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TCP服务器端、客户端通讯（赋源码）

2023-05-16

实现通讯，我们首先要知道是怎么样的一个流程，下图是我画的一个通讯流程图：

一.Linux服务器端

我是在Ubuntu20.04下进行的，使用的是C++，引入头文件socket.h

  1. socket()

创建一个socket套接字，使用socket()函数。我们可以定义一个int类型用于接收返回值，来判断socket是否建立成功

int socket_fd = socekt(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

若建立失败，返回-1

  1. sockaddr_in结构体

创建一个sockaddr_in结构体，存储网络地址（IP，Port）

struct sockaddr_in local_addr;
local_addr.sin_family = AF_INET;
local_addr.sin_port = htons(端口号);
local_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("IP地址");

  1. bind()

使用bind()函数绑定套接字。若绑定失败，返回-1。

int Bind = bind(socket_fd,(struct sockaddr *)&local_addr, sizeof(local_addr));

  1. listen()

设置监听，该函数最后一个值是最大连接数

listen(socket_fd,10);

  1. accept()

与客户端建立连接。建立失败，则返回-1。

该函数会起到一个阻塞作用，直到有客户端连接，该函数才执行通过，否则一直处于等待、阻塞状态

int client_fd = accept(socket_fd,(struct sockaddr *)&client_addr,&len)

  1. read()/recv()

用来接收客户端消息，recv()比read()多一个参数，可以指定标志来控制如何接收数据，若为0，则二者一样。

二者的具体区别，这篇文章说的挺详细的：https://blog.csdn.net/hhhlizhao/article/details/73912578

int Recv = recv(client_fd,recvBuf,sizeof(recvBuf),0);

  1. write()/send()

给客户端发送消息

二者区别，可以参考：https://blog.csdn.net/qq_40443457/article/details/104250998

https://blog.csdn.net/baidu_15547923/article/details/90206381

send(client_fd,message,sizeof(message),0);
int Write = write(client_fd,sendBuf,strlen(sendBuf));

  1. close()

关闭客户端

close(client_fd);
close(socket_fd);

  1. 工程源码

#include <iostream>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
using namespace std;
#define message "The server is ready!"
#define SendBuf "Server Received!"

int socket_fd;
int client_fd;
int queryCount = 1; //查询次数
char recvBuf[1024]={0}; //接收
int BuildSock()
{
    //1.创建一个socket套接字
    socket_fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if (socket_fd == -1)
    {
        cout << "Socket Error!" << endl;
        exit(-1);
    }
    cout << "Socket Ready!" << endl;

    //2.sockaddr_in结构体：可以存储一套网络地址（包括IP与端口）,此处存储本机IP地址与本地的一个端口
    struct sockaddr_in local_addr;
    local_addr.sin_family = AF_INET;
    local_addr.sin_port = htons(端口号);  //绑定端口
    local_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("IP地址"); //绑定本机IP地址

    //3.bind()： 将一个网络地址与一个套接字绑定，此处将本地地址绑定到一个套接字上
    int Bind = bind(socket_fd, (struct sockaddr *)&local_addr, sizeof(local_addr)); //成功则返回0 ，失败返回-1
    if (Bind == -1)
    {
        cout << "Bind Error!" << endl;
        return -1;
    }
    cout << "Bind Ready!" << endl;
}

int ListenClient()
{    
    string strSendBuf;
    struct sockaddr_in client_addr;
    socklen_t len=sizeof(client_addr);
    
    client_fd=accept(socket_fd,(struct sockaddr *)&client_addr,&len);    //建立连接
    if (client_fd == -1)
    {
        cout<<"accept错误\n"<<endl;
        //exit(-1);
    }
    else
    {
        char *ip=inet_ntoa(client_addr.sin_addr);
        cout<<"客户端："<<ip<<" 连接到本服务器成功！"<<endl;
        send(client_fd,message,sizeof(message),0);  //发送初始化消息

        while (true)
        {               
            int Recv = recv(client_fd,recvBuf,sizeof(recvBuf),0);   //接受来自客户端的内容
            if (Recv<0)
            {
                cout<<"未接收到客户端的请求，或客户端已断开"<<endl;
                return -1;
            }
            cout<<"*********************************"<<endl;
            cout<<"查询次数:"<<queryCount<<endl;
            cout<<"receive data: "<<recvBuf<<endl;         
            char sendBuf[99999]={0};            
            queryCount++;     
            cout<<"给客户端发送数据中..."<<endl;
            int Write = write(client_fd,sendBuf,strlen(sendBuf));
            if (Write<0)
            {
                cout << "Error: Send info to server failed !"<<endl;
                return -1;
            }
            cout<<"给客户端发送完成!"<<endl;  
            cout<<"*********************************"<<endl;
        }
        
