno));
// 2. 绑定套接字
struct sockaddr_in local;
memset(&local, 0, sizeof(local));
local.sin_family = AF_INET;
local.sin_port = htons(_port); // 细节
inet_aton(_ip.c_str(), &(local.sin_addr)); // 细节
// 内核绑定
int n = bind(_socketfd, (struct sockaddr *)&local, sizeof(local));
if (n < 0) // 绑定失败
{
lg.logmessage(Fatal, "bind socket. errno: %d, describe: %s", errno, strerror(errno));
exit(BIND_ERR);
}
lg.logmessage(Info, "bind socket. errno: %d, describe: %s", errno, strerror(errno));
}
private:
int _socketfd; // 套接字文件描述符
uint16_t _port; // 服务器端口号
std::string _ip; // 服务器IP地址
};
代码写到目前为止，虽然细节很多，但其实和UDP前半部分一样！都是套路！
而接下来就和UDP不一样了，因为TCP是一个面向连接的，所以在正式通信之前，一定要客户端和服务器连接上再说，即要将套接字设置为监听状态。因为只有设置为监听状态，才能知道有别人要来和我建立连接，然后基于连接再进行通信。
1.4 监听
listen 函数用于将套接字设置为监听状态，以等待传入的连接请求。它通常用于服务器端，配合 socket 和 bind 函数使用。
【函数原型】
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int listen(int sockfd, int backlog);
说明：
sockfd: 是之前通过socket函数创建的套接字描述符。backlog: 指定套接字的待连接队列的最大长度（数目）。意思就是说，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，该参数代表的就是这个全连接队列的最大长度。注意：一般不要设置太大，设置为5或10即可。- 返回值：成功返回
0，失败返回-1，并设置errno以指示错误类型。
#pragma once
#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
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