【C/C++服务器开发】socket网络编程函数接口的灵活运用

2023-05-16

文章目录

- 一、前言
- 二、服务器代码实例
- - 1.V1.0：一个最简单的服务器实例
  - 2.V1.1：可以持续响应客户端请求的服务器

一、前言

往期博客回顾：

C/C++ 服务器/后台开发学习路线总结及准备

【C/C++服务器开发】什么是服务器？服务器分类及构建一个简单的服务器系统

【C/C++服务器开发】socket网络编程函数接口详解

下面写一些简单的服务器，不断的修改和丰富这个服务器的功能，不断对其进行迭代和优化。

二、服务器代码实例

1.V1.0：一个最简单的服务器实例

server.cpp

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
int main(){
    //创建套接字
    int serv_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
    //将套接字和IP、端口绑定
    struct sockaddr_in serv_addr;
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));  //每个字节都用0填充
    serv_addr.sin_family = AF_INET;  //使用IPv4地址
    serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");  //具体的IP地址
    serv_addr.sin_port = htons(1234);  //端口
    bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
    //进入监听状态，等待用户发起请求
    listen(serv_sock, 20);
    //接收客户端请求
    struct sockaddr_in clnt_addr;
    socklen_t clnt_addr_size = sizeof(clnt_addr);
    int clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_addr, &clnt_addr_size);
    //向客户端发送数据
    char str[] = "http://c.biancheng.net/socket/";
    write(clnt_sock, str, sizeof(str));
   
    //关闭套接字
    close(clnt_sock);
    close(serv_sock);
    return 0;
}

client.cpp

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
int main(){
    //创建套接字
    int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    //向服务器（特定的IP和端口）发起请求
    struct sockaddr_in serv_addr;
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));  //每个字节都用0填充
    serv_addr.sin_family = AF_INET;  //使用IPv4地址
    serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");  //具体的IP地址
    serv_addr.sin_port = htons(1234);  //端口
    connect(sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
   
    //读取服务器传回的数据
    char buffer[40];//注意接收缓存大小要大于要接收的数据大小
    read(sock, buffer, sizeof(buffer)-1);
   
    printf("Message form server: %s\n", buffer);
   
    //关闭套接字
    close(sock);
    return 0;
}

源码解析

先说一下 server.cpp 中的代码。

第 11 行通过 socket() 函数创建了一个套接字，参数 AF_INET 表示使用 IPv4 地址，SOCK_STREAM 表示使用面向连接的套接字，IPPROTO_TCP 表示使用 TCP 协议。在 Linux 中，socket 也是一种文件，有文件描述符，可以使用 write() / read() 函数进行 I/O 操作，这一点已在《socket是什么》中进行了讲解。

第 19 行通过 bind() 函数将套接字 serv_sock 与特定的 IP 地址和端口绑定，IP 地址和端口都保存在 sockaddr_in 结构体中。

socket() 函数确定了套接字的各种属性，bind() 函数让套接字与特定的IP地址和端口对应起来，这样客户端才能连接到该套接字。

第 22 行让套接字处于被动监听状态。所谓被动监听，是指套接字一直处于“睡眠”中，直到客户端发起请求才会被“唤醒”。

第 27 行的 accept() 函数用来接收客户端的请求。程序一旦执行到 accept() 就会被阻塞（暂停运行），直到客户端发起请求。

第 31 行的 write() 函数用来向套接字文件中写入数据，也就是向客户端发送数据。

和普通文件一样，socket 在使用完毕后也要用 close() 关闭。

再说一下 client.cpp 中的代码。client.cpp 中的代码和 server.cpp 中有一些区别。

第 19 行代码通过 connect() 向服务器发起请求，服务器的IP地址和端口号保存在 sockaddr_in 结构体中。直到服务器传回数据后，connect() 才运行结束。

第 23 行代码通过 read() 从套接字文件中读取数据。

可以看出，这套实例的服务器只能响应一次来自客户端的请求，完成一次请求后，程序也就结束了。

很自然的我们希望服务器端程序可以一直在后台运行，持续响应客服端的请求。

2.V1.1：可以持续响应客户端请求的服务器

server.cpp

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
int main(){

    //创建套接字
    int serv_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

    //将套接字和IP、端口绑定
    struct sockaddr_in serv_addr;
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));  //每个字节都用0填充
    serv_addr.sin_family = AF_INET;  //使用IPv4地址
    serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");  //具体的IP地址
    serv_addr.sin_port = htons(1234);  //端口
    bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
    
    //进入监听状态，等待用户发起请求
    listen(serv_sock, 20);

    char buffer[100];
    memset(buffer, 0x00, sizeof(buffer));

    while(1) {
        //接收客户端请求
        struct sockaddr_in clnt_addr;
        socklen_t clnt_addr_size = sizeof(clnt_addr);
        int clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_addr, &clnt_addr_size);
        
        int len = read(clnt_sock, buffer, 100-1);

        //向客户端发送数据,将从客户端接收的数据反送回去
        write(clnt_sock, buffer, sizeof(buffer));

        //重置缓存区
        memset(buffer, 0x00, len);

        //关闭客户端套接字
        close(clnt_sock);

    }
    
    //关闭服务端套接字
    close(serv_sock);
    return 0;
}

client.cpp

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>

int main(){

    //向服务器（特定的IP和端口）发起请求
    struct sockaddr_in serv_addr;
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));  //每个字节都用0填充
    serv_addr.sin_family = AF_INET;  //使用IPv4地址
    serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");  //具体的IP地址
    serv_addr.sin_port = htons(1234);  //端口


    char bufSend[100] = {0};
    char bufRecv[100] = {0};

    while(1) {
        //创建套接字
        int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

        connect(sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));

        //获取用户输入的字符串并发送给服务器
        printf("Input a string: ");
        scanf("%s", bufSend);
        //gets(bufSend);

        write(sock, bufSend, sizeof(bufSend));

        //读取服务器传回的数据
        read(sock, bufRecv, sizeof(bufRecv));
   
        printf("Message form server: %s\n", bufRecv);

        //关闭套接字
        close(sock);

    }
    
    return 0;
}

代码解析

这一版的代码相比上一版，只是加了一个while(1)，使代码持续运行，不断轮询响应来自客户端的请求。

从服务器功能的角度来看，这个服务器只是把客户端发送的字符串反送回客户端，没有实现很复杂、有意义的功能，因此后续将会对服务器的功能进行加强。

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