    }
    close(client_fd);
}

int main(int argc,char *argv[])
{
    cout<<"============================="<<endl;
    cout<<"     This is the server      "<<endl;
    cout<<"============================="<<endl;
       
    BuildSock();
    listen(socket_fd,10);
    while (1)
    {
        cout<<"等待客户端的连接..."<<endl;
        ListenClient();
    }
       
    close(socket_fd);
    return 0;
}

二.Windows服务器端

引入头文件winsock2.h

  1. WSAStartup()

打开网络库

WSADATA wsd;
WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsd);

  1. socket()

创建socket套接字，和服务器端类似

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

  1. sockaddr_in结构体

创建一个sockaddr_in结构体，存储网络地址（IP、Port）

sockaddr_in serveraddr;
serveraddr.sin_family = AF_INET;
serveraddr.sin_port = htons(端口号);
serveraddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("IP地址");

  1. bind()

绑定套接字

bind(m_SockServer, (sockaddr*)&serveraddr, sizeof(serveraddr));

  1. listen()

设置监听

listen(m_SockServer, 0);

  1. accept()

与客户端建立连接

int len = sizeof(serveraddr);
accept(m_SockServer, (sockaddr*)&serveraddrfrom, &len);

  1. recv()

接收来自客户端的消息

recv(m_SockClient, buffer, 1024, 0);

  1. send()

给客户端发送消息

send(m_Server[iConnect], buf, sizeof(buf), 0);

  1. 释放资源

WSACleanup();

注意：write()、send()、recv()、sizeof()和strlen()的使用区别

  1. 工程源码

server.cpp:

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#define _WINSOCK_DEPRECATED_NO_WARNINGS
#include<iostream>
#include<cstdlib>
#include<cstring>
#include<thread>
#include<winsock2.h>   
#include "server.h"
#include<assert.h>
#include<stdio.h>
#include<Windows.h>
#include<list>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")     //链接库文件
using namespace std

char Ip[20][200] = { '\0' };
int iConnect = 0;                     //当前客户端数量
int main(void)
{
    WSADATA wsd;         //定义WSADATA对象
  
    if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsd)) 
    {
        printf("Initlalization Error!");
        return -1;
    }

    sockaddr_in serveraddr; //创建sockaddr_in对象储存自身信息(当有多个端口，可以多个绑定)
    serveraddr.sin_family = AF_INET;             //设置服务器地址家族
    serveraddr.sin_port = htons(端口号);           //设置服务器端口号
    serveraddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("IP地址");    //本机既作为服务器有作为客户端的话，ip为127.0.0.1或localhost

    //int socket(int domain, int type, int protocol);协议域 socket类型 指定协议0 auto:type
    int  m_SockServer;            //创建socket对象映射 本质是int型  SOCKET    
    m_SockServer = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);    //创建一个临时变量并赋值给m_SockServer
    //std::cout << m_SockServer << std::endl;

    //int bind( int sockfd, const struct sockaddr addr, socklen_t addrlen)； sockfd为socket映射参数，唯一确定一个socket
    int i = bind(m_SockServer, (sockaddr*)&serveraddr, sizeof(serveraddr));    //把映射和socket绑定
    std::cout << "bind:" << i << std::endl;//0 表示成功

    int iMaxConnect = 20;           //最大连接数
    char buf[] = "Server Connection Successful\0";
    char WarnBuf[] = "It is voer Max connect\0";

    sockaddr_in serveraddrfrom;
    int m_Server[20];      //创建socket数组来存放来自客户端的信息最大连接数为20
    while (true) 
    {
        //int listen(int sockfd, int backlog);
        //第一个参数即为要监听的socket套接字，第二个参数为相应socket可以排队的最大连接个数。
        int iLisRet = listen(m_SockServer, 0);    //进行监听
        int temp = 0;
        int Len = sizeof(serveraddrfrom);
        int len = sizeof(serveraddr);            //serveraddr所占的字节大小
        //int accept(int sockfd, struct sockaddr addr, socklen_t addrlen);
        //accept函数的第一个参数为服务器的socket描述字，第二个参数为指向struct sockaddr *的指针，用于返回客户端的协议地址，第三个参数为协议地址的长度。
        m_Server[iConnect] = accept(m_SockServer, (sockaddr*)&serveraddrfrom, &len);

