首发地址：day01-从一个根底的socket服务说起

教程阐明：C++高性能网络服务保姆级教程

本节目的

实现一个基于socket的echo服务端和客户端

服务端监听流程

第一步：应用socket函数创立套接字

在linux中，一切都是文件，所有文件都有一个int类型的编号，称为文件描述符。服务端和客户端通信实质是在各自机器上创立一个文件，称为socket(套接字)，而后对该socket文件进行读写。

在 Linux 下应用 <sys/socket.h> 头文件中 socket() 函数来创立套接字

int socket(int af, int type, int protocol);
  • af: IP地址类型; IPv4填AF_INET, IPv6填AF_INET6
  • type: 数据传输方式, SOCK_STREAM示意流格局、面向连贯，多用于TCP。SOCK_DGRAM示意数据报格局、无连贯，多用于UDP
  • protocol: 传输协定, IPPROTO_TCP示意TCP。IPPTOTO_UDP示意UDP。可间接填0,会主动依据后面的两个参数主动推导协定类型
#include <sys/socket.h>int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

第二步：应用bind函数绑定套接字和监听地址

socket()函数创立出套接字后，套接字中并没有任何地址信息。须要用bind()函数将套接字和监听的IP和端口绑定起来，这样当有数据到该IP和端口时，零碎才晓得须要交给绑定的套接字解决。

bind函数也在<sys/socket.h>头文件中，原型为：

int bind(int sock, struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
  • sock： socket函数返回的socket描述符
  • addr：一个sockaddr构造体变量的指针，后续会开展说。
  • addrlen：addr的大小，间接通过sizeof失去

咱们先看看socket和bind的绑定代码，上面代码中，咱们将创立的socket与ip='127.0.0.1'，port=8888进行绑定：

#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;  //应用IPv4地址server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");  //具体的IP地址；填入INADDR_ANY示意"0.0.0.0"server_addr.sin_port = htons(8888);  //端口//将套接字和IP、端口绑定bind(server_addr, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));

能够看到，咱们应用sockaddr_in构造体设置要绑定的地址信息，而后再强制转换为sockaddr类型。这是为了让bind函数能适应多种协定。

struct sockaddr_in{    sa_family_t     sin_family;   //地址族（Address Family），也就是地址类型    uint16_t        sin_port;     //16位的端口号    struct in_addr  sin_addr;     //32位IP地址    char            sin_zero[8];  //不应用，个别用0填充};struct sockaddr_in6 {     sa_family_t sin6_family;  //(2)地址类型，取值为AF_INET6    in_port_t sin6_port;  //(2)16位端口号    uint32_t sin6_flowinfo;  //(4)IPv6流信息    struct in6_addr sin6_addr;  //(4)具体的IPv6地址    uint32_t sin6_scope_id;  //(4)接口范畴ID};struct sockaddr{    sa_family_t  sin_family;   //地址族（Address Family），也就是地址类型    char         sa_data[14];  //IP地址和端口号};

其中，sockaddr_in是保留IPv4的构造体；sockadd_in6是保留IPv6的构造体；sockaddr是通用的构造体，通过将特定协定的构造体转换成sockaddr，以达到bind可绑定多种协定的目标。

留神在设置server_addr的端口号时，须要应用htons函数将传进来的端口号转换成大端字节序

计算机硬件有两种贮存数值的形式：大端字节序和小端字节序
大端字节序指数值的高位字节存在后面（低内存地址），低位字节存在前面（高内存地址）。
小端字节序则反过来，低位字节存在后面，高位字节存在前面。

计算机电路先解决低位字节，效率比拟高，因为计算都是从低位开始的。而计算机读内存数据都是从低地址往高地址读。所以，计算机的外部是小端字节序。然而，人类还是习惯读写大端字节序。除了计算机的外部解决，其余的场合比方网络传输和文件贮存，简直都是用的大端字节序。

linux在头文件<arpa/inet.h>提供了htonl/htons用于将数值转化为网络传输应用的大端字节序贮存；对应的有ntohl/ntohs用于将数值从网络传输应用的大端字节序转化为计算机应用的字节序

第三步：应用listen函数让套接字进入监听状态

int listen(int sock, int backlog);  //Linux
  • backlog：示意全连贯队列的大小
半连贯队列&全连贯队列：咱们都晓得tcp的三次握手，在第一次握手时，服务端收到客户端的SYN后，会把这个连贯放入半连贯队列中。而后发送ACK+SYN。在收到客户端的ACK回包后，握手实现，会把连贯从半连贯队列移到全连贯队列中，期待解决。

第四步：调用accept函数获取客户端申请

调用listen后，此时客户端就能够和服务端三次握手建设连贯了，但建设的连贯会被放到全连贯队列中。accept就是从这个队列中获取客户端申请。每调用一次accept，会从队列中获取一个客户端申请。

int accept(int sock, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
  • sock：服务端监听的socket
  • addr：获取到的客户端地址信息

accpet返回一个新的套接字，之后服务端用这个套接字与连贯对应的客户端进行通信。

在没申请进来时调用accept会阻塞程序，直到新的申请进来。

至此，咱们就讲完了服务端的监听流程，接下来咱们能够先调用read期待读入客户端发过来的数据，而后再调用write向客户端发送数据。再用close把accept_fd敞开，断开连接。残缺代码如下

// 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++小常识] 在应用printf打印调试信息时，因为零碎缓冲区问题，如果不加"\n"，有时会打印不进去字符串。

C提供的很多函数调用产生谬误时，会将错误码赋值到一个全局int变量errno上，能够通过strerror(errno)输出具体的报错信息

客户端建设连贯

客户端就比较简单了，创立一个sockaddr_in变量，填充服务端的ip和端口，通过connect调用就能够获取到一个与服务端通信的套接字。

int connect(int sock, struct sockaddr *serv_addr, socklen_t addrlen);
各个参数的阐明和bind()雷同，不再反复。

创立连贯后，咱们先调write向服务端发送数据，再调用read期待读入服务端发过来的数据，而后调用close断开连接。残缺代码如下：

// 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];  // 期待输出数据  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);}

别离编译后，咱们就失去了一个echo服务的服务端和客户端

~# ./server get accept_fd: 4 from: 127.0.0.1:56716get msg from client: abc
~# ./client abcinput_msg: abcget from server: abc

残缺源码已上传到CProxy-tutorial,欢送fork and star！

思考题

先启动server，而后启动一个client，不输出数据，这个时候在另外一个终端上再启动一个client，并在第二个client终端中输出数据，会产生什么呢？

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