        if (m_Server[iConnect] != INVALID_SOCKET)  //INVALID_SOCKET表示无效 
        {
            //int getsockname(int,struct sockaddr addr, *len) -1表示创建失败
            if (getsockname(m_Server[iConnect], (struct sockaddr*)&serveraddrfrom, &Len) != -1)
            {   // serveraddrfrom 接受到客户端的socket信息
                printf("listen address = %s:%d\n", inet_ntoa(serveraddrfrom.sin_addr), ntohs(serveraddrfrom.sin_port));
                printf(Ip[iConnect], "%s", inet_ntoa(serveraddrfrom.sin_addr));
            }
            else 
            {
                printf("getsockname error\n");
                exit(0);
            }
            //int send (int socket_id,char [],int lens,0);
            int ires = send(m_Server[iConnect], buf, sizeof(buf), 0);   //发送字符过去
            std::cout << "accept" << ires << std::endl << std::endl;    //显示已经连接次数                         
            iConnect++;//当前连接数
            if (iConnect > iMaxConnect) 
            {
                //判断连接数是否大于最大连接数 
                int ires = send(m_Server[iConnect], WarnBuf, sizeof(WarnBuf), 0);
            }
            else 
            {
                std::thread th1(test_threadpro, (void*)m_Server[--iConnect]); //启动线程
                th1.detach();
            }
        }
    }

    WSACleanup();     //用于释放ws2_32.dll动态链接库初始化时分配的资源
}

三.客户端

在Windows环境下，引用头文件winsock2.h

WSAStartup()

1.打开网络库

WSADATA wsd;
WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsd);

2.socket（）

创建socket套接字，和服务器端类似

SOCKET Socket;
Socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

3.创建sockaddr_in结构体

创建一个sockaddr_in结构体，存储网络地址（IP、Port）

sockaddr_in SockAddr_In;
SockAddr_In.sin_family = AF_INET;   //ipv4
SockAddr_In.sin_port = htons(端口号);  //端口
SockAddr_In.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("IP");    //目标服务器的IP

4.accept()

与服务器端建立连接，连接失败，返回-1

int i = accept(Socket, (sockaddr*) & SockAddr_In, sizeof(SockAddr_In));

此处接至服务器端accept()下

5.write()/send()

给服务器端发送消息

int Send = send(Socket, input, sizeof(input), 0);

注意：输入过程中，要注意：cin以空格为分隔，输入的字符串中有空格的时候，会被分开。使用cin.getline()

6.recv()/read()

接收来自服务器端的消息

receive = recv(Socket, recvbuf, sizeof(recvbuf), 0);

关闭客户端的时候，服务器端也会随之断开：注意close()的使用

7.工程源码

#define _WINSOCK_DEPRECATED_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <winsock2.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
using namespace std;

int main()
{
    WSADATA wsd;
    WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsd);
    SOCKET Socket;
    sockaddr_in SockAddr_In;
    SockAddr_In.sin_family = AF_INET;   //ipv4
    SockAddr_In.sin_port = htons(端口号);  //端口 
    SockAddr_In.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("IP");    //目标服务器的IP
    Socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    int i = connect(Socket, (sockaddr*) & SockAddr_In, sizeof(SockAddr_In));    //connect连接成功，返回0；失败返回SOCKET_ERROR
    cout << "Connection status  " << i << endl;
    if (i == -1)
    {
        cout << "连接服务器失败！" << endl;
    }

    char recvbuf[99999]; //接收到服务器端的内容
    int receive;        //服务器端接收的
    
    receive = recv(Socket, recvbuf, sizeof(recvbuf), 0);  
    if (receive > 0)
    {
        cout << "从服务器端开始接收：" << recvbuf << endl;
        while (true)
        {
            char input[1024] = {0};   //键盘输入的字符
            receive = 0;
            cout << "发送给服务器端的内容：";
            cin.getline(input, 1024);   //cin以空格为分隔，输入的字符串中有空格的时候，会被分开
            if (!strcmp(input,"exit"))  //输入exit直接退出
            {
                send(Socket, input, sizeof(input), 0);
                return 0;
            }
            int Send = send(Socket, input, sizeof(input), 0); 
            memset(recvbuf, '\0', sizeof(recvbuf));
            //cout << receive << endl;
            receive = recv(Socket, recvbuf, sizeof(recvbuf), 0);
            
            if (receive >= 0)
            {
                cout << "从服务器端接收到的内容:\n" << recvbuf << endl;
            }
        }
    }
   
}

整体运行效果图：

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